CN113661718A - 电容式在体检测 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种具有电容式感测能力的设备，例如无线耳塞。例如，所述设备可以包括外壳以及位于所述外壳内部的导电支架。所述设备可以进一步包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成测量在所述导电支架处的多个电极的组合电容。基于所述组合电容，所述一个或多个处理器可以检测到所述导电支架插入耳朵中。所述一个或多个处理器随后可以基于检测到所述导电支架插入耳朵中而在第一模式中操作所述设备。

Description

电容式在体检测

相关申请的交叉参考

本申请要求2019年6月13日提交的第62/860,834号美国临时专利申请的申请日的权益，所述申请的公开内容特此以引用方式并入本文中。

背景技术

当结合耳塞使用时，“真正无线”通常用于指代无线地连接到音频源的一对耳塞(每只耳朵一个)，而耳塞之间没有线。一对真正无线耳塞可以用于多种目的，例如收听由设备传输的音频信号、噪声消除、语音呼叫和翻译。这些无线耳塞中通常包括传感器，用于检测不同情况，例如无线耳塞是否松动或插入耳朵中。

发明内容

本公开提供一种设备，所述设备包括：外壳；导电支架，所述导电支架附接到所述外壳；以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成：测量在所述导电支架处的多个电极的组合电容；基于所述组合电容来检测所述导电支架是否插入耳朵中；以及基于检测到导电支架插入耳朵中而在第一模式中操作设备。

组合电容可以基于至少设备的第一电极的第一电容和设备的第二电极的第二电容的组合，其中设备的第一和第二电极可以被布置和配置成当导电支架插入耳朵中时通过耳朵连接。在示例性实施例中，设备可以包括检测器，所述检测器被配置成基于穿过第一和第二电极中的至少一个电极的至少一个电流来测量组合电容。

一个或多个处理器可以进一步被配置成确定组合电容满足预定阈值电容，其中检测导电支架是否插入耳朵中是基于组合电容是否满足预定阈值电容。该一个或多个处理器可以进一步被配置成基于组合电容检测到导电支架在距耳朵内部的皮肤表面的预定距离内。

导电支架可以具有配置成插入耳道中的管状形状。

设备可以进一步包括扬声器。一个或多个处理器可以进一步被配置成控制扬声器，以在第一模式中操作时生成音频输出。

一个或多个处理器可以进一步被配置成在至少一个另外的模式中操作设备和/或基于测量到的组合电容来触发至少一个动作。例如，该一个或多个处理器可以进一步被配置成基于检测到导电支架未插入耳朵中而在第二模式中操作设备。第二模式可以是待机模式。

设备可以进一步包括通信模块；其中一个或多个处理器可以进一步被配置成控制通信模块，以当在第二模式中操作时发送指示另一电子设备生成音频输出的消息。除了检测导电支架是否插入耳朵中之外，该一个或多个处理器可以进一步被配置成基于组合电容来检测设备的至少一个另外的状态。例如，该一个或多个处理器可以进一步被配置成基于组合电容并且作为至少一个另外的状态来检测设备是否不正确地插入耳朵中。

设备可以进一步包括位于外壳外部的导电支架周围的非导电帽，其中当导电支架插入耳朵中时，非导电帽与耳朵的皮肤表面直接接触。一个或多个处理器可以进一步被配置成基于组合电容来检测是否不正确地插入耳塞；以及基于检测到不正确地插入耳塞，生成包括调整非导电帽的指令的输出。通常，导电帽可以包括用于声音的至少一个开口。该一个或多个处理器可以进一步被配置成确定组合电容是否满足第一预定阈值电容或高于第一预定阈值电容的第二预定阈值电容。检测导电支架是否插入耳朵中随后可以基于组合电容是否满足第一预定阈值电容；并且检测设备是否处于另一状态可以基于组合电容是否满足较高的第二预定阈值电容。例如，在没有非导电帽的情况下测量的组合电容可以具有比第一预定阈值电容大得多的值，例如满足第二预定(更高)阈值电容的值。基于检测到没有正确地佩戴设备，该一个或多个处理器可以生成指示用户正确地插入设备的输出。

设备可以进一步包括扬声器、电池和电路板；其中扬声器、电池、电路板和导电支架连接到共同接地；并且其中组合电容包括导电支架的第一电容，以及跨越扬声器、电池和电路板的第二电容。

设备可以进一步包括用于测量组合电容的检测器；以及并联连接到检测器的瞬态电压抑制二极管。

设备可以进一步包括位于外壳内部的光学传感器；其中一个或多个处理器可以进一步被配置成：从光学传感器接收传感器数据；以及进一步基于来自光学传感器的传感器数据检测到导电支架插入耳朵中。

本公开进一步提供一种包括第一耳塞和一个或多个处理器的系统。第一耳塞可以包括第一外壳以及附接到第一外壳的第一导电支架。该一个或多个处理器可以被配置成测量在第一导电支架处的第一多个电极的第一组合电容；基于第一组合电容检测到第一导电支架插入耳朵中；以及基于检测到第一导电支架插入耳朵中而在第一模式中操作第一耳塞。第一模式可以包括控制第一耳塞以生成音频输出。

系统可以进一步包括第二耳塞。第二耳塞可以包括第二外壳以及附接到第二外壳的第二导电支架。一个或多个处理器可以进一步被配置成测量在第二导电支架处的第二多个电极的第二组合电容；基于第二组合电容检测到第二导电支架未插入耳朵中；基于检测到第二导电支架未插入耳朵中而在第二模式中操作第二耳塞。第二模式可以是待机模式。

本公开仍进一步提供用于通过一个或多个处理器测量在附接到设备的外壳的导电支架处的多个电极的组合电容；通过一个或多个处理器基于组合电容来检测导电支架是否插入耳朵中；通过该一个或多个处理器确定导电支架是否插入耳朵中；通过该一个或多个处理器基于确定设备插入耳朵中而在第一模式中操作设备。

通过一个或多个处理器基于组合电容检测来导电支架是否插入耳朵中可以包括通过该一个或多个处理器基于组合电容来检测导电支架是否在距耳朵内部的皮肤表面的预定距离内，并且通过该一个或多个处理器基于组合电容来确定导电支架是否插入耳朵中可以包括通过该一个或多个处理器基于组合电容来确定导电支架是否在距耳朵内部的皮肤表面的预定距离内。

所述方法可以进一步包括通过一个或多个处理器从光学传感器接收传感器数据；以及通过该一个或多个处理器进一步基于来自光学传感器的传感器数据来检测是否佩戴耳塞。

附图说明

图1A和图1B是说明根据本公开的方面的示例耳塞的直观图。

图2是说明根据本公开的方面的示例耳塞中的组件的直观图。

图3A和图3B是说明根据本公开的方面的示例电容式感测电路的电路图。

图4是说明根据本公开的方面的示例电容性电路的另一电路图。

图5是根据本公开的方面的示例耳塞对的框图。

图6是根据本公开的方面的示例系统的框图。

图7是根据本公开的方面的示例流程图。

图8是根据本公开的方面的示例流程图。

图9是根据本公开的方面的示例流程图。

具体实施方式

概述

本技术大体上涉及设备的在体检测。例如，耳塞以及在其中操作耳塞的系统可以被配置成基于用户是否佩戴耳塞来提供丰富的用户体验。例如，当佩戴耳塞时(例如，佩戴在耳朵中与握在人的手中或放置在容器中)，音频可能会被路由到耳塞中的扬声器，而不是另一设备(例如，配对的电话)中的扬声器。作为另一示例，如果在未佩戴耳塞时来电，则音频可能会被路由到另一设备(例如，配对的电话)中的扬声器。此外，为了节省电池电量和电池寿命，耳塞在未被佩戴时可以进入待机模式。准确地检测是否正确地佩戴耳塞可以防止因检测不准确而引起的问题。例如，对佩戴的耳塞的不准确检测可能导致音频被错误地路由，这可能给用户和其它人带来不便。例如，在安静的图书馆或拥挤的街道上，将音乐路由到配对的电话中的扬声器，而不是路由到用户耳朵中的耳塞可能会给用户和其它人带来不便。对佩戴的耳塞的不准确检测也可能导致耳塞在不必要的时间保持在活动模式，这可能导致电池电量的浪费和电池寿命的减少。在这方面，一对耳塞具有检测耳塞是否被佩戴的能力。

例如，耳塞中的每一个可以包括外壳以及附接到外壳的导电支架。举例来说，导电支架可以具有配置成插入耳朵中的类似鼻部的形状。在一些情况下，导电支架除了提供机械支撑之外还可以具有管状形状并且充当耳塞的声音端口。此外，可以在导电支架周围提供非导电帽。例如，非导电帽可以被配置成与耳朵的皮肤表面直接接触以提供牢固且舒适的贴合。在一些情况下，可以提供二极管(例如，瞬态电压抑制二极管)以保护导电支架免受静电荷的影响。

耳塞中的每一个可以进一步包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成测量一个或多个电容，例如在导电支架处的多个电极的组合电容。例如，当未佩戴时，穿过导电支架的电流可能受到用户身体的较小程度的影响，或者根本不受用户身体的影响。因此，当未佩戴耳塞时，处理器可以测量在导电支架处的一个组合电容。相反，当佩戴耳塞时，穿过导电支架的电流可能受到用户身体的较大程度的影响。因此，当佩戴耳塞时，处理器可以测量在导电支架处的另一个组合电容。

因此，基于在电容支架处的所测量组合电容，处理器可以检测是否佩戴耳塞。例如，如果所测量组合电容满足预定阈值电容，则处理器可以确定佩戴了耳塞。否则，处理器可以确定未佩戴耳塞。在一些情况下，处理器可以进一步基于来自至少一个另一传感器，例如光学传感器或IMU的传感器数据做出确定。因此，一个或多个处理器可以例如考虑基于传感器数据的确定和组合电容两者。因此，可以增加确定的可靠性。

然后，处理器可以基于检测来操作耳塞。例如，处理器可以基于检测到佩戴耳塞而在第一模式中操作耳塞。举例来说，处理器可以将音频路由成由耳塞的扬声器输出，或控制耳塞从待机模式进入活动模式。处理器可以基于检测到未佩戴耳塞而在第二模式中操作耳塞。例如，处理器可以将音频路由成由另一设备中的扬声器输出，或控制耳塞进入待机模式。

在另一方面中，处理器可以被配置成进一步检测是否将耳塞正确地插入耳朵中。例如，当在佩戴时从耳塞移除非导电帽时，导电支架可以与皮肤直接接触。因此，处理器可以测量在导电支架处的组合电容，所述组合电容不同于与非导电帽一起佩戴耳塞时的情况，并且所述组合电容也不同于根本没有佩戴耳塞时的情况。例如，在没有非导电帽的情况下测量的组合电容可以具有比预定阈值电容大得多的值，例如满足预定的高阈值电容的值。基于检测到没有正确地佩戴设备，处理器可以生成指示用户正确地插入耳塞的输出。

本技术能够以相对高的准确度检测人当前是否正在将设备佩戴在他们的身体上，例如耳塞是否正被佩戴在耳朵中。通过使用插入耳朵中的电容性组件提高准确度，这使得组件与耳朵内部的皮肤表面维持一致的距离。组件的几何形状可以进一步提高准确度，尽管设备的形状因数较小，但组件的几何形状提供相对较大的表面区域。不同类型的传感器可以另外用于在体检测，这可以进一步减少误报。准确的在体检测可能会延长电池寿命，因为除其它原因外，耳塞可能会进入待机状态，或者以其它方式在不佩戴耳塞时降低其耗电量。另外，可以通过将音频路由到最合适的设备来改进用户体验。通过检测何时不正确地佩戴耳塞并向用户提供指令以帮助用户调整耳塞，可以进一步改进用户体验。

示例系统

图1A和图1B说明示例设备，具体来说，耳塞110。图1A示出在未佩戴在用户的耳朵101内部的位置中的耳塞110，并且图1B示出在佩戴在耳朵101内部的位置处的耳塞110。举例来说，当佩戴在耳朵101内部时，耳塞110的至少一部分可以由耳朵101的皮肤包围。耳塞110可以是无线的，其中它不需要有线连接即可使用。例如，耳塞110可以例如从音乐播放器、电话或其它设备无线地接收信号以执行多个功能，例如生成输出、与其它设备通信、进行充电等。耳塞110可以与另一耳塞，例如图5和图6中所示的耳塞510形成一对。在一些情况下，耳塞110和510可以是真正无线的，其中耳塞110、510对被配置成无线地连接到音频源，耳塞110、510之间没有线。

参考图1A，耳塞110可以包括外壳120，所述外壳包含并支撑耳塞110的各种电子和/或机械组件。外壳120可以由多种材料中的任何材料制成。例如，外壳120可以至少部分地由例如塑料、陶瓷等的非导电材料制成。在一些情况下，外壳120可以至少部分地由非渗透材料制成，所述非渗透材料保护外壳120内的组件免受环境中的污染物影响。

耳塞110可以包括允许耳塞110牢固地且舒适地贴合在耳朵101中的物理特征。例如，如图1A中所示，耳塞110可以包括附接到外壳120的帽盖130。例如，帽盖130可以附接到外壳120的一端。在一些情况下，帽盖130可以具有至少一个开口132，使得来自耳塞110内部的声音可以穿过开口132传播以到达耳塞110外部。帽盖130可以由多种材料中的任何材料制成。例如，帽盖130可以至少部分地由柔性非导电材料(例如，例如橡胶或硅的聚合物材料)制成。帽盖130可以被配置成例如通过改变形状而为耳塞110的插入耳朵101中的部分提供紧密贴合。帽盖130的柔性和尺寸可以进一步适应耳朵解剖结构的差异以及关于如何佩戴耳塞110的个人偏好。在一些情况下，帽盖130还可以被配置成提供关于源自耳塞110外部的声音的声音阻塞。

耳塞110可以进一步包括提供额外机械支撑的物理特征。例如且如图1A中所示，耳塞110可以进一步包括附接到外壳120的支架140。支架140可以附接到外壳120的一端，例如在与帽盖130相同的一端上。帽盖130可以另外或替代地附接到支架140。在一些示例中，支架140的至少一部分可以附接到外壳120的内表面或嵌入外壳120中。还如图1A中所示，支架140可以成形为类似于耳塞110的鼻部并且被配置成贴合在耳朵内部。例如，支架140可以具有管状形状。在一些情况下，支架140可以被配置为耳塞110的声音端口，使得来自耳塞110内部的声音可以通过支架140中的一个或多个开口传播以到达耳塞110外部。支架140可以由多种材料中的任何材料制成。例如，支架140可以至少部分地由例如金属或合金的导电材料制成。

参考图1B，当用户佩戴耳塞110时，帽盖130和支架140可以部分地或完全地插入耳塞101中。例如，帽盖130可以与耳塞101内部的皮肤表面102，例如作为耳道103的一部分的皮肤表面直接接触。当插入耳朵101中时，帽盖130的柔性材料可以改变其形状以提供牢固且舒适的贴合。

如图1B中所示，当佩戴时，支架140的外表面可以位于距耳朵101内部的皮肤表面102的距离d1处。距离d1可以例如在一定范围内变化，这取决于耳塞110的佩戴方式、帽盖130的柔性、用户的解剖结构以及用户在佩戴耳塞时的偏好(例如，用户喜欢将耳塞插入耳朵中多深)。然而，所述范围可能相对较小，因为帽盖130被配置成确保一致贴合，尽管解剖结构和偏好存在差异也是如此。举例来说，帽盖130可以配置有允许其在预定范围内改变形状的尺寸和柔性。例如，预定范围可以设置在用于相对较窄耳道的预定直径与用于相对较宽耳道的预定直径之间。此外，帽盖130可以被配置成需要对耳道施加最小水平的压缩力以提供牢固贴合。因此，为了实现最小水平的压缩力，与具有较窄耳道的用户相比，具有较宽耳道的用户可能希望将耳塞110推入耳朵内部更深。因此，d1的范围可能相对较小。

更进一步，由于支架140的管状形状与耳道103的管状形状大致对应，因此支架140可以具有距耳朵101内部的皮肤表面102约为距离d1的相对较大的表面区域A1。相比之下，由于耳塞110的小形状因数，因此外壳120内部的另一导电组件具有相似的表面区域可能是不切实际的。即使在外壳120内部的另一导电组件可以被配置成具有与表面区域A1相当的表面区域的情况下，所述另一导电组件的表面区域内的点可能具有到耳朵101的非常不同的距离。

图2说明耳塞110的一些示例组件。如图所示，各种组件可以容纳在外壳120内部。例如，电路板210，例如印刷电路板(“PCB”)可以设置在外壳120中。电路板210可以为耳塞110的其它组件提供接地。电路板210可以包括被配置成执行多个功能中的任何功能(例如处理信息、生成音频、通信、充电等)的多个电路中的任何电路。作为另一示例，电池220可以设置在外壳120中。例如，电池220可以进行充电、存储能量并且将能量提供到耳塞110的其它组件。

扬声器230可以设置在外壳120中。扬声器230可以包括各种组件，例如金属框架、金属轭、磁体、线圈、放大器、隔膜以及其它电路元件，这些其它电路元件被配置成接收模拟和/或数字音频信号，并将这些音频信号转换成耳朵可以感知的声波。例如，扬声器230可以从耳塞110的处理器，或从配对设备接收音频信号。在一些示例中，所接收的音频信号可以通过扬声器230和电路板210中的电路元件，例如通过滤波器、放大器等处理。扬声器230可以用于播放音乐、发出用于多媒体文件、语音呼叫、翻译语音等的音频。

作为又另一示例，二极管240可以设置在外壳120内部，以保护电子组件免受由于静电荷引起的电压尖峰的影响。例如，由于沿着支架140设置的电容式传感器的结构和位置，传感器可能比其它组件(例如外壳120、电路板210、电池220和扬声器230)更容易受到静电荷的影响。例如，可以将来自不在外壳120内部的帽盖130的静电荷转移到支架140。此外，在支架140例如通过开口132至少部分地由帽盖130露出的情况下，支架140可以例如从用户的皮肤收集额外的静电荷。此类静电荷可能导致对支架140的损坏，并且当此类静电荷转移到外壳120内部的其它组件时，也可能导致对这些其它组件的损坏。在这方面，二极管240可以是瞬态电压抑制二极管。例如，支架140可以通过二极管240在电路板210上连接到接地。

如下文进一步论述，耳塞110可以包括各种传感器。例如，光学传感器250可以设置在外壳120内部。作为示例，光学传感器250可以是红外(IR)传感器。例如，光学传感器250可以被配置成基于测量接收到的电磁辐射(例如IR辐射)的变化来检测是否佩戴耳塞110。然而，在一些情况下，光学传感器250可能错误地将其它事件检测为佩戴耳塞。此类情况可以包括当用户用手触摸耳塞110时、当耳塞110被放置在口袋内时、当例如灰尘或油的污染物覆盖镜头时、当光学传感器250的镜头被划伤时等。

在这方面，电容式传感器可以进一步设置在耳塞110中，以检测是否佩戴耳塞110。电容式传感器可以包括一个或多个电极。由于耳塞110的小形状因数，在图2中所描述的一个或多个组件中的导电组件可以用作用于电容式传感器的电极。例如，图3A和图3B示出用于示例电容式传感器300的示例电路图。图3A示出当未佩戴耳塞110时的示例电路图，并且图3B示出当佩戴耳塞110时的示例电路图。尽管为了简单起见，图3A和图3B示出几个电路元件，但是电容式传感器300可以另外包括多个其它电路元件中的任何电路元件。

参考图3A和图3B，电容式传感器300可以包括第一电极310、第二电极320和检测器330。第一电极310和第二电极320可以串联并且在佩戴时通过基本上导电的耳朵和身体连接。在一个方面中，第一电极310可以包括支架140，并且第二电极320可以包括在外壳120内部的一个或多个导电组件。例如，在所示示例中，第二电极320包括电路板210的一个或多个导电组件、电池220的一个或多个导电组件，以及扬声器230的一个或多个导电组件。在第二电极320中包括更多导电组件可以增加第二电极320的总电容，进而可以增加由电容式传感器300测量的组合电容，从而产生更大、更可检测的电容值。电极310、320中的每一个可以例如经由导线、迹线、电线(flex)等连接到共同接地340。例如，接地340可以设置在电路板210上。在这方面，通过使用已存在于耳塞110中的用于电容式感测的组件，电容式传感器300可以节省更多空间并且更具有成本效益。

此外，如图所示，检测器330可以被配置成生成穿过电路的电流(由箭头指示)，例如AC电流或DC电流。检测器330可以进一步被配置成测量电流并且基于所测量电流确定电容。在这方面，检测器330可以包括作为处理芯片或芯片组的一部分的电路系统，并且可以包括一个或多个处理器。例如，由于第一电极310和第二电极320示为串联连接，因此电流在穿过第一电极310和第二电极320之前具有波形，并且在穿过第一电极310和第二电极320之后具有不同波形。基于这种变化，检测器330可以测量包括第一电极310和第二电极320的电路的组合电容。

当如图3A中所示，耳塞110远离耳朵101时，第一电极310可以远离耳朵101超过预定距离，并且第二电极320可以远离耳朵101超过第二预定距离。因此，第一电极310和/或第二电极320的电容可以不受耳朵101的影响。例如，第一电容C1可以具有用于第一电极310的值C_support(C_支架)，第二电容C2可以具有用于第二电极320的值C_PCB+C_battery(C_电池)+C_speaker(C_扬声器)，因此电容式传感器300测量组合电容C_capsenseor(C_电容式传感器)＝C1*C2/(C1+C2)。

基于电容值C1、C2，检测器330的一个或多个处理器可以检测到未佩戴耳塞110。例如，该一个或多个处理器可以将C_capsensor与预定阈值电容进行比较，并且基于C_capsensor不满足预定阈值电容而检测到未佩戴耳塞110。

参考图3B，当将耳塞110佩戴在耳朵101中时，第一电极310可以距耳朵101预定距离内，和/或第二电极320可以距耳朵101第二预定距离内。例如，第一电极310可以处于图1B中所示的距离d1处。因此，第一电极310和/或第二电极320的电容可能受耳朵101的影响。例如，来自检测器330的电流的部分(由虚线箭头指示)可以通过耳朵101转移到用户身体内部的虚拟接地350。因此，检测器330可以测量由第一电容C1和第二电容C2形成的组合电容具有与图3A中所示的示例情况相比改变的值。

基于电容值C1、C2，检测器330的一个或多个处理器可以检测到佩戴耳塞110。例如，该一个或多个处理器可以将C_capsensor与预定阈值电容进行比较，并且基于C_capsensor满足预定阈值电容而检测到佩戴耳塞110。

如先前相对于图1B示出和描述的，与耳塞110的其它组件(包括电路板210、电池220和扬声器230)相比，支架140提供到用户的耳朵101更一致且更小的距离d1。此外，由于耳塞110的小因数，将外壳120内部的额外组件用作感测电极可能无法实现与支架140相同的小距离。此外，如先前讨论的，支架140可以提供比耳塞110的其它组件更大的图1B中所示的表面区域A1，并且与其它组件相比，在佩戴时表面区域A1还可以维持与耳朵101的更一致距离。

由于电容随着距离以及随着表面区域而变，因此包括用于入耳检测的在支架140处的电容式测量可以提供更可靠的检测。

使用包括第一电极310处的电容的电容测量值进行检测可能更有利，因为它不太可能产生误报。例如，虽然用户可以用手触摸外壳120的各个部分，但是一旦插入耳朵101中，用户的手可能无法接触到帽盖130以及靠近支架140的外壳120的部分。在一些情况下，即使当用户正在调整耳朵101中的耳塞110时，因为支架140是枢轴点，所以距离和表面区域的变化将更小，从而导致更可靠的电容测量。此外，基于包括第一电极310处的电容的电容测量值的检测可能是另外有利的，因为由于支架140是要插入的部分，因此所述支架可能首先靠近耳朵101。因此，使用第一电极310可以允许更早的检测。

在另一方面中，包括第一电极310处的电容的电容测量可以进一步用于检测是否正确地佩戴耳塞110。例如，如果从耳塞110移除帽盖130，则支架140可以与耳朵101内部的皮肤表面102直接接触。由于电容式传感器300的组合电容可能(与通过帽盖130的间接接触相比)在更大程度上受到用户身体直接接触的影响，因此检测器330可以测量更高的组合电容。因此，一个或多个处理器可以例如基于检测到组合电容C_capsensor满足预定高阈值电容而确定在没有帽盖130的情况下佩戴耳塞110。例如，C1可以通过与皮肤的直接接触而短路，使得C_capsensor＝C2。在一些情况下，移除帽盖130可能导致较差的音质或耳朵不适。在这方面，该一个或多个处理器可以被配置成生成指示用户重新戴上帽盖130的输出。

图4示出说明另一示例电容式传感器400的另一示例电路图。示例电容式传感器400可以包括示例传感器300的多个特征，例如第一电极410和第二电极420，所述特征的细节被省略。如图所示，电容式传感器400可以进一步包括二极管240，所述二极管与检测器330串联连接以保护检测器330免受静电放电影响。如先前所提及，静电荷(由虚线箭头表示)可以从用户转移到支架140，然后转移到检测器330。当感应电压超过二极管240的雪崩击穿电位(avalanche breakdown potential)时，二极管240可以分流从静电荷产生的多余电流。尽管图3A、图3B和图4的示例包括两个电极，但在其它示例中，设备可以包括额外电极。在这些情况下，可以基于额外电极的电容进一步确定组合电容。

图5是其中可以实施本文所描述的特征的一对耳塞110、510的功能框图。不应将其视为限制本公开的范围或本文描述的特征的有用性。例如，如图所示，耳塞110可以包含一个或多个处理器112、存储器114以及通常存在于通用计算设备中的其它组件，并且耳塞510可以类似地包含一个或多个处理器512、存储器514以及通常存在于通用计算设备中的其它组件。耳塞510可以类似地包含电池520、扬声器530，

存储器114、514可以存储能够由一个或多个处理器112、512访问的信息，这些信息包括可以由该一个或多个处理器112、512执行的指令116、516。存储器114、514还可以包括可以由处理器112、512检索、控制或存储的数据118、518。存储器可以是能够存储处理器能够访问的信息的任何非暂时性类型，例如硬盘驱动器、存储卡、ROM、RAM、DVD、CD-ROM、可写和只读存储器。

指令116、516可以是由一个或多个处理器直接执行的任何指令集(例如机器代码)，或间接执行的指令集(例如脚本)。在这方面，术语“指令”、“应用”、“步骤”和“程序”在本文中可以互换使用。指令可以以目标代码格式存储以供处理器直接处理，或者以任何其它计算设备语言存储，包括按需解释或预先编译的独立源代码模块的脚本或合集。下文更详细地解释指令的功能、方法和例程。

数据118、518可以根据指令116、516由一个或多个处理器112、512检索、存储或修改。例如，尽管本文所描述的主题不受任何特定数据结构的限制，但是数据可以作为具有多个不同字段和记录的表，或XML文档存储在计算机寄存器、关系数据库中。数据还可以用任何计算设备可读格式来格式化，所述计算设备可读格式例如但不限于二进制值、ASCII或Unicode。此外，数据可以包括足以识别相关信息的任何信息，例如数字、描述性文本、专有代码、指针、对存储在其它存储器中(例如其它网络位置处)的数据的引用，或由函数用于计算相关数据的信息。

一个或多个处理器112、512可以是任何常规处理器，例如可商购的CPU。可替代地，处理器可以是专用组件，例如专用集成电路(“ASIC”)或其它基于硬件的处理器。尽管不是必需的，但耳塞110、510可以包括专用硬件组件以更快或更有效地执行特定计算过程，例如对视频进行解码、将视频帧与图像匹配、使视频失真、对失真视频进行编码等。

尽管图5在功能上将处理器、存储器和耳塞110、510的其它元件说明为在同一框内，但是处理器、计算机、计算设备或存储器实际上可以包括可以或可以不存储在同一物理外壳内的多个处理器、计算机、计算设备，或存储器。例如，存储器可以是位于与耳塞110、510的外壳不同的外壳中的硬盘驱动器或其它存储介质。因此，对处理器、计算机、计算设备或存储器的参考将被理解为包括对可以或可以不并行运行的处理器、计算机、计算设备或存储器的合集的参考。

此外，如图5中所示，耳塞110、510可以分别包括一个或多个用户输入，例如用户输入111、511。例如，用户输入可以包括机械致动器、软致动器、外围设备、传感器和/或其它组件。输入111、511中的传感器的示例可以包括振动传感器，例如麦克风、触摸传感器，例如电容式或光学传感器等。例如，用户可以能够使用用户输入111、511(例如打开和关闭音频、调节音量等)来控制各种音频特性。

耳塞110、510可以分别包括一个或多个输出设备，例如输出设备113、513。例如，输出设备可以包括一个或多个扬声器、换能器或其它音频输出、用户显示器、触觉界面或向用户提供非视觉和非听觉信息的其它触觉反馈。例如，输出设备113、513中的扬声器可以用于播放音乐、发出用于导航或其它指导、用于多媒体文件、用于语音呼叫、用于翻译语音等的音频。

耳塞110、510可以分别包括一个或多个传感器，例如传感器115、515。例如，传感器115、515可以包括电容式传感器，例如电容式传感器300、540。传感器115、515还可以各自包括光学传感器，例如光学传感器250、550。传感器的其它示例可以进一步包括惯性测量单元(“IMU”)、气压计、振动传感器、热传感器、射频(RF)传感器、磁力计和气压传感器。还可以采用额外或不同传感器。

为了从彼此以及其它远程设备获得信息并且将信息发送到彼此以及其它远程设备，耳塞110、510可以各自分别包括通信模块，例如通信模块117、517。通信模块可以实现无线网络连接，无线自组织连接，和/或有线连接。耳塞110、510可以经由通信模块117、517建立通信链路，例如无线链路。通信模块117、517可以被配置成经由蜂窝、LTE、4G、WiFi、GPS和其它联网架构支持通信。通信模块117、517可以被配置成支持

蓝牙LE、近场通信和非联网无线布置。通信模块117、517可以支持有线连接，例如USB、微型USB、USB C型或其它连接器，例如以从膝上型计算机、平板计算机、智能电话或其它设备接收数据和/或电力。

耳塞110、510可以各自包括一个或多个内部时钟119、519。内部时钟可以提供计时信息，所述计时信息可以用于由计算设备运行的应用和其它程序的时间测量，以及由计算设备、传感器、输入/输出、GPS、通信系统等运行的基本操作。

使用通信模块117、517，耳塞110、510可以经由网络与系统中的其它设备通信。例如，图6是说明其中可以实施本文所描述的特征的示例系统600的直观图。系统600可以包括耳塞110、510、计算设备610、620、630，以及存储系统640。如图所示，耳塞110、510、计算设备610、620、630，以及存储系统640可以各自处于网络650的不同节点处，并且能够与网络650的其它节点直接地和间接地通信。尽管在图6中仅描绘几个计算设备，但是应了解，典型的系统可以包括大量连接的计算设备，其中每个不同计算设备在网络650的不同节点处。

本文描述的网络650和中间节点可以使用各种协议和系统互连，使得网络可以是因特网、万维网、特定内联网、广域网或局域网的一部分。网络可以利用标准通信协议(例如以太网、WiFi和HTTP)、一个或多个公司专有的协议以及前述的各种组合。尽管当如上所述传输或接收信息时获得某些优点，但本文所描述的主题的其它方面不限于任何特定的信息传输方式。

计算设备610、620、630中的每一个可以与耳塞110、510类似地配置有如上所述的一个或多个处理器、存储器和指令。例如，计算设备610和620可以各自是预期供用户使用(例如，用于用户)的客户端设备，并且具有通常与个人计算设备结合使用的所有组件，例如，中央处理单元(CPU)、存储数据和指令的存储器(例如，RAM和内部硬盘驱动器)、用户输入和/或输出、传感器、通信模块、定位系统、时钟等。例如，计算设备610、620的通信模块可以类似地包括用于传输和/或接收信号(例如，

信号)的一个或多个天线，并且还可以被配置成测量通信链路的信号强度。作为另一示例，计算设备610、620可以具有与耳塞110、510相同和/或不同类型的用户输入和/或输出，例如用于显示文本、图像、视频等的屏幕或触摸屏。作为又另一示例，计算设备630可以是服务器计算机并且可以具有通常与服务器计算机结合使用的所有组件，例如处理器和存储数据和指令的存储器。

计算设备610、620和630可以各自包括全尺寸的个人计算设备，或者可以替代地包括能够通过例如因特网的网络与服务器无线地交换数据的移动计算设备。例如，计算设备610可以是移动设备，例如如图6中所示的移动电话，或某一其它移动设备，例如具有无线功能的PDA。作为另一示例，计算设备620可以是如图6中所示的膝上型计算机，或者某一其它计算设备，例如台式计算机、平板计算机或能够经由通信链路获得信息的其它智能设备。在其它示例(未示出)中，系统600可以另外或替代地包括可穿戴设备，例如，智能手表、头戴式设备等。

与存储器114、514一样，存储系统640可以是能够存储能够由耳塞110、510和计算设备610、620、630中的一个或多个访问的信息的任何类型的计算机化存储设备，例如硬盘驱动器、存储卡、ROM、RAM、DVD、CD-ROM、可写和只读存储器。另外，存储系统640可以包括分布式存储系统，其中数据存储在多个不同的存储设备上，这些存储设备可以物理地位于相同或不同的地理位置。存储系统640可以经由如图6中所示的网络650连接到计算设备，和/或可以直接连接到耳塞110、510和计算设备610、620、630中的任何一个。

示例方法

除了上述示例系统之外，现在描述示例方法。可以使用上述系统、其修改或具有不同配置的多种系统中的任一个来执行此类方法。应理解，以下方法中涉及的操作不需要按照所描述的精确顺序进行。相反，可以以不同的顺序或同时处理各种操作，并且可以添加或省略操作。

例如，图7示出可以由一个或多个处理器，例如一个或多个处理器112和/或512执行的示例流程图。例如，处理器112和/或512可以接收数据并且进行各种确定，如流程图中所示。参考图7，在框710中，在附接到耳塞的外壳的导电支架处测量组合电容。在框720中，基于组合电容来检测导电支架是否在距耳朵内部的皮肤表面的预定距离内。在框730中，基于导电支架是否在距耳朵内部的皮肤表面的预定距离内来确定耳塞是否插入耳朵中。在框740中，基于确定耳塞插入耳朵中，耳塞在第一模式中操作。尽管未示出，但是对于例如耳塞110和510的一对耳塞，两个耳塞110和510可以基于检测两者是否插入耳朵中而以相同模式或不同模式操作。

例如，图8示出可以由一个或多个处理器，例如一个或多个处理器112和/或512执行的示例流程图。例如，处理器112和/或512可以接收数据并且进行各种确定，如流程图中所示。参考图8，在框810处，接收电容式传感器数据。例如，电容式传感器数据可以是包括在图3A或图3B中所示的第一电极310的电容C1和第二电极320的电容C2的组合电容测量值。在框820处，基于电容式传感器数据确定是否佩戴耳塞。例如，处理器112可以将组合电容测量值与预定阈值电容进行比较。如果否，则在框830处，将音频输出路由到另一电子设备。例如，处理器112可以确定组合电容测量值不满足预定阈值电容。例如，处理器112可以将消息发送到另一设备(例如设备610)以生成音频输出。例如，处理器112可以经由网络650使用通信模块117和/或517发送消息。

如果是，则在框840处，接收IR传感器数据。例如，处理器112可以确定组合电容测量值满足预定阈值电容。例如，IR传感器数据可以包括由光学传感器250接收的IR辐射的变化。在框850处，基于IR传感器数据确定是否佩戴耳塞。例如，处理器112可以将IR传感器数据与预定阈值进行比较。如果是，则在框860处，将音频输出路由到耳塞。例如，处理器112可以控制扬声器230以生成音频输出。如果否，则在框830处，将音频输出路由到另一电子设备。

在这方面，使用检测是否佩戴耳塞的两种不同类型的传感器可以减少错误检测的次数。例如，电容式传感器的感测不准确可能由与IR传感器不同的因素引起。例如，IR传感器可能因手部触摸、放置在口袋内部以及镜头上的污染物和划痕而导致检测不准确，而电容式传感器可能因其它因素(例如分离距离、接触表面区域的变化、由于温度变化等引起的介电变化等)而导致检测不准确。由于存在两种类型的因素的可能性较小，因此两个传感器同时产生检测误差的可能性较小。

图9示出可以由一个或多个处理器，例如一个或多个处理器112和/或512执行的示例流程图。例如，处理器112和/或512可以接收数据并且进行各种确定，如流程图中所示。参考图9，在框910处，接收电容式传感器数据。在框920处，基于电容式传感器数据确定是否佩戴耳塞。如果否，则在框930处，控制耳塞以保持在待机模式。例如，待机模式可以是耳塞110、510使用较少功率操作的模式，例如关闭其一些功能，和/或将感测或通信能力调到较低频率。

如果是，则在框940处，控制耳塞以进入活动模式。例如，活动模式可以是耳塞110、510以比待机模式更高的频率生成音频输出或感测和/或通信的模式。在框950处，确定是否错误地插入耳塞。例如，处理器112可以基于检测到在第一电极310处的组合电容满足预定高阈值电容而确定从耳塞110移除了帽盖130。如果是，则在框960处，生成指示用户调整耳塞的输出。例如，处理器112可以控制扬声器230以生成指示用户调整耳塞110的音频输出。作为另一示例，处理器112可以例如经由显示器或扬声器将消息发送到另一设备(例如设备610)以生成用户的输出指令。如果否，则在框930处，耳塞保持在活动模式。

本技术能够以相对高的准确度检测人当前是否正在将设备佩戴在他们的身体上，例如将耳塞戴在耳朵中。通过使用插入耳朵中的电容性组件提高准确度，这使得组件与耳朵内部的皮肤表面维持一致的距离。组件的几何形状可以进一步提高准确度，尽管设备的形状因数较小，但组件的几何形状提供相对较大的表面区域。不同类型的传感器可以另外用于在体检测，这可以进一步减少误报。准确的在体检测可能会延长电池寿命，因为除其它原因外，耳塞可能会进入待机状态，或者以其它方式在不佩戴耳塞时降低其耗电量。另外，可以通过将音频路由到最合适的设备来改进用户体验。通过检测何时不正确地佩戴耳塞并向用户提供指令以帮助用户调整耳塞，可以进一步改进用户体验。

除非另有说明，否则前述替代示例不是互相排斥的，而是可以以各种组合实施以实现独特的优点。由于可以利用以上讨论的特征的这些以及其它变型和组合，而不偏离权利要求书所限定的主题，因此对实施例的前述描述应通过说明而不是通过限制权利要求书所限定的主题进行。另外，提供本文描述的示例以及用短语表达为“例如”、“包括”等的子句不应被解释为将权利要求的主题限制于特定示例；相反，示例仅旨在说明许多可能实施例中的一个。此外，不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

Claims (30)

1.一种设备，包括：

外壳；

导电支架，所述导电支架附接到所述外壳；以及

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成：

测量在所述导电支架处的多个电极的组合电容；

基于所述组合电容来检测所述导电支架是否插入耳朵中；以及

基于检测到所述导电支架插入所述耳朵中而在第一模式中操作所述设备。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述组合电容是基于至少所述设备的第一电极的第一电容和所述设备的第二电极的第二电容的组合，所述设备的所述第一电极和所述第二电极被布置并配置成当所述导电支架插入所述耳朵中时通过所述耳朵连接。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述设备包括检测器，所述检测器被配置成基于穿过所述第一电极和所述第二电极中的至少一个的至少一个电流来测量所述组合电容。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：

确定所述组合电容满足预定阈值电容，其中，检测所述导电支架是否插入所述耳朵中是基于所述组合电容是否满足所述预定阈值电容。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：基于所述组合电容来检测所述导电支架在距所述耳朵内部的皮肤表面的预定距离内。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述导电支架具有被配置成插入耳道中的管状形状。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，进一步包括扬声器。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：控制所述扬声器，以当在所述第一模式中操作时生成音频输出。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：基于所测量的组合电容，在至少一个另外的模式中操作所述设备和/或触发至少一个动作。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：基于检测到所述导电支架未插入所述耳朵中而在第二模式中操作所述设备。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二模式是待机模式。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的设备，进一步包括：

通信模块；

其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成控制所述通信模块，以当在所述第二模式中操作时发送指示另一电子设备生成音频输出的消息。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：除了检测所述导电支架是否插入耳朵中之外，还基于所述组合电容来检测所述设备的至少一个另外的状态。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：基于所述组合电容并且作为至少一个另外的状态来检测所述设备是否不正确地插入所述耳朵中。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，进一步包括：

非导电帽，所述非导电帽位于所述外壳外部的所述导电支架周围，其中，当所述导电支架插入所述耳朵中时，所述非导电帽与所述耳朵的皮肤表面直接接触。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述导电帽包括用于声音的至少一个开口。

17.根据权利要求14和权利要求15或16所述的设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：

基于所述组合电容来检测所述耳塞是否被不正确地插入；

基于检测到所述耳塞被不正确地插入，生成包括用于调整所述非导电帽的指令的输出。

18.根据权利要求13、14或17所述设备，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：确定所述组合电容是否满足第一预定阈值电容或第二预定阈值电容，所述第二预定阈值电容高于所述第一预定阈值电容，

其中，检测所述导电支架是否插入所述耳朵中是基于所述组合电容是否满足所述第一预定阈值电容，并且检测所述设备是否处于另一状态是基于所述组合电容是否满足更高的第二预定阈值电容。

19.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，进一步包括：

扬声器；

电池；

电路板；

其中，所述扬声器、所述电池、所述电路板和所述导电支架连接到共同接地；

其中，所述组合电容包括所述导电支架的第一电容，以及跨越所述扬声器、所述电池和所述电路板的第二电容。

20.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，进一步包括：

检测器，所述检测器用于测量所述组合电容；以及

并联连接到所述检测器的瞬态电压抑制二极管。

21.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，进一步包括：

光学传感器，所述光学传感器位于所述外壳内部；

其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：

从所述光学传感器接收传感器数据；

进一步基于来自所述光学传感器的所述传感器数据来检测所述导电支架插入所述耳朵中。

22.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备是耳塞。

23.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的至少一个设备的系统。

24.一种系统，包括：

第一耳塞，所述第一耳塞包括：

第一外壳；

第一导电支架，所述第一导电支架附接到所述第一外壳；以及

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成：

测量在所述第一导电支架处的第一多个电极的第一组合电容；

基于所述第一组合电容来检测所述第一导电支架插入耳朵中；以及

基于检测到所述第一导电支架插入所述耳朵中而在第一模式中操作所述第一耳塞。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述第一模式包括控制所述第一耳塞以生成音频输出。

26.根据权利要求24或25所述的系统，进一步包括：

第二耳塞，所述第二耳塞包括：

第二外壳；

第二导电支架，所述第二导电支架附接到所述第二外壳；

其中，所述一个或多个处理器进一步被配置成：

测量在所述第二导电支架处的第二多个电极的第二组合电容；

基于所述第二组合电容来检测所述第二导电支架未插入耳朵中；

基于检测到所述第二导电支架未插入所述耳朵中而在第二模式中操作所述第二耳塞。

27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述第二模式是待机模式。

28.一种方法，包括：

通过一个或多个处理器，测量在附接到设备的外壳的导电支架处的多个电极的组合电容；

通过所述一个或多个处理器，基于所述组合电容来检测所述导电支架是否插入耳朵中；

通过所述一个或多个处理器，基于所述组合电容来确定所述导电支架是否插入所述耳朵中；以及

通过所述一个或多个处理器，基于确定所述设备插入所述耳朵中而在第一模式中操作所述设备。

29.根据权利要求28所述的方法，其中

通过所述一个或多个处理器基于所述组合电容来检测所述导电支架是否插入耳朵中包括：通过所述一个或多个处理器，基于所述组合电容来检测所述导电支架是否在距所述耳朵内部的皮肤表面的预定距离内，以及

通过所述一个或多个处理器基于所述组合电容来确定所述导电支架是否插入所述耳朵中包括：通过所述一个或多个处理器，基于所述组合电容来确定所述导电支架是否在距所述耳朵内部的所述皮肤表面的所述预定距离内。

30.根据权利要求28或29所述的方法，进一步包括：

通过所述一个或多个处理器，从光学传感器接收传感器数据；

通过所述一个或多个处理器，进一步基于来自所述光学传感器的所述传感器数据来检测所述设备是否被佩戴。

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