CN102273083A - 具有基于设备方位的定向接近传感器的便携式电子设备 - Google Patents

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Abstract

便携式电子设备具有一个或多个接近传感器。便携式电子设备包括：壳体；一个或多个信号发射器，用于基于壳体的方位来定向源信号；以及一个或多个信号接收器，用于接收与源信号对应的返回信号。对于一个实施例，设备可以包括多个信号发射器和一个传感器，以识别壳体的方位。合适的信号发射器可以基于由传感器识别的壳体的方位来选择。对于另一实施例，设备可以包括基于壳体的方位，将来自信号发射器的源信号重定向到合适方向的机构。

Description

具有基于设备方位的定向接近传感器的便携式电子设备
相关申请
本申请涉及于2008年12月29日由Rachid M.Alameh等人提交的名为PORTABLE ELECTRONIC DEVICE HAVING SELF-CALIBRATINGPROXIMITY SENSORS的美国申请No.12/344,760。
技术领域
本发明大体上涉及具有一个或多个接近传感器的电子设备的领域。更特别地，本发明涉及包括具有定向能力(directional capability)的一个或多个接近传感器的无线通信设备。
背景技术
接近传感器能够在没有任何物理接触的情况下检测附近物体的存在。特别地，接近传感器发射电磁场或静电场，并且观测场中的变化。由此，接近传感器基于由物体的存在导致的电磁场或静电场的变化来检测附近物体的任何位置改变。
无线通信设备可以利用接近传感器来管理用户体验，和当接近用户的耳朵时管理其音频和视频输出组件的功率消耗。特别地，当设备的听筒位于用户的耳朵附近时，这些设备可以减小扬声器音量，以避免用户耳膜的不适。作为另一示例，当设备位于用户的耳朵附近时，接近传感器可以关闭设备显示器，以节省功率。从而，当这些组件非常接近(即，邻近)用户的耳朵放置时，这些类型的无线通信设备动态地调节音频和视频输出组件的操作。
附图说明
图1是可以利用本发明的示例环境条件的一般表示。
图2是根据本发明的实施例的立体图。
图3是表示可以用于根据本发明的实施例的示例组件的框图。
图4A、图4B和图4C是表示根据本发明的实施例的操作的流程图。
图5是示出根据本发明的实施例的示例操作的结果的图形表示。
图6是表示根据本发明的用于最小化背景噪声的影响的示例电路的框图。
图7是示出沿着图2的线7-7′的、根据本发明的接近传感器的示例实施例的截面图。
图8是示出根据本发明的接近传感器的另一示例实施例的局部截面图。
图9是图8的示例实施例的第一位置的表示图。
图10是图8的示例实施例的第二位置的表示图。
具体实施方式
描述了包括具有自校准能力的一个或多个传感器的便携式电子设备。特别地，设备的每个接近传感器都能够动态地获取检测阈值，作为所接收的背景条件的一部分。自校准设备的传感器基于设备周围的环境条件动态地调节其自身功率消耗，得到最小化功率消耗。另外，自校准低功率设备的传感器由于其超级灵敏度而导致能够监视设备周围的环境条件(即，远处和邻近的)的较宽广的范围，从而得到最佳功能。通过检测附近噪声等级，或者更具体地通过将仅在噪声等级之上的检测阈值设置为所接收信号的一部分来实现传感器的超级灵敏度，这允许对细微干扰的检测。
根据本发明的便携式电子设备的接近传感器可以在多种不同模式下操作。这些模式由场境(context)驱动，并且可以基于来自设备的其他传感器的输入，对诸如范围、角度、和活动传感器的覆盖区域进行适当地设置和调节。场境信息可以用于设置每个接近传感器的范围和/或覆盖范围，以实现所需的功能，同时保持功率消耗最小。例如，如果便携式电子设备位于用户的头附近，则接近传感器的设置范围可以被最小化，并且应用程序(诸如，输入组件的操作)可以被无效，以节约功率。如果便携式通信设备在双手操作(two-handed)用户模式下操作，则传感器可以检测用户的哪只手支撑设备的背部，估计相对于用户的设备位置，使选择传感器无效，增加选择传感器的范围等。如果便携式电子设备被放在水平表面(诸如，桌面)上，接近传感器可以被调节以在最大范围操作，并且监视以检测可能指示用户存在的任何干扰。而且，接近传感器可以用于确定用户走到设备的哪侧附近，并且作为响应，使其余接近传感器(即，定向为远离用户的那些传感器)无效。如果便携式电子设备在水平面上面朝下，即，用户接口对于接近的用户不可视，则相对于表面向上定向的接近传感器可以是有效的，并且其余传感器可以被无效。
本发明的一个方面是便携式电子设备，其包括多个信号发射器，其中，合适的信号发射器可以基于设备的方位(orientation)被选择。便携式电子设备包括：壳体、由壳体支撑的一个或多个传感器、由壳体支撑的第一和第二信号发射器、由壳体支撑的一个或多个信号接收器、以及由壳体支撑的处理器。传感器识别壳体的方位。第一信号发射器将第一源信号定向到(direct)第一方向，并且第二信号发射器将第二源信号定向到不同于第一方向的第二方向。信号接收器分别接收对应于第一和第二源信号的第一和第二返回信号。基于由传感器识别的壳体的方位，处理器确定启动第一和第二信号发射器中的哪一个。
本发明的另一方面包括基于壳体的方位将来自信号发射器的源信号重定向到合适方向的机构。便携式电子设备包括壳体、由壳体支撑的信号发射器、反射器、以及由壳体支撑的信号接收器。信号发射器发射源信号。反射器具有相对于信号发射器的第一位置，用于将来自信号发射器的源信号定向到第一方向，以及具有相对于信号发射器的第二位置，用于将来自信号发射器的源信号定向到与第一方向不同的第二方向上定向。信号接收器接收与源信号对应的返回信号。
本发明又一方面包括多个信号接收器，其中，合适的信号接收器可以基于设备的方位而被选择。便携式电子设备包括壳体、由壳体支撑的一个或多个传感器、由壳体支撑的一个或多个信号发射器、由壳体支撑的第一和第二信号接收器、以及由壳体支撑的处理器。传感器识别壳体的方位。信号发射器发射源信号。第一信号接收器从第一方向接收与源信号对应的返回信号，并且第二信号接收器从与第一方向不同的第二方向接收与源信号对应的返回信号。基于由传感器识别的壳体的方位，处理器确定启动第一和第二信号接收器中的哪一个。
本发明又一方面包括基于壳体的方位确定合适方向以接收与源信号对应的返回信号，使得返回信号可以被重新定向至信号接收器的机构。便携式电子设备包括壳体、由壳体支撑的信号发射器、由壳体支撑的信号接收器、以及反射器。信号发射器发射源信号，并且信号接收器接收与源信号对应的返回信号。反射器具有相对于信号接收器的第一位置，用于从第一方向接收与源信号对应的返回信号，并且将返回信号重新定向至信号接收器。反射器还具有相对于信号接收器的第二位置，用于从不同于第一方向的第二方向接收与源信号对应的返回信号，并且将返回信号重新定向至信号接收器。
参考图1，示出了可以利用本发明的示例环境条件的一般表示。根据本发明的便携式电子设备101可以由用户携带，或者如图1所示，远离用户放置。例如，便携式电子设备101可以放在另一物体上，诸如水平表面103上。便携式电子设备101可以使用其接近传感器以当设备由用户携带或者远离用户放置时，检测环境105中的条件，当其固定时，设备特别有用。便携式电子设备101的接近传感器能够检测附近物体的存在，特别是当物体相对于设备改变位置时，能够检测附近物体的存在。例如，接近传感器能够检测位于在设备101的附近的环境105内的人107、109的最微小运动。一些人107可能邻近设备101，而其他人可能远离设备。
参考图2，示出根据本发明的实施例的立体图。实施例可以是具有一个或多个接近传感器和能够执行根据本发明的接近传感器的自校准功能的任何类型的便携式电子设备201。便携式电子设备201的示例包括但不限于蜂窝移动电话、基于WLAN的移动电话、笔记本或膝上型计算设备、个人数字助理、个人导航设备、触摸屏输入设备、笔输入设备、便携式视频和/或音频播放器等。
对于一个实施例，便携式电子设备201具有壳体，壳体包括前表面203，前表面包括可视显示器205，可视显示器可以包括触摸屏能力。对于另一实施例，便携式电子设备201可以包括与显示器205结合的多个输入键。对于又一实施例，便携式电子设备201可以在前表面203处包括用于音频输出和输入的小孔207、209。应该清楚的是，便携式电子设备201可以包括显示器和接口的多种不同结合。
除了前表面203之外，便携式电子设备201的壳体还可以包括顶面211、底面213、侧面215、217、以及背面219。便携式电子设备201的壳体的顶面211、底面213、侧面215、217不要求相对于前表面和后表面203和219具有任何特定形状或配置。
壳体的前表面203、顶面211、底面213、侧面215、217、以及背面219可以支撑一个或多个接近传感器。虽然一些接近传感器可以暴露于壳体的表面处，但是将认识到，一些类型的接近传感器可以在隐藏在壳体的表面之后的同时起作用。如果便携式电子设备201包括两个或更多接近传感器，则接近传感器可以位于壳体的不同表面处，以最大化与环境105有关的条件的最广泛的检测覆盖范围。例如，接近传感器可以位于相对表面，使得一个传感器可以被定向到第一方向，而另一传感器可以被定向到与第一方向基本相对的第二方向。接近传感器还可以共同位于壳体的同一区域，或者由壳体支撑的同一基板上，但是被定向到不同方向。
参考图3，示出表示可以用于根据本发明的实施例的示例组件的框图。示例实施例包括一个或多个无线收发信器301、处理器303、存储器305、一个或多个输出组件307、以及一个或多个输入组件309。每个实施例都可以包括用户接口，用户接口包括一个或多个输出组件307和一个或多个输入组件309。每个无线收发信器301都可以利用无线技术用于通信，诸如但不限于基于蜂窝的通信，诸如，模拟通信(使用AMPS)、数字通信(使用CDMA、TDMA、GSM、iDEN、GPRS、或EDGE)、以及下一代通信(使用UMTS、WCDMA、LTE或IEEE 802.16)和其变型，如由蜂窝收发信器311所示。每个无线收发信器301还可以利用无线技术用于通信，诸如但不限于对等或自组织通信，诸如，HomeRF、蓝牙、和IEEE 802.11(a、b、g或n)；以及其他形式的无线通信，诸如，红外线技术，如由WLAN收发信器313所示。而且，每个收发信器201都可以是接收器、发射器、或者是该两者。
处理器303可以基于从一个或多个输入组件309和一个或多个传感器315接收的信息来生成命令。处理器303可以单独或与其他数据(诸如，存储在存储器305中的信息)相结合来处理所接收的信息。从而，内部组件300的存储器305可以由处理器303使用，以存储和检索数据。可以由存储器305存储的数据包括但不限于操作系统、应用、和数据。每个操作系统都包括控制便携式电子设备的基本功能(诸如，在内部组件300的组件之间进行交互、经由每个收发信器301与外部设备和/或设备接口(参见以下)的通信、以及应用和数据到存储器305的存储和从其的检索)的可执行代码。每个应用都包括可执行代码，其利用操作系统提供用于便携式电子设备的更多特定功能。数据是不可执行代码或信息，其可以通过操作系统或者用于执行便携式电子设备的功能的应用参考和/或利用。例如，处理器303可以从存储器305检索信息，以校准传感器315的灵敏度。
内部组件300的输入组件309可以包括视频输入组件(诸如，光学传感器(例如，相机))、音频输入组件(诸如，麦克风)、以及机械输入组件(诸如，按钮或键选择传感器、触摸板传感器、触摸屏传感器、电容传感器、动作传感器、和开关)。同样地，内部组件300的输出组件307可以包括多种视频、音频和/或机械输出。例如，输出组件307可以包括视频输出组件，诸如，阴极射线管、液晶显示器、等离子体显示器、白炽灯、荧光灯、正面或背面投影显示器、以及发光二极管指示器。输出组件307的其他示例包括音频输出组件(诸如，扬声器、报警器、和/或蜂鸣器)、和/或机械输出组件(诸如，振动或基于运动的机构)。
传感器315类似于输入组件309，但是由于它们在本发明中的重要性，特别在图3中单独地标识。根据本发明的便携式电子设备10可以包括至少一个接近传感器315，以检测附近物体的存在。例如，如图2所示，传感器315可以包括一个或多个接近传感器317，诸如但不限于电容、磁性、电感、光学/光电、激光、声学/有声、基于雷达的、基于多普勒效应的、热、和基于辐射的接近传感器。例如，接近传感器317可以是发射红外(IR)光束，并且然后从返回的反射信号的特征中计算到任何附近物体的距离的红外线接近传感器。响应于调制后的IR信号和/或三角测量，可以使用IR光电二极管来检测反射的发光二极管(LED)的光，从而检测返回信号。传感器315还可以包括一个或多个其他传感器319。这些其他传感器319的示例包括但不限于加速计、触摸传感器、表面/壳体电容传感器、音频传感器、和视频传感器(诸如，相机)。例如，加速计可以嵌入便携式电子设备201的电子电路中，以显示垂直方位、恒定倾角、和/或设备是否是固定的。触摸传感器可以用于指示设备是否在侧表面215、217处被触摸，从而指示特定的方位或运动是否是用户故意的。
内部组件300可以进一步包括设备接口321，以提供到用于附加或增强功能的辅助组件或零件的直接连接。另外，内部组件300优选包括电源323，诸如，便携式电池，用于给其他内部组件供电，并且允许便携式电子设备101的便携性。
应该理解，图3仅被提供用于说明目的，并且用于示出根据本发明的便携式电子设备的组件，但是其不旨在作为用于便携式电子设备所需的多种组件的完整示意图。从而，便携式电子设备可以包括图3中未示出的多种其他组件，或者可以包括两个或更多组件的结合，或者特定组件到两个或更多分离组件的划分，而仍然在本发明的范围内。
参考图4A，示出表示根据本发明的实施例的第一操作400的流程图。对于该第一操作400，便携式电子设备101在启动一个或多个接近传感器之前，每次都获得背景测量。在步骤401，便携式电子设备101的一个或多个接近传感器317获得背景测量。如图4A所示，在每次幅度测量之前都可以采用背景测量用于检测阈值。背景测量是当没有信号被接近传感器317发射时所接收的信号的测量。对于另一实施例，背景的统计量可以被累积，并且用于确定用于幅度测量的合适阈值。累积的统计量包括平均数、标准偏差、最大信号电平、或最小信号电平中的至少一个。然后，当环境改变时阈值可以适当地改变，并且从而反映在背景测量中。如果在幅度测量期间出现超过阈值的随机噪声尖峰，则处理器303或接近传感器317可以从其他传感器319获得附加信息，以确定幅度测量是否恶化。
在步骤401获得背景测量之后，便携式电子设备101可以在步骤403确定背景测量是否批准对一个或多个接近传感器317的检测阈值的调节。每次获得背景测量，便携式电子设备101都可以更新检测阈值，但是检测阈值的调节仅在背景测量指示改变时是必要的。便携式电子设备101还可以决定通过当超过预定噪声阈值时识别背景测量来调节检测阈值。而且，如上所述，便携式电子设备101可以区分附近物体的移动与随机噪声尖峰，或者使测量恶化以避免不必要地或不适当地调节检测阈值。
如果调节被批准，则便携式电子设备101可以在步骤405基于背景测量来调节一个或多个接近传感器317的检测阈值。检测阈值与接近传感器317对环境条件的敏感度相关，其可以由除了接近传感器317之外的传感器319来检测。而且，同一检测阈值可以用于多个接近传感器317，或者单独的检测阈值可以用于不同接近传感器。便携式电子设备101可以结合由接近传感器317作出的背景测量，基于来自除了接近传感器之外的传感器319的信息来确定合适的检测阈值。除了接近传感器317之外的传感器319的示例包括但不限于触摸传感器、光传感器、或加速计。便携式电子设备101还可以结合由接近传感器317作出的背景测量，基于数据信息、时间信息、或两者来确定合适的检测阈值。
便携式电子设备101可以基于预定分数、百分比、比率、或基于背景测量的其他计算来调节检测阈值。便携式电子设备101还可以基于从其他传感器319接收的信息(诸如但不限于在一天中的时间、使用习惯、环境、显示接收器输出长时间未改变的使用状态、预期用户是否睡着的时间预报等)而动态地调低检测阈值，以用于更好的检测结果。
不管接近传感器317的检测阈值是否被调节，第一操作400在步骤407都继续基于接近传感器的调节的检测阈值，由接近传感器发射源信号，并且在步骤409由接近传感器接收与源信号对应的返回信号。便携式电子设备101可以在步骤411基于返回信号执行一个或多个功能。例如，设备101可以启动输出组件307，诸如，音频、视频和/或机械指示器，以引起附近人的注意。作为另一示例，如果检测到附近物体的运动，则设备101启动或保持一个或多个功能有效，或者，如果未检测到运动，则使该功能无效以节约能量。此后，便携式电子设备101可以在步骤401获得另一背景测量，或者在获得另一背景测量之前，在步骤413等待预定时间段。
参考图4B，其示出表示根据本发明的实施例的第二操作420的另一流程图。对于该第二操作420，便携式电子设备101独立于一个或多个接近传感器何时被启动来获得背景测量。每个接近传感器317都可以在步骤421发射源信号，并且在步骤423接收与源信号对应的返回信号。在步骤425在预定时间段之后，设备101可以继续重复地发射源信号并且接收返回信号。类似于以上第一操作400，便携式电子设备101可以在步骤423之后基于返回信号执行一个或多个功能。
独立地，便携式电子设备101可以周期性地由接近传感器获得背景测量。在步骤427获得背景测量之后，便携式电子设备101可以在步骤429确定背景测量是否批准对一个或多个接近传感器317的检测阈值的调节。如果在步骤429批准调节，则便携式电子设备101可以在步骤431基于背景测量调节一个或多个接近传感器317的检测阈值。对于该第二操作420，发射/接收处理具有到检测阈值调节处理的链路435，使得调节的检测阈值可以在下一次在步骤421发射源信号时被利用。最后，检测阈值调节处理可以包括在步骤427获得下一次背景测量之前在步骤422的时间延迟。
参考图4C，其示出表示根据本发明的实施例的第三操作440的又一流程图。对于该第三操作440，便携式电子设备101在一个或多个接近传感器被启动预定次数之后，或者响应于检测到环境条件的变化来获得背景测量。
在步骤441获得背景测量之后，便携式电子设备101可以在步骤443确定背景测量是否批准对一个或多个接近传感器317的检测阈值的调节。如果调节被批准，则便携式电子设备101可以在步骤445基于背景测量来调节一个或多个接近传感器317的检测阈值。不管接近传感器317的检测阈值是否被调节，第三操作440都在步骤447继续基于接近传感器的调节的检测阈值，通过接近传感器发射源信号，并且在步骤449通过接近传感器接收与源信号对应的返回信号。类似于以上第一和第二操作400、420，便携式电子设备101可以基于步骤449之后的返回信号执行一个或多个功能。
此后，便携式电子设备101可以在步骤451确定是否应该获得另一背景测量。例如，设备101可以包括计数器，使得设备可以在源信号被发射特定次数并且返回信号被接收特定次数之后获得背景测量。对于另一示例，只有除了接近传感器317之外的传感器319提供了指示与设备有关的环境条件中的变化的信息，设备101才启动背景测量。如果希望背景检查，则第三操作440继续到步骤441，并且如果不需要背景检查，则第三操作继续到步骤447。而且，便携式电子设备101可以在获得另一背景测量或者发射另一源信号之前，在步骤453或步骤455等待预定时间段。
示例操作可以由以下可能情况表示。用户可以将便携式电子设备101放在桌上，并且当她或他离开它时，把其留在那里。当用户107接近设备101时，设备在较低功率模式下检测到用户存在，以及用户正接近哪一侧。较低功率模式可以例如通过扩展脉冲之间的持续时间、诸如发射高峰值的较高敏感度、和/或较宽信号，例如，LED的脉冲来实现。便携式电子设备101检测到静止在水平表面103上，并且检测其方位。关于方位，例如加速计可以不检测改变，并且可以指示设备是颠倒的还是正面朝上的，并且触摸传感器可以检测接触或没有接触。然后，设备101以最大功率或者预定高功率等级在接近传感器处启动突发。如果设备101包括多于两个接近传感器，则基于设备的方位来选择启动或保持有效的接近传感器。可以启用最大或高等级功率突发，这是由于对于该情况，预期的是设备101离用户较远。突发可以被立即启动，即，当设备101被放下时就启动，或者在特定时间延迟之后启动，以增加接近传感器的接收器开始测量静态/背景返回的机会。
参考图5，示出说明根据本发明的实施例的示例操作500的结果的图形表示。该图形表示的水平轴501表示时间，以秒为单位，并且该图形表示的垂直轴503表示输出，以伏特表示。对于该操作500，便携式电子设备101的操作由场境驱动，其中，设备放在水平表面103上。而且，对于该操作500，便携式电子设备101包括在相对侧的接近传感器317，诸如，在第一侧215的第一接近传感器505和在与第一侧相对的第二侧217的第二接近传感器507。在图5中，第一侧215的第一接近传感器505被确定为“左RX”，并且第二侧217的第二接近传感器507被确定为“右RX”。
处理器303读取两个接近传感器505、507的接收器输出，并且继续周期性地读取。然后，处理器303观测类似或在预定范围内的值，用于每个输出。这些读数对应于电路偏压、背景干扰/照明、和/或用户存在。读数“1”在该操作500中通常是恒定的，并且应该表示用户(或任何其他人)远离便携式电子设备101的情况。然后，处理器303将用户检测阈值设置为“1”的百分数，即，自校准其本身。处理器303还检测设备101检测用户的哪一侧。例如，检测的侧的确定可以用于当她或他接近时，定向音频或者使图像朝向用户旋转。这可以通过查看两个接近传感器505、507的接收器输出来进行。
处理器303可以使用用于多个接近传感器的同一检测阈值，或者用于不同接近传感器的独立的检测阈值。例如，用于第一接近传感器505的右侧检测阈值可以为1.00伏特+δ。从而，作为示例，如果δ被预先确定为1/10或10％，则右侧检测阈值可以被设置为1.1伏特的输出。对于另一示例，用于第二接近传感器507的左侧检测阈值可以是1.20伏特+δ。从而，如果δ再次被预先确定为1/10或10％，则左侧检测阈值可以被设置为1.32伏特的输出。
对于由图5表示的实施例，处理器303在操作的前三秒测量到第一接近传感器505处的1.00伏特的电压读数509，和第二接近传感器507处的1.20伏特的电压读数511。这些第一和第二电压读数509、511的不变的特征指示接近传感器505、507没有检测到设备101周围的环境105中的物体的运动。例如，用户107在前三秒可能远离便携式电子设备101。
对于接下来两秒的操作，即，第四和第五秒，第一接近传感器505处的电压读数513、515增加到并且稳定在1.30伏特，从而指示第一接近传感器在那两秒时间段内检测到显著运动。在该同一时间段内，第二接近传感器507的电压读数517稍微增加到1.22伏特，并且然后第二接近传感器处的另一电压读数519甚至更稍微减小到1.21伏特。当通过其本身考虑时，第二接近传感器507处的微小检测将不必然指示传感器附近的物体(即，用户)的任何类型的检测。然而，当第二接近传感器507的该微小检测与第一接近传感器505处的检测结合考虑时，这两个读数指示运动被两个接近传感器检测到，其中，被检测物体相对于设备101的位置可以基于检测到较大百分比改变的传感器来确定。例如，在两秒钟内，用户107可能在便携式电子设备101的右侧217走过，其可以由右侧217处的接近传感器检测到。用户107的右侧217的运动还可能导致微小干扰，其可以由左侧215处的接近传感器检测到。
对于接下来两秒的操作，即，第六和第七秒，第一接近传感器505处的电压读数521、523下降到并且稳定在先前电压电平，即，1.00伏特，从而指示第一接近传感器在那两秒时间段内不再检测到运动。在该同一时间段内，第二接近传感器507处的电压读数525、527充分增加到并且稳定在2.00伏特。由第二接近传感器507在信号检测中的充分增加指示在便携式电子设备101的第二侧217处的较高能量运动或多个物体的运动。而且，与由两个接近传感器505、507检测到改变的先前时间段相反，第二接近传感器的检测和第一接近传感器的检测的缺乏指示所有检测运动都在设备101的第二侧217处。例如，用户107可能在两秒钟内在便携式电子设备101的左侧215进一步走动。
对于最后两秒的操作，即，第八和第九秒，第一接近传感器505的电压读数保持不变，并且第二接近传感器507的电压读数529和531下降到并且稳定在先前的最初电压电平，即，1.2伏特。从而，两个接近传感器505、507的接收器输出指示接近传感器在那两秒时间段内不再检测到运动。例如，用户107可能进一步远离便携式电子设备101。如果背景改变为新等级，诸如，房间或环境变为由光源照明，然后传感器将指示保持相对恒定的光的突然增加，其指示环境的改变是由于背景造成的，而不是由用户存在造成的。
背景测量可以在每次幅度测量之前进行，用于检测阈值。背景测量是对当不发射信号时所接收的信号的测量。背景测量提供噪声的测量。背景的统计量被累积(即，平均值、标准偏差、最大值、最小值等)并且被用于确定用于幅度测量的合适阈值。然后，随着环境改变，阈值可以适当地改变，并且反映在背景测量中。如果超过阈值的随机噪声尖峰在幅度测量期间出现，则例如可能寻找到预定义脉冲流或代码的编码将提供附加信息，以了解幅度测量是否恶化。
参考图6，编码电路600可以被实现，以最小化背景噪声的影响。通过发射多个编码脉冲(其中，接收器已知编码脉冲的定时)，并且在合适时间检查特定信号在返回或接收到的信号601中存在还是不存在来执行由电路600进行的编码。例如，接近传感器可以发送四个编码脉冲，并且编码电路可以基于返回信号的编码脉冲的定时，确定与这四个编码脉冲对应的返回信号601的有效性。如果所接收的信号601的脉冲被适当地接收，则幅度测量603被认为有效；否则，幅度测量可能恶化。例如，环境中的外来光源(诸如，来自另一设备的闪光)可能使光学接近传感器变得恶化。如果幅度测量603有效，则其可以用于确定上述检测阈值。如下所述，接近传感器的检测阈值可以响应于确定返回信号满足或超过预定标准，基于幅度测量而被调节。
在编码脉冲被发射不久之后进行幅度测量603。采样和保持电路605被用于当脉冲之一被发射时对所接收的信号的幅度进行采样。例如，峰值检测器可以用作采样和保持电路。采样和保持电路605的输出可以被输入到模数(“A/D”)转换器607。应该注意，采样和保持电路605可以独立于A/D转换器607，如图6中所示，或者该电路可以集成在A/D转换器中。采样和保持电路605可以用于降低A/D转换器607的定时要求。所发射的编码脉冲的宽度可以被最小化，这是由于采样和保持电路605知道何时发射脉冲的定时，其进而保存消耗大量电流的组件(诸如，发射器)的耗用电流。
编码电路600还可以检查信号有效性609，以及幅度测量603。编码电路600基于多个脉冲的定时来确定返回信号是满足还是超过预定标准。例如，如图6所示，信号有效性609可以与幅度测量603并行被检查，并且两个检查可以基于所接收的信号601。为了接收编码脉冲，所接收的信号601可以被输入到比较器611，并且被转换为数字信号，其被输入到微控制器613的GPIO线。然后，微控制器613在合适时间读取GPIO线，以确定编码脉冲是否存在。使用比较器611来识别编码脉冲(例如，代替A/D转换器607)会最大化执行整个测量的速度，从而保存耗用电流。微控制器613可以最好地避免在低接收信号电平使用代码，以进一步最大化性能和最小化耗用电流。
根据以上，编码电路600执行两个功能。对于一个功能，多个被发射的编码脉冲经由采样和保持电路605连接在一起作为单个宽脉冲，并且用于测量接收到的信号强度，即，幅度测量603。所得到的宽脉冲振幅随着信号强度而改变，并且用于估算与便携式电子设备的用户距离。对于另一功能，多个脉冲被应用至其输出是数字信号的比较器611。数字信号可以显示指示其是有效信号的多个数字脉冲，这是由于微控制器613在设置间隔内而不是随机噪声边缘处对多个脉冲进行计数。从而，错误被最小化，同时处理和检查速度被改进，并且耗用功率被最小化。
参考图7，示出便携式电子设备201的截面图，其示出根据本发明的接近传感器的示例实施例700。对于该实施例，便携式电子设备201包括壳体701，其支撑信号发射器对703、705和一个或多个信号接收器707。例如，便携式电子设备201的壳体701可以支撑第一信号发射器703、第二信号发射器705、和信号接收器707。在可选示例中，壳体701可以支撑多于一对信号发射器和/或多于一个信号接收器。例如，便携式电子设备201的壳体701可以支撑第一信号发射器703、第二信号发射器705、第三信号发射器709、第四信号发射器711、第一信号接收器707、和第二信号接收器713。
便携式电子设备201的传感器(诸如，传感器319)识别壳体的方位。传感器的状态使对接近传感器的供电有效和无效，用于最小化设备201的功率消耗。能够检测加速度和/或重力的任何类型的传感器可以用于识别壳体方位，其诸如但不限于加速计。便携式电子设备201的处理器303基于由传感器识别的壳体的方位，确定启动第一和第二信号发射器中的哪一个。
如上所述，便携式电子设备201包括第一信号发射器703、第二信号发射器705、以及一个或多个信号接收器707。第一信号发射器703将第一源信号定向到第一方向，并且第二信号发射器705将第二源信号定向到不同于第一方向的第二方向。信号接收器707分别接收与第一和第二源信号对应的第一和第二返回信号。
如上所述，壳体701包括前表面203、第一侧表面215、第二侧表面217、和后表面219。壳体包括由前表面203表示的第一侧和由后表面219表示的第二侧，其与第一侧基本相对。便携式电子设备201的传感器(诸如，传感器319)识别壳体的方位。方位包括第一方位，其中，壳体701的第一侧被定向为向上，并且壳体的第二侧被定向为向下。方位还包括第二方位，其中，由后表面219表示的壳体701的第二侧被定向为向上，并且由前表面203表示的壳体的第一侧被定向为向下。壳体701的第一侧包括由显示器205表示的用户接口，并且壳体的第二侧没有任何用户接口。壳体701可以进一步包括由第一侧表面215表示的第三侧，以及与第三侧基本相对的第四侧，其由第二侧表面217表示，其中，第三和第四侧与第一和第二侧基本相互垂直。
便携式电子设备201的壳体701可以支撑多对信号发射器和/或多个信号接收器。例如，第一信号发射器703、第二信号发射器705、和信号接收器707可以位于壳体701的第三侧(即，表面215)附近。另外，第三信号发射器709、第四信号发射器711、以及第二信号接收器713可以位于壳体701的第四侧(即，表面217)附近，其中，第四侧与第三侧基本相对。同样地，壳体701的方位包括第一和第二方位。对于第一方位，第一和第三信号发射器703、709被定向为向上但是在不同方向上，并且第二和第四信号发射器705、711被定向为向下但是在不同方向上。对于第二方位，第二和第四信号发射器被定向为向上但是在不同方向上，并且第一和第三信号发射器被定向为向下但是在不同方向上。例如，如图7所示，第一信号发射器703被定向到壳体701外部的左上区域，第二信号发射器705被定向到壳体外部的左下区域，第三信号发射器709被定向到壳体外部的右上区域，并且第四信号发射器711被定向到壳体外部的右下区域。
对于根据本发明的另一实施例，除了多个信号发射器之外，或者代替多个信号发射器，便携式电子设备201的壳体701可以支撑多个信号接收器，其中，合适的信号接收器可以基于设备的方位而被选择。例如，壳体可以在图7中所示的用于信号发射器703、705、709和/或711的位置处，支撑第一、第二、第三、和/或第四信号接收器。第一信号接收器可以从第一方向接收与源信号对应的返回信号，并且第二信号接收器可以从与第一方向不同的第二方向接收与源信号对应的返回信号。处理器303可以基于由传感器识别的壳体的方位，确定启动第一和第二信号接收器中的哪一个。
参考图8，示出根据本发明的接近传感器的另一示例实施例800，其中，机构被用于基于壳体701的方位将来自信号发射器801的源信号重定向到合适方向。该机构包括位于信号发射器801附近的隔室803、以及由隔室支撑的反射器805。反射器805可以基于反射器经受的重力在隔室803中的第一和第二位置之间移动，如以下描述的图9和图10所示。重力随着壳体的方位的改变而改变。重力驱动机构可以用于保持向上定向的发射器有效和向下定向的发射器无效，这是因为设备可以放在一表面上，其暴露向上传感器但是隐藏向下传感器。重力驱动机构还可以允许单个信号发射器在多个方向上定向，从而最小化对于每个接近传感器的覆盖范围的期望区域所需的信号发射器的数量、以及它们的相关成本。在还有的另一实施例中，加速计被用于使向上定向的发射器和/或接收器有效，并且使不向上定向的其他发射器和/或接收器无效。
类似于上述实施例，壳体701的第一侧可以包括由显示器205表示的用户接口，并且壳体的第二侧没有任何用户接口。壳体701可以进一步包括多对信号发射器和/或多个信号接收器。
对于一个实施例，隔室803可以包括空心钻孔，并且反射器805可以在隔室中的第一和第二位置之间移动时在空心钻孔中滑动。隔室803可以沿着纵轴807伸长，其中，纵轴与壳体701的第一和第二侧(由表面203、218表示)基本相互垂直。反射器805可以在第一和第二位置之间移动时沿着纵轴807移动。来自信号发射器801的源信号809可以基于壳体701的方位由反射器805重新定向。
对于根据本发明的另一实施例，便携式电子设备201的壳体701可以支撑如下的组件，其确定合适方向以基于壳体的方位来接收与源信号对应的返回信号，使得返回信号可以重定向到信号接收器。例如，壳体701可以在图8中所示的用于信号发射器801的位置处支撑信号接收器。壳体701可以支撑邻近信号接收器的反射器805，其具有相对于信号接收器的第一位置，以从第一方向接收与源信号对应的返回信号，并且将返回信号重定向到信号接收器。反射器还可以具有相对于信号接收器的第二位置，以从不同于第一方向的第二方向接收与源信号对应的返回信号，并且将返回信号重定向到信号接收器。反射器相对于信号发射器或信号接收器的不同位置、以及源信号和返回信号的改变方向由以下关于图9和图10的解释描述。
参考图9，其示出图8的示例实施例的第一位置900的表示图。对于该第一位置900，信号发射器901将源信号903定向到反射器905。对于图9中所示的实施例，反射器905的形状是三角形的，并且包括第一反射表面907和第二反射表面909。反射器905可以具有在隔室803中的第一位置900，以将来自信号发射器901的源信号903定向到第一方向911。第二反射表面909是成角度的，并且能够以相对于第二反射表面成角度的定向来反射源信号903。
便携式电子设备201可能经受重力，其可能导致反射器905在朝向重力的方向913上移动。大部分公共重力通常被相对于便携式电子设备201向下定向。对于图9中所示的实施例，重力在反射器905之上，所以“向下”重力实际上在图9中是向上的。当壳体701的第二侧被定向为向上，并且壳体的第一侧被定向为向下时，反射器在朝向重力的方向913上向第一位置900移动。源信号903响应于移动到第一位置900的反射器905在第二反射表面909处反射。
参考图10，其示出图8的示例实施例的第二位置1000的表示图。对于该第二位置1000，信号发射器901使源信号903定向到反射器905。反射器905可以在隔室803中具有第二位置1000，以将来自信号发射器901的源信号903定向到第二方向1011。第一反射表面907是成角度的，并且能够在相对于第一反射表面成角度的定向上反射源信号903。
便携式电子设备201可能经受重力，其可能导致反射器905在朝向重力的方向1013上移动。图9和图10示出由重力驱动的两种可能反射器位置。不管便携式电子设备的方位如何，当由于重力导致反射器向下滑动时，信号发射器通过反射出反射器的合适表面(诸如，表面907)而总是指向上。如果便携式电子设备的方位改变，即，设备朝下放置，则信号发射器通过反射出其他表面(诸如表面909)而再次指向上。反射器905移动到第二位置1000的重力不同于反射器移动到第一位置900时的方向913，这是因为当壳体701的方位改变时，重力改变。对于图10中所示的实施例，重力在反射器905之下，从而向下重力在图10中是向下的。当壳体701的第一侧被定向为向上，并且壳体的第二侧被定向为向下，则反射器在朝向重力的方向1013上移动到第二位置1000。源信号903响应于反射器905移动到第二位置1000在第一反射表面907处反射。隔室中的第一和第二位置将来自信号发射器的源信号定向到不同于第一方向的第二方向。
虽然示出和描述了本发明的优选实施例，但是应该明白的是，本发明不限于此。对于本领域技术人员来说，可以在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，存在多种修改、改变、变化、代替和等价物。

Claims (21)

1.一种便携式电子设备，具有一个或多个接近传感器，所述便携式电子设备包括：
壳体；
由所述壳体支撑的至少一个传感器，所述至少一个传感器用于识别所述壳体的方位；
由所述壳体支撑的第一信号发射器，所述第一信号发射器用于将第一源信号定向到第一方向；
由所述壳体支撑的第二信号发射器，所述第二信号发射器用于将第二源信号定向到与所述第一方向不同的第二方向；
由所述壳体支撑的至少一个信号接收器，所述至少一个信号接收器用于分别接收与所述第一和第二源信号对应的第一和第二返回信号；以及
由所述壳体支撑的处理器，所述处理器用于基于由所述至少一个传感器识别的所述壳体的所述方位，确定启动所述第一和第二信号发射器中的哪一个。
2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中，所述至少一个传感器包括加速计、触摸传感器、音频传感器、或可视传感器中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中，所述壳体包括第一侧和与所述第一侧基本相对的第二侧。
4.根据权利要求3所述的便携式电子设备，其中，所述方位包括：
第一方位，其中，所述壳体的所述第一侧被定向为向上，并且所述壳体的所述第二侧被定向为向下；以及
第二方位，其中，所述壳体的所述第二侧被定向为向上，并且所述壳体的所述第一侧被定向为向下。
5.根据权利要求3所述的便携式电子设备，其中，所述壳体的所述第一侧包括用户接口，并且所述壳体的所述第二侧没有任何用户接口。
6.根据权利要求3所述的便携式电子设备，其中：
所述壳体包括第三侧和与所述第三侧基本相对的第四侧，所述第三和第四侧与所述第一和第二侧基本垂直；
所述第一信号发射器、所述第二信号发射器、和所述至少一个信号接收器位于所述壳体的所述第三侧附近；以及
第三信号发射器、第四信号发射器、和至少一个其他信号接收器位于所述壳体的所述第四侧附近。
7.根据权利要求6所述的便携式电子设备，其中，所述方位包括：
第一方位，其中，所述第一和第三信号发射器被定向为向上但是在不同方向上，并且所述第二和第四信号发射器被定向为向下但是在不同方向上；以及
第二方位，其中，所述第二和第四信号发射器被定向为向上但是在不同方向上，并且所述第一和第三信号发射器被定向为向下但是在不同方向上。
8.一种便携式电子设备，具有一个或多个接近传感器，所述便携式电子设备包括：
壳体；
由所述壳体支撑的信号发射器，所述信号发射器用于发射源信号；
反射器，所述反射器具有相对于所述信号发射器的第一位置，以将来自所述信号发射器的所述源信号定向到第一方向；以及具有相对于所述信号发射器的第二位置，以将来自所述信号发射器的所述源信号定向到不同于所述第一方向的第二方向；以及
由所述壳体支撑的信号接收器，所述信号接收器用于接收与所述源信号对应的返回信号。
9.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中，所述反射器基于所述反射器经受的重力，在隔室中的第一和第二位置之间移动。
10.根据权利要求9所述的便携式电子设备，其中，当所述壳体的方位变化时，所述重力改变。
11.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中：
所述隔室包括空心钻孔或充液钻孔；以及
当在所述隔室中的所述第一和第二位置之间移动时，所述反射器在所述钻孔中滑动。
12.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中，所述壳体包括第一侧和与所述第一侧基本相对的第二侧。
13.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中，所述隔室沿着纵轴伸长，所述纵轴与所述壳体的所述第一和第二侧基本垂直。
14.根据权利要求13所述的便携式电子设备，其中，当在所述第一和第二位置之间移动时，所述反射器沿着所述纵轴移动。
15.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中：
当所述反射器处于所述第一位置时，所述壳体的所述第二侧被定向为向上，并且所述壳体的所述第一侧被定向为向下；以及
当所述反射器处于所述第二位置时，所述壳体的所述第一侧被定向为向上，并且所述壳体的所述第二侧被定向为向下。
16.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中，所述壳体的所述第一侧包括用户接口，并且所述壳体的所述第二侧没有任何用户接口。
17.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中：
所述壳体包括第三侧和与所述第三侧基本相对的第四侧，所述第三和第四侧与所述第一和第二侧基本垂直；
所述信号发射器、所述隔室、所述反射器、和所述信号接收器位于所述壳体的所述第三侧附近；以及
第二信号发射器、第二隔室、第二反射器、和第二信号接收器位于所述壳体的所述第四侧附近。
18.根据权利要求8所述的便携式电子设备，进一步包括位于所述信号发射器附近的隔室，其中，所述反射器在所述第一和第二位置处由所述隔室支撑。
19.一种便携式电子设备，具有一个或多个接近传感器，所述便携式电子设备包括：
壳体；
由所述壳体支撑的至少一个传感器，所述至少一个传感器用于识别所述壳体的方位；
由所述壳体支撑的至少一个信号发射器，所述至少一个信号发射器用于发射源信号；
由所述壳体支撑的第一信号接收器，所述第一信号接收器用于从第一方向接收与所述源信号对应的返回信号；
由所述壳体支撑的第二信号接收器，所述第二信号接收器用于从不同于所述第一方向的第二方向接收与所述源信号对应的所述返回信号；以及
由所述壳体支撑的处理器，所述处理器用于基于由所述至少一个传感器识别的所述壳体的方位，确定启动所述第一和第二信号接收器中的哪一个。
20.一种便携式电子设备，具有一个或多个接近传感器，所述便携式电子设备包括：
壳体；
由所述壳体支撑的信号发射器，所述信号发射器用于发射源信号；
由所述壳体支撑的信号接收器，所述信号接收器用于接收与所述源信号对应的返回信号；以及
反射器，所述反射器具有相对于所述信号接收器的第一位置，以从第一方向接收与所述源信号对应的所述返回信号并且将所述返回信号重定向至所述信号接收器；以及具有相对于所述信号接收器的第二位置，以从不同于所述第一方向的第二方向接收与所述源信号对应的所述返回信号，并且将所述返回信号重定向至所述信号接收器。
21.根据权利要求20所述的便携式电子设备，进一步包括位于所述信号接收器附近的隔室，其中，所述反射器在所述第一和第二位置处由所述隔室支撑。
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