CN101566901A

CN101566901A - 接触传感设备、移动信息终端以及电容校准程序和方法

Info

Publication number: CN101566901A
Application number: CNA2009101345925A
Authority: CN
Inventors: 梅田哲士
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sinai Putelake Co; Sony Corp
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: US8130212B2; EP2112763A1; CN101566901B; JP2009265851A; US20090267922A1; EP2112763B1

Abstract

一种接触传感设备，包括电容接触传感单元，包括接触传感区域，被配置为检测至少与外部对象的接触；校准值设置单元，被配置为基于除所述接触传感单元检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容来设置用于校准所述接触传感区域的电容的校准值；校准确定单元，被配置为基于除所述接触传感单元检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值来确定是否执行所述接触传感区域的电容的校准；和电容校准单元，被配置为当所述校准确定单元确定将要执行校准时，使用由所述校准值设置单元设置的所述校准值来校准所有所述接触传感区域的电容。

Description

接触传感设备、移动信息终端以及电容校准程序和方法

技术领域

[1]本发明涉及包含有电容检测传感器作为用户输入设备的接触传感设备、包含有接触传感设备的移动信息终端，以及电容校准程序和方法。

背景技术

[2]近年来，诸如移动电话的具有触摸按键的许多移动设备已经商品化。安装在这种移动信息终端上的触摸按键经常被称作电容触摸传感器。由电容触摸传感器构成的触摸按键能通过例如当用户的手指接触时监控电容的变化来检测用户的按压(push)动作。

[3]电容触摸传感器的特性在于响应于温度变化，电容发生非常大的变化。

[4]导致触摸传感器的温度发生变化的因素可包括环境变化(温度变化)和包含该触摸传感器的终端中的温度升高。由于环境导致的温度变化发生在相对长的时间段上。然而，在终端内的温度升高经常在短时间段中突然发生。例如，由于同时运行多个应用程序和/或在高负荷下使用，例如长时间执行应用程序的处理，因此CPU和/或电池中的温度升高导致终端内温度升高。

[5]当用户使用其手指轻微地接触非期望接触按键的接触按键时，经常发生触摸传感器的电容变化。当在小外壳(例如移动电话)上的有限空间中提供多个触摸按键时，每个触摸按键被彼此相邻布置。因此，很容易发生由于触摸到非期望触摸按键而产生的电容变化。当手指接触到触摸传感器时，由于手指的热量导致触摸传感器的电容发生变化。

[6]如上所述，由于温度变化和/或无意的接触，具有电容触摸传感器的触摸按键的电容很容易发生变化。

[7]例如，当用户长时间按压所期望的触摸按键时，其手指可能无意中接触到了相邻的触摸按键，导致相邻触摸按键的电容增加。在这种状态下，长时间按压所期望的触摸按键导致长时间执行应用程序处理并且从而导致负载增加。因此，终端温度增加，导致各触摸传感器的电容发生变化。当出现这种情况时，相邻的触摸按键非常可能被错误地开启。

[8]根据现有技术的移动电话对长时间按压所期望的触摸按键设置了一个时间限制，以便阻止这种误操作。换言之，当长时间按压状态超过了该时间限制时，移动电话就取消触摸按键一次，并且校准触摸按键。例如，通过重新设置电容参考值的处理来执行触摸按键的校准。

[9]作为触摸屏校准系统和方法，公开号No.2005-512197的PCT国际申请的日文译文描述了一种触摸屏校准系统，包括具有多个终端的触摸屏、配置为对诸终端施加至少一个信号并且检测触摸触摸屏对该信号产生的影响的控制电路，以及配置为通过施加校准阻抗来计算测量误差并通过响应于触摸而应用该测量误差以从已经测量的触摸位置获取校正触摸位置的微处理器。

发明内容

[10]例如，使用当前的用于再现音乐的具有高容量存储器的移动电话模型，为了从巨大的歌曲列表中取回期望的歌曲，取回操作可能要花费很长一段时间，例如，几十分钟。换言之，在这种情况下，用户要继续长时间按压触摸按键。

[11]然而，如上所述，由于根据现有技术的移动终端通过对触摸按键的长时间按压设置了时间限制来阻止误操作，因此不可能进行几十分钟地按压。当然，如果取消对长时间按压触摸按键的时间限制，将可能进行几十分钟的长时间按压。然而，在这种情况下，如上所述，很可能由于温度升高而导致误操作。

[12]因此，期望发明一种具有允许稳定的长时间按压操作而不受温度变化影响的触摸按键的移动电话。

[13]在这种情况下作出了本发明。本发明的一个目的是提供一种允许稳定地长时间按压操作的接触传感设备，包含有该接触传感设备的移动信息终端，以及电容校准程序和方法。

[14]本发明提供了上述问题的解决方案，该解决方案提供了电容接触传感单元，包括多个接触传感区域，被配置为检测至少与外部对象的接触；校准值设置单元，被配置为基于除所述接触传感单元检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值来设置用于校准所述接触传感区域的电容的校准值；校准确定单元，被配置为基于除所述接触传感单元检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值来确定是否执行所述接触传感区域的电容的校准；和电容校准单元，被配置为当所述校准确定单元确定将要执行校准时，使用由所述校准值设置单元设置的所述校准值来校准所有所述接触传感区域的电容。

[15]根据本发明实施例，当在任何接触传感区域检测到接触了外部对象时，基于其它接触传感区域的电容值来设置电容校准值并且确定是否执行电容校准。当要执行校准时，全部接触传感区域的电容都被校准。换言之，根据本发明实施例，当在任意接触传感区域检测到外部对象的接触时，实时地执行校准。

[16]根据本发明实施例，当在任意接触传感区域检测到外部对象的接触时，基于其它接触传感区域的电容值来设置电容校准值并且确定是否执行电容校准。当确定将要执行校准时，利用所述校准值来校准所有接触传感区域的电容。因此，根据本发明实施例，即使由于例如温度变化而使电容发生变化时，也能执行移除温度变化影响的校准。因此，实现了不受温度变化影响的稳定的长时间按压操作。

附图说明

图1是概括地例示根据本发明实施例的移动电话内容结构的框图。

图2是概括地例示根据本发明实施例的移动电话外部视图的外部视图。

图3例示了由用户的按压操作开启的触摸按键A中电容变化例子以及其它未被按压的触摸按键的电容变化例子的图。

图4是例示根据用于校准触摸按键的该实施例的移动电话执行的处理流程的流程图。

具体实施方式

[17]下面将参照附图描述本发明的实施例。

[18]在下述实施例中，具有电容触摸按键的移动电话被描述为本发明的实施例。然而，这仅仅是一个例子，并且本发明不限于此。

[移动电话内部结构概略]

[19]图1概括地例示了根据本实施例的移动电话的内部结构。

[20]如图1所示，通信天线12和通信电路11发送并接收用于分组通信的信号无线电波，诸如会话和电子邮件，并且对发送和接收的信号执行频率转换、调制和解调。

[21]扬声器20是在移动电话中提供的接收器扬声器或输出振铃(铃音)、警报音和/或记录的音乐的音频输出扬声器。麦克风21是用于传输和收集外部声音的麦克风。音频处理单元23执行与音频数据相关的各种处理，例如转换音频数据和记录音乐。

[22]操作单元14包括在移动电话的外壳(未示出)上提供的操作器，例如包含数字键盘的各种按键、通话按键、结束通话/电源按键、方向按键、快门按钮和操作摇杆(jog dial)，以及当运行任何操作器时产生操作信号的操作信号发生器。

[23]显示单元13包括一个显示设备(例如液晶显示器或有机发光显示器)和用于显示的显示器驱动电路。图像处理单元22执行与显示图像相关的各种处理，例如字符、符号、静止图像和运动图像。

[24]各种应用程序(例如操作系统(OS)程序、由控制单元10来控制各种单元的控制程序以及下面描述的根据本实施的触摸按键校准程序)和其它各种数据都存储在存储器单元16。此外，根据需要把数据存储在存储器单元16中，作为控制单元10的工作区域。诸如根据本实施例的触摸按键校准程序的各种应用程序存储在存储器单元16的程序存储单元17中。包括下述的根据本实施例的触摸按键校准程序使用的阈值在内的各种数据被存储在数据存储单元18。包含根据本实施例的触摸按键校准程序的程序被存储在诸如盘记录介质或外部半导体存储器的存储器单元16中，或者可通过外部接口的有线或无线连接而存储。

[25]时钟单元15产生时间信息(例如日期和时间)并且测量时间。如下所述，在本实施例中，时间信息也用于确定触摸按键的长时间按压和短时间按压操作。

[26]触摸按键模块3包括多个触摸按键，每个触摸按键具有检测电容变化的接触检测区域(触摸传感器表面)。触摸按键模块3中的多个接触检测区域的每一个可被配置为单个触摸传感器表面或者可被配置为划分为多个接触检测子区域的一个触摸传感器表面。

[27]触摸按键控制单元26控制触摸按键模块3的开启/关闭状态，测量每个触摸按键的电容，并且把电容测量数据发送到控制单元10。如下所述，触摸按键控制单元26在控制单元10的控制下校准触摸按键。

[28]控制单元10包括中央处理单元(CPU)并且控制根据本实施例的移动电话的各种单元，以及控制各种信号处理。具体地说，就像本实施例中下面详细描述的那样，控制单元10执行存储在存储器单元16的程序存储单元17中的触摸按键校准程序并且执行与触摸按键校准程序有关的各种数据处理。

[29]此外，尽管没有在图1中示出，但是根据本实施例的移动电话包括普通移动电话中含有的各种部件。

[移动电话外部结构概略]

[30]图2概括地例示了根据本实施例的移动电话的外部视图。图2是处于折叠状态的折叠式移动电话1的外部前视图。折叠的移动电话1的外壳具有第二显示器2和含有五个触摸按键A到E的触摸按键模块3。

[31]图2所示的移动电话1中，五个触摸按键A到E彼此相邻布置。例如，触摸按键B位于中心，触摸按键A位于顶部，触摸按键C位于底部，触摸按键D位于左侧并且触摸按键E位于右侧。

[32]例如，由于触摸按键A到E彼此相邻布置，所以当用户用手指触摸触摸按键A时，用户很有可能不但触摸到了触摸按键A，而且触摸到了触摸按键B、D和E。图中所示的圆圈4表示了用户手指接触的区域。手指接触区域4不但包括触摸按键A，还包括触摸按键B、D和E。

[33]如图2所示，包含在手指触摸区域4中的触摸按键A和其它触摸按键B、D和E的电容增加。即使由于手指开始接触电而使容增加后，用户手指有意接触的触摸按键A的电容也是稳定的。而另一方面，由于用户手指没有全部接触无意接触的触摸按键B、D和E，因此触摸按键B、D、E的电容会不稳定。

[触摸按键的阈值]

[34]图3例示了移动电话1上提供的五个触摸按键A到E中触摸按键A、B和C的电容变化图。图3顶部的图表示触摸按键A的电容变化，由于用户手指有意与之接触，所以其具有稳定的电容。图3中间的图表示用户手指无意接触的触摸按键B、D和E中电容增加最大的触摸按键B的电容变化。图3底部图表示触摸按键C的电容变化，其不在手指接触区域4中，即其没有接触用户手指。

[35]如图3所示，开启阈值被设置为确定是否为用户手指有意触摸触摸按键的按压操作，即确定是否开启该触摸按键。相应地，当任何触摸按键的电容超过该开启阈值时，对应的触摸按键被开启。

[36]在图2和图3所示的例子中，仅有用户有意按压的触摸按键A被开启。用户手指无意按压的触摸按键B没有被开启，因为尽管电容增加了，但是由于接触区域相对小，所以没有超过开启阈值。对触摸按键C，由于用户手指没有接触，所以电容基本上没有变化，因此触摸按键C没有开启。

[37]尽管图3中没有示出，但是触摸按键具有一个关闭阈值，用于确定触摸按键是否已经从开启状态切换到关闭状态。关闭阈值是用于当即使由于某些原因(例如，手指移动造成的接触区域减小)导致通过超过开启阈值而开启的触摸按键的电容稍微减小时，也能维持在开启状态的阈值。关闭阈值通常被设置为开启阈值的大约3/4(当转换为环境中温度变化时，约为20℃)。

[触摸按键校准处理流程]

[38]将参照图4的流程图和图3的图来描述根据本实施例的由移动电话1执行的触摸按键校准处理的流程。图4中的流程图例示了通过执行存储在存储器单元16的程序存储单元17中的触摸按键校准程序，由根据本实施例移动电话1的控制单元11来执行的处理过程。

[39]图4中，当触摸按键控制单元26开启触摸按键模块3的电源时，在步骤S1中，控制单元10控制触摸按键控制单元26以测量触摸按键A到E的当前电容，并且接收测量数据。然后，控制单元10监控该测量数据。如图3所示，当控制单元10检测到任意触摸按键的电容超过开启阈值时，该处理进行到步骤S2。图3中，图2所示的触摸按键A的电容超过了开启阈值。

[40]在步骤S2，控制单元10确定超过开启阈值的触摸按键A是否继续被用户按压，即，触摸按键A是否被长时间按压。更具体地说，当持续超过开启阈值达到预定时间量时(例如，大约500毫秒)，控制单元10确定触摸按键A被长时间按压并且进行到步骤S3。当已经超过开启阈值的电容在预定时间量内减小至低于关闭阈值时，控制单元10确定执行了正常的按压操作(即，短时间按压)，并且进行步骤S8。图3中，图2所示的触摸按键A被确定为长时间按压。

[41]在步骤S3，控制单元10通过监控触摸按键的电容测量数据并设置用于确定是否校准电容的校准阈值来确定最有可能出现误操作的触摸按键。换言之，控制单元10首先计算除了超过开启阈值并被开启的触摸按键之外的全部触摸按键的当前电容值与开启阈值之间的差。然后，控制单元10确定具有最小差值的触摸按键为最有可能出现误操作的触摸按键。换言之，当例如由于温度升高导致电容增加时，控制单元10确定最有可能超过开启阈值的触摸按键作为最有可能出现误操作的触摸按键。然后，控制单元10将最有可能出现误操作的触摸按键的当前电容与开启阈值之间的差作为校准阈值，用于确定是否执行电容校准。图3中，图2所示的触摸按键B被确定为最有可能出现误操作的触摸按键。图3中，触摸按键B的电容测量图中箭头PS所指示的差值被设置为在每个电容测量时序中获得的校准阈值。电容测量时序的一个例子是25毫秒。

[42]接下来，在步骤S4，当产生电容校准值时，控制单元10确定要使用的触摸按键。在这种情况中，控制单元10将具有在开启阈值之下的当前电容与开启阈值之间最大差值的触摸按键确定为当产生校准值时待使用的触摸按键。换言之，即使当由于例如温度升高导致电容增加时，控制单元10也确定最有可能超过开启阈值的触摸按键作为产生校准值时待使用的触摸按键。图3中，图2所示的触摸按键C被确定为当产生校准值时所使用的触摸按键。

[43]然后，在步骤S5，控制单元10设置触摸按键C(其被确定为将被用于产生校准值)的当前电容测量值作为校准值。

[44]接下来，在步骤S6中，控制单元10确定是否执行全部触摸按键的电容的校准。换言之，控制单元10比较步骤S3中获得的校准阈值(箭头PS指示的差值)和步骤S5获得的校准值(触摸按键C的电容)，并且当校准值没有超过校准阈值时，确定不必执行校准。当校准值超过校准阈值时，控制单元10确定将要执行校准。然后，当由于校准值没有超过校准阈值而确定不执行校准时，控制单元10返回步骤S1。当由于校准值超过校准阈值而确定将要执行校准时，控制单元10进行到步骤S7。图3中，虽然在电容测量时序T1、T2、T3和T4的校准值没有超过校准阈值，但是在电容测量时序T5，校准值超过了校准阈值。因此，控制单元10确定在电容测量时序T5将执行校准。

[45]在步骤S7，控制单元10通过从每个触摸按键A到E的电容中减去步骤S5获得的校准值(触摸按键C的电容)来校准全部触摸按键。换言之，图3中，在电容测量时序T5，全部触摸按键电容值的每一个都减去触摸按键C的电容值。通过该处理，全部触摸按键的电容值的每一个都减少了触摸按键C电容值。

[46]以这种方式，最有可能出现误操作的触摸按键B的电容被减小。因此，即使当触摸按键B的电容达到电容SH(如图3所示)并超过了开启阈值时，也能阻止误操作。

[47]即使通过校准减小了电容，但是已经被开启的触摸按键A的电容也没有降低到关闭阈值以下。因此，触摸按键A不会被错误地关闭。

[48]在执行了步骤S7的处理以后，控制单元10返回到步骤S1的处理。以这种方式，可以设置校准阈值和校准值并且在执行上述校准后，可实时地重复确定是否要执行校准。因此，根据本实施例，实现了不受温度变化影响的长时间按压操作。

[49]尽管图4的流程图中没有示出，但是当由于例如用户手指离开而使得触摸按键A的电容降到低于关闭阈值时，处理返回步骤S1。

[50]在这种情况中，在步骤S1测量的全部触摸按键的电容减小。因此，此时，在步骤S2，控制单元10确定没有触摸按键被长时间按压并且进行到步骤S8。

[51]在步骤S8，控制单元10校准全部触摸按键。换言之，在这种情况下，由于温度变化，每个触摸按键的电容可能不匹配初始参考值。因此，控制单元10计算全部触摸按键电容的平均值，基于该平均值(用作新的参考值)来校准全部触摸按键，并且然后返回步骤S1。

[总结]

[52]如上所述，根据本实施例的移动电话没有使用诸如温度传感器的其它设备来实时校准由温度变化导致的触摸按键的电容增加。因此，根据本实施例的移动电话实现了触摸按键的稳定的长时间按压操作。

[53]上述的本发明实施例仅仅是一个例子。因此，本发明不限于上述实施例并且可在本发明的范围内依赖于设计而以各种方式进行修改。

[54]上面描述了其中只有一个触摸按键具有最小差的例子。然而，当多个触摸按键具有最小差时，根据本发明实施例的移动电话可选择这些触摸按键之一作为最有可能出现误操作的触摸按键。

[55]类似地，当多个触摸按键具有最大差值时，移动电话的控制单元可选择，例如这些触摸按键之一作为将要用于产生校准值的触摸按键。当多个触摸按键具有最大差值时，移动电话的控制单元可选择一个触摸按键用于产生校准值，例如，物理上距离被开启的触摸按键最远的触摸按键。

[56]上面描述了其中触摸按键模块3的触摸按键具有基本上相同的形状和基本相同的面积的例子。然而，每个触摸按键的形状和面积可以不同。具体地说，当由于触摸按键的不同形状和面积导致温度变化引起的触摸按键的电容变化存在差值时，移动电话的控制单元可计算相应于该差值的加权的校准阈值和加权的校准值。

[57]当两个或多个触摸按键被基本上同时按压时，移动电话的控制单元可忽略这些触摸按键的按压操作。当然，响应于两个或多个触摸按键的基本同时按压操作，移动电话的控制单元可开启两个或多个触摸按键或可开启被稍微更快按压的那个触摸按键。

[58]此外，本发明实施例不受到限制，并且可应用于各种终端，例如具有触摸按键模块的个人数字助理(PDA)、个人计算机、移动电视游戏设备、移动数字电视接收机或汽车导航设备。

[59]本发明含有涉及2008年4月23日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2008-113187中公开的主体内容的主体内容，其全部内容通过引用而包含于此。

[60]本领域普通技术人员应当理解，只要在所附权利要求或其等价的范围内，可依赖于涉及要求和其它因素来进行各种修改、组合、子组合和替换。

Claims

1.一种接触传感设备，包括：

电容接触传感单元，包括多个接触传感区域，被配置为检测至少与外部对象的接触；

校准值设置单元，被配置为基于除所述电容接触传感单元检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值来设置用于校准所述接触传感区域的电容的校准值；

校准确定单元，被配置为基于除所述电容接触传感单元检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值来确定是否执行所述接触传感区域的电容的校准；和

电容校准单元，被配置为当所述校准确定单元确定将要执行校准时，使用由所述校准值设置单元设置的所述校准值来校准所有所述接触传感区域的电容。

2.根据权利要求1的接触传感设备，其中

所述电容接触传感单元将每个所述接触传感区域的电容测量值与电容的预定阈值进行比较并且把电容测量值超过所述预定阈值的接触传感区域设置为至少接触所述外部对象的接触传感区域，

在除了被检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容测量值中，所述校准值设置单元设置与所述预定阈值具有最大差值的测量值作为校准值，

在除了被检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容测量值中，所述校准确定单元设置与所述预定阈值具有最小差值的测量值作为校准阈值，并且当通过将所述校准阈值与所述校准值进行比较而得到所述校准值超过所述校准阈值时，确定执行校准，以及

所述电容校准单元通过从所有所述接触传感区域的电容的每一个中减去所述校准值来执行所述校准。

3.根据权利要求1或2的接触传感设备，其中，

所述电容接触传感单元检测在被检测到与所述外部对象接触的所述接触传感区域中，接触传感状态是否持续预定的时间量，并且

当所述电容接触传感单元检测到所述接触传感状态持续了预定时间量时，所述校准值设置单元设置所述校准值，并且所述校准确定单元确定是否执行校准。

4.根据权利要求1或2的接触传感设备，其中，

在每个预定的测量定时，所述校准值设置单元设置所述校准值，并且所述校准确定单元确定是否进行校准。

5.一种移动信息终端，包括：

终端外壳，在外表面上布置有电容接触传感单元的多个接触传感区域；

信号处理单元，被配置为执行与被所述电容接触传感单元检测到与所述外部对象接触的所述电容接触传感区域相应的信号处理；

校准值设置单元，被配置为设置校准值，所述校准值用于基于除了被所述电容接触传感单元检测到与所述外部对象接触的所述接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容来校准所述接触传感区域的电容值；

校准确定单元，被配置为基于除了被所述电容接触传感单元检测到与所述外部对象接触的所述接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值来确定是否执行所述接触传感区域的电容的校准；和

电容校准单元，被配置为当所述校准确定单元确定执行校准时，利用由所述校准值设置单元设置的校准值来校准所有所述接触传感区域的电容。

6.根据权利要求5的移动信息终端，其中，

7.根据权利要求5或6的移动信息终端，其中，

8.根据权利要求5或6的移动信息终端，其中，

9.一种用于操作包括有电容接触感知传感器的计算机的电容校准程序，所述电容接触感知传感器包括：

校准值设置单元，被配置为设置用于基于除了被电容接触感知传感器检测到与所述外部对象接触的所述接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容来校准多个接触传感区域的电容值的校准值，所述电容接触感知传感器具有多个接触传感区域并且被配置为检测至少与外部对象的接触；

校准确定单元，被配置为基于除了被所述电容接触感知传感器检测到与所述外部对象接触的所述接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值来确定是否执行所述接触传感区域的电容的校准；和

10.一种校准电容的方法，包括以下步骤：

基于除了由电容接触感知传感器检测到与所述外部对象接触的接触传感区域以外的接触传感区域的电容值，通过校准设置单元设置用于校准多个接触传感区域的电容的校准值，所述接触感知传感器具有多个接触传感区域并且被配置为检测至少与外部对象的接触；

由校准确定单元基于除了由所述接触感知传感器检测到与所述外部对象接触的所述接触传感区域以外的所述接触传感区域的电容值，确定是否执行所述接触传感区域的电容的校准；以及

当所述校准确定单元确定由所述校准确定单元执行校准时，电容校准单元利用由所述校准值设置单元设置的校准值来校准所有所述接触传感区域的电容。