CN106155445A - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括金属外壳，以及至少两个感应电极，其中，金属外壳上设置有与每个感应电极相对应的窗口，感应电极镶嵌在窗口内并与金属外壳电绝缘，还包括包裹在金属外壳上的绝缘层；其中，感应电极用于在电子设备被用户握住时，产生变化的电容量；电子设备还包括驱动电路以及处理器，其中：驱动电路用于检测感应电极产生的变化的电容量，并将变化的电容量转换成处理器能够处理的电信号；处理器用于根据接收的驱动电路发送的电信号判断电子设备的握姿。在上述技术方案中，通过在金属外壳内设置至少两个感应电极检测电子设备被握住的位置，提高了检测的精度，进而提高了检测的效果。

Description

一种电子设备

技术领域

本发明涉及到移动终端的技术领域，尤其涉及到一种电子设备。

背景技术

不同握姿的需要能够优化用户操作，如左右手打电话识别，可以使用不同的天线，从而提高通话质量；对于大屏幕手机，可以根据手握姿势的识别，UI界面做相应的调整，让人机交互更为智能，更便捷(尤其单手操作)。检测人体接近的方案很多，但能适用于上市应用场景业界较为成熟的方案是电容检测方案，基于电容检测原理，可以判断手指或者手掌等与手机的相对位置，进而可以实现手握姿势的识别。

当前已有借用手机已有的电容触摸屏来实现部分边沿触控功能，但现有技术中的上述边沿触控功能是利用电容触摸屏来检测，而电容触摸屏主要是感测手机正上方的触摸，在对手机侧壁上的正面投影面积小，距离远，因此，对于手机边沿检测不灵敏，如果有金属边框的存在，将会更加影响边沿检测的效果。

发明内容

本发明提供了一种电子设备，用以提高电子设备的握姿检测效果，提高电子设备的适用性。

本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括金属外壳，以及至少两个感应电极，其中，所述至少两个感应电极设置在所述金属外壳内位于所述金属外壳侧壁和背部中的至少一个上，所述金属外壳上设置有与每个感应电极相对应的窗口，所述感应电极镶嵌在所述窗口内并与所述金属外壳电绝缘，还包括包裹在所述金属外壳上的绝缘层；其中，

所述感应电极用于在所述电子设备被用户握住时，产生变化的电容量；

所述电子设备还包括驱动电路以及处理器，其中：

所述驱动电路用于检测所述感应电极产生的变化的电容量，并将所述变化的电容量转换成所述处理器能够处理的电信号；

所述处理器用于根据接收的所述驱动电路发送的所述电信号判断所述电子设备的握姿。

在上述技术方案中，通过在金属外壳内设置至少两个感应电极检测电子设备被握住的位置，并通过处理器根据电子设备被握住的位置计算出电子设备的握姿，相比于现有技术通过手机正上方进行检测的方案，本方案用户手指可以更直接、更大范围地与感应电极对应的位置接触(例如，直接握住侧边，或者直接接触背面)，这样，感应电极对应的电容的变化量大，检测也就更加灵敏；同时，由于感应电极镶嵌在窗口内并与所述金属外壳电绝缘，这样，通过绝缘设置能够避免金属框对电容值的影响，从而实现在金属框的应用场景下，也能进行握姿检测。此外，本实施例还在金属外壳上包裹的一层绝缘层，既能够作为一个电容器的介质层使用，又能够使得外观处于一个平面，使得外观美观大方。

在一种可能的实现方式中，，所述感应电极的个数为多个，且多个感应电极设置在所述金属外壳的背面和/或侧壁。通过设置多个感应电极提高了检测的精度，并且通过将多个感应电极设置在电子设备的侧壁和/或背面上，提高了检测的位置的个数，更进一步的提高了检测的精准度。

在一种可能的实现方式中，该驱动电路包括：驱动扫描电路、电容转换电路及ADC(模拟数字转换，Analog-to-digital converter)电路。

其中，驱动扫描电路向电容Cs(由感应电极401、绝缘层104及人体形成)输出周期性激励电压，使Cs处于周期性充电和放电过程，上述过程中，感应电极作为Cs的一极，会产生微小电流变化；

电容转换电路用于将变化的电流信号经过电流/电压转换和放大后输出与Cs成特定函数关系的电压Uo，ADC电路对Uo进行AD转换，得到Uo的值，发给处理器；

处理器用于接收驱动电路发送的Uo的值后通过特定的函数关系再转换成对应的电容值，并根据该电容值判断所述电子设备的握姿。

在一种可能的实现方式中，感应电极设置在金属外壳的背部或者侧壁上，或者在背部及侧壁上均设置，在具体设置时，可以选择不同的方式设置，较佳的，感应电极的个数为多个，且多个感应电极至少排成两列设置。从而使得人体的手在握住电子设备的不同位置时，感应电极都能够检测到。在一种实现方式中，感应电极长度可以为10mm，每个侧壁可以排列4-5个感应电极，每个感应电极之间间隔8-10mm。

在一种可能的实现方式中，金属外壳为进行阳极化处理后，在所述金属外壳表面形成绝缘层的外壳。通过对金属外壳进行阳极化处理形成绝缘层，从而使得感应电极在安装在窗口内时能够实现与金属外壳的电绝缘。通过阳极化处理的方式，既能够形成绝缘层，又能产生金属质感，提升用户体验。

在一种可能的实现方式中，在具体连接时，所述感应电极与所述驱动电路通过引线连接，且所述金属外壳内设置有包裹所述引线的屏蔽层。即通过设置的引线将感应电极与驱动电路连接起来，且在具体连接时，引线可以采用不同的方式。具体如下：

所述引线与所述金属外壳的内表面固定连接。即引线采用现有技术中常用的单独的线。即可以通过单独的引线直接将感应电极与驱动电路连接。

或者，所述引线为导电银浆电镀在所述金属外壳内表面形成的引线。在该结构中，引线采用导电银浆形成在金属外壳上。即采用引线直接形成在金属外壳上，从而提高了引线的稳定性。

或者，引线为柔性电路，且所述柔性电路贴附在所述金属外壳的内表面。柔性电路价格较低且方便设置。

在上述几个具体的实施方式中，可以看出，引线可以采用不同的形成的形式，可以根据实际的需要选择合适的引线设置在金属外壳内。

在一种可能的实现方式中，引线在与感应电极连接时，每个感应电极与该感应电极连接的引线通过导电胶、焊接或热压的方式连接。即可以根据现有技术中常见的线缆与部件的常见连接方式将引线与感应电极电连接。

在一种可能的实现方式中，为了提高整个结构的稳定性，较佳的，还包括用于固定所述感应电极的支撑结构。即在感应电极设置在窗口内后，通过支撑结构支撑感应电极，从而保证感应电极在窗口内的稳定性。进而提高了在检测时的准确性。

更进一步的，为了提高稳定性，在一种可能的实现方式中，所述支撑结构包裹住所述引线与所述感应电极的连接部分。通过支撑结构保护感应电极与引线的连接部分，提高了感应电极与引线的连接部分的稳定性，进而提高了检测的稳定性。

在一种可能的实现方式中，多个引线通过集中连接的方式与所述驱动电路连接。即采取集中方式与驱动电路连接，具体的，通过柔性线路板或者印刷电路基板实现多个引线与驱动电路的集中连接方式，并且采用集中方式连接方便了引线与驱动电路的组装。

在一种可能的实现方式中，所述感应电极镶嵌在所述窗口内并与所述金属外壳电绝缘。即将感应电极镶嵌在通孔内，感应电极的外端外露在金属外壳。在一个较佳的实施例中，感应电极的外端与金属外壳的外表面齐平，这样更容易设置绝缘层。

在具体的一个实施例中，所述感应电极布置在用户使用所述电子设备时，所述电子设备上经常被用户手所接触的区域。由于布置在设备上经常被手接触的区域，这样，不需要全部布置，可以降低器件成本；同时，由于用户经常用手接触的区域都有布置，那么针对绝大多数使用场景都能够进行检测，不会影响用户体验。因此，这个方案可以在尽力保证用户体验的同时降低成本。

其中的电子设备可以为移动终端。所述移动终端为手机，或者平板电脑，或者智能手表，或者手环，或者虚拟现实眼镜，或者增强现实眼镜。

附图说明

图1为本发明实施例提供的移动终端的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的移动终端的剖视图；

图3为本发明实施例提供的移动终端的感应电极的设置示意图；

图4为本发明实施例提供的移动终端的感应电极设置示意图；

图5为本发明实施例提供的处理器的工作流程图。

附图标记：

101-外壳 102-窗口 103-屏蔽层

104-绝缘层 105-支撑结构 106-绝缘层

201-驱动电路 301-处理器 401-感应电极

402-连接部分 403-引线

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如1及图2所示，图2示出了本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，图2示出了该电子设备的剖面示意图。本实施例中的电子设备优选为用户可以手持的移动终端，例如，手机、平板电脑、智能手表、智能手环、虚拟现实眼镜、增强现实眼镜等。当然，在其他实施例中，也不限于用于其他电子设备，例如，电视、电脑等电子设备。为了说明方便，在以下各实施例中，都以移动终端为例进行描述。

本实施例提供的移动终端包括金属外壳101，以及至少两个感应电极401，其中，至少两个感应电极401设置在金属外壳101内位于金属外壳101侧壁和背部的中的至少一个上，金属外壳101上设置有与每个感应电极401相对应的102，感应电极401镶嵌在102内并与金属外壳101电绝缘，还包括包裹在金属外壳101上的绝缘层104；其中，

感应电极401用于在电子设备被用户握住时，产生变化的电容量；

电子设备还包括驱动电路201以及处理器301，其中：

驱动电路201用于检测感应电极401产生的变化的电容量，并将变化的电容量转换成处理器301能够处理的电信号；

处理器301用于根据接收的驱动电路201发送的电信号判断电子设备的握姿。

在上述技术方案中，通过在金属外壳101内设置至少两个感应电极401检测电子设备被握住的位置，并通过处理器301根据电子设备被握住的位置计算出电子设备的握姿，相比于现有技术通过手机正上方进行检测的方案，本方案用户手指可以更直接、更大范围地与感应电极401对应的位置接触(例如，直接握住侧边，或者直接接触背面)，这样，感应电极401对应的电容的变化量大，检测也就更加灵敏；同时，由于感应电极401镶嵌在窗口内并与金属外壳101电绝缘，这样，通过绝缘设置能够避免金属框对电容值的影响，从而实现在金属框的应用场景下，也能进行握姿检测。此外，本实施例还在金属外壳101上包裹的一层绝缘层，既能够作为一个电容器的介质层使用，又能够使得外观处于一个平面，使得外观美观大方。

为了方便理解本实施例提供的移动终端的结构以及原理，下面结合具体的实施例对其进行详细的说明。

如图2所示，本实施例提供的移动终端包括金属外壳101以及至少两个感应电极401，该感应电极401为检测移动终端被握住的位置的传感器，具体的，将感应电极401设置在移动终端上，即至少两个感应电极401设置在金属外壳101内；当人体接触或接近感应电极401时，感应电极401、绝缘层104以及人体形成一个电容，使得感应电极401的电容量发生改变，通过检测感应电极401的电容量变化即可检测到人体接触移动终端的位置，即移动终端被握住的位置。在检测完后，通过驱动电路201采集感应电极401的数据。

具体的，该驱动电路201包括：驱动扫描电路、电容转换电路及ADC(模拟数字转换，Analog-to-digital converter)电路。

其中，驱动扫描电路向电容Cs(由感应电极401、绝缘层104及人体形成)输出周期性激励电压，使Cs处于周期性充电和放电过程，上述过程中，感应电极401作为Cs的一极，会产生微小电流变化；

电容转换电路用于将变化的电流信号经过I/V(电流/电压)转换和放大后输出与Cs成特定函数关系的电压Uo，ADC采样电路对Uo进行AD转换，得到Uo的值(数字信号)，发给处理器301；

处理器301用于接收驱动电路201发送的电信号(即以数字信号形式表示的Uo)后通过特定的函数关系再转换成对应的电容值，并根据该电容值判断电子设备的握姿。具体的，处理器301内预存了每个感应电极401的位置与电容变化值的对应关系，因此，当驱动电路201传递过来感应电极401的电容量变化时，通过预存的关系就可以知哪些感应电极被触摸，进而可以知道被握住的移动终端的位置。例如，左右侧都有一大部分电极触摸，则可判断为单手握住的姿势，这些具体判断方法可基于各种用户的实际操作通过实验方式得到。

通过上述描述可以看出，通过在特定位置采用专门的感应电极401检测移动终端被握住的位置，提高了检测移动终端被握住位置的准确度。

其中的处理器301处理信号的流程如图5所示，首先通过驱动电路201获取感应电极401的电容量变化，即获取感测数据，之后，对获取的感测数据进行数据预处理，并将处理后的数据通过识别算法进行计算得到手握姿势，上述处理器301的处理过程与现有技术中的处理过程相近似，在此不再详细赘述。

需要说明的是，处理器301可以是一个具有多种功能、比较通用的处理器(例如，华为海思系列处理器、高通骁龙系列处理器)，也可以一个轻量级的专用处理器，即这个专用处理器功能单一，只处理进行手握姿势的识别，并将识别结果送给后端通用的处理器。

本实施例中，感应电极401布置在用户使用电子设备时，电子设备上经常被用户手所接触的区域。由于布置在设备上经常被手接触的区域，如：背壳、侧壁等，更具体的，在背壳、侧壁进行布置时，也不需要全部都布置，比如侧壁靠近上方以及底部的一小部分区域由于用户接触相对较少，可以选择不布置。这样，由于不需要全部布置，可以降低器件成本；同时，由于用户经常用手接触的区域都有布置，那么针对绝大多数使用场景都能够进行检测，不会影响用户体验。因此，这个方案可以在尽力保证用户体验的同时降低成本。

在具体设置时，可以根据实际的需要将感应电极401设置在移动终端靠近金属外壳101的侧壁或者背面的位置，或者侧壁和背面均设置。具体的设置情况可以根据实际的移动终端的尺寸以及感应电极401的个数设定。在具体设置时，至少两个感应电极401设置在金属外壳101内位于金属外壳101侧壁或背面的位置并与金属外壳101电绝缘，其中，金属外壳101上设置有与每个感应电极401相对应的窗口102，感应电极401设置在该窗口10内，此外，在具体设置时，感应电极镶嵌在窗口102内，从而使得感应电极401可以准确的检测到人体握住的位置。

具体的，在设置时，可以采用不同的设置方式，下面以具体的实施例进行详细的说明。

如图2所示，在本实施例中，感应电极401设置在金属外壳101的窗口内，且感应电极设置在金属外壳101的背面

为了避免感应电极401与金属外壳101电连接，较佳的，对金属外壳101进行绝缘处理，具体的，对金属外壳101进行阳极化处理，在金属外壳101上形成一层绝缘层104，保证设置在金属外壳101上的感应电极401与金属外壳101之间电绝缘，避免金属外壳101对感应电极401造成干扰，提高了感应电极401在检测时的准确性。

在一个具体的设置方式中，如图2所示，感应电极401的个数为多个，且金属外壳101上沿其长度方向分别设置了一列感应电极401。具体的，感应电极401的个数为多个，且多个感应电极401沿金属外壳101的侧壁排列，即通过设置多个感应电极401提高了检测的精度，并且通过将多个感应电极401分成两排对应设置在移动终端的背面上，且在具体设置时，如图2所示，两列感应电极401设置在靠近金属外壳401侧壁的位置设置。在移动终端被握住时，使用者的手与金属外壳101的绝缘层104接触，接触最多的位置位于背面，通过将感应电极401沿金属外壳101的背面排列，增加了在移动终端上检测位置的个数，进而增加了检测的准确度。还可以采用在金属外壳101的背面及侧壁上设置感应电极401，进一步的提高检测的准确度。还可以采用在金属外壳101的背面以及侧壁上均设置感应电极401，更进一步的提高检测的精度。

更佳的，为了提高检测的精准度。在一个优选的实施例中，任一列感应电极401中的感应电极401均匀排列。即每列感应电极401中的感应电极401均匀排列，从而使得移动终端被检测的位置均匀分列在移动终端的侧壁上，降低了出现疏漏的可能性，提高了检测的精准度。

继续参考图2，在感应电极401与驱动电路201连接时，感应电极401与驱动电路201通过引线403连接，且金属外壳101内设置有包裹引线403的屏蔽层103。通过设置的屏蔽层103提高了引线403的安全性，并且避免了受到移动终端内部的信号的干扰。

具体的，如图2所示，在具体连接时，感应电极401与引线403通过导电胶，焊接、热压等方式连通，即可以采用现有技术中常见的部件与连接线的连接方式进行连接，此外，在具体设置时，引线403贴附或附着于金属外壳内表面，最后采取集中方式与驱动电路201连接。因为引线403直接贴附或附着于金属外壳内表面，因此，引线403可以采用不同的形式，具体的，引线403与金属外壳的内表面固定连接。即引线403采用现有技术中常用的单独的线，通过单独的引线403直接将感应电极与驱动电路连接。或者，引线403为导电银浆电镀在金属外壳内表面形成的引线403。在该结构中，引线403采用导电银浆形成在金属外壳上，采用引线403直接形成在金属外壳上，从而提高了引线的稳定性。或者，引线403为柔性电路，且柔性电路贴附在金属外壳的内表面，柔性电路具有较低的成本且方便设置。在上述几个具体的实施方式中，可以看出，引线403可以采用不同的形成的形式，可以根据实际的需要选择合适的引线403设置在金属外壳内。并且通过柔性线路板方式贴附金属框内表面或者在绝缘的内表面附着导电银浆作为引线403，所以有效节省引线403空间；同时，因为通过集中方式实现感应电极401与驱动电路201的电连接，所以可以方便组装。

此外，为了提高整个移动终端的外观效果，金属外壳101的外表面设置有绝缘层104。避免人体与感应电极401接触，并且使得人体与感应电极401可以作为两个电极板形成电容，并且绝缘层104可以封堵金属外壳101上的窗口102，消除外观影响，提高了移动终端的外观效果。

如图3所示，在本实施例中，感应电极401设置在金属外壳101的背面以及侧壁，如图3所示，其中，位于左侧的一列感应电极401设置在金属外壳101的背面，位于右侧的一列感应电极401设置在金属外壳101的侧壁上，且在具体设置时，每个感应电极401镶嵌在金属外壳101上并与金属外壳101绝缘。

具体的，如图4所示，在本实施例中，金属外壳101上的窗口102为通孔结构，感应电极401可以直接镶嵌在该通孔结构内，并且金属外壳101采用阳极化处理形成绝缘层104，从而保证了感应电极401与金属外壳101之间的绝缘，避免金属外壳101对检测造成的影响。

在具体设置时，感应电极401镶嵌在窗口102内并与金属外壳101电绝缘，绝缘材料可以使用各种现有的材料，这里并不限制，在图4中，用标号106表示有个绝缘层来使金属外壳101与感应电极401绝缘。

此外，还可以在金属外壳101内设置了用于固定感应电极401的支撑结构105，将感应电极401与金属外壳101进行固定，同时保证结构可靠度。如图4所示，该感应电极401与引线403的连接部分402被支撑结构105覆盖，即支撑结构105覆盖了感应电极401与引线403的连接部分402，从而保证了感应电极401与引线403连接的强度，同时，避免了连接部分受到外力影响断裂的情况，提高了整个检测装置的稳定性。

通过上述具体的实施例可以看出，在本发明实施例提供的移动终端上，通过在金属外壳101上设置了至少两个感应电极401，并通过微缝切割工艺或者内嵌方式使得感应电极401可以暴露在金属外壳101外，且感应电极401与金属外壳101绝缘，所以可以实现在金属外壳环境下的手握姿势识别；同时，因为通过金属加工工艺以及表面金属处理(阳极化或者表面涂层)，可以弱化或者掩盖前期加工的缝隙，所以可以消除外观影响。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种电子设备，其特征在于，包括金属外壳，以及至少两个感应电极，其中，所述至少两个感应电极设置在所述金属外壳内位于所述金属外壳侧壁和背部中的至少一个上，所述金属外壳上设置有与每个感应电极相对应的窗口，所述感应电极镶嵌在所述窗口内并与所述金属外壳电绝缘，还包括包裹在所述金属外壳上的绝缘层；其中，

所述感应电极用于在所述电子设备被用户握住时，产生变化的电容量；

所述电子设备还包括驱动电路以及处理器，其中：

所述驱动电路用于检测所述感应电极产生的变化的电容量，并将所述变化的电容量转换成所述处理器能够处理的电信号；

所述处理器用于根据接收的所述驱动电路发送的所述电信号判断所述电子设备的握姿。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述金属外壳为进行阳极化处理，在所述金属外壳表面形成绝缘层的外壳。

3.如权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，所述感应电极与所述驱动电路通过引线连接，且所述金属外壳内设置有包裹所述引线的屏蔽层。

4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述引线与所述金属外壳的内表面固定连接。

5.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述引线为导电银浆电镀在所述金属外壳内表面形成的引线。

6.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述引线为柔性电路，且所述柔性电路贴附在所述金属外壳的内表面。

7.如权利要求3～6任一项所述的电子设备，其特征在于，每个感应电极与该感应电极连接的引线通过导电胶、焊接或热压的方式连接。

8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，还包括用于固定所述感应电极的支撑结构。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述支撑结构包裹住所述引线与所述感应电极的连接部分。

10.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，多个引线通过集中连接的方式与所述驱动电路连接。

11.如权利要求1-10任一所述的电子设备，其特征在于，所述感应电极布置在用户使用所述电子设备时，所述电子设备上经常被用户手所接触的区域。

12.如权利要求1-11任一所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为移动终端。

13.如权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述移动终端为手机，或者平板电脑，或者智能手表，或者手环，或者虚拟现实眼镜，或者增强现实眼镜。