触摸和悬停切换的制作方法

专利名称：触摸和悬停切换的制作方法
技术领域：
本申请一般涉及触摸和悬停感测，具体来说涉及可以执行触摸和悬停感测二者的设备。
背景技术：
触敏设备由于它们的操作简易性和通用性以及其价格的下跌，作为计算系统的输入设备变得十分普及。触敏设备可包括触觉传感器面板，该面板可以是带有触敏表面的透明面板，以及诸如液晶显示器(LCD)之类的显示设备，该显示设备可以部分地或完全定位在面板背后或与面板集成，以便触敏表面可以覆盖显示设备的可查看区域的至少一部分。触敏设备可以使用户通过使用手指、指示笔或其他对象，在由显示设备显示的用户界面(UI)规定的位置接触触摸传感器面板来执行各种功能。一般而言，触敏设备可以识别触摸事件和触摸事件在触觉传感器面板上的位置，以及计算系统可以根据触摸事件发生时出现的显示，来解释触摸事件，此后可以基于触摸事件，执行一个或多个动作。某些触敏设备也可以识别悬停事件，即，对象靠近触摸传感器面板但不接触触摸传感器面板，以及悬停事件 在面板上的位置。然后，触敏设备可以以类似于对于触摸事件的方式来处理悬停事件，其中，计算系统可以根据悬停事件发生时出现的显示，来解释悬停事件，此后可以基于悬停事件来执行一个或多个动作。尽管触敏设备中的触摸和悬停能力是合乎需要的，但是它们一起对触摸和悬停事件的准确可靠检测的协作性能带来挑战。

发明内容
本申请涉及在触摸模式和悬停模式之间切换触摸和悬停感测设备。在触摸模式下，设备可以被切换以感测触摸设备的一个或多个对象。在悬停模式下，设备可以被切换以感测在设备上方悬停的一个或多个对象。设备可包括具有用于感测触摸对象和/或悬停对象的多个传感器的面板，以及用于在触摸模式和悬停模式之间切换设备的触摸和悬停控制系统。设备的触摸和悬停控制系统可包括用于耦合到传感器以在触摸模式下测量指示触摸对象的电容的触摸感测电路，用于耦合到传感器以在悬停模式下测量指示悬停对象的电容的悬停感测电路，以及用于切换传感器以耦合到触摸感测电路或者悬停感测电路中的任何一个的切换机构。设备可以基于设备的条件，诸如计时器的到期或对象与面板的相对距离，来切换模式。此切换可以有利地提供改善的触摸和悬停感测。


图1示出了根据各实施例的示例性触摸和悬停感测设备。图2示出了根据各实施例的可以对感测其附近的触摸进行补偿的示例性触摸和悬停感测设备。图3示出了根据各实施例的可以补偿触摸信号的示例性触摸和悬停感测设备。图4示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的触摸信号的示例性方法。图5示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的触摸信号的另一示例性方法。图6示出了根据各实施例的可以补偿触摸信号的另一示例性触摸和悬停感测设备。图7示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的触摸信号的另一示例性方法。图8示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的触摸信号的另一示例性方法。图9示出了根据各实施例的可以对感测其附近的对象进行形状改造(shapeprof i Ie )的示例性触摸和悬停感测设备。图10示出了根据各实施例的改造触摸和悬停感测设备中的对象形状的示例性方法。图11示出了根据各实施例的改造触摸和悬停感测设备中的对象形状的另一示例性方法。图12示出了根据各实施例的改造触摸和悬停感测设备中的对象形状的另一示例性方法。图13示出了根据各实施例的可以对感测小的近的对象和大的远的对象彼此进行区分的示例性触摸和悬停感测设备。图14示出了根据各实施例的可以区分小的近的对象和大的远的对象的示例性触摸和悬停感测设备。图15示出了根据各实施例的可以区分小的近的对象和大的远的对象的另一示例性触摸和悬停感测设备。图16示出了根据各实施例的区分触摸和悬停感测设备中的小的近的对象和大的远的对象的示例性方法。图17示出了根据各实施例的并行地感测触摸和悬停对象的示例性触摸和悬停感测设备。图18示出了根据各实施例的可以并行地感测触摸对象和悬停对象的示例性触摸和悬停感测设备。图19示出了根据各实施例的并行地感测触摸和悬停感测设备中的触摸对象和悬停对象的示例性方法。图20示出了根据各实施例的并行地感测触摸和悬停感测设备中的触摸对象和悬停对象的另一示例性方法。
图21示出了根据各实施例的感测多个悬停对象的示例性触摸和悬停感测设备。图22示出了描绘根据各实施例的触摸和悬停感测设备中的电容测量值对传感器位置的示例性图形。图23示出了根据各实施例的感测触摸和悬停感测设备中的多个悬停对象的示例性方法。图24示出了根据各实施例的可以补偿信号漂移的示例性触摸和悬停感测设备。图25示出了根据各实施例的可以补偿信号漂移的另一示例性触摸和悬停感测设备。图26示出了根据各实施例的补偿信号偏移的示例性触摸和悬停感测设备。图27示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的信号漂移的示例性方法。图28示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的示例性触摸和悬停感测设备。图29示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的另一示例性触摸和悬停感测设备。图30示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的另一示例性触摸和悬停感测设备。图31示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的另一示例性触摸和悬停感测设备。图32示出了描绘根据各实施例的触摸和悬停感测设备中的电容变化对传感器位置的示例性图形。图33示出了描绘根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的电容变化对传感器位置的图形。图34示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的作为位置的函数的电容变化的示例性方法。图35示出了根据各实施例的可以在触摸模式和悬停模式之间切换的示例性触摸和悬停感测设备。图36示出了根据各实施例的可以在触摸模式和悬停模式之间切换的另一示例性触摸和悬停感测设备。图37示出了根据各实施例的可以在触摸模式和悬停模式之间切换的另一示例性触摸和悬停感测设备。图38示出了根据各实施例的可以在触摸模式和悬停模式之间切换的另一示例性触摸和悬停感测设备。图39示出了根据各实施例的在触摸模式和悬停模式之间切换的示例性方法。图40示出了根据各实施例的在触摸模式和悬停模式之间切换的另一示例性方法。图41示出了根据各实施例的在设备触摸和悬停面板处具有接地屏蔽以最小化来自设备显示器的干扰的示例性触摸和悬停感测设备。图42示出了根据各实施例的可以在设备触摸和传感器面板处最小化来自设备显示器的干扰(通过提供它们之间的最佳距离)的示例性触摸和悬停感测设备。图43示出了根据各实施例的可以执行触摸和悬停感测的示例性计算系统。图44示出了根据各实施例的可以执行触摸和悬停感测的示例性移动电话。图45示出了根据各实施例的可以执行触摸和悬停感测的示例性数字媒体播放器。图46示出了根据各实施例的可以执行触摸和悬停感测的示例性计算机。
具体实施例方式在下面的各实施例的描述中，将参考构成本发明的一部分的附图，并通过例图示出了其中可以实施本发明的特定实施例。可以理解，可以使用其它实施例并且可以做出结构上的改变而不背离各实施例的范围。这涉及改善的触摸和悬停感测。可以解决触摸和悬停感测的各方面以改善对触摸和悬停事件的检测。在某些实施例中，触摸和悬停感测设备可以通过补偿感测信号中表示两个事件的触摸事件，来确保所希望的悬停事件不被附带的触摸事件(例如，手握住设备)遮蔽。相反，在某些实施例中，当悬停和触摸事件两者都是所希望的时，设备可以对其传感器和/或感测信号进行调整，以确保两种事件都被检测到。在某些实施例中，设备可以通过改造(profile)对象形状来提高其确定悬停对象正在指向的设备用户界面位置的精确度。在某些实施例中，设备可以区分对象的距离和区域(面积或大小)以便适当地处理对应的感测信号，并随后执行计划的动作。在某些实施例中，设备可以改善对并行悬停事件的检测。在某些实施例中，设备可以通过调整设备的基准电容来补偿感测信号中的信号漂移。在某些实施例中，设备可以通过对驱动设备的传感器和/或电压起伏图(voltage pattern)进行调整来补偿触摸和悬停传感器的电阻。在某些实施例中，设备可以通过作为悬停事件的位置的函数向感测信号施加增益因子，来对感测信号补偿传感器的灵敏度变化(一般而言，在涉及悬停事件过程中)。在某些实施例中，设备可以通过补偿由感测信号中的切换分量所引入的寄生电容，来改善触摸模式和悬停模式之间的传感器切换。在某些实施例中，设备可以通过减少来自显示器在传感器处的干扰来改善显示器与传感器的集成。这些及其他方法可以有利地提供改善的触摸和悬停感测。图1示出了根据各实施例的示例性触摸和悬停感测设备。在以符号方式绘制的图1的示例中，触摸和悬停感测设备100可包括传感器面板111，该传感器面板111具有可以彼此交叉以构成用于感测触摸对象和/或悬停对象的传感器的水平线路101和垂直线路102的阵列。可另选地，水平线路101和垂直线路102可以彼此靠近地排列在同一层上，而不进行直接电接触以构成传感器。基于设备100的需求，也可以使用线路101，102的其他非正交布局。水平线路101和垂直线路102可以是导电材料的导电迹线，例如氧化锡铟(IT0)。导电材料可以是透明的、半透明的、或不透明的，取决于设备100的需求。触摸和感测设备100也可以包括触摸和悬停控制系统107，该系统107可以利用向水平线路101和/或垂直线路102施加的电信号，例如交流(AC)信号，来驱动传感器面板111。传输到传感器面板111的交流信号会产生从传感器面板延伸的电场，该电场可以被用来感测在面板上方悬停或触摸面板的对象。然后，触摸和悬停控制系统107可以测量由水平线路101和/或垂直线路102上的悬停或触摸对象所引起的电容变化，以检测传感器面板111处的悬停事件或触摸事件。触摸和悬停感测设备100可以基于自电容和/或互电容来操作。在自电容中，可以测量传感器面板111相对于某些参考(例如，地线)的自电容。被置于传感器面板111靠近的电场中的对象会引起传感器面板的自电容变化，该变化可以通过各种技术来测量。例如，触摸和悬停控制系统107可以驱动每条水平线路101和垂直线路102，以产生从传感器面板111延伸的电场。然后，触摸和悬停控制系统107可以测量每条水平线路101和垂直线路102上的自电容，其中，水平线路和垂直线路上的最强的测量值，例如自电容的最大变化，可以指示悬停事件或触摸事件的(x，y)位置。在互电容中，可以在交叉的或附近的水平线路101和垂直线路102之间形成传感器面板111的互电容。被置于传感器面板111靠近的电场中的对象会引起传感器面板的互电容变化，该变化可以通过各种技术来测量。例如，触摸和悬停控制系统107可以驱动每条水平线路101，以产生从传感器面板111延伸的电场。然后，触摸和悬停控制系统107可以测量垂直线路102上的互电容变化，其中水平线路和垂直线路的交叉或附近位置处的最强的测量值，例如互电容的最大变化，可以指示悬停事件或触摸事件的(x，y)位置。在某些实施例中，触摸和悬停感测设备100可以使用自电容来检测悬停事件和互电容，以检测触摸事件。在其他实施例中，设备100可以使用自电容来检测所有事件。在其他实施例中，设备可以使用互电容来检测所有事件。根据设备的需求，可以使用各种电容配置。 如此处所描述的，在某些实施例中，电容测量值可以指示绝对电容，而在某些实施例中，电容测量值可以指示电容变化。下面是根据各实施例的可以被解决以提供触摸和悬停事件的改善检测的触摸和悬停感测的各方面。触摸信号补偿对象触摸感测设备可以一般比对象在设备上方悬停产生更强的信号，使得当它们同时发生时触摸信号会遮蔽或以其他方式减小悬停信号的可检测性。当触摸信号只是附带的而悬停信号是有关系的时，这会特别有问题。图2示出了这样的示例。这里，用户可以利用左手212夹持触摸和悬停感测设备200，其中，拇指212-a触摸设备感测区域，同时以右手214在设备上方悬停，其中手指214-b指向设备的UI显示器上的区域以引起某个动作。由于拇指212-a触摸设备200，因此拇指附近的传感器会生成更强的信号，在某些情况下，是饱和信号。相比之下，由于手指214-b在设备200上方悬停，因此检测到手指的传感器会生成较弱的信号，在某些情况下，是弱得多的信号。为适当地恢复较弱的悬停信号，设备200可以补偿较强的触摸信号的影响。图3示出了根据各实施例的可以补偿触摸信号的示例性触摸和悬停感测设备。在图3的示例中，由触摸和悬停感测设备300中的传感器线路301，302所形成的传感器可以被分区(通过虚线以符号方式示出)为象限300-a，300-b，300-c，以及300_d，使得与这些象限中的传感器相关联的感测信号也可以被分区。具有更强的触摸信号的象限可以被检测，并与具有较弱的悬停信号的象限分离，使得可以恢复较弱的悬停信号供进一步处理，可以忽略或丢弃较强的触摸信号。在某些实施例中，分区可以以软件和/或固件来执行，其中象限可以共享传感器线路301，302。在某些替换实施例中，分区可以以硬件来进行，其中每个象限都可以具有分离的传感器线路301，302。虽然图3的触摸和悬停感测设备被分区为象限，但是也可以分区为其他数量的分区和/或配置，只要每个分区都包括设备的用于将传感器线路连接到驱动器和感测电路的至少一个边缘。图4示出了补偿图3的触摸和悬停感测设备中的触摸信号的示例性方法。在图4的示例中，可以测量每个分区中的电容(410)。可以就电容测量值是否超过预定阈值作出判断(420)。如果测量值超过阈值，指示强的或饱和信号，则可以忽略作为附带触摸信号的电容测量值，例如夹持设备的拇指(430)。否则，如果测量值不超过阈值，指示较弱的信号，则可以保留电容测量值，作为所希望的悬停信号供进一步处理，例如手指在设备上方悬停(440)。图5示出了补偿图3的触摸和悬停感测设备中的触摸信号的另一示例性方法。在图5的示例中，可以利用特定电压来驱动设备传感器线路，以便确保由传感器线路所形成的相关传感器饱和(505)。在传感器被以软件和/或固件分区的某些实施例中，到所有分区的驱动电压可以相同。在传感器被以硬件分区的某些替换实施例中，其中更有可能产生附带触摸的分区中的驱动电压可以是特定电压，以便使那些分区中的传感器饱和，而其余分区中的驱动电压可以不同，以便适当地感测手指在设备上方悬停。可以测量每个分区中的电容(510)。可以就电容测量值是否超过预定阈值作出判断(520)。如果超过，指示饱和信号，则可以作为附带触摸信号，忽略电容测量值(530)。如果不，则可以保留电容测量值，作为所希望的悬停信号，供进一步处理(540 )。图6示出了根据各实施例的可以补偿触摸信号的另一示例性触摸和悬停感测设备。在图6的示例中，触摸和悬停感测设备600可包括设备的边界周围的接地屏蔽610。在很多情况下，最有可能的附带触摸来自拇指或其他对象在边缘处夹持设备600。如此，边界周围的接地屏蔽610会阻止拇指或其他对象接触由传感器线路601，602所形成的设备传感器，并阻止从那里生成触摸信号。接地屏蔽610可以是耦合到地以将来自触摸对象的任何电容分流到地而并非分流到设备传感器的任何导电材料。除如图3中的对设备分区或如图6中的提供接地屏蔽之外或作为其替换方案，可以操纵设备的驱动电压配置，以补偿触摸信号，如图7所描述的。图7示出了根据各实施例的通过调整驱动电压的频率来补偿触摸和悬停感测设备中的触摸信号的示例性方法。由于来自传感器线路的导电材料的电阻，驱动电压沿着传感器线路传播的能力会受驱动电压的频率的影响，其中，较高的频率会比较低的频率更受传感器线路的电阻的不利影响。结果，在较高频率驱动电压时，在传感器线路开始处的传感器可以比在传感器线路末端处的传感器看到更强的驱动电压，从而生成更强的电场以及随后的更强的触摸和悬停信号。在较低频率驱动电压时，沿着传感器线路的所有传感器可以被类似地驱动，从而到处生成可接受的电场以及随后的触摸和悬停信号。传感器电阻对驱动电压频率的这个影响可以被用来补偿触摸信号。在图7的示例中，传感器线路可以利用较高频率驱动电压来驱动(710)。可以测量由传感器线路所形成的传感器处的电容(720)。然后，传感器线路可以利用较低频率驱动电压来驱动(730)。可以再次测量传感器处的电容(740)。假设附带触摸更有可能在传感器线路的开始处产生，较高频率电容测量值和较低频率电容测量值可以基本上是类似的。相反，假设所希望的悬停更有可能在远离传感器线路的开始处产生，较高频率电容测量值和较低频率电容测量值可以大大地不同，较低频率电容测量值较高。相应地，可以从较低频率测量值中减去较高频率测量值，从而大大地消除附带触摸信号，并保留所希望的悬停信号(750)。图8示出了根据各实施例的通过从多个方向驱动设备传感器线路来补偿触摸和悬停感测设备中的触摸信号的另一示例性方法。如上文所描述的，来自传感器线路的导电材料的电阻会干扰驱动电压。通过从不同的方向来驱动传感器线路，设备可以确保合计的可接受感测信号。在图8的示例中，水平传感器线路可以交替从右侧和左侧驱动(810)。例如，最上面的水平传感器线路可以从左侧驱动，从右侧驱动下一传感器线路，依次类推。如此，由左侧驱动的传感器线路形成的传感器可以在设备的左边生成更强的信号，而由右侧驱动的传感器线路形成的传感器可以在设备的右边生成更强的信号(基于驱动电压至少在某种程度上受传感器线路的电阻不利的影响的假设)。假设附带触摸更有可能在设备左侧的传感器上产生，则由左侧驱动的传感器线路所形成的传感器的电容测量值可以指示附带触摸信号(820)。另一方面，假设所希望的悬停更有可能在设备右侧的传感器上产生，则由右侧驱动的传感器线路所形成的传感器的电容测量值可以指示所希望的悬停信号(830)。相应地，可以忽略或丢弃来自左侧驱动的传感器的电容测量值(840)。可另选地，附带触摸会更有可能在右侧的传感器上产生，以及所希望的悬停在左侧的传感器上产生。如此，可以忽略或丢弃来自右侧驱动的传感器的电容测量值(840 )。虽然图2到8的示例描述了附带触摸更加可能在设备的一侧产生，但是可以理解，根据各实施例，其他位置，例如顶部和底部，中心等等，也是可以的并被容易地补偿。对象形状改造(profiling)对象在感测设备上方悬停可以指向设备的n显示器上的一个区域以引起动作。在某些情况下，在具体确定对象正在指向哪里以便引起计划的动作时会有困难。图9示出了这样的示例。这里，手914的914-b可以在触摸和悬停感测设备900上方悬停，其中，手指正在指向设备n显示器的区域928中的某处。为帮助标识手指914-b正在指向的区域928内的哪里，可以使用与手形状改造相关联的各种方法。图10示出了根据各实施例的改造触摸和悬停感测设备中的对象形状的示例性方法。在图10的示例中，可以就悬停对象(例如手)相对于触摸和悬停感测设备的朝向作出判断，诸如对象在朝着设备的右上或左上角或中心的直立位置定向，对象在朝着设备的右下或左下角的倒立位置定向等等(1010)。可以通过例如用户输入对象朝向或者基于悬停信号来计算朝向的合适的朝向算法来作出判断。可以计算对象的质心(1020)。为计算质心，可以标识检测到悬停对象的传感器位置来确定对象区域。然后，可以使用任何合适的质心检测算法来计算对象区域的质心以及其对应的传感器位置。可以将指针设置在质心以指示对象正在指向的位置的初始估计值(1030)。指针位置可以从质心位置移到对象区域的更指示对象正在指向哪里并且是根据对象的朝向的另一传感器位置(1040)。例如，如果对象朝向设备n显示器的右上方，则指针位置可以在右上方向从对应于确定的对象区域的质心的传感器位置移动到该区域的右上传感器位置。类似地，在另一个示例中，如果对象朝向设备UI显示器的顶部，则指针位置可以从质心位置向上移到对象区域的最上面的传感器位置。可以根据在n显示器上的指针作出轨迹或某种其他归纳，以估计被指向的区域(1050)。
在某些实施例中，当触摸和悬停感测设备被保持在大体上直立的姿势时，可以使用设备中的加速度计或类似的检测器来确定向哪里移动指针位置(1040)。例如，加速度计可以检测重力相对于设备的方向。假设指向设备的对象是右侧向上并且不向下，则指针位置可以从质心位置移到与重力相反的方向的另一传感器位置。然后，可以使用偏移的指针来估计UI显示器上的被指向区域(1050)。图11示出了根据各实施例的改造触摸和悬停感测设备中的对象形状的另一示例性方法。在图11的示例中，可以基于悬停信号确定悬停对象(例如手)的形状(1110)。例如，检测到悬停对象的传感器位置可以被任何合适的形状标识算法用来确定对象的区域，因此亦可确定其形状。可以计算对象的质心(1120)。可以使用任何合适的质心检测算法来计算确定的区域的质心以及其对应的传感器位置。可以将指针设置在质心，以指示对象正在指向的位置的初始估计值(1130)。指针位置可以从质心位置移到对象区域的更指示对象正在指向哪里并且是根据对象区域的形状的另一传感器位置(1140)。例如，如果对象形状具有朝向设备UI显示器的右上方的扩展部分，则指针位置可以从质心移到对象区域的右上方的传感器位置。可以根据n显示器上的偏移的指针作出轨迹或某种其他归纳，以估计被指向的区域(1150)。在某些实施例中，可以对确定的对象区域中的悬停信号进行曲线拟合，以确定指示对象与触摸和悬停感测设备最近的部分以及相应地对象正在指向哪里的信号最大值。相应地，指针位置可以从质心位置移到对应于信号最大值的传感器位置(1140)。然后，可以使用偏移的指针来估计n显示器上的被指向区域(1150)。图12示出了根据各实施例的改造触摸和悬停感测设备中的对象形状的另一示例性方法。在图12的示例中，悬停对象(例如手)相对于设备的运动可以被用来确定对象正在指向哪里。可以测量时间t和t+1的电容，以检测那些时间的悬停对象(1210)。可以比较测量值来估计悬停对象的运动方向(1220)。例如，可以使用检测到对象的传感器位置来确定时间t和t+1的对象位置。然后，可以根据任何合适的运动检测算法，使用时间t和t+1之间的位置的偏移来确定对象运动方向。可以计算时间t+1测量值的质心(1230)。例如，可以使用对应于对象的传感器位置来确定对象区域。然后，可以使用任何合适的质心检测算法来计算对象区域的质心以及其对应的传感器位置。可以将指针设置在质心以指示对象正在指向的位置的初始估计值(1240)。指针位置可以从确定的运动方向中的质心位置移到对象区域的更指示对象正在指向哪里的并且是根据对象的运动的另一传感器位置(1250)。例如，如果对象正在朝向UI显示器的顶部在向上的方向移动，则指针位置可以在向上的方向从质心位置移动到对象区域的最上面的传感器位置。可以根据设备n显示器上的偏移的指针作出轨迹或某种其他归纳，以估计被指向的区域(1260)。可以理解，根据设备的需求也可以使用其他方法来改造对象形状。距离和区域区分较小的对象靠近感测设备和较大的对象远离感测设备可以生成类似的感测信号，使得难以基于信号来区分它们以确定它们的区域和/或与设备的距离，这会对随后的设备动作产生不利的影响。图13示出了这样的示例。这里，具有区域a的较小的对象1314可以位于离触摸和悬停感测设备1300的距离d处，而具有区域A的较大的对象1324可以位于离设备的距离D处，其中，A>a，并且D>d。然而，较小的对象1314的悬停信号1312可以基本上与较大的对象1324的悬停信号1322相同，使得相应的距离d和D以及区域a和A的差异不可辩别。图14示出了根据各实施例的可以区分小的近的对象和大的远的对象的示例性触摸和悬停感测设备。在图14的示例中，视频捕捉设备1430可以被安置在触摸和悬停感测设备1400的传感器线路附近的位置，以捕捉悬停对象的图像和/或视频。然后，捕捉到的图像和/或视频可以被用来确定对象的距离和区域。可以使用任何合适的图像/视频对象识别算法，根据捕捉到的图像和/或视频中的对象和设备位置，来确定对象与触摸和悬停感测设备的距离。可以使用任何合适的图像/视频对象识别算法，根据捕捉到的图像和/或视频中的对象的大小，来确定对象的区域。视频捕捉设备的示例可包括静物照相机、摄像机等等。在某些实施例中，捕捉设备1430可以与触摸和悬停感测设备1400集成。在其他实施例中，捕捉设备1430可以与触摸和悬停感测设备1400是分离的，并在其附近。图15示出了根据各实施例的可以区分小的近的对象和大的远的对象的另一示例性触摸和悬停感测设备。在图15的示例中，检测器1530可以被安置在触摸和悬停感测设备1500的传感器线路的附近的位置，以检测悬停对象。可以使用任何合适的信号处理算法，根据检测器的信号的各种特征，来确定对象的距离和区域。检测器的示例可包括声纳、红外线、光学、无线电等等。在某些实施例中，检测器1530可以与触摸和悬停感测设备1500集成。在其他实施例中，检测器1530可以与触摸和悬停感测设备1500是分离的，并在其附近。除使用捕捉设备和检测器之外或作为其替换方案，还可以使用感测信号来区分对象的距离和区域，如图16所描述的。图16示出了根据各实施例的触摸和悬停感测设备中的使用感测信号来区分小的近的对象和大的远的对象的示例性方法。在图16的示例中，可以测量时间t和t+Ι的电容，以检测那些时间的悬停对象(1610)。可以使用测量值来确定对象区域(1620)。例如，可以使用检测到对象的传感器位置来确定时间t和t+Ι的对象区域。可以将区域进行比较，来确定从时间t到时间t+Ι的区域变化(1630)。基于区域的变化，可以估计对象的距离(1640)。确定的对象区域(例如时间t+Ι的)以及估计的距离中的一个可以被用于随后的设备动作中，例如选择显示器用户界面上的元素。可以理解，根据各实施例，可以使用其他方法来基于对象感测信号，确定对象的区域和距离。并行触摸和悬停如上所述，对象触摸感测设备可以一般比对象在设备上方悬停产生更强的信号，使得当它们同时发生时触摸信号会遮蔽或以其他方式减小悬停信号的可检测性。与图2的实例不同，在此情况下，触摸信号与悬停信号一起是故意的并且是需要的。因此，较强的触摸信号遮蔽较弱的悬停信号会有问题。图17示出了这样的示例。这里，用户可以利用左手1712来夹持触摸和悬停感测设备1700，使用拇指1712-a来触摸设备感测区域以提供触摸输入，同时利用右手1714在设备上方悬停，使用手指1714-b来指向设备的UI显示器上的区域，以提供悬停输入，其中触摸和悬停输入可以一起起作用以导致某些动作。由于拇指1712-a触摸设备1700，因此拇指附近的传感器会生成更强的信号，在某些情况下，是饱和信号。而由于手指1714-b在设备1700上方悬停，因此传感器检测手指会生成较弱的信号，在某些情况下，是更弱的信号。可以对设备和/或信号作出某些调整，以确保触摸信号和悬停信号两者被并行地感测。并行的触摸和悬停感测的示例应用可包括使用拇指触摸来选择改变到设备的特定操作模式的按钮，同时使用手指悬停来选择在该操作模式下执行的动作。图18示出了根据各实施例的可以并行地感测触摸对象和悬停对象的示例性触摸和悬停感测设备。在图18的示例中，触摸和悬停感测设备1800可以被分区(通过虚线以符号方式示出)为象限1800-a，1800-b、1800-c和1800_d，使得与这些象限中的传感器相关联的感测信号也可以被分区。具有更强的触摸信号的象限可以是可检测的，并与具有较弱的悬停信号的象限分开，使得触摸信号和悬停信号两者都可以被恢复，以便进行进一步处理。其中更有可能产生触摸信号的象限中的一个或多个可以被指定为触摸象限。类似地，其中更有可能产生悬停信号的象限中的一个或多个可以被指定为悬停象限。某些象限也可以被指示为其中可能产生触摸或者悬停信号的双象限。在此示例中，最左边的象限被指定为触摸象限，因为用户更有可能在此区域夹持设备1800，并使用夹持手的拇指来提供触摸输入。其余的象限被指定为悬停象限，因为用户更有可能利用指向手或其他对象来指向在这些区域的设备Π显示。在某些实施例中，分区可以以软件和/或固件来执行，其中象限可以共享传感器线路(未示出)。在某些替换实施例中，分区可以以硬件来进行，其中每个象限都可以具有分离的传感器线路。为确保触摸和悬停信号两者都被适当地感测，设备1800可以在互电容模式下操作，其中传感器线路测量互电容。可另选地，在某些实施例中，设备1800可以在自电容模式下操作，并使用与如上文所描述的方法类似的方法来检测但是与悬停信号一起保留触摸信号。虽然图18的触摸感测设备被分区为象限，但是也可以分区为其他数量的分区和/或配置，只要每个分区都包括设备的用于将传感器线路连接到驱动和感测电路的至少一个边缘。图19示出了使用图18的设备来并行地感测触摸对象和悬停对象的示例性方法。在图19的示例中，分区可以分别基于在该分区产生触摸、悬停、或两者的可能性，被指定为触摸分区、悬停分区和/或双分区(1910)。可以测量每个分区中互电容(1920)。在大多数情况下，互电容感测可以比自电容感测更容易地检测到多个对象，例如并行触摸和悬停对象。指示检测到的对象的指定触摸分区中的测量值可以被标识为触摸信号；而指示检测到的对象的指定悬停分区中的测量值可以被标识为悬停信号(1930)。在双分区中检测到的信号的情况下，在某些实施例中，信号可以作为不能确定的而被忽略或丢弃。在其他实施例中，可以将信号的大小与预定阈值进行比较，如果高出阈值，则将其视为触摸信号，如果等于或低于阈值，则将其视为悬停信号。图20示出了根据各实施例的并行地感测触摸和悬停感测设备中的触摸对象和悬停对象的另一示例性方法。这里，设备可以被分区，但是不必分区。在图20的示例中，尽管在设备上有触摸，但是可以测量电容(2005 )。如果测量值使传感器线路饱和，则测量值可以被指定为触摸饱和信号(2010)。可以基于饱和的测量值来重新校准设备，以便设备上的随后触摸不会使传感器线路饱和(2020 )。在某些实施例中，为重新校准设备，驱动传感器的电压的振幅可以与触摸饱和信号成比例地减小，以便提供不饱和的电容测量值。在某些实施例中，为重新校准设备，电容测量值可以与触摸饱和信号成比例地减小，以便提供不饱和的电容测量值。在重新校准过程中，可以采取措施，以平衡使触摸信号不饱和与可观地减小悬停信号的可检测性以及信号的总的信噪比。在重新校准之后，随后的触摸信号可以是不饱和的，并且与悬停信号一起是可检测的(2030 )。可以理解，根据各实施例，也可以使用用于检测并行悬停和触摸事件的其他方法。多悬停检测对于需要多个输入的设备动作，检测感测设备中的多个悬停对象是合乎需要的。图21示出了这样的示例。这里，手指2112-b可以悬停在触摸和悬停感测设备2100的一个区域上方，而手指2114-b可以悬停在设备的另一区域上方。然后，设备2100可以检测两个手指，并生成悬停信号供进一步处理。图22示出了根据各实施例的从触摸和悬停感测设备中的多个悬停对象生成的悬停信号的示例性图形。在图22的示例中，沿着传感器线路的电容测量值可以在悬停对象附近的传感器位置具有峰值。可以处理测量值，以确定悬停对象的悬停信号，例如如图23所示。在某些实施例中，为确保多个悬停信号被适当地感测，设备可以在互电容模式下操作。在图23的示例中，可以测量电容(2310)。可以标识指示多个悬停对象的电容测量值中的峰值(2320)。可以使用任何合适的峰值检测算法来标识峰值。可以忽略或丢弃某些杂散或小的标识的峰值来防止假检测。每个标识的峰值可以被视为悬停对象的悬停信号，并保留供进一步处理(2330)。在某些实施例中，触摸和悬停感测设备可以被分区为象限(或其他分区)，以便可以在每个象限中实现多悬停，从而增大可以检测到的悬停对象的数量。信号漂移补偿当感测设备遇到环境变化，例如环境温度、湿度或压力的变化；操作变化，例如组件启动、关闭、操作延长或噪声；或机械变化，例如组件偏移、膨胀或收缩时，设备的基准电容可以随着时间而变化。基准电容是指当在设备处没有触摸或悬停时设备的电容。结果，指示设备上的触摸或悬停的电容测量值可以类似地变化。这被称为信号漂移。信号漂移会对产生设备动作不利的影响，特别是当动作对特定电容测量值或特定电容值的范围敏感时。为补偿信号漂移，可以周期性地复位基准电容，以考虑任何环境、操作、机械的及其他变化。然后，可以向触摸或悬停电容测量值应用新基准，以校正测量值。图24示出了根据各实施例的可以补偿信号漂移的示例性触摸和悬停感测设备。在图24的示例中，触摸和悬停感测设备2400可包括触摸和悬停传感器面板2426和盖板2428。面板2426可包括用于生成指示触摸对象和/或悬停对象的电容测量值的传感器线路。板2428可以接地，并可以在与面板的距离d处覆盖面板2426。板2428可以是例如在用户临时用完设备2400之后可以拉开或滑动面板2426的设备盖子。可另选地,板2428可以是例如外壳的一侧，用户可以在用户临时用完设备2400之后将设备2400放入外壳中供存储或携带。在这些停用的时段，设备可以补偿信号漂移。例如，当板2428覆盖面板2426时，触摸对象或悬停对象中两者都不可能在面板处(因为面板不能在原位与板一起使用)，以便面板上的传感器线路中的任何电容变化会只由于或基本上由于信号漂移。可以获取电容测量值，并可以以测量值作为新基准来校准面板2426。当板2428不覆盖面板2426时，触摸或悬停对象更加可能在面板中，以便复位基准电容可以被挂起，直到板再次覆盖面板。图25示出了根据各实施例的可以补偿信号漂移的另一示例性触摸和悬停感测设备。在图25的示例中，触摸和悬停感测设备2500可以位于扩展坞2535中。扩展坞2535可以接地。当设备2500被对接时，触摸对象或悬停对象两者都不可能在设备中，以便设备2500中的任何电容变化会只由于或基本上由于信号漂移。可以获取电容测量值，并可以以测量值作为新基准来校准设备2500。当设备2500被脱离时，触摸或悬停对象更加可能在设备上，以便复位基准电容可以被挂起，直到设备被再次对接。在某些实施例中，触摸和悬停感测设备可以不具有盖子或者扩展坞。在这样的实施例中，当没有检测到触摸或悬停时，可以获取电容测量值，并可以以测量值作为新基准来校准设备。当设备空闲了比较长的时间，当设备正在使用中但是在触摸或悬停检测之间，或在某些非触摸或非悬停情况下时，这可以进行。可另选地，并非等到在设备处没有触摸或悬停，可以在触摸或悬停过程中设置新基准电容。图26示出了这样的示例。这里，在手指2614-b在预先确定的时间段内触摸“触摸和悬停感测设备”2600而没有移动时，可以在该时间段内获取电容测量值，以确定电容如何随着时间的推移而漂移。该漂移的平均值可以是新基准。类似地，可以使用手指悬停而非移动来复位基准电容。图27示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的信号漂移的示例性方法。在图27的示例中，可以就在触摸和悬停感测设备处是否有触摸或悬停作出判断(2710)。在某些实施例中，用户可以输入没有触摸或悬停的指示或者复位基准电容的指示。在某些实施例中，触摸和悬停感测设备可以确定在设备处没有触摸或悬停，例如通过检测设备上的盖板(如在图24中)，扩展坞中的设备(如在图25中)，或指示非触摸和非悬停条件的某种其他设备参数。如果在设备处没有触摸或悬停，则可以就设备是否基本上是固定的作出判断(2715)。通常，基本上固定的设备是更希望的，以复位基准电容，从而避免电容测量值受设备运动的不利的影响。可以使用任何合适的运动检测器或检测算法，根据设备的需求，来确定设备的运动。如果设备正在移动，则复位基准电容可以被挂起，直到条件更有利。如果设备没在移动，则可以获取电容测量值以补偿信号漂移(2720)。可以就电容测量值是否指示某些不能接受的条件，例如测量值是负的或者在负方向漂移，来作出判断(2725)。如果这样的话，则复位基准电容可以被挂起，直到条件更有利。否则，如果电容测量值是可接受的，则测量值可以被设置为设备的新基准电容，从而补偿信号漂移(2730)。如果在设备处有触摸或悬停，则可以就触摸或悬停对象是否基本上是固定的作出判断(2750)。如果没有，则设备可能在操作中，或者对象正在摇动，以便复位基准可以被挂起，直到条件是更有利的。如果触摸或悬停对象基本上是固定的，则对象可能触摸或悬停，以复位基准电容(如在图26中那样)。可以在设备中测量电容(2755)。可以就电容测量值是否指示某些不能接受的条件，例如测量值是负的或者在负方向漂移，来作出判断(2760)。如果这样的话，则复位基准电容可以被挂起，直到条件更有利。否则，如果电容测量值是可接受的，则可以就与复位的基准电容相关联的预先确定的时间段是否已经到期作出判断(2765)。如果该时间段没有到期，则可以获取额外的电容测量值，只要对象保持固定(2750-2765)。如果该时间段已经到期，则可以对在预先确定的时间段内获取的电容测量值进行平均(2770)。该平均值可以被设置为设备的新基准电容，从而补偿信号漂移(2775)。在某些实施例中，用户可以手动输入新基准电容，以补偿信号漂移。
在基准电容被复位之后，可以测量指示设备处的触摸或者悬停的电容(2780)。可以从电容测量值中减去补偿信号漂移的新基准电容，以作为触摸或悬停的结果，来确定电容变化(2785)。可以理解，还可以使用其他方法来复位基准电容，以根据设备的需求，补偿信号漂移。传感器电阻补偿如上所述，由于触摸和悬停感测设备传感器线路的导电材料的电阻，驱动电压以沿着传感器线路传播的能力会受驱动电压的频率的影响，其中，较高的频率比较低的频率具有更大的困难。结果，在较高频率驱动电压时，传感器线路的开始处的传感器可以比传感器线路的末端处的传感器看到更强的驱动电压，从而生成更强的电场以及随后的触摸和悬停信号。在较低频率驱动电压时，沿着传感器线路的所有传感器可以被类似地驱动，从而到处生成可接受的电场以及随后的触摸和悬停信号。尽管较高频率驱动电压是希望的，但是较大的触摸和悬停感测设备沿着比较长的传感器线路驱动所有传感器会有困难。为补偿传感器线路的电阻，可以使用各种传感器配置，如下面所描述的。图28示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的示例性触摸和悬停感测设备。在图28的示例中，触摸和悬停感测设备2800的相邻的传感器线路2801-a到2801_d可以分组(gang)在一起以降低传感器电阻。分组传感器线路2801-a和2801_b可以有效地构成单个传感器线路2810-a，线路的单个电阻现在并联，从而使分组的线路的总电阻减半。传感器线路2801-c和2801-d可以类似地分组在一起，以构成单个传感器线路2810-b。分组还可以通过将两个传感器线路组合为一个来降低设备2800的分辨率。相应地，降低电阻以产生较强的信号可以与降低那些信号的分辨率保持平衡。因此，可以确定分组的量，以便减小传感器线路的电阻，同时维护适当的感测分辨率。在此示例中，水平传感器线路被分组在一起。然而，可以理解，垂直传感器线路可以根据设备的需求，类似地分组在一起。图29示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的另一示例性触摸和悬停感测设备。在图29的示例中，触摸和悬停感测设备2900可以根据悬停对象2914的距离来动态地分组传感器线路。设备2900对对象2914的灵敏度可以是对象的区域和距离的函数。当对象2914较远，在距离D处时，其区域可以较小，以便设备2900处的电容测量值可以较小。更高的传感器分辨率可以是首选的，以适当地感测远的对象。相应地，传感器线路2901-a到2901-d可以保持分离，以提供更高的分辨率。相反，当对象2914较近，在距离d时，其区域可以较大，以便设备2900处的电容测量值可以较大。较低的传感器分辨率仍可以适当地感测对象。相应地，传感器线路2901-a和2901-b可以被分组在一起，作为单个传感器线路2910-a，而传感器线路2901-c和2901_d可以被分组在一起，作为传感器线路2910_b，以实现较低的传感器电阻。可以对于水平传感器线路、垂直传感器线路或两者执行分组。图30示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的另一示例性触摸和悬停感测设备。在图30的示例中，可以同时从两个方向沿着触摸和悬停感测设备3000的传感器线路3001向传感器施加驱动电压V1,以便电压必须沿着线路传播的距离减半，从而减小传感器电阻的影响。在某些实施例中，可以同时从顶部方向和底部方向沿着传感器线路3002向传感器施加驱动电压。
图31示出了根据各实施例的可以补偿传感器电阻的另一示例性触摸和悬停感测设备。在图31的示例中，触摸和悬停感测设备3100可以在物理上被分区(通过分区线以符号方式示出)为象限3100-a、3100-b、3100-c以及3100_d，其中，每个象限都可以具有分离的传感器线路3101，3102。分区可以将传感器线路缩短一半，以便沿着每个线路的电阻被减半，从而减小传感器电阻的影响。虽然图31的触摸感测设备被分区为象限，但是也可以分区为其他数量的分区和/或配置，假设每个分区都包括设备的用于将传感器线路连接到驱动器和感测电路的至少一个边缘。灵敏度变化补偿触摸或悬停灵敏度可以作为触摸和悬停感测设备中的传感器位置的函数而变化。设备的边缘处的传感器位置一般而言会比设备的中心处的传感器位置不敏感。图32描绘了作为设备中的传感器位置的函数的这样的灵敏度变化的示例。这里，设备的中心处的传感器可以比边缘处的传感器具有更大的灵敏度，其中，灵敏度从中心到边缘降低。这意味着，对象在设备的中心上方悬停可以比对象在设备的边缘上方悬停在更远处被感测，感测距离从中心处的最大减小到边缘处的最小。这会产生不一致的悬停信号，在某些情况下，在设备边缘处遗漏悬停信号。因此，希望有对于这样的灵敏度变化的补偿，如图33中所描绘的，其中不同位置上的传感器具有基本上相同的灵敏度。为补偿灵敏度变化，可以向电容测量值应用作为悬停位置的函数的增益因子，以确保设备上的任何位置处的一致的悬停信号。图34示出了根据各实施例的补偿触摸和悬停感测设备中的灵敏度变化的示例性方法。在图34的示例中，可以在设备中测量指示设备处的悬停的电容(3410)。可以确定测量的传感器位置(3420)。基于确定的位置，可以向测量值应用增益因子，以增大测量值，好像它位于设备的中心，以便补偿任何变化(3430)。在某些实施例中，可以将增益因子与测量值相乘。可以作为表示在检测到悬停的位置的灵敏度与设备的中心处的灵敏度的减小量的比率来计算出增益因子。可以理解，根据设备的需求，还有其他方法可用于对灵敏度变化的补偿。触摸和悬停切换如上所述，由触摸和悬停感测设备的传感器线路构成的传感器可以感测触摸对象和悬停对象。在某些实施例中，为感测触摸对象，可以基于互电容来配置传感器。在某些实施例中，为感测悬停对象，可以基于自电容来配置传感器。在触摸模式和悬停模式之间切换传感器可以通过软件、固件、或硬件来实现。图35示出了根据各实施例的可以在触摸和悬停模式之间切换的示例性触摸和悬停感测设备。在图35的示例中，触摸和悬停感测设备3500可以具有由传感器线路构成的并耦合到触摸和悬停控制系统3507的传感器3512，触摸和悬停控制系统3507可以控制在触摸模式和悬停模式之间的传感器切换。控制系统3507可包括开关3539、触摸感测电路3516、悬停感测电路3518以及控制器3520。开关3539可以将传感器3512耦合到感测电路3516、3518中任何一个。在触摸模式下，开关3539可以将传感器3512耦合到触摸感测电路3516以处理触摸信号。在悬停模式下，开关3539可以将传感器3512耦合到悬停感测电路3518以处理悬停信号。控制器3520可以根据任何合适的控制方案来控制开关3539。在某些实施例中，控制器3520可以响应于计时器，在两种模式之间切换，其中当计时器到期时进行切换。此时，计时器可以被复位，以倒计数到下一次切换。在某些实施例中，控制器3520可以响应于诸如来自用户的手动输入或当发生特定条件时来自设备的逻辑输入之类的输入，在两种模式之间切换。开关3539可以具有会干扰来自传感器3512的触摸信号或悬停信号的大量的电容。干扰会在其中悬停感测电路可以测量绝对电容的悬停信号中更不利。相比之下，干扰会在其中触摸感测电路可以测量微变电容(或电容变化)的触摸信号中不太不利，而在某些情况下，是有利的。例如，在某些实施例中，开关电容可以大约是20pF，这可以是信号的动态范围。开关电容可以随着设备组件一起偏移，如下面的图36和37所示。图36示出了可以在触摸模式和悬停模式之间切换的另一示例性触摸和悬停感测设备，该设备具有用于偏移会被用来在两种模式之间改变的开关引入到设备中的电容的增益放大器。在图36的示例中，悬停感测电路3618的增益放大器3644可以在一个针脚上接收到指示传感器3612上的悬停以及开关3639中的电容的悬停感测信号，并可以在另一个针脚接收到放大器可以从悬停感测信号中减去的参考信号。从增益放大器3644所产生的输出可以是在传感器3612测量到的悬停的不饱和的、校正的悬停信号。图37示出了可以在触摸模式和悬停模式之间切换的另一示例性触摸和悬停感测设备，该设备具有用于偏移会被用来在两种模式之间改变的开关引入到设备中的电容的电容器。在图37的示例中，电容器3756可以位于传感器3712和开关3739之间。电容器的电容可以与开关电容串联，从而有效地将由悬停感测电路3718遇到的总电容减小一半。所产生的到悬停感测电路3718的信号可以不饱和，敏感性降低。作为用于在触摸模式和悬停模式之间切换的开关的替代方案，可以使用逻辑来在各模式之间切换。图38示出了根据各实施例的在触摸模式和悬停模式之间切换的示例性触摸和悬停感测设备。在图38的示例中，触摸和悬停感测设备3800可以具有由传感器线路构成的并耦合到触摸和悬停控制系统3807的传感器3812，触摸和悬停控制系统3807可以控制在触摸模式和悬停模式之间的传感器切换。控制系统3807可包括触摸感测电路3816、悬停感测电路3818、以及控制器3820。悬停感测电路3818和触摸感测电路3816可以在耦合到传感器3812的线路上连接到一起。控制器3820可以根据模式来禁用和启用感测电路3816、3818。在触摸模式下，控制器3820可以向触摸感测电路3816发送启用信号，向悬停感测电路3818发送禁用信号，以便触摸感测电路可以处理传感器信号，悬停感测电路可以浮动。在悬停模式下，控制器3820可以向触摸感测电路3816发送禁用信号，向悬停感测电路3818发送启用信号，以便悬停感测电路可以处理传感器信号，触摸感测电路可以浮动。控制器3820可以根据任何合适的控制方案来生成和发送禁用信号和启用信号。在某些实施例中，控制器3820可以在计时器到期之后生成和发送禁用信号和启用信号。控制器3820可以在发送信号之后复位计时器。在某些实施例中，控制器3820可以响应于设备上的特定条件，例如根据对象与传感器3812的接近度，来生成和发送禁用信号和启用信号。在将触摸感测电路3816和悬停感测电路3818连接在一起的线路上会有寄生电容，寄生电容会干扰来自传感器3812的触摸信号和悬停信号。如上所述，干扰在悬停信号中比在触摸信号中更不利。在一个实施例中，为降低寄生电容对悬停信号的影响，可以调整触摸感测电路和悬停感测电路的特征，以便通过触摸感测电路上的电阻器来提供高阻态，以迫使来自传感器的电压路径停留在悬停感测电路中，并阻止触摸感测电路中的寄生电容干涉。还有其他解决方案可用于减小寄生电容。图39示出了根据各实施例的基于对象与设备的接近度来在触摸和悬停感测设备的触摸模式和悬停模式之间切换的示例性方法。此方法可以根据设备的需求，以软件、固件、或硬件来实现，以基于模式使开关将传感器耦合到适当的感测电路，如在图35到37中那样，或基于模式启用或者禁用感测电路，如在图38中那样。在图39的示例中，触摸感测设备的控制器可以切换到悬停模式，以便设备的悬停感测电路可以测量设备的传感器处的悬停电容(3910)。在某些实施例中，控制器可以发送控制信号以驱动开关与悬停感测电路耦合。在某些实施例中，控制器可以向悬停感测电路发送启用信号，并向触摸感测电路发送禁用信号。可以基于悬停测量值，就对象是否远离设备作出判断(3920)。为执行判断，可以将悬停测量值与阈值悬停测量值进行比较。如果悬停测量值等于或低于悬停阈值，则可以判断对象在远处。如果悬停测量值高于悬停阈值，则可以判断对象在近处。如果判断对象在远处，则设备可以继续处于悬停模式下，重复悬停电容测量(3910)，并判断对象是否仍在远处(3920)，直到悬停测量值超过悬停阈值，指示对象正在触摸或几乎触摸设备。然而，如果判断对象在近处，控制器可以切换到触摸模式，以便设备的触摸感测电路可以测量传感器处的触摸电容(3930)。在某些实施例中，控制器可以发送控制信号以驱动开关与触摸感测电路耦合。在某些实施例中，控制器可以向触摸感测电路发送启用信号，并向悬停感测电路发送禁用信号。可以基于触摸测量值，就对象是否触摸设备作出判断(3940)。为执行判断，可以将触摸测量值与阈值触摸测量值进行比较。如果触摸测量值等于或高于触摸阈值，则可以判断对象正在触摸设备。如果触摸测量值低于触摸阈值，则可以判断对象不正在触摸设备。如果判断对象正在触摸设备，则该设备可以在触摸模式下继续，重复触摸电容测量(3930)，并判断对象是否仍触摸设备(3940)，直到触摸测量值低于触摸阈值，指示不再有对设备的触摸。然而，如果判断对象不正在触摸设备，则测量可以被视为模糊，因为它在阈值悬停测量值和阈值触摸测量值之间。如此，设备可以在两种模式之间切换，直到测量值满足阈值中的任何一个。相应地,控制器可以切换回悬停模式,方法可以重复(3910)到(3940)。可以理解，图39的方法不仅限于所示出的那些，而且还可根据设备的需求包括额外的和/或其他动作。图40示出了根据各实施例的基于计时器来在触摸和悬停感测设备的触摸模式和悬停模式之间切换的另一示例性方法。此方法可以根据设备的需求，以软件、固件、或硬件来实现，以基于模式使开关将传感器耦合到适当的感测电路，如在图35到37中那样，或基于模式启用或者禁用感测电路，如在图38中那样。在图40的示例中，触摸和悬停感测设备的控制器可以判断计时器是否已经到期(4010)。如果计时器没有到期，则设备可以继续处于当前模式(4020)。如果处于触摸模式下，则设备的传感器可以耦合到触摸感测电路。如果处于悬停模式下，则传感器可以耦合到悬停感测电路。如果计时器已经到期，则控制器可以复位计时器(4030)。控制器可以切换到另一模式(4040)。如果设备处于触摸模式，则设备可以切换到悬停模式。在某些实施例中，为执行切换，控制器可以发送控制信号以驱动开关从触摸感测电路脱离并耦合到悬停感测电路。在其他实施例中，为执行切换，控制器可以向悬停感测电路发送启用信号，并向触摸感测电路发送禁用信号。然而，如果设备处于悬停模式，则设备可以切换到触摸模式。在某些实施例中，为执行切换，控制器可以发送控制信号以驱动开关从悬停感测电路脱离并耦合到触摸感测电路。在其他实施例中，为执行切换，控制器可以向触摸感测电路发送启用信号，并向悬停感测电路发送禁用信号。在切换到另一模式之后，控制器可以重复方法(4010)到(4040)，检查计时器的到期，在到期之后，复位计时器并切换到不同的模式。可以理解，图40的方法不仅限于所示出的那些，而且还可根据设备的需求包括额外的和/或其他动作。在触摸和悬停切换中，传感器的某些或全部可以在两种模式之间切换。例如，在某些实施例中，传感器的一部分可以被切换到悬停模式以耦合到悬停感测电路，传感器的一部分可以被切换到触摸模式以耦合到触摸感测电路。这可以实现面板分区，如上所述。在其他实施例中，全部传感器可以被切换到悬停模式以耦合到悬停感测电路，或耦合到触摸模式以耦合到触摸感测电路。显示器集成在某些实施例中，触摸和悬停感测设备可以将显示设备与触摸和悬停感测面板集成，其中，显示器可以通过来自面板的触摸或悬停信号来提供带有可选择的各种图形的图形用户界面，以使设备执行与所选图形相关联的动作。由于其与面板的接近，显示器会干扰由面板所生成的触摸或悬停信号，从而产生噪声，降低触摸或悬停灵敏度，或以其他方式对信号产生不利的影响。这会导致非故意的设备动作。图41示出了根据各实施例的可以减少设备显示器与设备触摸和悬停感测面板之间的干扰的示例性触摸和悬停感测设备。在图41的示例中，可以在触摸和悬停感测面板4126与显示器4128之间安置接地屏蔽4138。接地屏蔽4138可以帮助将面板4126与显示器4128电隔离，以降低显示器对面板的不希望的影响。图42示出了根据各实施例的可以减少设备显示器与设备触摸和悬停感测面板之间的干扰的另一示例性触摸和悬停感测设备。在图42的示例中，触摸和悬停感测面板4226与显示器4228可以相隔最佳距离d。最佳距离可以是从显示器对面板的影响被大大地减小或消除以便触摸和悬停信号被最低限度地影响的距离。在某些实施例中，最佳距离d=lmm。这里，最佳距离d可以大大地减小或消除对接地屏蔽的需求。示例性触摸和悬停感测设备图43示出了根据此处所描述的各实施例的可以具有触摸和悬停感测的示例性计算系统4300。在图43的示例中，计算系统4300可包括触摸和悬停控制系统4306。触摸和悬停控制系统4306可以是可包括一个或多个处理器子系统4302(可包括诸如ARM968处理器之类的一个或多个主处理器，或带有类似的功能和能力的其他处理器)的单个专用集成电路(ASIC)。然而，在其他实施例中，处理器功能可以由诸如状态机之类的专用逻辑来实现。处理器子系统4302还可以包括诸如随机存取存储器(RAM)或其他类型的存储器或存储装置、看守计时器等等之类的外围设备(未示出)。触摸和悬停控制系统4306还可以包括用于接收诸如一个或多个感测通道(未示出)的触摸和悬停信号4303的信号，来自诸如传感器4311等等之类的其他传感器的其他信号的接收部分4307。接收部分4307可包括触摸感测电路、悬停感测电路、以及根据接收到的触摸和悬停信号4303来在感测电路之间切换的切换机构。触摸和悬停控制系统4306还可以包括诸如多级矢量解调引擎之类的解调部分4309、面板扫描逻辑4310、以及用于将激励信号4316传输到触摸和悬停传感器面板4324以驱动面板的传输部分4314。面板扫描逻辑4310可以访问RAM4312，从感测通道自主地读取数据，并为感测通道提供控制。另外，面板扫描逻辑4310还可以控制传输部分4314，以便以各种频率和相位生成可以有选择地向传感器面板4324的水平线路和/或垂直线路施加的激励信号4316。触摸和悬停控制系统4306还可以包括可以被用来为传输部分4314生成电源电压的电荷泵4315。激励信号4316可以通过将两个电荷存储设备，例如电容器，级联在一起以构成电荷泵4315，具有高于最大电压的振幅。因此，激励电压可以比单个电容器可以处理的电压电平(例如，3.6V)更高(例如，43V)。虽然图43示出了电荷泵4315是与传输部分4314分开的，但是电荷泵可以是传输部分的一部分。触摸和悬停传感器面板4324可包括具有用于检测面板上触摸事件或悬停事件的传感器的电容性感测介质。传感器可以由诸如氧化锡铟(ITO)或氧化锡锑(ATO)之类的透明导电介质构成，虽然还可以使用诸如铜之类的其他透明和不透明材料。每个传感器都可以代表电容性感测节点，并可以被视为图像元素(像素)4326，该图像元素4326在传感器面板4324被视为捕捉触摸或悬停的“图像”时可以特别有用。(换言之，在触摸和悬停控制系统4306确定是否在传感器面板中的每个传感器中检测到触摸事件或悬停事件之后，面板中发生了触摸事件或悬停事件的传感器模式可以视为触摸或悬停的“图像”(例如，对象触摸或在面板上方悬停的模式)。)计算系统4300还可以包括用于接收来自处理器子系统4302的输出并基于输出执行可包括但不仅限于下列各项的动作的主机处理器4328，移动诸如光标或指针之类的对象，滚动或摇摄，调整控制设置，打开文件或文档，查看菜单，进行选择，执行指令，操作耦合到主机设备的外围设备，应答电话呼叫，拨打电话，结束电话呼叫，改变音量或音频设置，存储涉及电话通信的诸如地址、频繁拨打的号码、已接来电、未接来电的信息，登录到计算机或计算机网络，准许授权的个人访问计算机或计算机网络的受限制区域，加载与用户的计算机桌面的首选布局相关联的用户简档，准许访问Web内容，启动特定程序，加密或解码消息，和/或等等。主机处理器4328还可以执行可能不涉及面板处理的额外功能，并可以耦合到程序存储器4332和用于向设备的用户提供UI的诸如IXD显示器之类的显示设备4330。在某些实施例中，主机处理器4328可以是与触摸和悬停控制系统4306分开的组件，如图所不。在其他实施例中，主机处理器4328可以作为触摸和悬停控制系统4306的一部分被包括。在其他实施例中，主机处理器4328的功能可以由处理器子系统4302执行和/或在触摸和悬停控制系统4306的其他组件之间分配。显示设备4330与触摸和悬停传感器面板4324 —起，当部分地或完全定位在传感器面板下面时或当与传感器面板集成时，可以构成诸如触摸屏之类的触敏设备。请注意，上文所描述的功能中的一个或多个，可以例如通过存储在存储器(例如，外围设备中的一个)中的并由处理器子系统4302执行的，或存储在程序存储器4332中的并由主机处理器4328执行的固件来执行。固件还可以被存储在任何计算机可读存储介质内和/或在任何计算机可读存储介质内传输，供诸如基于计算机的系统，包含处理器的系统之类的指令执行系统、设备或装置，或从指令执行系统、设备或装置获取指令并执行指令的其他系统使用或与它们一起使用。在此文档的上下文中，“计算机可读存储介质”可以是可以包含或存储供指令执行系统、设备或装置使用或与它们一起使用的程序的任何介质。计算机可读存储介质可包括但不仅限于电子、磁性、光学、电磁、红外线、或半导体系统、设备，便携式计算机磁盘(磁性)、随机存取存储器(RAM)(磁性)、只读存储器(ROM)(磁性)、只读存储器(ROM)(磁性)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)(磁性)、便携式光盘诸如⑶、⑶-R、⑶-RW、DVD、DVD-R、或DVD-RW，或闪存诸如紧凑型闪存卡、安全数字卡、USB存储器设备、记忆棒等等。固件还可以在任何传输介质内传播，供诸如基于计算机的系统，包含处理器的系统之类的指令执行系统、设备或装置，或从指令执行系统、设备或装置获取指令并执行指令的其他系统使用或与它们一起使用。在此文档的上下文中，“传输介质”可以是可以传递、传播或传输供指令执行系统、设备或装置使用或与它们一起使用的程序的任何介质。传输介质可包括但不仅限于电子、磁性、光学、电磁或红外线有线或无线传播介质。图44不出了根据各实施例的可包括显不器4436与触摸和悬停传感器面板4424的示例性移动电话4400。图45不出了根据各实施例的可包括显不器4536与触摸和悬停传感器面板4524的示例性数字媒体播放器4500。图46不出了根据各实施例的可包括触摸和悬停敏感显不器4636与触摸和悬停传感器面板(跟踪板)4624的示例性个人计算机4600。图44到46的移动电话、媒体播放器、以及个人计算机可以有利地提供根据各实施例的改善的触摸和悬停感测。在上面的示例中，电容测量值可以是在特定时间电容的度量，即绝对电容，或在特定时间段内电容差异的度量，即电容变化。相应地，在某些实施例中，触摸事件或悬停事件可以通过对触摸和悬停感测设备的感测线路处的绝对电容的测量来检测。在其他实施例中，触摸事件或悬停事件可以通过对触摸和悬停感测设备的感测线路处的电容变化的测量来检测。在其他实施例中，触摸事件或悬停事件可以通过对触摸和悬停感测设备的感测线路处的绝对电容的测量值与电容变化的组合来检测。特定测量值可以根据由设备执行的特定功能，例如信号补偿、信号检测等等来确定。虽然是参考附图来描述各实施例的，但是值得注意的是，对那些精通本技术的人显而易见的是，可以有各种更改和修改方案。这样的更改和修改方案被理解为包括在如所附权利要求书所定义的各实施例的范围内。
权利要求
1.一种触摸和悬停感测设备，包括: 被配置成检测其上的触摸或悬停的至少一个传感器；以及 被配置成控制在测量所检测到的触摸的触摸模式和测量所检测到的悬停的悬停模式之间的切换的触摸和悬停控制系统， 其中，所述控制系统包括 被配置成测量由所检测到的触摸引起的电容的触摸感测电路， 被配置成测量由所检测到的悬停引起的电容的悬停感测电路，以及 被配置成响应于所述设备处的条件来在所述触摸感测电路和所述悬停感测电路之间切换的切换机构，所述切换机构在所述触摸模式下切换到所述触摸感测电路，以及在所述悬停模式下切换到所述悬停感测电路。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述切换机构是被配置成在所述触摸模式下将所述传感器耦合到触摸感测电路并在所述悬停模式下将所述传感器耦合到悬停感测电路的开关。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统还包括被配置成控制所述切换机构的控制器，所述控制器将控制信号发送到所述切换机构以驱动所述切换机构。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述悬停感测电路包括用于感测所检测到的悬停的增益放大器，所述增益放大器通过第一连接耦合到所述传感器以接收由所检测到的悬停引起的电容测量值，并通过第二连接耦合到参考电压源以接收参考信号，所述增益放大器从悬停电容测量值中减去所述参考信号，以便输出补偿了切换机构处的寄生电容的悬停信号。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统还包括被安置在所述传感器和所述切换机构之间的电容器，以便对由所检测到的悬停引起的电容测量值补偿所述切换机构处的寄生电容。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述切换机构是被配置成将控制信号发送到触摸感测电路和悬停感测电路以在所述感测电路之间切换的控制器。
7.如权利要求6所述的设备，其中，在所述触摸模式下，所述控制器将启用信号发送到触摸感测电路，并将禁用信号发送到悬停感测电路，而在所述悬停模式下，所述控制器将禁用信号发送到触摸感测电路，并将启用信号发送到悬停感测电路。
8.如权利要求1所述的设备，其中，所述设备处的条件包括下列各项中的至少一项:计时器的到期或引起所检测到的触摸或悬停的对象与所述设备的相对距离。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统在所述悬停模式下测量所述传感器处的自电容。
10.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统在所述触摸模式下测量所述传感器处的互电容。
11.一种在感测设备的第一感测模式和第二感测模式之间切换的方法，所述方法包括: 测量所述感测设备处的电容，所述电容指示所述设备附近的对象； 基于测量值，确定所述对象与所述设备的相对距离；以及 基于所确定的相对距离，在所述第一感测模式和所述第二感测模式之间切换。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在所述第一感测模式和所述第二感测模式之间切换包括: 如果所述对象的所确定的相对距离超过第一阈值，则将所述设备切换到所述第一感测模式；以及 如果所述对象的所确定的相对距离小于第二阈值，则将所述设备切换到所述第二感测模式。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述第一阈值高于所述第二阈值。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一感测模式是检测对象触摸所述设备的触摸模式。
15.如权利要求11所述的方法，其中，所述第二感测模式是检测对象在所述设备上方悬停的悬停模式。
16.—种在感测设备的多个感测模式之间切换的方法，所述方法包括: 在预定时间段在感测模式中的一种模式下操作，以获取指示感测设备附近的对象的一组电容测量值； 在所述预定时间段到期之后，切换到所述感测模式中的另一个模式，并复位所述时间段；以及 在复位的预定时间段在所述感测模式中的另一个模式下操作，以获取指示所述附近的对象的另一组电容测量值。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述感测模式包括检测对象在所述设备上方悬停的悬停模式和检测对象触摸所述设备的触摸模式。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述设备在所述预定时间段内在所述触摸模式下操作，在所述预定时间段到期之后切换到所述悬停模式，在复位的预定时间段在所述悬停模式下操作，然后重复。
19.一种触摸和悬停感测设备，包括: 被配置成可切换地选择所述设备的触摸模式或悬停模式的触摸和悬停控制电路，所述控制电路包括: 被配置成测量指示所述设备处的触摸事件的电容的触摸感测电路， 被配置成测量指示所述设备处的悬停事件的电容的悬停感测电路， 被配置成可切换地在所述触摸模式下选择所述触摸感测电路并在所述悬停模式下选择所述悬停感测电路的切换机构，以及 被配置成补偿来自所述切换机构的寄生电容的补偿元件。
20.如权利要求19所述的设备，其中，所述切换机构基于对象与所述设备的相对距离或基于预定时间段，可切换地选择所述触摸模式或所述悬停模式。
21.如权利要求19所述的设备，其中，所述补偿元件包括电容器或放大器中的至少一个。
22.一种触摸和悬停感测设备，包括: 触摸和悬停感测面板，具有被配置成检测所述面板附近的一个或多个对象的多个传感器，其中，所述对象触摸所述面板以引起触摸事件，在所述面板上方悬停以引起悬停事件，或并行地触摸和悬停以引起触摸和悬停事件；以及触摸和悬停控制系统，被配置成测量与所述附近的对象相关联的电容并根据所述触摸和悬停事件在触摸检测模式和悬停检测模式之间切换所述传感器。
23.如权利要求22所述的设备，其中，所述控制系统将所述传感器的一部分切换到触摸检测模式，将所述传感器的另一部分切换到所述悬停检测模式，以便分割所述面板以并行地检测触摸和悬停事件。
24.如权利要求22所述的设备，还包括被配置成响应于所述触摸和悬停事件显示要选择的图形信息的显示器。
25.如权利要求22所述的设备，被结合到移动电话、数字媒体播放器、或计算机中的至少一项 中。
全文摘要
公开了触摸和悬停切换。触摸和悬停感测设备可以在触摸和悬停模式之间切换。在触摸模式下，设备可被切换以感测触摸设备的一个或多个对象。在悬停模式下，设备可被切换以感测在设备上方悬停的一个或多个对象。设备可包括具有感测触摸对象和/或悬停对象的多个传感器的面板，以及在触摸和悬停模式之间切换设备的触摸和悬停控制系统。设备的触摸和悬停控制系统可包括耦合到传感器以在触摸模式下测量指示触摸对象的电容的触摸感测电路，耦合到传感器以在悬停模式下测量指示悬停对象的电容的悬停感测电路，及切换传感器以耦合到触摸感测电路或悬停感测电路中任一个的切换机构。设备可基于设备的条件诸如计时器的到期或对象与面板的相对距离来切换模式。
文档编号G06F3/044GK103168284SQ201180049070
公开日2013年6月19日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年8月27日
发明者B·M·金, O·勒恩格, P·G·普斯卡瑞什, J·T·伯恩斯坦, A·姆西格纳特, A·E·塞浦林斯基, M·U·乔杜里, P·R·苏布拉姆尼, M·J·皮彻, D·T·阿姆, D·R·克尔 申请人:苹果公司