确定手持移动电话的方向和方式的方法

专利名称：确定手持移动电话的方向和方式的方法
技术领域：
本发明一般涉及触摸板和便携式电子设备。具体来说，本发明涉及诸如移动电话、照相机、全球定位装置(GPS)、摄录一体机、个人数字助理(PDA)以及包含有一个以上功能特征的装置的使用，其中这些装置包括用于数据输入或便携式电子设备控制的触摸板技术。
背景技术：
便携式电子设备包括公知的流行名称为例如便携式电话、蜂窝电话和移动电话(以后统称为“移动电话”)的便携式通信设备。移动电话现在能够提供除了语音传输之外的多种业务。例如，移动电话现在提供数据业务，诸如访问因特网来浏览网页和使用电子邮件。随着提供这些业务的基础结构被越来越广泛地使用，这些业务也变得随处可见。
这里存在几个限制这些数据业务使用的问题。由于这些移动电话是小型装置，所以在这些移动电话上缺少实现数据输入和控制技术的表面空间。移动电话一般必须依靠小键盘来作为字母数字数据输入和显示控制的主要来源。不幸的是，经验表明，使用小键盘来实现所有类型的数据输入和控制效率低下，速度慢，操作麻烦，不利于用户使用。所以，虽然人们非常需要简单浏览诸如移动电话网页浏览器等图形接口以及快速将文本输入到文字处理器中以便发送电子邮件的功能，但是目前还不能实现上述功能。
现在，移动电话已经具有其他便携式电子设备中所包含的功能特征，或者其他便携式电子设备中包含有电话功能特征。随着所有功能性能的改进，确定这些装置的主要功能的界限也变得模糊。因此，本发明适用于任何便携式电子设备，不管它是专用于单一功能的，或者是在单个装置中组合了不止一种功能。
因此，提供新的激活和关闭各种功能的方法在便携式电子设备的操作和控制技术状况中是有利的，其中所述新方法对于期望装置的操作来说是更直观和自然的。
图1提供了现有技术中不使用折叠或打开动作来激活或关闭移动电话的移动电话10的透视图。虚线表示触摸板12的大概位置，所述触摸板位于多个按键14的下面。多个按键14是键盘衬垫(未示出)的仅有的可视部分，所述键盘衬垫位于硬壳16的下面。键盘衬垫是小键盘18的第一层。所述小键盘18包括所有能让多个按键14激活相应机械开关的元件，并且在本发明中，它还包括集成在里面的触摸板12。移动电话10包括显示屏20，并且还可以包括外部天线(未示出)。在移动电话10内部设置有诸如可充电电池的电源，以及用于移动电话和触摸板12的电子线路。
在这个现有技术的例子中，触摸板12出自CIRQUETM公司的GLIDEPOINTTM或GLIDESENSORTM技术。这种触模板技术为电容敏感触模板的传感器栅极提供了柔性基底。所述柔性基底不仅能与弓形表面相一致，诸如键盘衬垫的下方，它还能轻微地变形。触摸板的这个特征使得触摸板能沿着曲线表面设置。
触摸板12提供另一种对在移动电话10的成功操作触摸板关键的功能。触摸板26既能提供触摸感应还能提供接近感应。所述接近感应是一种检测没有和触摸板12的表面直接接触的点指对象的能力。在手指的情况下，所以接近感应是检测没有和触摸板12的感应表面直接接触的点指对象的能力。
CirqueTM公司的触摸板技术独特的适合于提供这种加强的z轴接近感应能力。实际上，是由在触摸板电路核心的集成电路来提供触摸板增加的动态范围的。产生增加的动态范围可能是由于以下几个基本原因。这些原因包括由于使用更精确的模数(A/D)转换器而没有丢弃最小的测量比特。具体来说，确定A/D转换器本身内部的噪声是必须丢弃被认为是不可靠的测量数据的原因。因此，用于在触摸板电路中减少电子噪声的技术引起性能方面实质性的提高。
要提高触摸板12的性能的另一个因素是随着上述A/D转换器的结果而产生的意外结果。具体来说，可以将测量读数或测量电路所使用的“抽样”的数量加倍来降低A/D转换器的噪声。
A/D转换器降低的噪声和测量电路抽样数量双倍增加相结合将触摸板传感器电路的精确性提高了至少4倍。
另一个因素是本发明利用了CirqueTM公司的电容感应技术。该技术的一个特殊优点是电极栅由单个的X电极和Y电极组成，(在CirqueTM公司的美国专利5,305,017、5,565,658和5,861,875中有教导)，并且在于该技术不依赖于建立良好的接地。互电容使得能够检测改变X电极和Y电极之间的电容的手指。在该测量方法中接地并不重要。所以，触摸板灵敏度的增加和互电容的优点一起使得CirqueTM触摸板可以实现精确的接近感应。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有能够确定便携式电子设备的物理取向的传感器的便携式电子设备。
本发明的另一个目的是提供一种具有能够确定用户和便携式电子设备之间的接触发生在哪里的传感器的便携式电子设备。
本发明的另一个目的是提供一种具有能确定取向和手持方式的传感器的便携式电子设备，以便控制可以激活所述便携式电子设备的哪些功能。
在一种优选实施例中，本发明是一种被用户握在手中的移动电话，其中所述移动电话中的传感器能够确定出移动电话的取向，并且确定出用户与移动电话上的哪个位置相接触，其中所述取向和接触信息用于启动和禁用便携式电子设备的期望功能。
在本发明的第一方面中，将多个传感器放置在便携式电子设备中的各个位置上，以便在便携式电子设备外壳的各个位置上确定与用户的接触或接近。
在本发明的第二方面中，多个传感器是触摸或接近感应电容传感器。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的这些和其它目的、特征、优点和替换方式对于本领域技术人员来说将变得更加清楚。


图1是现有技术中利用触摸板来提供加强功能的移动电话的示意图。
图2是本发明中具有能够确定移动电话的取向和用户是怎样手持移动电话的第一传感器和多个第二传感器的移动电话的透视示意图。
图3A是其中设置有多个第二传感器的移动电话的第一视图。
图3B是其中设置有多个第二传感器的移动电话的第二视图。
图3C是其中设置有多个第二传感器的移动电话的第三视图。
图3D是其中设置有多个第二传感器的移动电话的第三视图。
图4表示的是用作激活传感器的多个第二传感器34中某些传感器的位置。
图5是一种算法的流程示意图。
具体实施例方式
下面将参照这些附图，在这些附图中本发明的各种元件都有数字标记，并在其中对本发明进行讨论，以便让本领域技术人员实现和使用本发明。要理解的是，下面的描述只是本发明原理的示意性描述，不应将其看成是对后续权利要求的限制。
本发明当前的优选实施例是以在移动电话中实施来进行表示的。但是，本发明适用于前述的任何便携式电子设备，或任何其它利用本发明原理的便携式电子设备。因此，下面对本发明原理的解释应适用于任何便携式电子设备。
再次考虑诸如图1所示的蜂窝电话的移动电话的情形。图2表示已经根据本发明的原理进行修改的类似移动电话30。将移动电话30表示成具有外壳或机身32。在该情况下机身32是一种能被手持的细长结构，而不是象其它移动电话设计的那样打开或关闭。第一传感器(未示出)被设置在机身32中。多个第二传感器34被设置在机身32的表面上或表面下方的各个策略位置(strategic location)上。选择策略位置以使多个第二传感器34能够确定出移动电话10是怎样被拿的，或者移动电话的什么部分与用户身体相接触。
移动电话30内的第一传感器(未示出)能确定其方向。换句话说，第一传感器确定移动电话30的取向是竖直的、颠倒的、面向上的、面向下的、水平的、垂直的、或者是任何其它渐增的取向(incrementalorientation)或是这些取向的组合。所述能作出这些决定的第一传感器对于传感器技术领域的技术人员来说是公知的。例如，在共同未决的申请序列号为10/158,592的申请中所描述的磁性传感器就能用于该目的。
这里有几个通过使用第一传感器来确定移动电话30的取向的方法。不是所有这些方法都专用于移动电话30的。例如，其中使用了本发明的移动电话30可以为用户提供方向信息。例如，如果移动电话30包括GPS功能，它还可以用作电子指南针。一些GPS装置还提供为用户指引到期望的位置的路径的能力，所述位置已经被编入到GPS数据库中。通过将移动电话10的显示屏放置成面向上且相对水平的位置，显示屏上的方向指示器就可以从用户的当前位置指出到期望位置。
不应将这个例子看成是限制性的。还可以有其它的应用，其中便携式电子设备的具体取向可以给用户提供有用的信息。
移动电话30还包括多个与第一传感器的感应性能不同的第二传感器34。多个第二传感器34用于确定便携式电子设备是怎样被拿的。换句话说，可以确定出用户手持或触摸的是移动电话30的哪个部位。
知道了用户触摸或手持的是移动电话30的哪个部位后，可以给用户提供直观的非常简单的操作和加强的功能。例如，可以根据移动电话被持的方式、或没有被手持的方式、或在被手持和没有被手持之间转换的特点来简单地作出应该如何操作移动电话的假设。
例如，考虑多个第二传感器34中的一个被设置在主扬声器40附近的情形，所述主扬声器一般在接听时是面对用户的耳朵放置的。这样，多个第二传感器34可以确定出用户是否将移动电话对着其耳朵拿着，并以典型的主扬声器模式来使用所述移动电话。
相反，考虑用户以扩音器模式操作移动电话30的情形，其中扩音器42用于生成移动电话30附近的任何人都能听见的声音。如果用户拿起移动电话30并将其对着耳朵放置，移动电话就关闭扩音器42，并开始通过设置在用户耳朵附近的主扬声器40自动发送声音，而不必按按钮或激活开关来从扩音器模式转变到主扬声器模式。
另一个如何使用多个第二传感器34的例子是当用户想要通过简单的动作来表示要使用或中断移动电话30的使用的情形。例如，触摸移动电话30的机身32上的某个位置来表示应该关闭、打开移动电话，应该增加、降低音量，或者应该激活或关闭扩音器。
例如，当用户以要将移动电话对着用户耳朵放置并通过主扬声器40进行操作的方式来抓住移动电话30时，移动电话就激活。同样，当后来从与用户耳朵的接触处或接近处移走移动电话30时，移动电话就将停止正在进行的呼叫。
任何根据从多个第二传感器34接收的数据来激活或关闭的动作都能被修改，例如，通过启动定时序列使得直到移动电话已经从与用户耳朵的接触处或接近处移走一预定时间段后才停止正在进行的呼叫。所以所述定时序列防止用户执行其不想发生的意外动作。
要注意的是，移动电话30的具体形状和各个扬声器40、42的位置并不是本发明的关键部分。对本发明重要的是任何便携式电子设备都可以修改成在能让所述便携式电子设备利用本发明的原理的位置上包括第一传感器和多个第二传感器。因此，移动电话的形状可以修改成现在市场上流行的很多不同的设计，包括折叠电话设计。
采用利用CIRQUETM公司的GLIDEPOINTTM或GLIDESENSORTM技术生产的多个基于接触和/或接近的电容感应触摸板作为多个第二传感器34来实现本发明。所述电容感应触摸板的优点，除了在便携式电子设备没有良好接地的情况下可以很好地进行操作外，还在于所述多个第二传感器34可以设置在移动电话30的机身32的弓形内表面上。如果所述多个第二传感器34设置在机身32的表面上，那么它们的位置是显而易见的。如果多个第二传感器34设置在机身32的表面下方，那么可以通过边框、着色、纹理或其它触觉或视觉方法来在机身32的表面上表示出所述多个第二传感器的位置。
要明白的是，尽管本发明是使用CIRQUETM的触摸板技术来实现多个第二传感器34的，但是所述传感器也可以使用其它能确定出用户与移动电话30接触位置的感应技术。
多个第二传感器34按策略排列是非常重要的，因为这决定了简单地根据移动电话被触摸或被持的方式来确定何时激活或关闭功能。例如，可以用手持式便携式电子设备的边侧、后顶部、后底部或其它区域来确定一只手该如何抓所述设备。如果便携式电子设备对于一只手来说太大或者需要特定的抓握方式，那么多个第二传感器34的排列给确定控制哪些功能的任何算法提供非常有用的信息。
图3A、3B、3C和3D用来描述在移动电话30中设置多个第二传感器34的可能的位置。这些位置只是用来表示所述多个第二传感器34可以是各种形状和位置的示意性的例子。
图4用来描述多个第二传感器34中的某些的位置。具体来说，所示的多个第二传感器34都是激活传感器。换句话说，除非用户同时接触或接近多个所述第二传感器34，否则不会激活或关闭(视具体情况而定)某些功能或特征。
考虑一种用来确定应该激活或关闭移动电话30上的哪些功能的算法。除非手正抓着移动电话30使得与多个第二传感器34中的一个或一组相接触，否则不会激活或关闭期望的功能。例如，手指或拇指可能需要在移动电话30的某个位置上才能使移动电话30激活扩音器模式。
作为一个例子，考虑图5所示的算法。在图5中，所述算法进行循环，直到用户靠近多个第二传感器34中特定的一组。一旦检测到，就激活或停止特定功能。所述功能会保持激活或关闭直到所述算法确定与多个第二传感器34中特定一组的接触被终止。
或者，可以在算法中插入定时序列以使得直到接触被停止了一预定长度的时间后才停止或激活所述功能。
CIRQUETM公司的多层触摸板的通用触摸板技术并不是本发明所能使用的唯一类型的电容感应触摸板。因为所述触摸板只需确定出触摸或接近，而不用确定触摸板上触摸的位置，也可以使用单层触摸板技术来降低便携式电子设备中触摸板的成本。
要理解的是，上述的设置仅仅是本发明原理应用的示意性描述。本领域技术人员可以在不脱离本发明精神和范围的前提下作出各种修改和变换方式。附加的权利要求用于覆盖所述的各种修改和设置。
权利要求
1.一种便携式电子设备，包括具有外壳、数据输入装置和显示屏的便携式电子设备；设置在所述外壳表面上的至少一个第二传感器，以使得用户可以物理接触到所述至少一个第二传感器；并且其中所述至少一个第二传感器将接触数据提供给放置在所述便携式电子设备内部的传感器电路，其中所述便携式电子设备内的处理器利用所述传感器电路中的所述接触数据来确定是否要激活或关闭所述便携式电子设备的预定功能。
2.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述便携式电子设备是从包括膝上型计算机、移动电话、个人数字助理、全球定位系统、电子指南针、照相机、摄录一体机和包括至少两种上述功能的组合装置的便携式电子设备组中进行选择的。
3.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述至少一个第二传感器由电容感应触摸板构成。
4.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述至少一个第二传感器是从包括压敏、静电和任何其它能检测用户在至少一个第二传感器上的接触的感应技术的传感器组中选择的。
5.如权利要求3所述的便携式电子设备，其中所述电容感应触摸板能与弓形表面相一致。
6.如权利要求3所述的便携式电子设备，其中所述电容感应触摸板能够感应触摸。
7.如权利要求3所述的便携式电子设备，其中所述电容感应触摸板能够接近感应。
8.如权利要求3所述的便携式电子设备，其中所述至少一个第二传感器包括多个电容感应触摸板。
9.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述至少一个第二传感器包括至少一个能感应触摸对象对于所述触摸板的位置和触摸或接近的通用触摸板组成。
10.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述至少一个第二传感器包括至少一个能感应触摸对象对于所述触摸板的触摸或接近的单层触摸板组成。
11.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述便携式电子设备还包括第一传感器，其中所述第一传感器能够确定出所述便携式电子设备的取向。
12.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中可以使用至少一个第二传感器来激活或关闭的功能是从包括打开、关闭、增加音量、降低音量、执行扩音器模式、关闭扩音器模式、从第一种功能向第二种功能切换以及从第二种功能切换回到第一种功能的功能组中选择的。
13.一种便携式电子设备，包括具有外壳、数据输入装置和显示屏的便携式电子设备；设置在所述外壳表面下面的至少一个第二传感器，以使用至少一个第二传感器的接近感应功能检测用户；以及其中所述至少一个第二传感器将接近感应数据提供给放置在所述便携式电子设备内部的传感器电路，其中所述便携式电子设备内的处理器利用传感器电路中的所述接近感应数据来确定是否要激活或关闭所述便携式电子设备的预定功能。
14.一种用于确定用户触摸便携式电子设备的位置的方法，所述方法包括以下步骤1)给所述便携式电子设备提供外壳、数据输入装置和显示屏；2)在所述外壳表面上放置至少一个第二传感器，使得用户可以物理接触到所述至少一个第二传感器；以及3)其中所述至少一个第二传感器将接触数据提供给放置在所述便携式电子设备内部的传感器电路，其中所述便携式电子设备内的处理器利用所述传感器电路中的所述接触数据来确定是否要激活或关闭所述便携式电子设备的预定功能。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述提供便携式电子设备的步骤还包括从膝上型计算机、移动电话、个人数字助理、全球定位系统、电子指南针、照相机、摄录一体机和包括至少两种上述功能的组合装置组成的便携式电子设备组中选择所述便携式电子设备的步骤。
16.如权利要求14所述的方法，其中提供所述至少一个第二传感器的步骤还包括提供电容感应触摸板的步骤。
17.如权利要求14所述的方法，其中提供所述至少一个第二传感器的步骤还包括从压敏、静电和任何其它能检测用户在所述至少一个第二传感器上的接触的感应技术组成的传感器组中选择所述至少一个第二传感器的步骤。
18.如权利要求所述的方法，其中所述方法还包括使所述电容感应触摸板与所述便携式电子设备的弓形表面相一致的步骤。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述方法还包括提供能够感应触摸的电容感应触摸板的步骤。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述方法还包括提供能够接近感应的电容感应触摸板的步骤。
21.如权利要求16所述的方法，其中所述提供所述至少一个第二传感器的方法还包括提供多个电容感应触摸板的步骤。
22.如权利要求14所述的方法，其中所述提供至少一个第二传感器的方法还包括提供所述至少一个能感应触摸对象对于所述触摸板的位置和触摸或接近的通用触摸板的步骤。
23.如权利要求14所述的方法，其中所述提供所述至少一个第二传感器的方法还包括提供至少一个能感应触摸对象对于所述触摸板的触摸或接近的单层触摸板的步骤。
24.如权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括提供第一传感器的步骤，其中所述第一传感器能够确定出所述便携式电子设备的取向。
25.如权利要求14所述的方法，其中提供可以使用所述至少一个第二传感器来激活或关闭的功能的步骤中的功能是从包括打开、关闭、增加音量、降低音量、执行扩音器模式、关闭扩音器模式、从第一种功能向第二种功能切换以及从第二种功能切换回到第一种功能的功能组中选择的。
全文摘要
一种被用户握在手中的移动电话(如图)，其中所述移动电话内的传感器(34)能够确定出所述移动电话的取向，确定出用户与移动电话上的哪个位置相接触，其中所述取向和接触信息用于启动和禁用便携式电子设备的期望功能。
文档编号G06F1/16GK1778123SQ200480010620
公开日2006年5月24日 申请日期2004年3月11日 优先权日2003年3月12日
发明者戴尔·J.·卡特, 理查德·伍利, 维兰德·M.·邓肯 申请人:西奎公司