專利名稱：定點(diǎn)和數(shù)據(jù)錄入輸入設(shè)備的制作方法
定點(diǎn)和數(shù)據(jù)錄入輸入設(shè)備背景移動(dòng)計(jì)算設(shè)備上的用戶接口遇到各種問(wèn)題，諸如價(jià)格敏感、大小、存儲(chǔ)空間需求、功耗以及用戶交互便利。通常，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備包括輸入觸覺(jué)墊(或手指屏幕接觸)和單獨(dú) 的分立觸覺(jué)按鈕。輸入墊是利用電容輸入傳感技術(shù)來(lái)控制電子設(shè)備中的顯示器上的光標(biāo)移動(dòng)、滾 動(dòng)、做姿勢(shì)等的位置指示設(shè)備。電容觸摸傳感技術(shù)根植于對(duì)以下內(nèi)容的理解當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)電 物體彼此靠近時(shí)，它們的電場(chǎng)交互以形成電容器。例如，電極和人類手指或指示筆是導(dǎo)電元 件。當(dāng)用戶將其手指放在電極附近時(shí)，電容器在該手指和電極之間形成。常規(guī)輸入墊包括在第一方向上順串以形成行的第一組導(dǎo)電跡線或網(wǎng)格層以及在 與第一方向正交的第二方向上順串以形成列的第二組導(dǎo)電跡線或網(wǎng)格層。沿著每一組導(dǎo)線 跡線包括多個(gè)電容傳感器或電極。沿著每一組導(dǎo)線跡線的電極的數(shù)量和間隔取決于所需傳 感分辨率。集成電路耦合到導(dǎo)電跡線和電容傳感器的陣列并響應(yīng)電容傳感器之間以及傳感 器和虛地之間的電容變化。一般而言，具有第一和第二組導(dǎo)電跡線(或網(wǎng)格層)上的多個(gè)電容傳感器的常規(guī) 輸入墊包括具有連續(xù)表面的頂層。輸入觸覺(jué)墊的頂層的任何破裂、空隙或隔離部分都妨礙 了電容傳感電路為確定顯示器的準(zhǔn)確位置而作出準(zhǔn)確的電容讀數(shù)。在移動(dòng)計(jì)算設(shè)備上合并輸入墊和觸覺(jué)按鈕可解決涉及大小的移動(dòng)設(shè)備問(wèn)題。然 而，使用常規(guī)輸入墊技術(shù)來(lái)合并這兩種形式的輸入可導(dǎo)致關(guān)于價(jià)格、物理大小需求和復(fù)雜 性的增加的問(wèn)題。提供以上討論僅用作一般的背景信息，并不旨在幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。概述提供本發(fā)明內(nèi)容是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹將在以下具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述 的一些概念。本概述不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于 幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。所要求保護(hù)的主題不限于解決在背景中提及的任何或 所有缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。一種輸入設(shè)備包括排列成行和列的相鄰電容傳感器的陣列，該陣列在靠近導(dǎo)電元 件時(shí)展示第一電容特性并在對(duì)應(yīng)的機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)由按鈕致動(dòng)時(shí)展示第二電特性。絕緣覆蓋 層位于每一個(gè)電容傳感器和每一個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)的上方，該機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)放置在每一個(gè)電 容傳感器上并與其接觸。基于每一個(gè)電容傳感器的電容值以及相鄰電容傳感器的陣列中的 每一行和每一列的貢獻(xiàn)比例來(lái)確定導(dǎo)電元件的位置。附圖簡(jiǎn)述

圖1示出了一個(gè)實(shí)施例中的移動(dòng)設(shè)備的簡(jiǎn)化正視圖。圖2示出了圖1所示的輸入設(shè)備的側(cè)視圖的示意圖。圖3示出了圖1和2所示的輸入觸覺(jué)墊的簡(jiǎn)化俯視圖。圖4示出了圖1-3所示的輸入觸覺(jué)墊的簡(jiǎn)化示意性俯視圖。
圖5示出了圖1-4所示的耦合到控制器和電源的輸入觸覺(jué)墊的簡(jiǎn)化示意性俯視 圖。圖6是示出確定圖2所示的導(dǎo)電元件的位置的方法的流程圖。圖7是示出如圖6所示的流程圖中所描述的每一個(gè)電容傳感器的電容值的生成的流程圖。圖8是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的確定最小電容值的方法的流程圖。圖9是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的確定最小電容值的方法的流程圖。圖10示出了相鄰電容傳感器的示例陣列的示意圖。圖11示出了圖10所示的相鄰電容傳感器的示例陣列的示意圖。詳細(xì)描述此處所描述的各實(shí)施例涉及移動(dòng)計(jì)算設(shè)備，諸如膝上型計(jì)算機(jī)、圖形輸入板PC、 個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、蜂窩電話、數(shù)字音樂(lè)和視頻播放器以及其它類型的小型手持式設(shè)備。 然而，所述各實(shí)施例可以在利用多種類型的輸入設(shè)備的其它類型的計(jì)算和非計(jì)算應(yīng)用中使用。圖1示出了一個(gè)實(shí)施例中的移動(dòng)設(shè)備100的簡(jiǎn)化正視圖。在圖1中，移動(dòng)設(shè)備100 被示為蜂窩電話。然而，如上所述，移動(dòng)設(shè)備100不限于蜂窩電話并且可以是各種各樣的 不同計(jì)算和非計(jì)算設(shè)備中的一個(gè)。移動(dòng)設(shè)備100包括顯示器102和輸入設(shè)備104。輸入設(shè) 備104可接收二維定點(diǎn)(光標(biāo)移動(dòng)、滾動(dòng)、做姿勢(shì)等)輸入并接收數(shù)據(jù)錄入輸入。如圖1所 示，輸入設(shè)備104提供多個(gè)按鈕106以及包括輸入觸摸墊108。觸覺(jué)按鈕106在致動(dòng)按鈕 106時(shí)接收數(shù)據(jù)錄入輸入，而觸覺(jué)按鈕106的表面區(qū)域接收二維定點(diǎn)信息以使得輸入觸摸 墊108能夠控制顯示器102上的光標(biāo)移動(dòng)、滾動(dòng)、做姿勢(shì)等。該二維定點(diǎn)信息由諸如用戶的 手指或指示筆等導(dǎo)電元件提供。圖2示出了圖1所示的輸入設(shè)備104的側(cè)視圖的示意圖。輸入設(shè)備104包括具有 以下將在圖5中詳細(xì)討論的控制器的印刷電路板(PCB) 110。耦合到PCB 110的是具有多個(gè) 電容傳感器或電極112的輸入觸摸墊108。圖2示出了三個(gè)這樣的電容傳感器或電極112。 放置在輸入觸摸墊108上的包括多個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114。示例機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114包括如圖 2所示的撳鈕(snap dome)。每一個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114都放置在電容傳感器112中的一個(gè)上 并至少部分地與其電接觸。每一個(gè)電容傳感器112都與接地墊(如圖4更詳細(xì)地示出的) 配對(duì)。每一個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114都在致動(dòng)時(shí)開始與對(duì)應(yīng)的接地墊接觸。該接觸指示來(lái)自按 鈕的數(shù)據(jù)錄入。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，撳鈕按鈕只是一個(gè)實(shí)現(xiàn)。在另一實(shí)施例中，輸入設(shè)備可改為包 括已經(jīng)覆蓋到顯示器或輸入觸摸墊上的透明導(dǎo)體。在又一實(shí)施例中，可以使用諸如膝上型 應(yīng)用中或鼠標(biāo)或游戲控制器上的不使用按鈕的其它類型的導(dǎo)體。輸入設(shè)備104還包括位于PCB 110、電容傳感器112和機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114的上方的 絕緣覆蓋層116。例如，覆蓋層116可以是連續(xù)硬板。在這一示例中，覆蓋層116包括限定 多個(gè)觸覺(jué)按鈕106的鉸接切口部分117。在另一示例中，覆蓋層116可以是具有分立按鈕 106的柔性膜。每一個(gè)按鈕106都與電容傳感器112中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)并且包括突部或尖頭 118。每一個(gè)按鈕106的每一個(gè)突部118都被構(gòu)造成致動(dòng)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114中的一個(gè)以使 得使機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)變形成與接地墊接觸。在另一實(shí)施例中，尖頭可以耦合到撳鈕而不是按 鈕的下側(cè)。因此，電容傳感器112可傳感諸如用戶的手指(如圖2所示)或指示筆等導(dǎo)電元件120以便確定二維定點(diǎn)信息，并且還可傳感用按鈕106來(lái)致動(dòng)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114的導(dǎo) 電元件。圖3示出了圖1和2所示的輸入觸摸墊108的簡(jiǎn)化俯視圖。輸入觸摸墊108包括 如圖2所示的相鄰電容傳感器或電極112的陣列。相鄰電容傳感器112的陣列被排列成行 和列。如圖3所示，輸入觸摸墊108包括三行電容傳感器112和三列電容傳感器112的陣 列。然而，應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖3示出了電容傳感器112的3x3陣列，但輸入觸摸墊108可具 有任何數(shù)量的電容傳感器。例如，輸入觸摸墊108可包括4x4電容傳感器陣列等等。
如圖3所示，每一個(gè)電容傳感器112都包括多個(gè)邊界邊緣122。每一個(gè)相鄰電容 傳感器112共享多個(gè)邊界邊緣122，而不是每一個(gè)相鄰電容傳感器112共享單個(gè)邊界邊緣。 邊界邊緣122是Z字形類型的邊界邊緣。這些邊界邊緣122用于更多地線性化或校正電容 傳感器112之間的電容轉(zhuǎn)變。如果沒(méi)有電容傳感器112之間的Z字形類型的邊界邊緣，導(dǎo) 電元件120(圖2)在電容傳感器112之間移動(dòng)時(shí)的電容變化將更突然并因此更難以確定電 極間位置。共享多個(gè)邊界邊緣122的電容傳感器112像抗混疊濾波器那樣工作，該抗混疊 濾波器是比尤其在降采樣環(huán)境中共享單個(gè)邊界邊緣的電容傳感器更好的導(dǎo)體布局。圖4示出了圖1-3所示的輸入觸摸墊108的簡(jiǎn)化示意性俯視圖。如上所述，每一 個(gè)電容傳感器112都包括接地墊124。一般而言，每一個(gè)接地墊124都位于每一個(gè)電容傳感 器112的中心。圖5示出了圖1-4所示的耦合到控制器126和電源127的輸入觸摸墊108的簡(jiǎn)化 示意性俯視圖。如上所述，多個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114放置在輸入觸摸墊108上并與其接觸。 例如，在圖1-4中，每一個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114都是撳鈕并與多個(gè)電容傳感器112中的一個(gè)接 觸。每一個(gè)撳鈕都在其外徑邊緣處與一個(gè)電容傳感器接觸并且每一個(gè)撳鈕的中心都凸起至 電容傳感器112中的一個(gè)的上方。具體而言，每一個(gè)撳鈕的中心都凸起至位于每一個(gè)電容 傳感器112的中心的接地墊124(圖4)中的一個(gè)的上方以使得每一個(gè)撳鈕在致動(dòng)其對(duì)應(yīng)的 按鈕時(shí)開始與一個(gè)接地墊接觸。每一個(gè)電容傳感器112在靠近導(dǎo)電元件120(圖2)時(shí)展示電容特性。具體而言， 當(dāng)導(dǎo)電元件120靠近電容傳感器112時(shí)，電容傳感器112的視在電容將增加。該電容特性 允許確定導(dǎo)電元件120相對(duì)于輸入觸摸墊108的相鄰電容傳感器的陣列的位置。另外，每 一個(gè)電容傳感器112在致動(dòng)對(duì)應(yīng)的機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114時(shí)展示電特性。具體而言，每一個(gè)電 容傳感器112在對(duì)應(yīng)的機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)114開始與每一個(gè)電容傳感器112的接地墊124接觸 時(shí)展示電特性。這一接觸將基本上立即對(duì)電容傳感器112放電。在電學(xué)上可以與電容器特 性區(qū)分開來(lái)的電特性指示分配給該特定電容傳感器112的信息的按鈕數(shù)據(jù)錄入。例如，如 果對(duì)應(yīng)于電容傳感器112的按鈕106包括數(shù)字一，則輸入設(shè)備104指示數(shù)字一(參見(jiàn)圖1)。如還在圖5中示出的，控制器126包括多個(gè)輸入/輸出引腳。例如，控制器126可 以是德州儀器MSP430微控制器線，其具有低泄漏和輸入引腳電流，通常在50毫微安左右。 輸入觸摸墊108的每一個(gè)電容傳感器112都通過(guò)導(dǎo)體128耦合到控制器126的多個(gè)輸入/ 輸出引腳中的一個(gè)。為了確定導(dǎo)電元件120相對(duì)于電容傳感器112的陣列的位置，控制器 126被配置成確定每一個(gè)電容傳感器112的相對(duì)本征電容。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器126可 通過(guò)對(duì)每一個(gè)電容傳感器112的充電進(jìn)行計(jì)時(shí)來(lái)確定每一個(gè)傳感器112的相對(duì)本征電容。 每一個(gè)電容傳感器112由電源127通過(guò)多個(gè)電阻器130中的一個(gè)從初始0伏或邏輯“0”充電至邏輯“1”閾值。在另一實(shí)施例中，控制器126可通過(guò)對(duì)每一個(gè)電容傳感器112的放電 進(jìn)行計(jì)時(shí)來(lái)確定每一個(gè)傳感器112的相對(duì)本征電容。每一個(gè)電容傳感器112通過(guò)電源127 來(lái)從已充電邏輯“1”開始并且然后通過(guò)每一個(gè)接地墊124放電至邏輯“O”。后一實(shí)施例的 為電阻器和每一個(gè)電容傳感器接地墊124供電的電源包括與前一實(shí)施例相比顛倒的極性。 電容傳感器112中的所選電容傳感器的電容通過(guò)以下操作來(lái)測(cè)量1)將電容傳感器耦合到 的輸入/輸出引腳編程為以邏輯“O”輸出以使得特定電容傳感器接地并排空任何其電荷； 2)將電容傳感器耦合到的輸入/輸出引腳編程為輸入以使得電源127通過(guò)電阻器130將接 地上電容傳感器充電至邏輯“ 1 ” ；以及3)對(duì)電容傳感器從邏輯“0，，到邏輯“ 1 ”的充電轉(zhuǎn)變 計(jì)時(shí)。圖6是示出確定導(dǎo)電元件120的位置的方法的流程圖200。在框202，提供包括排 列成行和列的電容傳感器112的陣列的輸入觸摸墊108。每一個(gè)電容傳感器112在靠近導(dǎo) 電元件120時(shí)展示電容增加。導(dǎo)電元件120相對(duì)于相鄰電容傳感器的陣列的位置基于所確 定的電容傳感器的電容來(lái)確定。在框204，生成每一個(gè)電容傳感器的原始電容值。電容器的 充電時(shí)間由以下等式來(lái)確定Vc (t) = Vcc[l-eH/EC)](等式 1) 其中Vc(t)是應(yīng)變于時(shí)間的電容傳感器上的電壓，Vrc是電源電壓，t是時(shí)間，R是 充電電阻而C是電容傳感器、控制器的輸入/輸出引腳、電阻器、導(dǎo)電元件120的互連接線 和可能的鄰近性的總電容。假設(shè)由電容傳感器、控制器的輸入/輸出引腳、電阻器以及互連 接線展示的電容相對(duì)恒定并且只有導(dǎo)電元件120的鄰近性更改總電容C。如等式1所展示 的，通過(guò)將導(dǎo)電元件120移得更靠近電容傳感器，充電時(shí)間增加并由此實(shí)現(xiàn)供電容傳感器 112達(dá)到邏輯“1”的更長(zhǎng)時(shí)間段。提供圖7的流程圖304以示出如流程圖200的框204中所描述的每一個(gè)電容傳感 器的電容值的生成。在框320，通過(guò)對(duì)邏輯0到邏輯1轉(zhuǎn)變間隔計(jì)時(shí)來(lái)獲取每一個(gè)電容傳 感器的原始電容值，并求這些原始電容值在一時(shí)間段內(nèi)的平均值以去除電噪聲中的至少某 一些。一般而言，為對(duì)原始電容值取平均值而選擇的時(shí)間段是相對(duì)較短的時(shí)間段。短時(shí)間 段可移除噪聲，但不使系統(tǒng)的響應(yīng)性過(guò)度降級(jí)。在框322，從每一個(gè)平均原始電容值中減去 最小電容值。最小電容值表示每一個(gè)電容傳感器將在諸如手指或指示筆等導(dǎo)電元件120遠(yuǎn) 離該傳感器時(shí)返回的值。通過(guò)從每一個(gè)平局原始電容值中減去最小電容值，去除了傳感器 值的“直流分量”或“直流偏移”以使得其余計(jì)數(shù)在數(shù)值上是顯著的。例如，所選電容傳感 器112可具有最小電容值2000。當(dāng)存在諸如導(dǎo)電元件120等導(dǎo)電元件時(shí)，該值可在2000到 2205之間變化。通過(guò)減去最小電容值，給出范圍在0到205之間的修正電容值。這一范圍 具有比原始電容值2000到2205更好的比例性因子。確定最小電容值在下文中參考圖8詳 細(xì)地討論并且計(jì)算該最小電容值以便從每一個(gè)電容傳感器的原始電容度量中去除其貢獻(xiàn)。收集最小電容值的困難之處在于這需要在存在噪聲和普通使用的情況下完成。僅 僅在打開設(shè)備時(shí)取得每一個(gè)電容傳感器的電容值并假設(shè)這些電容值是將返回的最小值是 不夠的。當(dāng)打開輸入設(shè)備104時(shí)，在附近可能存在將生成高電容值的某些導(dǎo)電物體。另外， 最小電容值將由于溫度、濕度、老化和其它因素而隨時(shí)間漂移。需要跟蹤這些類型的變化， 但拒絕在普通使用時(shí)遇到的較高電容值的最小電容值。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖8是示出確定最小電容值的方法的流程圖400。在框424，存 儲(chǔ)每一個(gè)電容傳感器的高電容值的連續(xù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系。在框426，存儲(chǔ)每一個(gè)電容傳感器的低 電容值的連續(xù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系?？捎糜诟唠娙葜岛偷碗娙葜祪烧叩氖纠y(tǒng)計(jì)關(guān)系包括平均值、均 值、眾數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等。在框428，將新電容值與低電容值和高電容值之間的中點(diǎn)進(jìn)行比較以便 將每一個(gè)新電容值添加到高和低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系中的一個(gè)。例如，如果新電容讀數(shù)高于 中點(diǎn)，則通過(guò)采用統(tǒng)計(jì)關(guān)系來(lái)將該讀數(shù)添加到高電容值。如果新電容讀數(shù)低于中點(diǎn)，則通過(guò) 采用統(tǒng)計(jì)關(guān)系來(lái)將該讀數(shù)添加到低電容值。在框430，將低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系選為最小電 容值。在太短的時(shí)間段內(nèi)取得值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系可導(dǎo)致兩個(gè)值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系太緊密地跟蹤噪聲尖 峰并且值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系偏離真實(shí)中心。然而，如果在太長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)考慮值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，則值 將不會(huì)在初始化或臨時(shí)條件導(dǎo)致較長(zhǎng)的一系列異常讀數(shù)的情況下足夠快地進(jìn)行自我糾正。 在圖8所示的實(shí)施例中，將需要在任何給定時(shí)刻在相鄰電容傳感器的示例3 X 3陣列中存儲(chǔ) 十八個(gè)值。這些值包括對(duì)應(yīng)于每一個(gè)傳感器的九個(gè)低電容值和對(duì)應(yīng)于每一個(gè)傳感器的九個(gè) 高電容值。這一電容值量可占用大量輸入設(shè)備104所具有的有限的存儲(chǔ)器。 在另一實(shí)施例中，圖9是示出確定最小電容值的方法的流程圖500。為了減少用 于最小電容值的存儲(chǔ)器量，作出以下假設(shè)由于導(dǎo)電元件120的存在而引入的電容變化對(duì) 于電容傳感器的陣列中的所有傳感器大致相同。如果每一個(gè)傳感器的表面區(qū)域大致是相同 的，則能夠容易地作出該假設(shè)。在框524，存儲(chǔ)電容傳感器的電容的連續(xù)統(tǒng)計(jì)相對(duì)增量值。 統(tǒng)計(jì)相對(duì)增量值是低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系和高電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系差。在框 526，將新電容值與閾值進(jìn)行比較以確定是應(yīng)將該新電容值添加到低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系還 是將其添加到統(tǒng)計(jì)相對(duì)增量值。當(dāng)取得新讀數(shù)時(shí)將該新讀數(shù)與閾值進(jìn)行比較。閾值是加到 統(tǒng)計(jì)相對(duì)增量值的一半的低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。可用于低電容值和增量值兩者的示例統(tǒng)計(jì) 關(guān)系包括平均值、均值、眾數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等。如果新電容讀數(shù)低于閾值，則通過(guò)采用統(tǒng)計(jì)關(guān)系來(lái) 將該讀數(shù)添加到低電容值。如果該新讀數(shù)高于閾值，則通過(guò)采用統(tǒng)計(jì)關(guān)系來(lái)將該新讀數(shù)減 去低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系添加到增量值。因?yàn)樵陉嚵兄械乃袀鞲衅魃现痪S護(hù)一個(gè)統(tǒng)計(jì)相對(duì) 增量值，所以節(jié)省的存儲(chǔ)器量等于(η- Γ(高電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系)的大小，其中η是陣列中 的傳感器的數(shù)量。例如，在3X3陣列中，第一個(gè)實(shí)施例(圖8)存儲(chǔ)十八個(gè)值，而在第二個(gè) 實(shí)施例(圖9)中，存儲(chǔ)10個(gè)值(9個(gè)低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系和1個(gè)統(tǒng)計(jì)相對(duì)增量值)。回頭參考圖6，在框206，基于每一個(gè)傳感器的電容值以及相鄰電容傳感器的陣列 中的每一行和每一列的比例貢獻(xiàn)來(lái)導(dǎo)出導(dǎo)電元件120在輸入觸摸墊上的位置。確定每一行 中的電容總和可用于計(jì)算該行對(duì)導(dǎo)電元件120的位置的Y坐標(biāo)的比例貢獻(xiàn)，而確定每一列 中的電容總和可用于計(jì)算該列對(duì)導(dǎo)電元件120的位置的X坐標(biāo)的比例貢獻(xiàn)。為了進(jìn)行這些 計(jì)算，為相鄰電容傳感器的陣列分配對(duì)應(yīng)于該陣列中的各行和各列的0和1之間的分?jǐn)?shù)位 置。圖10示出了相鄰電容傳感器的示例陣列600的示意圖。在圖10中，相鄰電容傳 感器的示例陣列600是3X3陣列。為每一行604、608、612和每一列602、606、610分配一 權(quán)重。如圖10中的示例所示，為最左邊的列，即第一列(列0)602和最上面的行，即第一行 (行0) 604分配權(quán)重0，為中間列，即第二列(列1) 606和中間行，即第二行(行1) 608分配 權(quán)重0.5，并且為最右邊的列，即第三列(列2)610和最下面的行，即第三行(行2)612分 配權(quán)重1。盡管圖10示出了權(quán)重從最左邊的列602增加到最右邊的列610，從最上面的行604增加到最下面的行612，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，權(quán)重可以從最右邊的列610增加到最左邊的列 602并從最下面的行612增加到最上面的行604。這些權(quán)重表示作為用于縮放目的的輸出 所需的值范圍。應(yīng)當(dāng)注意，每一列和每一行的權(quán)重可以比圖10所示的更居中。例如，相鄰 電容傳感器的陣列可具有不同的大小，諸如4X4陣列。在這種情況下，從最左邊的列到最 右邊的列的權(quán)重的范圍將在0到1之間而從最上面的行到最下面的行的權(quán)重的范圍將在0 到1之間。因此，每一中間行和中間列將具有分?jǐn)?shù)權(quán)重.3333和分?jǐn)?shù)權(quán)重.6667。然而，權(quán)重0在用作乘法因數(shù)時(shí)是有問(wèn)題的，因?yàn)樵撔谢蛄械呢暙I(xiàn)將會(huì)是零。因 此，將常數(shù)添加到權(quán)重，以使得沒(méi)有一個(gè)權(quán)重等于0。圖11示出了相鄰電容傳感器的示例陣 列600的示意圖，例如且為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，包括添加到權(quán)重的值1以使得權(quán)重范圍從1到2。用 于計(jì)算3X3陣列的X維度中的分?jǐn)?shù)位置的公式以等式形式書寫為 (等式 2)其中i是所選行號(hào)，C是所選電容傳感器的電容值而是該陣列中的每一個(gè)電容 傳感器的所有修正電容值的總和。通過(guò)減去1 (如等式2所示)，給出電容傳感器的3X3陣 列中的三列上的導(dǎo)電元件120的X坐標(biāo)的0到1之間的加權(quán)平均值。同樣，用于計(jì)算3X3 陣列的Y維度中的分?jǐn)?shù)位置的公式是
Σ Cn. Σ C1 Σ C1
總總總(等式 3)其中j是所選列號(hào)，C是所選電容傳感器的電容值而是該陣列中的每一個(gè)電容 傳感器的所有修正電容值的總和。通過(guò)減去1 (如等式3所示)，給出電容傳感器的3X3陣 列中的三行上的導(dǎo)電元件120的Y坐標(biāo)的0到1之間的加權(quán)平均值。將等式2和3乘以一常數(shù)以生成所需坐標(biāo)范圍。例如，需要0到256之間的值，則 等式1和2中的每一個(gè)可以乘以256。如果考慮在執(zhí)行任何除法之前執(zhí)行所有加法和乘法 以將任何舍入錯(cuò)誤減到最少，則這允許所有計(jì)算都基于整數(shù)，而不是基于浮點(diǎn)數(shù)。此外，乘 以256可通過(guò)在軟件算法中簡(jiǎn)單地移8位來(lái)執(zhí)行，由此加快計(jì)算并減小代碼大小。另外，除 以只可執(zhí)行一次。這一用于X維度計(jì)算的結(jié)果表達(dá)式可以是 (等式 4)且Y維度可以是 (等式 5)
盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作專用的語(yǔ)言描述了本主題，但可以理解， 所附權(quán) 利要求書中定義的主題不必限于上述具體特征或動(dòng)作。相反，上述具體特征和動(dòng)作是作為 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式公開的。
權(quán)利要求
一種輸入設(shè)備(104)，包括排列成行(604、608、612)和列(602、606、610)的相鄰電容傳感器(112)的陣列，每一個(gè)電容傳感器(112)在靠近導(dǎo)電元件(120)時(shí)展示電容特性；多個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)(114)，其各自被放置在所述電容傳感器(112)中的一個(gè)上并與其接觸并且被構(gòu)造成由對(duì)應(yīng)的按鈕(106)來(lái)致動(dòng)，每一個(gè)電容傳感器(112)在致動(dòng)對(duì)應(yīng)的機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)(114)時(shí)展示電特性；以及位于所述電容傳感器(112)的陣列和所述多個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)(114)的上方的絕緣覆蓋層(116)，其限定每一個(gè)按鈕(106)并限定用于容納所述導(dǎo)電元件(120)的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，所述電容特性對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)電元 件(120)在所述絕緣覆蓋層(116)的表面上的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，所述電特性對(duì)應(yīng)于對(duì)所述電容傳 感器(112)中的一個(gè)的選擇。
4.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，排列成行(604、608、612)和列 (602,606,610)的相鄰電容傳感器(112)中的每一個(gè)都具有多個(gè)邊界邊緣(122)，其中每一 個(gè)電容傳感器(112)都通過(guò)所述多個(gè)邊界邊緣(122)耦合到另一個(gè)電容傳感器(112)附 近。
5.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，還包括控制器(126)，其中每一個(gè) 電容傳感器(112)通過(guò)導(dǎo)體(128)耦合到所述控制器(126)的多個(gè)輸入/輸出引腳中的一 個(gè)。
6.如權(quán)利要求5所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，每一個(gè)電容傳感器(112)都耦合 到電源電壓(127)。
7.如權(quán)利要求1所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，每一個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)(114)都耦 合到所述電容傳感器(112)中的一個(gè)。
8.如權(quán)利要求7所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，每一個(gè)電容傳感器(112)都包括 接地墊(124)以使得對(duì)每一個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)(114)的致動(dòng)導(dǎo)致所述機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)(114)開 始與所述接地墊(124)接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，每一個(gè)按鈕(106)都包括用于致 動(dòng)所述機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)(114)的突部(118)。
10.一種確定導(dǎo)電元件(120)的位置的方法，所述方法包括提供(202)包括排列成行(604,608,612)和列(602,606,610)的相鄰電容傳感器 (112)的陣列的輸入墊(108)，每一個(gè)電容傳感器(112)在靠近所述導(dǎo)電元件(120)時(shí)展示 電容增加；生成(204)每一個(gè)電容傳感器(112)的電容值；以及基于所述每一個(gè)傳感器(112)的電容值以及所述相鄰電容傳感器(112)的陣列中的每 一行(604,608,612)和列(602,606,610)的比例貢獻(xiàn)來(lái)導(dǎo)出(206)所述導(dǎo)電元件(120)在 所述輸入墊(108)上的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，生成(204)每一個(gè)電容傳感器(112)的電 容值包括獲取(320)每一個(gè)電容傳感器(112)的原始電容值在一時(shí)間段內(nèi)的平均值。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括從每一個(gè)傳感器(112)的每一個(gè)平均原始電容值中減去(322)最小電容值，所述最小電容值表示每一 個(gè)傳感器(112)將在所述導(dǎo)電元件(120)遠(yuǎn)離所述電容傳感器(112)時(shí)返回的電容值。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括通過(guò)以下動(dòng)作計(jì)算所述最小電容值存儲(chǔ)(424)每一個(gè)電容傳感器(112)的高電容值的連續(xù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系； 存儲(chǔ)(426)每一個(gè)電容傳感器(112)的低電容值的連續(xù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系； 將新電容值與所述低電容值和所述高電容值之間的中點(diǎn)進(jìn)行比較(428)以便將該新 電容值添加到高和低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系中的一個(gè)；以及 將所述低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系選為(430)最小電容值。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括通過(guò)以下動(dòng)作計(jì)算所述最小電容值存儲(chǔ)(524)所述電容傳感器(112)的電容的連續(xù)統(tǒng)計(jì)相對(duì)增量值，其中所述統(tǒng)計(jì)相對(duì) 增量值是低電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系和高電容值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系差；將新電容值與閾值進(jìn)行比較(526)以確定是否將該新電容值添加到所述低電容值的 統(tǒng)計(jì)關(guān)系和所述統(tǒng)計(jì)相對(duì)增量值中的一個(gè)；以及 將所述低值的統(tǒng)計(jì)關(guān)系選為(528)最小電容值。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，每一行(604、608、612)和每一列(602、 606、610)都被分配一權(quán)重。
16.一種輸入設(shè)備(104)，包括:排列成行(604、608、612)和列(602、606、610)的提供電容信息的相鄰電容傳感器 (112)的陣列，每一行(604、608、612)和列(602、606、610)都包括對(duì)應(yīng)的權(quán)重以使得基于所 述電容傳感器(112)的電容信息和所述對(duì)應(yīng)的權(quán)重來(lái)確定導(dǎo)電元件(120)的位置；各自與所述電容傳感器(112)中的一個(gè)相對(duì)應(yīng)的多個(gè)按鈕(106)，每一個(gè)電容傳感器 (112)在致動(dòng)其對(duì)應(yīng)的按鈕(106)時(shí)提供電信息；以及絕緣覆蓋層(116)，其限定每一個(gè)按鈕(106)并限定用于容納所述導(dǎo)電元件(120)的表
17.如權(quán)利要求16所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，排列成行(604、608、612)和列 (602,606,610)的相鄰電容傳感器(112)中的每一個(gè)都具有多個(gè)邊界邊緣(122)，其中每一 個(gè)電容傳感器(112)都通過(guò)所述多個(gè)邊界邊緣(122)與另一個(gè)電容傳感器(112)接觸。
18.如權(quán)利要求16所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，還包括多個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu) (114)，其各自被放置在所述電容傳感器(112)中的一個(gè)上并與其接觸并且被構(gòu)造成在致 動(dòng)所述按鈕(106)中的一個(gè)時(shí)致動(dòng)。
19.如權(quán)利要求16所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，所述絕緣覆蓋層(116)包括用 于限定所述按鈕(106)的多個(gè)切口(117)。
20.如權(quán)利要求16所述的輸入設(shè)備(104)，其特征在于，還包括控制器(126)，其中每一 個(gè)電容傳感器(112)通過(guò)導(dǎo)體(128)耦合到所述控制器(126)的多個(gè)輸入/輸出引腳中的 一個(gè)，并且其中所述控制器(126)的每一個(gè)輸入/輸出引腳通過(guò)電阻器(130)耦合到電源 電壓(127)。
全文摘要
一種輸入設(shè)備包括排列成行和列的相鄰電容傳感器的陣列。每一個(gè)電容傳感器在靠近導(dǎo)電元件時(shí)展示電容特性。多個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)各自放置在每一個(gè)電容傳感器上并與其接觸并且被構(gòu)造成由對(duì)應(yīng)的按鈕來(lái)致動(dòng)。每一個(gè)電容傳感器在致動(dòng)對(duì)應(yīng)的機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)時(shí)展示電特性。位于電容傳感器的陣列和多個(gè)機(jī)械磁滯機(jī)構(gòu)的上方的絕緣覆蓋層限定每一個(gè)按鈕并限定用于容納導(dǎo)電元件的表面。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101861561SQ200880117492
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2008年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者D·W·沃斯, M·J·辛克萊爾, R·A·小布里特納 申請(qǐng)人:微軟公司