皮肤接近性和倾斜效应传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括用于计算设备和用户之间的距离和旋转角的一个或多个电极。基于所计算的距离和旋转角，可确定用户的身体活动。此外，可将所计算的距离和旋转角用于补偿由设备检测到的一个或多个信号中的光学伪影。用户移动或身体活动可能引入光学伪影，这可能导致一个或多个特征的错误确定。可使用所计算的距离和旋转角来减少或消除光学伪影，从而更精确地确定用户的一个或多个特征。
【专利说明】
皮肤接近性和倾斜效应传感器
技术领域
[0001] 本发明通常涉及确定便携式电子设备相对于用户的身体部位的距离和旋转角，并 且更具体地涉及通过设备的下侧来确定皮肤接近性和倾斜效应。
【背景技术】
[0002] -些常规便携式电子设备可被穿戴或通过其他方式附接到用户并提供与用户的 身体活动相关的功能。例如，很多常规可穿戴设备可监测用户的心率。然而，常规设备在其 功能性方面受到限制，并且其精确性可能受到用户相对于可穿戴设备的距离变化的限制。
【发明内容】
[0003] 以下公开包括确定用户相对于便携式电子设备的接近性和旋转角的示例。该便携 式电子设备可被穿戴或被置于用户的身体部位上或附接到用户的身体部位。该设备可包括 用于计算用户的身体部位和设备之间的距离和旋转角的电极。基于所计算的距离和旋转 角，可确定用户的身体活动。此外，可将所计算的距离和旋转角用于补偿由设备检测到或生 成的一个或多个信号中的光学伪影。例如，该设备可包括一个或多个光发射器和传感器，以 用于确定或至少估计或预测用户的一个或多个特征诸如用户的身体活动。用户移动或身体 活动可能引入光学伪影，这可能导致一个或多个特征的错误确定。可以使用所计算的距离 和旋转角来减少或消除光学伪影，从而更精确地确定用户的一个或多个特征。
【附图说明】
[0004] 图1A-图1C示出了可在其中实施本公开的示例的示例性便携式电子设备。
[0005]图2示出了具有位于设备的下侧的光发射器和光学传感器的示例性便携式电子设 备的横截面视图。
[0006] 图3A-图3B示出了具有位于设备的下侧的光发射器、光学传感器和电极的示例性 便携式电子设备的横截面视图和下侧的视图。
[0007] 图3C示出了具有基本上填充设备的下侧的整个区域的电极的示例性便携式电子 设备的下侧的视图。
[0008] 图3D示出了包括多行、多列皮肤接近性和倾斜效应传感器而没有周围屏蔽件的示 例性便携式电子设备的下侧的视图。
[0009] 图3E示出了包括多行、多列皮肤接近性和倾斜效应传感器并且具有周围屏蔽件的 示例性便携式电子设备的下侧的视图。
[0010]图4A-图4B示出了具有位于下侧的电极的示例性便携式电子设备的旋转角的示例 性确定。
[0011]图5A-图5F示出了由附接到用户手腕的具有位于设备的下侧的九个电极的示例性 便携式电子设备所计算的旋转角。
[0012]图6示出了用于计算示例性便携式电子设备相对于用户的距离和旋转角的示例性 过程流的流程图。
[0013]图7A-图7B示出了示例性便携式电子设备的下侦啲横截面视图。
[0014]图8示出了根据本公开的各种示例的由于身体活动的变化导致的用户心率的示例 性补偿。
[0015] 图9示出了根据本公开的各种示例的由于便携式电子设备和用户的身体部位之间 的距离的变化导致的用户心率的示例性补偿。
[0016] 图10示出了根据本公开的示例的示例性系统1000。
【具体实施方式】
[0017] 在以下对示例的描述中将引用形成以下描述的一部分的附图并且在附图中以例 示的方式示出了可被实施的具体示例。应当理解，在不脱离所公开的示例的范围的情况下， 可使用其他示例并且可进行结构性变更。
[0018] 便携式电子设备可被穿戴或被置于用户的身体部位上或附接到该用户的身体部 位。可使用设备上的电极来计算设备与用户之间的距离和旋转角。基于所计算的距离和旋 转角，可确定用户的身体活动。此外，可将所计算的距离和旋转角用于补偿由设备检测到的 一个或多个信号中的光学伪影。例如，该设备可包括一个或多个光发射器和传感器，以用于 确定用户的一个或多个特征。用户移动或身体活动可能引入光学伪影，这可能导致一个或 多个特征的错误确定。可以使用所计算的距离和旋转角来减少或消除光学伪影，从而更精 确地确定用户的一个或多个特征。
[0019] 图1A-图1C示出了可在其中实施本公开的示例的示例性便携式电子设备。图1A示 出了包括触摸屏124的示例性移动电话136。触摸屏124可包括用于触摸检测的触摸面板部 分以及用于在触摸屏上显示图像的显示器部分。如整个公开中所使用的，"触摸屏"可指用 于触摸或悬停检测的触摸面板部分、触摸屏的显示器部分或两者。图1B示出了包括触摸屏 126的示例性数字媒体播放器140。图1C示出了包括触摸屏128的示例性可穿戴设备144。例 如，触摸屏124,126和128可基于自电容或互电容、或另一种触摸感测技术。例如，在基于自 电容的触摸系统中，可使用具有与地之间的自电容的个体电极来形成用于检测触摸的触摸 像素(触摸节点）。在对象接近触摸像素时，可在对象和触摸像素之间形成与地的附加电容。 与地的附加电容可能导致由触摸像素看到的自电容有净增加。自电容的这种增加可由触摸 感测系统检测并测量，以在一个或多个对象触摸触摸屏时确定它们的位置。基于互电容的 触摸系统可包括例如驱动区域和感测区域，诸如驱动线和感测线。例如，可将驱动线形成 行，而可以将感测线形成列（即，驱动线和感测线可正交）。可在行和列的交点或邻接处(在 单层配置中）形成触摸像素(触摸节点）。在操作期间，可利用AC波形来激励行并且可在触摸 像素的行和列之间形成互电容。在对象接近触摸像素时，可将触摸像素行和列之间耦接的 一些电荷转而耦接到对象上。触摸像素上的电荷耦接的这种减少可能导致行和列之间的互 电容的净减小以及触摸像素上耦接的AC波形减少。可由触摸感测系统检测并测量电荷耦接 的AC波形的减少，以确定一个或多个对象触摸触摸屏时的它们的位置。在一些示例中，触摸 屏可以是多点触摸、单点触摸、投影扫描、完整成像多点触摸或任何电容式触摸。触摸屏 124,126和128的显示器部分可基于显示器类型诸如液晶显示器（IXD)、电致发光显示器 (ELD)、场发射显示器(FED)、发光二极管显示器(LED)、有机发光二极管显示器(0LED)或量 子点显示器(QLED)。在触摸屏124,126和128中还可使用很多其他类型的显示技术，并且它 们同样在本公开的范围内。
[0020]图2示出了具有位于设备的下侧的光发射器和光学传感器的示例性便携式电子设 备的横截面视图。示例性便携式电子设备200可包括触摸屏210、显示器220和设备主体230。 设备200可包括可以是例如位于用户视线中的触摸屏210的表面的顶表面271。设备主体230 可包括部件诸如微处理器芯片、印刷电路板、存储器芯片、电池、指示器和输入机构。设备 200可附接到、置于或触摸用户的部位，使得设备的下侧272面对用户的身体部位260。尽管 图2示出了位于触摸屏的表面上的顶表面271，但顶表面271可包括并且不限于沿着与触摸 屏的可检测到或不可检测到触摸的表面相同的平面的任何表面。此外，尽管图2示出了具有 作为独立部件的触摸屏和显示器的便携式电子设备，但本公开的示例可包括并且不限于具 有集成触摸面板和显示面板的设备。
[0021] 便携式电子设备200可包括位于下侧272上的光学设备。光学设备可包括光发射器 202和203以及光学传感器212和213,例如可成对地使用它们以确定用户的一个或多个特 征。每个光发射器202和203可朝向身体部位260发射光254。人的解剖结构可允许一部分光 被皮肤、肌肉、血液和/或用户身体的其他部位吸收，并且光的附加部分可被反射到光学传 感器212和213。光学传感器212和213可生成用于指不反射光252相对于发射光254的一个或 多个特征的信息。可使用此类信息来确定信息诸如用户心率或对用户的识别。由光学传感 器检测的信号可以是电压、电流或可向设备传送信息的任何其他信号。在一些示例中，便携 式电子设备可包括被配置为将由光学传感器检测到的光转换成可测量的电流或电压的另 一个半导体二极管或电气设备。在一些示例中，光发射器202和203可以是不同类型的光源 和/或在不同波长处发光，并且光学传感器212和213可吸收不同的波长。在一些示例中，光 学传感器可以是相同类型的传感器，但利用不同的滤波器吸收不同的波长。在一些示例中， 光发射器202和203可以是相同类型的光源和/或在相同波长处发光，并且由光学传感器212 和213检测到的信号可被平均化。在一些示例中，光学传感器的数量可与光发射器的数量不 同。
[0022] 图3A示出了具有位于设备的下侧的光发射器、光学传感器和电极的示例性便携式 电子设备的横截面视图，并且图3B示出了其下侧的视图。示例性便携式电子设备300可包括 触摸屏310、显示器320和设备主体330。设备300可包括可以是例如位于用户视线中的触摸 屏310的表面的顶表面371。设备主体330可包括部件诸如微处理器芯片、印刷电路板、存储 器芯片、电池、指示器和输入机构。设备300可附接到、置于或触摸用户的部位，使得设备的 下侧372面对用户的身体部位360。
[0023] 便携式电子设备300可包括光学设备。光学设备可包括光发射器302-306，光学传 感器312-315和多个电极322-330。电极322-330可以是任何类型的导电材料诸如铜。在一些 不例中，电极322-330与光学设备位于同一层上。在一些不例中，电极332-330与光学设备位 于不同层上。由于人体皮肤的导电性质，在电极和人的身体部位之间可形成电容。电极中的 一些或全部电极可读取电容值Csense，并且电容值Csense可能基于身体部位到设备的距离 而有所不同。设备300可读取Csense并计算用户的身体部位到电极的距离。基于设备到用户 皮肤的所计算的距离，还可计算设备相对于人的身体部位的旋转角。
[0024] 在一些示例中，可由来自驱动电路的激励信号来驱动电极322-330中的一些电极， 以与相邻的感测电极形成边缘电场线。在一些示例中，可以利用AC波形来激励那些驱动电 极。在驱动电极和充当感测电极的另一个电极之间可形成互电容。人的身体部位可阻挡一 些电场线，并且因此影响耦接到感测电极的电荷。并不是电荷主要耦接到感测电极上，一些 电荷可通过人的身体部位耦接到地。驱动电极和感测电极之间的电荷耦接的这种减少可能 导致电容的净减小和耦接的AC波形的减小。基于电容△ Csense的变化，可计算设备的下侧 和皮肤之间的距离。
[0025] 设备300可包括被设置在电极322-330和人的身体部位360之间的覆盖层380。覆盖 层380可用于将皮肤与电极电隔离并保护电极不受损坏或不被腐蚀。在一些示例中，覆盖层 可以是黑色的，以帮助去除任何光学干扰。此外，可在远离用户的电极上方设置绝缘层340 和屏蔽件342,以防止电极和触摸屏310之间的交互。除此之外或另选地，设备300可包括驱 动屏蔽件344，以防止外部干扰。在一些示例中，驱动屏蔽件344可向下延伸，以比覆盖层380 更接近人的身体部位360。在一些示例中，驱动屏蔽件344可被并入被附接到设备300的腕带 或绑带(诸如图1C中所示的绑带146)中。可在一个或多个电极周围设置一个或多个驱动屏 蔽件，以防止内部干扰、外部干扰或两者。
[0026] 如图3C所示，在一些示例中，电极可基本上占据设备的下侧。电极322-330可由间 隙分隔开。电极之间的间隙可足以电隔离电极，同时允许电极基本上填充下侧的区域。可使 用更大的电极来实现更灵敏的Csense测量。应当理解，电极和光学设备可以是任何尺寸的， 并且可包括任何类型的形状诸如圆形、正方形和矩形。在一些示例中，设备的下侧可包括或 不包括光发射器和传感器。
[0027]图3D示出了包括多行、多列皮肤接近性和倾斜效应传感器而没有周围屏蔽件的示 例性便携式电子设备的下侧的视图。设备的下侧可包括多个部件340和360。部件340例如可 以是一个或多个光发射器、一个多个或光学传感器和/或其他类型的传感器。光发射器、光 学传感器和其他传感器可用于确定信息或检测用户的特征。部件360例如可以是可用于在 电极和人的身体部位之间形成电容的电极。另选地和/或除此之外，可能在由激励信号驱动 的一个或多个电极和一个或多个相邻感测电极之间形成边缘电场线。设备的下侧还可包括 区域350。区域350可以是未占用空间或可包括虚拟区域。此外，区域350可被另一个部件占 用诸如第二传感器、发射器或可与部件340和360电隔离的电极。图3E示出了包括多行、多列 皮肤接近性和倾斜效应传感器并且具有周围屏蔽件的示例性便携式电子设备的下侧的视 图。周围屏蔽件370可用于防止内部干扰和/或外部干扰。尽管图3D-图3E示出了多行多列的 传感器，但本公开的示例不限于图中所示的传感器的数量。此外，本公开的示例不限于部件 340和360和区域350的形状和配置。在一些示例中，部件340可包括电极并且部件360可包括 光发射器和光学传感器。在一些不例中，部件340和360可包括一个或多个电极、一个或多个 光发射器、一个或多个光学传感器和一个或多个其他类型的传感器的任何组合，并且不限 于一种类型的部件。
[0028]基于由电极所计算的距离，还可以计算设备相对于用户的身体部位的旋转角。图 4A-图4B示出了具有位于下侧的电极的示例性便携式电子设备的旋转角的示例性确定。设 备400可附接到、置于或触摸用户的部位，使得设备的下侧472面对用户的身体部位460,并 且顶表面471可位于用户视线中。设备400可包括位于设备下侧472上的电极428,430和424。 电极428可位于距身体部位460距离d428处，电极430可位于距身体部位距离D43q处，并且电极 424可位于距身体部位距离d424处。由于人皮肤的导电性质，在电极428，430和424与身体部 位460之间可形成电容C428、C43Q和C424。如上所述，可基于电容值来计算距离D428、D43Q和D424〇 根据所计算的距离，可使用设备400的俯仰和滚动来量化设备400相对于用户的身体部位 460的二维旋转。电极428和430可彼此分开距尚31，并且电极430和424可分开距i^S2。滚动 可以是围绕纵轴的旋转量，如图4A所示，并且可被表示为：
[0029]
[0030]俯仰可以是围绕横轴的旋转量，如图4B所示，并且可被表示为：
[0031]
[0032] 在一些示例中，可计算不同对电极之间的多个俯仰值和滚动值。设备可对多个值 平均化和/或构造等高线图。应当理解，尽管图3A-图3C和图4A-图4B及其以上对应文本公开 了用于确定设备和用户的身体部位之间的距离的电容性电极。在一些示例中，下侧可包括 或不包括发射器或其他传感器诸如光学传感器。在本公开的其他示例中，可使用用于检测 距离的其他电路诸如光学接近传感器。在其他示例中，可将用于估计用户的特征的相同的 光学传感器(例如，参见图2)进行时间复用，以确定距离、俯仰和滚动，以用于后续的补偿计 算。
[0033]图5A-图5F示出了由附接到用户手腕的具有位于设备的下侧的九个电极的示例性 便携式电子设备所计算的旋转角。图5A-图5B示出了在用户正在慢跑时的所计算的俯仰角 和滚动角。可如图3B所示指定行和列。使用所测量的电容值和从九个电极计算的距离，可计 算六个俯仰值和六个滚动值或角度。例如，R〇l 1 1表示从图3B的电极328和329所计算的滚 动角，并且Pitch 1表示从图3B的电极325和326所计算的俯仰角。图5C-图5D示出了在用户 握紧其拳头时所计算的俯仰角和滚动角，并且图5E-图5F示出了在用户弯曲其手指时所计 算的俯仰角和滚动角。基于俯仰角、滚动角和等高线图中的一者或多者，该设备可确定或至 少预测用户正在执行的身体活动。此外，该设备可基于所计算的俯仰值和滚动值的大小来 确定或至少估计身体活动的强度。在一些示例中，该设备可结合来自其他设备部件诸如光 发射器和光学传感器的输出来计算所计算的旋转角。
[0034]图6示出了用于计算示例性便携式电子设备相对于用户的距离和旋转角的示例性 过程流的流程图。过程600可在602处开始，在此处可在一个或多个电极处测量电容或电容 的变化。在604处，可基于所测量的电容值来计算电极到身体部位的距离。在606处，可从所 计算的距离计算一个或多个俯仰值和滚动值。在608处，可生成等高线图。在610处，该设备 可任选地基于俯仰值和滚动值和等高线图来确定或至少估计用户的身体活动和强度。在 612处，该设备可任选地向用户生成通知或存储该信息，以用于未来目的或历史跟踪。例如， 对于正在接受肌腱炎物理治疗的用户而言，该设备可基于距离、俯仰信息和滚动信息中的 超过大小阈值和/或持续时间阈值中的一者或多者来通知用户手腕有过度移动。该设备可 在特定时间段内跟踪用户的移动，并且医生可使用历史跟踪信息来进行治疗。在另一个示 例中，该设备可利用距离、俯仰信息和滚动信息中的一者或多者来检测低强度震颤或摇动， 并使移动与过度的应力相关。响应于该所检测到的移动，该设备可通知用户放松或播放轻 松的音乐来使用户冷静下来。
[0035] 在一些示例中，可使用俯仰和滚动通过调节其他部件的性质或激活便携式电子设 备中的其他特征来增强用户的体验。例如，确定用户在剧烈慢跑可激活计时器，并且该设备 可自动跟踪并存储用户的速度或运动步幅。在其他示例中，该设备可确定用户何时表现出 最小的移动，并可关闭可能消耗大量功率的部件诸如显示器。
[0036] 除了利用用户和电极之间的所计算的距离来确定或估计用户的身体活动之外，便 携式电子设备还可将所计算的距离用于其他目的，诸如消除由于用户移动导致的光学伪 影。图7A-图7B示出了示例性便携式电子设备的下侧的横截面视图。设备的下侧772可包括 光发射器702、光学传感器712以及面对用户的身体部位760的电极722和723。图7A示出了位 于距身体部位760第一距离d处的下侧772。图7B示出了在由于例如用户移动而使设备和身 体部位之间的间隙变化时，位于第二距离d+ △ d处的下侧772。光发射器702可向用户的身体 部位760发射光254a。一部分光可被皮肤、肌肉、血液和/或用户身体的其他部位吸收，并且 光的附加部分可被反射回到光学传感器成为反射光252a。如果用户移动，则设备下侧和用 户的身体部位之间的距离可能会改变距离A d，如图7B所示。由于用户移动导致的距离的变 化Δ d，因此从光发射器702发射的光254b可能必须要行进更长的距离（与图7A的光254a相 比)才能到达身体部位760。类似地，反射光252b可能必须要行进更长的距离(与图7A的反射 光252a相比）才能到达光学传感器712。结果，由光学传感器712检测到的光的强度也可能改 变量ΛΙ_ΡΙ)。该设备可能不知道距离的变化△(!，该设备可能会错误地认为由光学传感器感 测到的光的变化是由用户一个或多个特征的变化导致的。然而，利用电极722和723可计算 距离变化A d，并且可使用由于距离变化导致的光强度的变化ΔΙ来补偿光学伪影。考虑到 由于用户和设备的下侧之间距离的变化导致的所检测光的变化，可将光电二极管电流I_PD 值表示为：
[0037] I_PD^dXm
[0038]
[0039] 在一些示例中，该设备可响应于用户移动而移动得更近，并且距离变化Ad和强度 变化A I_PD可以是负值。在一些示例中，该设备可响应于用户移动而移动得更远，并且距离 变化A d和强度变化△ I_ro可以是正值。在一些示例中，可在距离变化△ d和强度变化Δ 1_ ro超过预先确定的值时，应用补偿。
[0040] 确定或估计用户活动可能特别有用，其不仅用于生成通知和历史跟踪，而且用于 用户活动可能会引入光学伪影情况下的其他设备测量。例如，光学伪影可包括从位于设备 的下侧的光学传感器读取的信号的大的百分比。由此，补偿可防止或减少错误读数。图8示 出了根据本公开的各种示例的由于身体活动的变化导致的用户心率的示例性补偿。可将包 括被设置在设备的下侧的光发射器、光学传感器和电极的便携式电子设备附接到用户的手 腕。光发射器和光学传感器可产生原始信号，可使用该原始信号以基于通过用户的皮肤的 光和向光学传感器反射的一部分光来测量用户的心率。可使用电极来确定用户的身体活 动、设备和用户的身体部位之间的距离、俯仰角、滚动角等。原始信号可以是在光学传感器 处测量的，例如用于确定用户心率的信号1+A I_PD。所计算的1_^)值可以是由于用户的身 体活动导致的所估计的光电流信号。可向原始信号应用1_^)值，从而获得校正的信号。校正 的信号可以是用于确定用户一个或多个特征的信号。在一些示例中，可使用加、减、乘、和除 中的至少一者来向原始信号应用i_ro值。
[0041]如图8所示，在时间段T0期间，用户可能正在执行最小的移动。结果，未向所测量的 原始信号中引入光学伪影。在时间段T1期间，用户可能弯曲其食指，同时保持恒定的心率。 由于用户食指的移动，由光学传感器测量的原始信号可能会显著变化。然而，原始信号的变 化可能不是由用户心率的变化导致的。如果设备不知道用户弯曲其食指，该设备可能会将 原始信号的变化错误地解释为用户心率的显著变化。为了减少光学伪影并避免错误解释， 可使用电极来估计1_^)值并基于i_ro值来调节原始信号。该校正的信号可源自基于1_^)值 调节的原始信号并可通过对原始信号和1_^)值进行减、加、乘、除或执行若干种数学运算的 任一种数学运算而生成。该设备可使用校正的信号来对用户心率进行更精确的确定。类似 地，在时间段T2期间，用户可弯曲其所有手指而心率没有改变。弯曲用户的所有手指可能导 致原始信号有剧烈变化。可使用电极测量I_ro值并且可向原始信号应用i_ro值以获得校正 的信号。该设备可将原始信号的变化归因于用户的身体活动，而不是用户的一个或多个其 他特征的变化。
[0042]图9示出了根据本公开的各种示例的由于便携式电子设备和用户的身体部位之间 的距离的变化导致的用户心率的示例性补偿。该设备可补偿设备和用户的身体部位之间的 间隙的变化。可计算由于设备和用户的身体部位之间的距离变化导致的1_^)值，并可基于 i_ro值来调节原始信号。如图9所示，该设备可通过利用光发射器和传感器对来测量用户的 心率。光发射器可位于设备的下侧并朝向用户的皮肤引导光。一部分光可能被反射回位于 设备下侧接近光发射器处的光传感器。电极也可位于设备的靠近传感器的下侧上。光学传 感器可检测光电流或原始信号。在五个时间段内可获取来自光学传感器的测量，例如:Τ3、 Τ4、Τ5、Τ6和Τ7。在当前示例的时间段期间，用户不活动并且心率的变化最小。设备与用户的 身体部位偏离五个不同的间隙：Ζ3、Ζ4、Ζ5、Ζ6和Ζ7。间隙变化导致由光学传感器检测的光电 流的变化，这可能被设备错误地解释为心率的变化。然而，根据本公开的示例，可使用电极 来测量由于间隙的变化导致的电容的变化。基于所测量的电容得变化，可计算I_PD值或计 算由于间隙变化导致的所估计的光电流。然后可向原始信号应用I_PD值，以产生校正的信 号。校正的信号可补偿原始信号中的任何光学伪影，并可能导致对用户的一个或多个特征 诸如他们的心率的更精确的确定。在一些示例中，可使用加、减、乘、和除中的至少一者基于 i_ro值来调节原始信号。尽管图9示出了用户的心率，但本公开的示例可包括但不限于用户 的其他特征。
[0043]图10示出了根据本公开的示例的示例性系统1000。系统1000可包括触摸屏1012、 一个或多个处理器1006和存储装置1008。系统1000还可包括用于确定设备相对于用户的身 体部位的接近性和倾斜度的一个或多个电极1002以及其他传感器1004,诸如上文所述的那 些传感器。如上所述，其他传感器1004还可包括其他信息源。以上所有部件可经由总线1010 进行通信耦接。
[0044]电极1002可经由总线1010来向处理器1006输出电极信号以进行处理。其他传感器 1004(如果被包括在系统1000中）也可经由总线1010来向处理器1006输出传感器输出以进 行处理。尽管非触摸屏示例诸如触控板也在本公开的范围内，但是触摸屏1012可以是根据 本公开的示例的设备上的触摸屏。存储器1008可以是任何非暂态计算机可读存储介质，并 且例如可存储与来自电极1002和其他传感器1004的测量相关的历史数据和/或模式数据。 存储装置1008还可存储指令，该指令可使得处理器1006执行距离和旋转角计算，从而确定 用户的身体活动或补偿传感器1004的输出中的光学伪影。如本公开所述，处理器1006可生 成通知或监测用户移动。
[0045] 需注意，例如可由存储器(例如，存储装置1008)中存储并由处理器1006执行的固 件来执行上文所述的功能中的一个或多个功能。该固件也可被存储和/或被输送于任何非 暂态计算机可读存储介质（不包括信号）内，以供指令执行系统、装置或设备诸如基于计算 机的系统、包含处理器的系统或可从指令执行系统、装置或设备获取指令并执行指令的其 他系统使用或与其结合。在本文档的上下文中，"非暂态计算机可读存储介质"可以是可包 含或存储程序以供指令执行系统、装置和设备使用或与其结合的任何介质（不包括信号）。 非暂态计算机可读存储介质可包括但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装 置或设备，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）、可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性）、便携式光盘(诸如⑶、⑶-R、⑶-RW、DVD、DVD- R或DVD-RW)、或闪存存储器(诸如紧凑型闪存卡、安全数字卡）、USB存储器设备、记忆棒等。
[0046]在一些不例中，公开了一种设备。该设备可包括:一个或多个电极，该一个或多个 电极位于设备的表面上;感测电路，该感测电路耦接到一个或多个电极并被配置为生成用 于指示一个或多个电极和邻近对象之间的一个或多个距离的感测信号；以及耦接到一个或 多个电极的逻辑部件，该逻辑部件被配置为计算一个或多个距离。除了上述一个或多个示 例之外或另选地，该一个或多个电极被配置成使得一个或多个电极彼此电隔离并基本上占 据设备的表面的整个区域。除了上述一个或多个示例之外或另选地，覆盖层被设置在设备 的表面上，该设备进一步包括:覆盖层，其中该覆盖层被配置为允许从一个或多个电极到邻 近对象的电容耦合。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该设备还包括:屏蔽件，其中 该屏蔽件被设置在一个或多个电极的至少一个周围，并被配置为消除或减少外部干扰。除 了上述一个或多个示例之外或另选地，该设备进一步包括:绝缘层；以及被设置在该绝缘层 上方的屏蔽件，其中该屏蔽件被配置为消除或减少内部干扰。除了上述一个或多个示例之 外或另选地，该设备进一步包括:驱动电路，该驱动电路被配置为驱动电极中的至少一个电 极并形成耦接到另一个电极的电场，其中感测电路感测电容的变化。除了上述一个或多个 示例之外或另选地，该逻辑部件被进一步配置为基于所计算的一个或多个距离来计算一个 或多个角度，并从所计算的一个或多个角度估计身体活动。除了上述一个或多个示例之外 或另选地，身体活动包括包括手腕移动、手指移动、震颤和慢跑中的至少一者。除了上述一 个或多个示例之外或另选地，该设备进一步包括:存储器，该存储器被配置为存储所感测的 信号、所计算的一个或多个距离和身体活动中的至少一者。除了上述一个或多个示例之外 或另选地，该设备进一步包括:一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为生成第一 信号，其中逻辑部件进一步包括基于所感测的信号来调节第一信号。除了上述一个或多个 示例之外或另选地，该逻辑部件通过执行加、减、乘、和除中的至少一者来向第一信号应用 所感测的信号。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该设备进一步包括:一个或多个光 发射器，该一个或多个光发射器被配置为生成在邻近对象处引导的光，其中一个或多个传 感器被配置为检测从一个或多个光发射器生成并通过邻近对象或从邻近对象反射的光。除 了上述一个或多个示例之外或另选地，一个或多个传感器和一个或多个光发射器位于设备 的表面上。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该设备进一步包括:耦接到所述一个或 多个传感器的一个或多个滤波器，每个滤波器被配置为通过一个或多个波长的光。
[0047] 在一些示例中，公开了一种包括面向邻近对象的一个或多个电极的设备的方法。 该方法可包括:从一个或多个电极检测耦接到邻近对象的一个或多个电容;生成用于指示 一个或多个电极和邻近对象之间的一个或多个距离的感测信号；以及基于感测信号来计算 一个或多个距离。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该方法还包括:基于所计算的一 个或多个距离来计算一个或多个角度；以及根据所计算的一个或多个角度来估计身体活 动。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该方法还包括:存储所感测的信号、一个或多 个距离、一个或多个角度和身体活动中的至少一者。除了上述一个或多个示例之外或另选 地，该方法还包括:基于所估计的身体活动来改变设备的显示器或触摸面板中的至少一者 的操作状态。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该方法还包括:驱动一个或多个电极 以与另一个电极形成电场。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该方法还包括:生成在 邻近对象处引导的光;从在邻近对象处引导并通过邻近对象或从邻近对象反射的光生成第 一信号；以及基于所感测的信号来调节第一信号。除了上述一个或多个示例之外或另选地， 该方法还包括:对通过邻近对象或从邻近对象反射的光进行滤波。
[0048] 在一些示例中，公开了一种非暂态计算机可读存储介质。该计算机可读介质包含 指令，该指令在被执行时执行包括一个或多个电极的电子设备的方法，该方法包括:从一个 或多个电极检测耦接到邻近对象的一个或多个电容;生成用于指示一个或多个电极和邻近 对象之间的一个或多个距离的感测信号；以及基于感测信号来计算一个或多个距离。除了 上述一个或多个示例之外或另选地，该方法还包括:基于所计算的一个或多个距离来计算 一个或多个角度。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该方法还包括:根据所计算的一 个或多个角度来估计身体活动；以及基于所估计的身体活动来改变设备的显示器或触摸面 板中的至少一者的操作状态。除了上述一个或多个示例之外或另选地，该方法还包括:生成 在邻近对象处引导的光;从在邻近对象处引导并通过邻近对象或从邻近对象反射的光生成 第一信号；以及基于所感测的信号来调节第一信号。
[0049]尽管上文已描述了各种示例，但应当理解，它们仅是通过举例的方式而非限制的 方式来呈现。尽管已参考附图完整描述了示例，但各个图示可针对本公开来描绘示例性架 构或其他配置，这样做是为了辅助理解可被包括在本公开中的特征和功能。本公开不限于 例示的示例性架构或配置，但可使用多种另选的架构和配置来实施。此外，尽管上文结合各 种示例和具体实施描述了本公开，但应当理解，在一个或多个示例中描述的各种特征和功 能不限于对利用其进行描述的特定示例的适用性。相反，可将它们单独或以某种组合应用 于本公开的其他示例中的一个或多个示例，无论此类示例是否被描述并且无论此类特征是 否作为所述示例的一部分被呈现。因此，本公开的广度和范围不应受到上述任何示例的限 制。
【主权项】
1. 一种设备，包括： 一个或多个电极，所述一个或多个电极位于所述设备的表面上； 感测电路，所述感测电路耦接到所述一个或多个电极并被配置为生成用于指示所述一 个或多个电极和邻近对象之间的一个或多个距离的感测信号;和 耦接到所述一个或多个电极的逻辑部件，所述逻辑部件被配置为计算所述一个或多个 距离。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个电极被配置成使得所述一个或多 个电极彼此电隔离并基本上占据所述设备的所述表面的整个区域。3. 根据权利要求1所述的设备，还包括： 覆盖层，所述覆盖层被设置在所述设备的所述表面上，其中所述覆盖层被配置为允许 从所述一个或多个电极到所述邻近对象的电容耦合。4. 根据权利要求1所述的设备，还包括： 屏蔽件，其中所述屏蔽件被设置在所述一个或多个电极中的至少一个电极周围并被配 置为消除或减少外部干扰。5. 根据权利要求1所述的设备，还包括： 绝缘层;和 被设置在所述绝缘层上方的屏蔽件，其中所述屏蔽件被配置为消除或减少内部干扰。6. 根据权利要求1所述的设备，还包括： 驱动电路，所述驱动电路被配置为驱动所述电极中的至少一个电极并形成耦接到另一 个电极的电场，其中所述感测电路感测电容的变化。7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述逻辑部件被进一步配置为基于所计算的一个 或多个距离来计算一个或多个角度，并从所计算的一个或多个角度估计身体活动。8. 根据权利要求7所述的设备，其中所述身体活动包括手腕移动、手指移动、震颤和慢 跑中的至少一者。9. 根据权利要求7所述的设备，还包括： 存储器，所述存储器被配置为存储所感测的信号、所计算的一个或多个距离和所述身 体活动中的至少一者。10. 根据权利要求1所述的设备，还包括： 一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为生成第一信号，其中所述逻辑部 件进一步包括基于所感测的信号来调节所述第一信号。11. 根据权利要求10所述的设备，其中所述逻辑部件通过执行加、减、乘、和除中的至少 一者来向所述第一信号应用所感测的信号。12. 根据权利要求10所述的设备，还包括： 一个或多个光发射器，所述一个或多个光发射器被配置为生成在所述邻近对象处引导 的光，其中所述一个或多个传感器被配置为检测从所述一个或多个光发射器生成并通过所 述邻近对象或从所述邻近对象反射的所述光。13. 根据权利要求12所述的设备，其中所述一个或多个传感器和所述一个或多个光发 射器位于所述设备的所述表面上。14. 根据权利要求10所述的设备，还包括： 耦接到所述一个或多个传感器的一个或多个滤波器，每个滤波器被配置为通过一个或 多个波长的光。15. -种包括面向邻近对象的一个或多个电极的设备的方法，所述方法包括： 从所述一个或多个电极检测耦接到所述邻近对象的一个或多个电容； 生成用于指示所述一个或多个电极和所述邻近对象之间的一个或多个距离的感测信 号；以及 基于所述感测信号来计算所述一个或多个距离。16. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 基于所计算的一个或多个距离来计算一个或多个角度；以及 根据所计算的一个或多个角度来估计身体活动。17. 根据权利要求16所述的方法，还包括： 存储所感测的信号、一个或多个距离、一个或多个角度和所述身体活动中的至少一者。18. 根据权利要求16所述的方法，还包括： 基于所估计的身体活动来改变所述设备的显示器或触摸面板中的至少一者的操作状 ??τ 〇19. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 驱动一个或多个电极以与另一个电极形成电场。20. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 生成在所述邻近对象处引导的光； 从在所述邻近对象处引导并通过所述邻近对象或从所述邻近对象反射的所述光生成 第一信号；以及 基于所感测的信号来调节所述第一信号。21. 根据权利要求20所述的方法，还包括： 对通过所述邻近对象或从所述邻近对象反射的所述光进行滤波。22. -种非暂态计算机可读存储介质，所述计算机可读介质包含指令，所述指令当被执 行时执行包括一个或多个电极的电子设备的方法，所述方法包括： 从所述一个或多个电极检测耦接到所述邻近对象的一个或多个电容； 生成用于指示所述一个或多个电极和所述邻近对象之间的一个或多个距离的感测信 号；以及 基于所述感测信号来计算所述一个或多个距离。23. 根据权利要求22所述的非暂态计算机可读介质，所述方法还包括： 基于所计算的一个或多个距离来计算一个或多个角度。24. 根据权利要求23所述的非暂态计算机可读介质，所述方法还包括： 根据所计算的一个或多个角度来估计身体活动；以及 基于所估计的身体活动来改变所述设备的显示器或触摸面板中的至少一者的操作状 ??τ 〇25. 根据权利要求22所述的非暂态计算机可读介质，所述方法还包括： 生成在所述邻近对象处引导的光； 从在所述邻近对象处引导并通过所述邻近对象或从所述邻近对象反射的所述光生成 第一信号；以及 基于所感测的信号来调节所述第一信号。
【文档编号】A61B5/11GK105828705SQ201380081234
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2013年12月20日
【发明人】J·史, B·R·兰德, N·A·科斯特里, S·O·伊斯克曼
【申请人】苹果公司