CN115877961A - 具有存在检测的电容性指点杆组件 - Google Patents

Abstract

一种指点杆组件包括：头部，其具有配置成与手指通过界面连接的顶表面；轴，其连接到头部，其中轴配置成基于手指在头部上朝下按压而向下移动并且配置成基于手指使头部倾斜而倾斜；第一传感器层，其包括接收器电极和传送器电极；第二传感器层，其包括传送器电极；以及第三传感器层，其包括多个接收器电极。第一传感器层配置成用于基于由手指在头部的顶表面上的存在所引起的在第一传感器层的接收器电极与传送器电极之间的电容中的改变而检测手指的存在。

Description

具有存在检测的电容性指点杆组件

背景技术

包括接近传感器装置（通常也被称为触摸垫或触摸传感器装置）和指点杆（pointing stick）的输入装置广泛地在各种各样的电子系统中使用。

接近传感器装置通常包括常常由表面划界的感测区域，在该感测区域中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可以用于为电子系统提供接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置（诸如，集成于笔记本或台式计算机中、或在其外围的不透明触摸垫）。接近传感器装置也常常用在较小计算系统（诸如，集成于蜂窝电话和平板计算机中的触摸屏）中。这样的触摸屏输入装置通常叠加于电子装置的显示器上或以其它方式与电子装置的显示器并置。

指点杆也集成于许多小型计算系统中，其中的一些还包括接近传感器装置。电容性技术可以用于实现指点杆，由此可以基于在传送器电极与一个或多个接收器电极之间的电容中的改变而检测施加到指点杆的向下按压的力或倾斜力。电容中的改变可以对应于由使间隔件（spacer）层的至少一部分压缩的向下按压的力和/或倾斜力所引起的传送器电极层与接收器电极层之间的距离的改变。通过使用多个接收器电极，也可以基于经由相应接收器电极检测到的电容中的相应改变（或缺少所述改变）来确定与向下按压的力和/或倾斜力相关联的方向。

发明内容

在示例性实施例中，本公开提供一种系统，其中该系统包括指点杆组件和耦合到指点杆组件的处理系统。指点杆组件包括：顶表面，其配置成与手指通过界面连接（interface）；第一传感器层，其包括接收器电极和传送器电极；第二传感器层，其包括传送器电极；以及第三传感器层，其包括多个接收器电极。处理系统配置成：利用用于存在检测的第一感测信号来驱动指点杆组件的第一传感器层的传送器电极；基于响应于第一感测信号而经由指点杆组件的第一传感器层的接收器电极所获得的第一结果信号来确定手指是否存在于指点杆组件的顶表面上；以及利用用于导航检测的第二感测信号来驱动第二传感器层的传送器电极。相较于指点杆组件的第二传感器层和第三传感器层，指点杆组件的第一传感器层更靠近指点杆组件的顶表面。

处理系统可以进一步配置成响应于检测到手指存在于指点杆组件的顶表面上而打开导航检测，并且配置成响应于检测到手指不存在于指点杆组件的顶表面上而关闭导航检测。

处理系统可以进一步配置成基于响应于第二感测信号而经由指点杆组件的第三传感器层的多个接收器电极所获得的第二结果信号来检测由手指在指点杆组件上执行的按压操作和/或倾斜操作。

处理系统可以进一步配置成基于经由指点杆组件的第一传感器层的接收器电极所获得的第一结果信号而注册（register）单敲击或双敲击手势。

第一传感器层的传送器电极可以连接到第二传感器层的传送器电极，并且处理系统可以配置成将第一传感器层的传送器电极和第二传感器层的传送器电极一起作为单个传送器通道来驱动。

第三传感器层可以包括至少四个接收器电极。

第二传感器层和第三传感器层可以是单个柔性印刷电路（FPC）的部分，其中FPC包括第二传感器层与第三传感器层之间的第一折叠部（fold）。此外，第一传感器层也可以是FPC的一部分，其中FPC包括第一传感器层与第二传感器层之间的第二折叠部。

第二传感器层可以设置于第一传感器层与第三传感器层之间。

指点杆组件和处理系统可以是膝上型计算机的部分。

在另一示例性实施例中，本公开提供一种指点杆组件。该指点杆组件包括：头部，其具有配置成与手指通过界面连接的顶表面；轴（shaft），其连接到头部，其中轴配置成基于手指在头部上朝下按压而向下移动并且配置成基于手指使头部倾斜而倾斜；第一传感器层，其包括接收器电极和传送器电极；第二传感器层，其包括传送器电极；以及第三传感器层，其包括多个接收器电极。第一传感器层配置成用于基于由手指在头部的顶表面上的存在所引起的第一传感器层的传送器电极与接收器电极之间的电容中的改变而检测手指的存在。第二传感器层和第三传感器层配置成用于基于由在第二传感器层的传送器电极与第三传感器层的多个接收器电极之间的距离中的对应改变所引起的第二传感器层的传送器电极与第三传感器层的多个接收器电极之间的电容中的改变而检测在头部上执行的按压操作和倾斜操作。

第一传感器层的传送器电极可以连接到第二传感器层的传送器电极。

第三传感器层可以包括至少四个接收器电极。

第二传感器层和第三传感器层可以是单个柔性印刷电路（FPC）的部分，其中FPC包括第二传感器层与第三传感器层之间的第一折叠部。此外，第一传感器层也可以是FPC的一部分，其中FPC包括第一传感器层与第二传感器层之间的第二折叠部。

第二传感器层可以设置于第一传感器层与第三传感器层之间。

指点杆组件可以是膝上型计算机的部分。

在又一示例性实施例中，本公开提供一种用于操作指点杆组件的方法。该方法包括：由处理系统驱动指点杆组件的第一传感器层的传送器电极；由处理系统基于驱动指点杆组件的第一传感器层的传送器电极而经由指点杆组件的第一传感器层的接收器电极来获得第一结果信号；由处理系统基于第一结果信号来检测手指存在于指点杆组件上；由处理系统驱动指点杆组件的第二传感器层的传送器电极；由处理系统基于驱动指点杆组件的第二传感器层的传送器电极而经由指点杆组件的第三传感器层的多个接收器电极来获得第二结果信号；以及由处理系统基于第二结果信号而检测由手指在指点杆组件上执行的按压操作和/或倾斜操作。

该方法还可以包括：响应于检测到手指存在于指点杆组件的顶表面上而打开导航检测；以及响应于检测到手指不存在于指点杆组件的顶表面上而关闭导航检测。

该方法还可以包括：基于经由指点杆组件的第一传感器层接收器电极所获得的第一结果信号而注册单敲击或双敲击手势。

第一传感器层的传送器电极可以连接到第二传感器层的传送器电极，并且可以将第一传感器层的传送器电极和第二传感器层的传送器电极一起作为单个传送器通道来驱动。

附图说明

图1是具有触摸传感器和指点杆两者的示例性装置的示意性框图。

图2A描绘根据本公开的示例性实施例的指点杆组件的侧视横截面视图，并且图2B描绘图2A中所描绘的指点杆组件的透视横截面视图。图2C描绘与图2A-2B中所描绘的指点杆组件200的示例性实现方式对应的框图。

图3描绘呈展开形式的柔性印刷电路（FPC）的俯视图。

图4描绘在没有头部的情况下的、呈部分组装形式的、图2A-图2C中描绘的指点杆组件的透视图。

图5A是示出根据本公开的示例性实施例的施加到指点杆组件的倾斜力的示意图。

图5B是示出根据本公开的示例性实施例的在指点杆组件上未施加力（或仅施加非常轻微的力）的情况下存在手指的示意图。

图6描绘了说明使用根据本公开的示例性实施例的指点杆组件来进行存在检测和导航检测的示例性过程的流程图。

图7描绘了说明使用根据本公开的示例性实施例的指点杆组件来检测敲击手势的示例性过程的流程图。

具体实施方式

以下的详细描述本质上是示例性的，并且不旨在限制本公开、或本公开的应用和使用。此外，不旨在受在先前的背景、概要以及附图简述或以下的详细描述中提出的任何明示或暗示的理论的约束。

常规电容性指点杆直到用户已在指点杆上朝下按压和/或使指点杆倾斜之后才能检测到用户的手指是否与指点杆接触。然而，本公开的示例性实施例提供一种电容性指点杆组件，该电容性指点杆组件即使当用户仅已将手指放置到指点杆上而尚未在指点杆上朝下按压或使指点杆倾斜时，或当用户仅已将非常轻微的力施加到指点杆上时，也能够检测到用户的手指在指点杆的顶部上的存在。另外，本公开的示例性实施例中的电容性指点杆组件的结构和配置与常规电容性指点杆组件兼容，使得不需要指点杆结构和电子装置结构的复杂或昂贵的重新装备（retooling）和/或重新设计来实现本公开的示例性实施例中所提供的改进的功能性。

检测用户的手指在指点杆的顶部上的存在的能力考虑到（allow for）要实现的各种优点。例如，该能力可以用于通过以下方式来解决指点杆漂移的问题：当不存在手指时，关闭与指点杆相关联的导航功能性。另外，该能力可以用于为唤醒操作作准备，该唤醒操作用于响应于指点杆被唤醒而打开指点杆的导航能力，该指点杆响应于用户的手指的存在而被唤醒。该能力还可以为用于使用指点杆来进行用户输入检测的附加方式（诸如能够实现指点杆上的敲击手势的检测，其中用户仅以少量的力一次或多次到指点杆上敲击手指）作准备。

现在转到附图，图1是具有与单个集成电路耦合的输入装置100和电容性指点杆135的示例装置的框图。将意识到，图1中所描绘的环境仅仅是示例，并且本公开的实施例不限于此，并且可以在具有其它配置的其它类型的装置中实现。例如，代替具有由输入装置100和电容性指点杆135共享的单个集成电路，输入装置100和电容性指点杆135中的每个可以具有与其相关联的其自身的相应电路系统。另外，在一些实施例中，装置可以包括指点杆（例如，电容性指点杆135），而不包括电容性接近感测装置（例如，输入装置100）。

输入装置100可以是电容性接近感测装置，并且电容性指点杆135可以利用电容性指点杆电路136来接收用户输入。在该示例中，两者共享设置于单个集成电路上的处理系统110（备选地，它们可以具有多个处理系统和多个集成电路）。处理系统110可以用于感测来自电容性指点杆电路136的输入和来自电容性输入装置100的感测区域120两者的输入。输入装置100和电容性指点杆135两者可以配置成向电子装置150提供输入。如本文档中所使用的，用语“电子装置”（或“电子系统”）广泛地指能够电子地处理信息的任何装置/系统。电子装置/系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、网络浏览器、电子书阅读器、以及个人数字助理（PDA）。附加示例电子装置/系统包括复合输入装置，诸如包括输入装置100和/或电容性指点杆135和/或单独的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子装置/系统包括外围设备，诸如数据输入装置（包括遥控器和鼠标）和数据输出装置（包括显示屏和打印机）。其它示例包括远程终端、信息亭、以及视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏装置等）。其它示例包括通信装置（包括蜂窝电话，诸如智能电话）和媒体装置（包括记录器、编辑器、以及播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数字相框、以及数字照相机）。另外，电子装置/系统可以是对于输入装置的主机或从机。

输入装置100和电容性指点杆135可以实现为电子装置/系统的物理部分，或可以与电子装置/系统在物理上分离。在适当时，输入装置100和电容性指点杆135可以使用以下中的任何一个或多个来与电子装置/系统的部分通信：总线、网络、以及其它有线或无线互连。示例包括但不限于：集成电路间（I2C）、串行外围接口（SPI）、个人系统2（PS/2）、通用串行总线（USB）、蓝牙®、射频（RF）、以及红外数据关联（IrDA）。

在图1中，输入装置100被示出为配置成感测由感测区域120中的一个或多个输入对象140提供的输入的电容性接近传感器装置（常常也被称为“触摸垫”或“触摸传感器装置”）。如图1中所示出的，示例输入对象包括手指和触针。

感测区域120包含其中输入装置100能够检测用户输入（例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入）的在输入装置100上方、输入装置100周围、输入装置100中和/或输入装置100附近的任何空间。特定感测区域的尺寸、形状以及位置可以因实施例的不同而广泛地变化。在一些实施例中，感测区域120从输入装置100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直到信噪比阻止充分精确的对象检测。在各种实施例中，该感测区域120沿特定方向延伸所达的距离可以在小于一毫米、几毫米、几厘米或更大的量级上，并且可以随着所使用的感测技术的类型和期望精度而显著地变化。因而，一些实施例感测包括以下的输入：不与输入装置100的任何表面接触、与输入装置100的输入表面（例如，触摸表面）接触、与耦合有一定量的所施加的力或压力的输入装置100的输入表面接触、和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其内的外壳的表面来提供，由应用于传感器电极或任何外壳上的面板来提供等。在一些实施例中，感测区域120在投影到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。

输入装置100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区域120中的用户输入。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为非限制性示例，输入装置100可以使用电容性技术。

输入装置100的一些实现方式配置成提供跨越一维空间、二维空间、三维空间或更高维空间的图像。一些实现方式配置成提供输入沿着特定轴线或平面的投影。

在输入装置100的一些电容性实现方式中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入对象引起电场中的改变，并且产生电容性耦合中的可检测的改变，其可以被检测为电压、电流等中的改变。

输入装置100的一些电容性实现方式利用电容性感测元件的阵列或者其它规则或不规则图案来产生电场。在一些电容性实现方式中，单独的感测元件可以欧姆地短接在一起，以形成较大的传感器电极。一些电容性实现方式利用电阻片，所述电阻片可以是均匀电阻的。

输入装置100的一些电容性实现方式利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的改变的“自电容”（或“绝对电容”）感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象变更传感器电极附近的电场，因而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，绝对电容感测方法通过将传感器电极相对于参考电压（例如，系统接地）调制并且通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合来操作。

输入装置100的一些电容性实现方式利用基于传感器电极之间的电容性耦合中的改变的“互电容”（或“跨电容”）感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象变更传感器电极之间的电场，因而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，跨电容性感测方法通过检测一个或多个传送器传感器电极（也为“传送器电极”或“传送器”）与一个或多个接收器传感器电极（也为“接收器电极”或“接收器”）之间的电容性耦合来操作。传送器和接收器可以被统称为传感器电极或传感器元件。传送器传感器电极可以相对于参考电压（例如，系统接地）被调制，以对传送器信号进行传送。接收器传感器电极可以相对于参考电压保持基本上恒定，以促进接收结果信号。结果信号可以包括与一个或多个传送器信号和/或一个或多个环境干扰源（例如，其它电磁信号）对应的（一个或多个）效应。传感器电极可以是专用传送器或接收器，或可以配置成进行传送和接收两者。在一些实施例中，当传送器电极并非正传送（例如，传送器被禁用）时，可以操作一个或多个接收器电极以接收结果信号。以此方式，结果信号表示在感测区域120的操作环境中检测到的噪声。

在图1中，处理系统110被示出为输入装置100的部分。处理系统110同时也可以是电容性指点杆135的一部分。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件，以检测感测区域120中的输入。处理系统110包括设置为单个集成电路105的一部分的与输入装置100相关联的各种各样的电路系统部件。例如，用于互电容传感器装置的处理系统110可以包括配置成利用传送器传感器电极来传送信号的传送器电路系统，和/或配置成利用接收器传感器电极来接收信号的接收器电路系统。如本文中所描述的，处理系统110的相同的传送器电路系统特征和接收器电路系统特征另外意图用于在将信号传送到电容性指点杆135的电容性元件和从电容性指点杆135的电容性元件接收信号时使用。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码和/或类似代码。作为一个示例，输入装置100和电容性指点杆135可以在物理上集成于电话中，并且处理系统110可以包括是电话的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入装置100或电容性指点杆135，即使处理系统110能够实现输入装置100和电容性指点杆135两者并且配置成实现输入装置100和电容性指点杆135两者。在其它实施例中，处理系统110还执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。

处理系统110可以实现为处理处理系统110的不同功能的模块的集合。每个模块可以包括是处理系统110的一部分的电路系统、固件、软件、或其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。示例模块包括用于操作诸如传感器电极和显示屏之类的硬件的硬件操作模块、用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据的数据处理模块、以及用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包括配置成操作（一个或多个）感测元件以检测输入的传感器操作模块、配置成标识手势（诸如，模式改变手势）的标识模块、以及用于改变操作模式的模式改变模块。

在一些实施例中，处理系统110通过直接地引起一个或多个动作来响应于电容性指点杆135和输入装置100的感测区域120中的用户输入（或缺少用户输入）。示例动作包括改变操作模式，以及诸如光标移动、选择、菜单导航以及其它功能的GUI动作。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部分（例如，向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果这样的单独的中央处理系统存在的话）提供关于输入（或缺少输入）的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统110接收的信息以对用户输入采取动作，诸如以促进包括模式改变动作和GUI动作的全范围的动作。

例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的（一个或多个）感测元件，以产生指示感测区域120中的输入（或缺少输入）的电信号，和/或操作电容性指点杆135的电容性元件，以产生指示关于电容性指点杆电路136的输入（或缺少输入）的电信号。处理系统110可以在产生向电子装置/系统提供的信息时对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可以使从电容性传感器的传感器电极或从电容性指点杆电路136的电容性元件获得的模拟电信号数字化。作为另一示例，处理系统110可以执行滤波或其它信号调节。作为又一示例，处理系统110可以减去或以其它方式考虑基线，使得该信息反映从输入装置100或电容性指点杆135接收的电信号与基线之间的差异。作为另一些示例，处理系统110可以确定位置信息，将输入识别为命令，识别手写等。

关于输入装置100和电容性指点杆135的如本文中所使用的“位置信息”广泛地包含来自从输入装置100和/或电容性指点杆135接收的输入的绝对位置、相对位置、速度、加速度以及其它类型的空间信息的解释。关于输入装置100，示例性“零维”位置信息包括近/远或接触/非接触信息。关于输入装置100，示例性“一维”位置信息包括沿着轴线的位置。关于输入装置100，示例性“二维”位置信息包括在平面中的运动。关于输入装置100，示例性“三维”位置信息包括在空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包括空间信息的其它表示。还可以确定和/或存储关于一种或多种类型的位置信息的历史数据，包括例如随时间跟踪位置、运动、或瞬时速度的历史数据。

在一些实施例中，输入装置100利用由处理系统110或由某个其它处理系统操作的附加输入部件来实现。这些附加输入部件可以为感测区域120中的输入提供冗余的功能性，或某个其它功能性。图1示出感测区域120附近的按钮130，按钮130可以用于便于使用输入装置100来选择项目。其它类型的附加输入部件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，可以在没有其它输入部件的情况下实现输入装置100。类似地，可以在有或者没有诸如按钮、滑块、球、轮、开关等的其它输入部件的情况下实现电容性指点杆135。

在一些实施例中，输入装置100可以是触摸屏，并且感测区域120与显示屏的有源区的至少部分重叠。例如，输入装置100可以包括覆盖显示屏的基本上透明的传感器电极，并且为相关联的电子系统提供触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以包括任何类型的发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子体、电致发光（EL）、或其它显示技术。输入装置100和显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电部件中的一些电部件来显示和感测。作为另一示例，显示屏可以部分地或整个地由处理系统110来操作。

应当理解到，虽然在完全功能设备的上下文中描述许多实施例，但机制能够作为以各种各样的形式的程序产品（例如，软件）来分配。例如，所描述的机制可以作为由电子处理器可读取的信息承载介质（例如，由处理系统110可读取的、非暂时性计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质）上的软件程序来实现并分配。另外，无论用于执行分配的介质的特定类型如何，实施例都同样地适用。非暂时性电子可读介质的示例包括各种盘、存储器棒、存储器卡、存储器模块等。电子可读介质可以基于闪速存储技术、光学存储技术、磁性存储技术、全息存储技术或任何其它有形存储技术。

图2A描绘根据本公开的示例性实施例的指点杆组件200的侧视横截面视图，并且图2B描绘图2A中所描绘的指点杆组件的透视横截面视图。图2C描绘与图2A-图2B中所描绘的指点杆组件200的示例性实现方式对应的框图。指点杆组件200包括：头部（例如，橡胶头部201）；轴（例如，包括外轴211和内轴212，其中内轴212具有实心圆柱形部分，并且外轴211具有带有中空圆柱形部分的方形形状，内轴212的实心圆柱形部分设置于该中空圆柱形部分内（针对另一视图还参见图4））；以及折叠式柔性印刷电路（FPC）220，其具有传送器电极和接收器电极，该传送器电极和接收器电极具有设置于其上的相应迹线（trace），其中相应迹线使传送器电极和接收器电极连接到处理系统。如图2C中所描绘的，外轴211可以是具有凸缘（例如，由黄铜制成）的头部（例如，由黄铜制成），并且内轴212可以是具有销基座（例如，由不锈钢制成）的销（例如，由不锈钢制成）。FPC 220可以被折叠两次，以便在指点杆组件200内形成三个FPC层，其中顶层设置在外轴211的凸缘的顶部上，FPC的中间层设置在外轴211的凸缘下方以及在间隔件230（例如，弹性体，诸如橡胶弹性体）的顶部上，并且FPC的底层设置在间隔件230下方以及在指点杆组件200的支承件240的顶部上。支承件240可以包括底部支架、挠曲件（flexure）以及垫圈（以便为弹性变形创造空间），其中底部支架、挠曲件以及垫圈中的每个可以由不锈钢制成，并且其中挠曲件可以配置成在将向下按压的力和/或倾斜力施加到指点杆组件时变形。如图2C中所描绘的，在FPC 220的中间层与外轴211的凸缘之间、在FPC 220的顶层与外轴211的凸缘之间以及在FPC 220的底层与支承件240的底部支架之间还可以有黏合剂材料。

图3描绘呈展开形式的FPC（例如，图2A-图2C中所描绘的FPC 220）的俯视图。在该示例中，FPC 220的顶层包括单个接收器电极332和单个传送器电极331，FPC 220的中间层包括单个传送器电极321（其可以经由迹线连接到顶层的单个传送器电极，使得顶层和中间层的传送器电极作为单个传送器通道来操作），并且FPC 220的底层包括四个接收器电极311、312、313、314（各自形成彼此分离并且与对应于顶层的接收器电极332的接收通道分离的相应接收通道）。FPC 220的三个层的相应的传送器电极和接收器电极中的每个电极通过设置于FPC 220中的相应迹线连接到FPC 220上的多个接触件301，由此多个接触件301将FPC 220连接到处理系统以用于利用感测信号来驱动FPC 220的传送器电极并且以用于处理经由FPC 220的接收器电极所接收的结果信号。

为了组装指点杆组件200，FPC 220的底层中的孔装配于内轴212的实心圆柱形部分周围。FPC 220的中间层和间隔件230还具有装配于内轴212的实心圆柱形部分周围的孔，使得FPC 220当在图2A和图3中所描绘的“第一折叠部”处被折叠时，具有设置于内轴212的实心圆柱形部分周围的FPC 220的底层和中间层两者，其中间隔件230在FPC 220的底层与中间层之间。FPC 220的顶层具有装配于外轴211的方形形状周围的孔，使得FPC 220当在图2A和图3中所描绘的“第二折叠部”处进一步折叠时，具有设置于外轴211的方形部分周围的FPC 220的顶层，其中外轴211的圆形凸缘与FPC 220的中间层和顶层分离。

将意识到，图3中所描绘的相应FPC层的电极配置仅是示例，并且本公开的其它实施例可以包括其它电极配置。例如，不要求接收器电极332和传送器电极331分别是顶层的内环和外环，并且接收器电极332和传送器电极331可以被交换或可以具有其它形状。在另一示例中，可以有多于一个传送器电极提供在中间层中。在又一示例中，可以有多于或少于四个接收器电极提供在底层中。在又一示例中，中间层和底层可以被交换。

图4描绘在没有橡胶头部201的情况下的、呈部分组装形式的、图2A-图2C中所描绘的指点杆组件200的透视图。如可以在图4中看到的，FPC 220的顶层装配于外轴211的方形轮廓周围，并且外轴211具有中空圆柱形部分，内轴212的圆柱形部分设置于该中空圆柱形部分中。

图5A是示出根据本公开的示例性实施例的施加到指点杆组件的倾斜力的示意图。如图5A中所示出的，用户的手指使指点杆组件的头部倾斜的向下的力引起弹性体的变形，并且可以经由FPC的底层中的接收器电极来基于由FPC的底层中的相应接收器电极与FPC的中间层中的传送器电极之间的距离中的改变所引起的电容中的改变而检测与变形对应的电容性响应（如可以在图5A中看到的，接近于其中施加用户力以使指点杆倾斜的位置，中间的“FPC Tx”层与底部的“FPC Rx”层之间的距离减小；并且在指点杆组件的相对侧上，中间的“FPC Tx”层与底部的“FPC Rx”层之间的距离增大）。

在一个示例中，如果按压力是笔直向下的（即，在指点杆组件的头部的中心上竖直地向下按压），则经由四个接收器电极311、312、313、314中的每个检测到的电容中的相应改变可以是近似相等的，但在另一示例中，如果按压力对应于具有与其相关联的方向的倾斜（例如，朝向接收器电极312倾斜），则可以在一个相应电极（例如，接收器电极312）处检测到电容中的增大，并且可以经由另一接收器电极（例如，接收器电极314）检测到电容中的减小。将意识到，这些电容性响应基于中间的FPC层的传送器电极与底部的FPC层的接收器电极之间的相应距离，由此不同类型的倾斜或按压动作对应于被检测到的电容性响应的不同的集合。还可能存在其中用户的手指正同时地在指点杆上朝下按压并且使指点杆倾斜的情况，在此情况下，可以在接收器电极上检测到更强的总体上向下的力（相对于在不朝下按压的情况下的倾斜），同时接收器电极上的电容性响应相对于彼此的相对强度仍然指示倾斜方向。因而，处理系统能够使用经由四个接收器电极311、312、313、314所获得的结果信号来确定用户是否正在指点杆上朝下按压（例如，基于经由四个接收器电极311、312、313、314所获得的结果信号中的一个或多个或者所述结果信号的总和大于第一阈值）和/或指点杆是否正沿特定方向倾斜（例如，基于经由四个接收器电极311、312、313、314中的两个或更多个所获得的结果信号的相对强度）。

将意识到，可以由不锈钢制成的、图5A中示出的挠曲件也可能由于橡胶头部上的用户力而变形。

图5B是示出根据本公开的示例性实施例的在指点杆组件上未施加力（或仅施加非常轻微的力）的情况下存在手指的示意图。如图5B中所示出的，即使不存在向下的力和/或倾斜或仅存在非常轻微的向下的力和/或倾斜，用户的手指在指点杆组件的头部上的存在也影响FPC 220的顶层上的传送器电极331（配置为外环）与接收器电极332（配置为内环）之间的电场，并且由此引起电容中的改变。因而，基于经由顶层的接收器电极332所获得的结果信号，处理系统能够确定指点杆上是否存在手指（例如，基于由存在手指所引起的电容的改变大于第二阈值）。

鉴于前文，将意识到，FPC 220可以被认为是包括两个不同的电容性传感器，例如：由中间层和底层中的传送器电极和接收器电极组成以用于检测指点杆上的导航输入（例如，向下按压和/或定向倾斜）的第一电容性传感器；和由顶层中的传送器电极和接收器电极组成以用于检测手指在指点杆上的存在的第二电容性传感器。将进一步意识到，两个电容性传感器具有不同的工作原理，因为第一电容性传感器检测由于FPC 220的中间层与底层之间的（一个或多个）距离改变而导致的电容中的改变（并且因此这些电极不需要靠近手指），而第二电容性传感器检测由存在手指所引起的电容中的改变（并且因此对于第二电容性传感器的电极，更靠近手指是有利的，这就是为何它们设置于FPC 220的顶层上）。在示例性实现方式中，指点杆的顶部到FPC 220的顶层之间的距离可以是约3mm，因此在该距离处第二电容性传感器配置成足够敏感以检测手指的存在。

将意识到，图2A-图5B中所描绘的实施例仅是本公开的实现方式的说明性示例，并且在不脱离本公开的原理的情况下，可以实现其它实施例。例如，代替具有圆柱形内轴和方形形状的外轴的两部分轴，可以使用其它类型和形状的轴。为了提供另一示例，还可以使用除了上文中所讨论的那些电极配置之外的不同的电极配置，诸如具有用于经由指点杆检测导航输入的多于或少于四个接收器电极，或在FPC的顶层和中间层中具有用于传送器电极的单独的传送通道，或在顶层和/或中间层中具有多于一个传送器电极，或在顶层中具有多于一个接收器电极，或将中间层与底层切换以使得用于检测导航输入的接收器电极设置于中间层中，并且被驱动以用于检测导航输入的传送器电极设置于底层中。为了提供又一示例，代替使用具有两个折叠部的单个FPC，可以利用多个FPC或多个刚性印刷电路，其中相应印刷电路层通过导线、通孔或其它类型的连接件连接。在又一示例中，用于存在检测的顶部的印刷电路层可以相对于用于倾斜/按压导航检测的底部的两个印刷电路层经由连接件的单独的集合来连接到处理系统。

图6描绘说明用于使用根据本公开的示例性实施例的指点杆组件来进行存在检测和导航检测的示例性过程的流程图。在阶段601，手指放置到指点杆的顶部上，并且在阶段603，经由指点杆组件的FPC的顶层中的接收器电极来检测手指的存在（例如，基于处理系统基于经由FPC的顶层中的接收器电极所获得的结果信号而检测与手指的存在对应的电容的改变，其中结果信号响应于驱动到FPC的顶层中的传送器电极上的第一感测信号而获得）。在阶段607，手指然后在指点杆上朝下按压和/或使指点杆倾斜，并且在阶段609，向下按压和/或倾斜方向经由FPC的底层中的接收器电极来检测（例如，基于处理系统基于经由FPC的底层中的接收器电极所获得的结果信号而检测与向下按压和/或倾斜方向对应的电容性响应，其中结果信号响应于驱动到FPC的中间层中的传送器电极上的第二感测信号而获得）。

在阶段611，由处理系统响应于所检测到的向下按压和/或倾斜方向而执行操作。例如，对于是膝上型计算机的部分的指点杆，向下按压可以被注册为与鼠标点击类似的用户动作，使得类似于计算机响应于鼠标点击，膝上型计算机响应于向下按压。为了提供另一示例，指点杆的倾斜可以被类似地解释为鼠标沿倾斜方向的移动，使得计算机可以响应于与对应鼠标移动类似的倾斜（例如，通过在屏幕上显示鼠标光标的移动）。为了提供又一示例，指点杆上的组合的按压和倾斜动作可以被类似地解释为对于计算机的点击和拖动鼠标操作，使得与点击和拖动鼠标操作类似地，计算机可以响应于指点杆上的按压和倾斜操作（例如，通过根据按压和倾斜操作而创建选择框或加亮文本）。

在某些示例性实施例中，可以可选地包括阶段605，其中阶段605响应于首先检测到手指在指点杆上的存在而为打开导航检测（例如，用于检测在指点杆上执行的按压和/或倾斜操作）作准备。照此，可以在手指不存在时有利地关闭导航检测，并且可以响应于在指点杆的顶部上检测到手指而唤醒与指点杆相关联的导航检测功能性。这可以有助于避免指点杆漂移的问题（因为当手指不存在时，基于杆的导航是关闭的），并且还可以有助于减少功率消耗。

将意识到，存在检测可以由处理系统以间歇或连续方式使用FPC的顶层来执行。将进一步意识到，当手指正在指点杆上朝下按压和/或使指点杆倾斜时，存在检测可以继续进行，以验证当正执行与导航相关的操作时手指仍然存在，并且验证所检测到的输入不是由于检测误差（诸如，在指点杆漂移的情况下）。

图7描绘说明用于根据本公开的示例性实施例的使用指点杆组件来检测敲击手势的示例性过程的流程图。在阶段701，可以经由指点杆组件的FPC的顶层中的接收器电极来检测手指的存在，并且在阶段703，在已检测到手指的存在之后的预确定量的时间内，经由同一电极来检测手指的移除，其中该预确定量的时间是与用户到指点杆的顶部上敲击手指一次所对应的短时间间隔。

在单敲击的情况下，即，当敲击未后接第二次敲击时，可以执行阶段711。在阶段711，基于在阶段703移除手指之后的预确定量的时间内未再次检测到手指的存在，可以由处理系统注册单敲击手势。

在双敲击的情况下，即，当第一次敲击在某个（通常短）量的时间内后接第二次敲击时，可以执行阶段721、阶段723以及阶段725。在阶段721，在阶段703移除手指之后的预确定量的时间内，再次由顶层中的接收器电极检测手指的存在，并且在阶段723，在已在阶段721再次检测到手指的存在之后的预确定量的时间内，第二次检测手指的移除。在阶段725，处理系统响应于在阶段723已检测到第二次移除而注册双敲击手势。

鉴于图7的过程，将意识到，根据本公开的示例性实施例的指点杆组件为相对于常规指点杆要被检测的附加类型的手势作准备。例如，除了简单地检测向下按压和/或倾斜之外，根据本公开的示例性实施例的指点杆组件还能够至少检测指点杆上的单敲击和双敲击，其中用户在没有在指点杆上用力地朝下按压的情况下轻轻地触摸指点杆。

本文中引用的所有参考文献（包括出版物、专利申请和专利）在此通过引用合并，其程度与就像每个参考文献个别地且具体地指示通过引用并入并且在本文中以其整体阐述的程度相同。

在描述本公开的上下文中（特别是以下的权利要求的上下文中），用语“一”和“一个”和“所述”和“至少一个”以及类似的指代物的使用要被解释为覆盖单数和复数两者，除非本文中另有指示或与上下文明显矛盾。后面跟着一个或多个项目的列表的用语“至少一个”的使用（例如，“A和B中的至少一个”）要被解释为意味着从所列出的项目（A或B）中选择的一个项目或所列出的项目（A和B）中的两个或更多个项目的任何组合，除非本文中另有指示或与上下文明显矛盾。用语“包括”、“具有”、“含有”和“包含”要被解释为开放式用语（即，意味着“包括但不限于”），除非另有说明。本文中值的范围的列举仅旨在用作单独引用落在该范围内的每个单独值的简写方法，除非本文中另有指示，并且每个单独值被并入到说明书中，就像其在本文中单独记载的一样。本文中描述的所有方法可以以任何合适的顺序来执行，除非本文中另有指示或与上下文另有明显矛盾。本文中提供的任何和所有示例或示例性语言（例如，“诸如”）的使用仅旨在更好地说明本公开，并且不对本公开的范围构成限制，除非另有要求保护。说明书中的语言不应被解释为指示任何非要求保护的元素对本公开的实践是必要的。

本文中描述了示例性实施例。在阅读前述描述时，那些示例性实施例的变型对于本领域普通技术人员来说可以变得明白。发明人期望技术人员在适当时采用这样的变型，并且发明人意图本公开要以与在本文中具体地描述的方式不同的方式来实践。因此，本公开包括如由可适用法律允许的对本文所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同方案。此外，上述元素在其所有可能变型中的任何组合被本公开涵盖，除非本文中另有指示或与上下文另有明显矛盾。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

指点杆组件，包括：

顶表面，其配置成与手指通过界面连接；

第一传感器层，其包括接收器电极和传送器电极；

第二传感器层，其包括传送器电极；以及

第三传感器层，其包括多个接收器电极；

处理系统，其耦合到所述指点杆组件，其中所述处理系统配置成：

利用用于存在检测的第一感测信号来驱动所述指点杆组件的所述第一传感器层的所述传送器电极；

基于响应于所述第一感测信号而经由所述指点杆组件的所述第一传感器层的所述接收器电极所获得的第一结果信号来确定手指是否存在于所述指点杆组件的所述顶表面上；以及

利用用于导航检测的第二感测信号来驱动所述第二传感器层的所述传送器电极；

其中相较于所述指点杆组件的所述第二传感器层和所述第三传感器层，所述指点杆组件的所述第一传感器层更靠近所述指点杆组件的所述顶表面。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理系统进一步配置成响应于检测到手指存在于所述指点杆组件的所述顶表面上而打开所述导航检测，并且配置成响应于检测到手指不存在于所述指点杆组件的所述顶表面上而关闭所述导航检测。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理系统进一步配置成基于响应于所述第二感测信号而经由所述指点杆组件的所述第三传感器层的所述多个接收器电极所获得的第二结果信号来检测由手指在所述指点杆组件上执行的按压操作和/或倾斜操作。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理系统进一步配置成基于经由所述指点杆组件的所述第一传感器层的所述接收器电极所获得的所述第一结果信号而注册单敲击或双敲击手势。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一传感器层的所述传送器电极连接到所述第二传感器层的所述传送器电极，并且所述处理系统配置成将所述第一传感器层的所述传送器电极和所述第二传感器层的所述传送器电极一起作为单个传送器通道来驱动。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第三传感器层包括至少四个接收器电极。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二传感器层和所述第三传感器层是单个柔性印刷电路（FPC）的部分，并且其中所述FPC包括所述第二传感器层与所述第三传感器层之间的第一折叠部。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一传感器层也是所述FPC的一部分，并且其中所述FPC包括所述第一传感器层与所述第二传感器层之间的第二折叠部。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二传感器层设置于所述第一传感器层与所述第三传感器层之间。

10.一种指点杆组件，包括：

头部，其具有配置成与手指通过界面连接的顶表面；

轴，其连接到所述头部，其中所述轴配置成基于手指在所述头部上朝下按压而向下移动并且配置成基于手指使所述头部倾斜而倾斜；

第一传感器层，其包括接收器电极和传送器电极；

第二传感器层，其包括传送器电极；以及

第三传感器层，其包括多个接收器电极；

其中所述第一传感器层配置成用于基于由手指在所述头部的所述顶表面上的存在所引起的所述第一传感器层的所述传送器电极与所述接收器电极之间的电容中的改变而检测所述手指的所述存在；以及

其中所述第二传感器层和所述第三传感器层配置成用于基于由所述第二传感器层的所述传送器电极与所述第三传感器层的所述多个接收器电极之间的距离中的对应改变所引起的所述第二传感器层的所述传送器电极与所述第三传感器层的所述多个接收器电极之间的电容中的改变而检测在所述头部上执行的按压操作和倾斜操作。

11.根据权利要求10所述的指点杆组件，其中所述第一传感器层的所述传送器电极连接到所述第二传感器层的所述传送器电极。

12.根据权利要求10所述的指点杆组件，其中所述第三传感器层包括至少四个接收器电极。

13.根据权利要求10所述的指点杆组件，其中所述第二传感器层和所述第三传感器层是单个柔性印刷电路（FPC）的部分，并且其中所述FPC包括所述第二传感器层与所述第三传感器层之间的第一折叠部。

14.根据权利要求13所述的指点杆组件，其中所述第一传感器层也是所述FPC的一部分，并且其中所述FPC包括所述第一传感器层与所述第二传感器层之间的第二折叠部。

15.根据权利要求10所述的指点杆组件，其中所述第二传感器层设置于所述第一传感器层与所述第三传感器层之间。

16.根据权利要求10所述的指点杆组件，其中所述指点杆组件是膝上型计算机的部分。

17.一种用于操作指点杆组件的方法，包括：

由处理系统驱动所述指点杆组件的第一传感器层的传送器电极；

由所述处理系统基于驱动所述指点杆组件的所述第一传感器层的所述传送器电极而经由所述指点杆组件的所述第一传感器层的接收器电极来获得第一结果信号；

由所述处理系统基于所述第一结果信号来检测手指存在于所述指点杆组件上；

由所述处理系统驱动所述指点杆组件的第二传感器层的传送器电极；

由所述处理系统基于驱动所述指点杆组件的所述第二传感器层的所述传送器电极而经由所述指点杆组件的第三传感器层的多个接收器电极来获得第二结果信号；以及

由所述处理系统基于所述第二结果信号而检测由所述手指在所述指点杆组件上执行的按压操作和/或倾斜操作。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

响应于检测到手指存在于所述指点杆组件的所述顶表面上而打开导航检测；以及

响应于检测到手指不存在于所述指点杆组件的所述顶表面上而关闭导航检测。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括：

基于经由所述指点杆组件的所述第一传感器层的所述接收器电极所获得的所述第一结果信号而注册单敲击或双敲击手势。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一传感器层的所述传送器电极连接到所述第二传感器层的所述传送器电极，并且其中将所述第一传感器层的所述传送器电极和所述第二传感器层的所述传送器电极一起作为单个传送器通道来驱动。

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