TW202127193A - 臨近偵測方法及臨近偵測鍵盤 - Google Patents

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Abstract

一種臨近偵測方法，用以偵測使用者是否臨近臨近偵測鍵盤，臨近偵測鍵盤包含複數電極及至少一接地元件，接地元件與所述複數電極對應設置，臨近偵測方法包含等效電容偵測步驟及臨近事件判定步驟。等效電容偵測步驟是偵測各電極的等效電容，其中各電極與使用者產生臨近電容，各電極與對應的接地元件產生寄生電容，各電極的等效電容是依據對應的臨近電容及對應的寄生電容而定義。臨近事件判定步驟是比較電極中至少一者的等效電容與對應的電容閾值，以判定是否存在臨近事件，其中電極分別對應預先設定的電容閾值。藉此，實現臨近偵測功能。

Description

臨近偵測方法及臨近偵測鍵盤
本發明是有關於一種臨近偵測方法及臨近偵測鍵盤，且特別是有關於應用電極電容的臨近偵測方法及臨近偵測鍵盤。
近年來，隨著資訊技術的發達以及娛樂產業的興盛，對於鍵盤(Keyboard或Keypad)的功能及規格要求亦日益提升，市場上習用的標準鍵盤(Standard Keyboard)及電競鍵盤(Gaming Keyboard)往往因缺乏具吸引力的功能而難以受到消費者青睞。
根據上述，當今市場上亟需發展一種具吸引力功能的鍵盤，例如臨近偵測鍵盤，其可提供使用者手掌、手指、手腕臨近時之預先偵測，進一步地提供手勢偵測功能，以滿足使用者日益嚴苛的需求，同時具有節省開發成本及時間的效益。
本發明提供一種臨近偵測方法及臨近偵測鍵盤，透過各電極與使用者產生的臨近電容，以及各電極與對應的接地元件產生的寄生電容實現臨近偵測功能，進一步地，透過電極之間的特定排列關係實現手勢偵測功能。
依據本發明一實施方式提供一種臨近偵測方法，用以偵測使用者是否臨近臨近偵測鍵盤，臨近偵測鍵盤包含複數電極及至少一接地元件，所述至少一接地元件與所述複數電極對應設置，臨近偵測方法包含等效電容偵測步驟及臨近事件判定步驟。等效電容偵測步驟是偵測各電極的等效電容，其中各電極與使用者產生臨近電容，各電極與對應的接地元件產生寄生電容，各電極的等效電容是依據對應的臨近電容及對應的寄生電容而定義。臨近事件判定步驟是比較電極中至少一者的等效電容與對應的電容閾值，以判定是否存在臨近事件，其中電極分別對應預先設定的電容閾值。藉此，實現臨近偵測功能。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，其中各電極可為環形，臨近偵測鍵盤可更包含複數按鍵及淨空外殼部，淨空外殼部為非導電材質製成，且按鍵中任一者不設置於淨空外殼部，電極對應設置於淨空外殼部之內。在等效電容偵測步驟中，各電極的等效電容可為對應的臨近電容加上對應的寄生電容。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，其中在等效電容偵測步驟中，電極可依據預先設定的手勢事件排列並分 別對應複數編號，編號為連續整數，臨近電容、寄生電容及等效電容皆為時間相關並於複數偵測時間點進行偵測，偵測時間點具有預先設定的時間間隔。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，可更包含電極狀態值判定步驟，是判定電極中是否存在至少一電極於一偵測時間點處於第一狀態值，其中各電極於各偵測時間點處於一狀態值，狀態值為第一狀態值或第二狀態值，當電極中一者的等效電容大於對應的電容閾值則判定處於第一狀態值，當電極中一者的等效電容小於或等於對應的電容閾值則判定處於第二狀態值。在臨近事件判定步驟中，當電極中存在至少一電極於一偵測時間點處於第一狀態值時，選取所述至少一電極中對應最大編號的電極，最大編號為所述至少一電極對應的編號中最大者，判定對應最大編號的往前一編號的電極或是往後一編號的電極是否於往前一偵測時間點處於第一狀態值。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，可更包含臨近回應驅動步驟，是當對應最大編號的往前一編號的電極以及往後一編號的電極於往前一偵測時間點皆不處於第一狀態值時，判定為臨近事件並驅動臨近偵測鍵盤的回應單元。回應單元包含輸出埠、發光元件、聲響元件及震動元件中至少一者。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，可更包含手勢事件辨認步驟，是依據電極狀態值時間序列辨認為手勢事件，其中當對應最大編號的往前一編號的電極於往前一偵 測時間點處於第一狀態值時，電極狀態值時間序列為對應最大編號的往前複數連續編號的電極分別於往前複數連續偵測時間點的狀態值，當對應最大編號的往後一編號的電極於往前一偵測時間點處於第一狀態值時，電極狀態值時間序列為對應最大編號的往後複數連續編號的電極分別於往前複數連續偵測時間點的狀態值。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，可更包含手勢回應驅動步驟，是依據手勢事件驅動臨近偵測鍵盤的回應單元。回應單元包含輸出埠、發光元件、聲響元件及震動元件中至少一者。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，其中電極的數量可介於二個至三十個之間，各電極的面積可介於1cm2至500cm2之間。
根據前述實施方式的臨近偵測方法，其中各電極對應的電容閾值可介於1pF至1000pF之間，臨近事件對應使用者與電極中至少一者的距離可介於0.5cm至30cm之間。
藉由前述實施方式的臨近偵測方法，有助實現較低成本及較低機構複雜度的臨近偵測暨手勢偵測功能。
依據本發明另一實施方式提供一種臨近偵測鍵盤，包含複數按鍵、淨空外殼部、複數電極、至少一接地元件、處理器及非揮發性記憶體。淨空外殼部為非導電材質製成，且按鍵中任一者不設置於淨空外殼部。電極對應設置於淨空外殼部之內。所述至少一接地元件與電極對應設置。處 理器耦接按鍵、電極及接地元件。非揮發性記憶體耦接處理器並包含臨近偵測模組。處理器依據臨近偵測模組判定是否存在臨近事件，臨近偵測模組用以執行等效電容偵測步驟以及臨近事件判定步驟。等效電容偵測步驟用以偵測各電極的等效電容，其中各電極與使用者產生臨近電容，各電極與對應的接地元件產生寄生電容，各電極的等效電容是依據對應的臨近電容及對應的寄生電容而定義。臨近事件判定步驟用以比較電極中至少一者的等效電容與對應的電容閾值，以判定是否存在臨近事件，其中電極分別對應預先設定的電容閾值。藉此，以實現臨近偵測鍵盤的臨近偵測功能。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，其中各電極可為環形，淨空外殼部包含手托盤，各電極連接淨空外殼部或位於臨近偵測鍵盤中的電路板上，所述至少一接地元件連接淨空外殼部或位於臨近偵測鍵盤中的電路板上。在臨近偵測模組的等效電容偵測步驟中，各電極的等效電容可為對應的臨近電容加上對應的寄生電容。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，其中在臨近偵測模組的等效電容偵測步驟中，電極可依據預先設定的手勢事件排列並分別對應複數編號，編號為連續整數，臨近電容、寄生電容及等效電容皆為時間相關並於複數偵測時間點進行偵測，偵測時間點具有預先設定的時間間隔。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，其中臨近偵測模組可更用以執行電極狀態值判定步驟，電極狀態值判定 步驟用以判定電極中是否存在至少一電極於一偵測時間點處於第一狀態值，其中各電極於各偵測時間點處於一狀態值，狀態值為第一狀態值或第二狀態值，當電極中一者的等效電容大於對應的電容閾值則判定處於第一狀態值，當電極中一者的等效電容小於或等於對應的電容閾值則判定處於第二狀態值。在臨近偵測模組的臨近事件判定步驟中，當電極中存在至少一電極於一偵測時間點處於第一狀態值時，選取所述至少一電極中對應最大編號的電極，最大編號為所述至少一電極對應的編號中最大者，判定對應最大編號的往前一編號的電極或是往後一編號的電極是否於往前一偵測時間點處於第一狀態值。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，可更包含回應單元，其耦接處理器，處理器依據臨近偵測模組輸出回應信號至回應單元，使回應單元對應地操作，回應單元包含輸出埠、發光元件、聲響元件及震動元件中至少一者。臨近偵測模組可更用以執行臨近回應驅動步驟，臨近回應驅動步驟用以當對應最大編號的往前一編號的電極以及往後一編號的電極於往前一偵測時間點皆不處於第一狀態值時，判定為臨近事件並驅動臨近偵測鍵盤的回應單元。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，其中臨近偵測模組可更用以執行手勢事件辨認步驟，手勢事件辨認步驟用以依據電極狀態值時間序列辨認為手勢事件，其中當對應最大編號的往前一編號的電極於往前一偵測時間點處於第一狀態值時，電極狀態值時間序列為對應最大編號的往 前複數連續編號的電極分別於往前複數連續偵測時間點的狀態值，當對應最大編號的往後一編號的電極於往前一偵測時間點處於第一狀態值時，電極狀態值時間序列為對應最大編號的往後複數連續編號的電極分別於往前複數連續偵測時間點的狀態值。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，可更包含回應單元，其耦接處理器，處理器依據臨近偵測模組輸出回應信號至回應單元，使回應單元對應地操作，回應單元包含輸出埠、發光元件、聲響元件及震動元件中至少一者。臨近偵測模組可更用以執行手勢回應驅動步驟，手勢回應驅動步驟用以依據手勢事件驅動臨近偵測鍵盤的回應單元。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，其中電極的數量可介於二個至三十個之間，各電極的面積可介於1cm2至500cm2之間。
根據前述實施方式的臨近偵測鍵盤，其中各電極對應的電容閾值可介於1pF至1000pF之間，臨近事件對應使用者與電極中至少一者的距離可介於0.5cm至30cm之間。
藉由前述實施方式的臨近偵測鍵盤，有助降低電路及機構的設計複雜度，同時確保有效的臨近偵測。
100,200:臨近偵測方法
110,210:等效電容偵測步驟
220:電極狀態值判定步驟
140,240:臨近事件判定步驟
150,250:臨近回應驅動步驟
270:手勢事件辨認步驟
290:手勢回應驅動步驟
300:臨近偵測鍵盤
303:淨空外殼部
310:處理器
320:非揮發性記憶體
322:臨近偵測模組
340:按鍵
350:電極
370:接地元件
380:回應單元
800:使用者
Cf:臨近電容
Cp:寄生電容
ae:電極的面積
de:使用者與電極的距離
第1圖繪示本發明第一實施例的臨近偵測方法的流程圖；
第2圖繪示本發明第二實施例的臨近偵測方法的流程圖；
第3A圖繪示本發明第三實施例的臨近偵測鍵盤的方塊圖；
第3B圖繪示第三實施例的臨近偵測鍵盤的示意圖；
第3C圖繪示第三實施例的臨近偵測鍵盤與使用者的示意圖；以及
第3D圖繪示第三實施例中電極的臨近電容及寄生電容的示意圖。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
第1圖繪示本發明第一實施例的臨近偵測方法100的流程圖，第3A圖繪示本發明第三實施例的臨近偵測鍵盤300的方塊圖，第3B圖繪示第三實施例的臨近偵測鍵盤300的示意圖，第3C圖繪示第三實施例的臨近偵測鍵盤300與使用者800的示意圖，第3D圖繪示第三實施例中電極350的臨近電容Cf及寄生電容Cp的示意圖。在第1圖及第3A圖至第3D圖中，臨近偵測方法100用 以偵測使用者800的身體至少一部分(例如手掌、手指、手腕)是否臨近臨近偵測鍵盤300，臨近偵測鍵盤300包含複數電極350及至少一接地元件370，所述至少一接地元件370與所述複數電極350對應設置，臨近偵測方法100包含等效電容偵測步驟110及臨近事件判定步驟140。再者，本發明所述的臨近偵測鍵盤可為含有按鍵的獨立裝置，或是為用以對其他裝置(例如桌上型電腦或伺服器)輸入資訊的配合裝置，且按鍵可為實體按鍵、螢幕按鍵、虛擬按鍵等。
等效電容偵測步驟110是偵測各電極350的等效電容Ce(圖未繪示)，其中各電極350與使用者800產生臨近電容Cf，各電極350與對應的接地元件370產生寄生電容Cp，各電極350的等效電容Ce是依據對應的臨近電容Cf及對應的寄生電容Cp而定義。
臨近事件判定步驟140是比較電極350中至少一者的等效電容Ce與對應的電容閾值(Capacitance Threshold Value)Cth(圖未繪示)，以判定及辨認是否存在臨近事件，其中電極350分別對應預先設定(Predetermined或Predefined)的電容閾值Cth。藉此，本發明是利用電容式自感觸控/臨近偵測技術(Capacitive Touch/Proximity Sensing in Self Capacitance Technology)，可於現有標準鍵盤或電競鍵盤之尺寸大小機構中植入金屬導電材質做為電極350，並與接地元件370對應設置，有助實現較低成本及較低機 構複雜度之使用者800的手掌、手指、手腕臨近時之臨近偵測暨手勢偵測功能。
此外，臨近偵測方法100具體上更包含臨近回應驅動步驟150。在臨近事件判定步驟140之後，即比較電極350中至少一者的等效電容Ce與對應的電容閾值Cth，例如當電極350中至少一者的等效電容Ce大於對應的電容閾值Cth時，判定為臨近事件之後，於臨近回應驅動步驟150中驅動臨近偵測鍵盤300的回應單元380，使回應單元380對應地操作。
再者，在臨近偵測方法100中，透過臨近偵測鍵盤300的處理器310並依據電極350的偵測電路以執行電容偵測步驟110及臨近事件判定步驟140，透過臨近偵測鍵盤300的處理器310輸出回應信號至回應單元380，驅動回應單元380以執行臨近回應驅動步驟150。
第2圖繪示本發明第二實施例的臨近偵測方法200的流程圖，並以第三實施例的臨近偵測鍵盤300輔助說明第二實施例的臨近偵測方法200。在第2圖及第3A圖至第3D圖中，臨近偵測方法200用以偵測使用者800是否臨近臨近偵測鍵盤300，臨近偵測方法200包含等效電容偵測步驟210及臨近事件判定步驟240。
等效電容偵測步驟210是偵測各電極350的等效電容Ce，其中各電極350與使用者800產生臨近電容Cf，各電極350與對應的接地元件370產生寄生電容Cp，各電極350的等效電容Ce是依據對應的臨近電容Cf及對 應的寄生電容Cp而定義。
臨近事件判定步驟240是比較電極350中至少一者的等效電容Ce與對應的電容閾值Cth，以判定及辨認是否存在臨近事件，其中電極350分別對應預先設定的電容閾值Cth。
詳細而言，在第3B圖中，各電極350可為環形(具體上為外形為四邊形的環形)，臨近偵測鍵盤300可更包含複數按鍵340及淨空外殼部303，淨空外殼部303為非導電材質製成，且按鍵340中任一者不設置於淨空外殼部303，電極350對應設置於淨空外殼部303之內。藉此，可有效地實現臨近偵測鍵盤300的臨近偵測功能，同時降低成本。
進一步而言，在第3B圖中，淨空外殼部303可包含手托盤(Hand Pallet Set)，各電極350可實體連接淨空外殼部303或位於臨近偵測鍵盤300中的電路板上，所述至少一接地元件370可實體連接淨空外殼部303或位於臨近偵測鍵盤300中的同一或另一電路板上。具體而言，各電極350為銅線環並於非導電材質(具體上可為塑膠材質)的淨空外殼部303的成型(Molding)製程中嵌入(Embedded)淨空外殼部303，接地元件370為淨空外殼部303上非面對使用者800一面上的金屬噴漆(Metal Spray)，因此各電極350與對應的接地元件370之間有一位於淨空外殼部303的介電距離以產生寄生電容Cp。在其他實施例中(圖未揭示)，淨空外殼部包含按鍵周圍邊 框區域，電極可設置於所述區域，且各電極可為環形(即中空)、實心或網格狀，且其外形可為多邊形、圓形、不規則形或任意其他形狀。
由第3D圖可知，在等效電容偵測步驟210中，各電極350的等效電容Ce為對應的臨近電容Cf加上對應的寄生電容Cp。藉此，使用電容式自感觸控或臨近偵測技術，同時使電極350的金屬導電材質具有適當的感應靈敏度，以達到手部(即手掌、手指或手腕)尚未接觸臨近偵測鍵盤300前即可被偵測到之效果。
再者，任一電極350與對應的接地元件370產生的寄生電容Cp本質上為一定值，隨著使用者800的手部由遠處逐漸接近所述電極350時，所述電極350與使用者800產生的臨近電容Cf隨之由趨近於0而逐漸變大。臨近電容Cf與寄生電容Cp等效地並聯，即所述電極350的等效電容Ce為對應的臨近電容Cf加上對應的寄生電容Cp，因此隨著使用者800的手部由遠處逐漸接近所述電極350時，等效電容Ce亦隨之由寄生電容Cp的數值而逐漸變大。
由第2圖可知，在等效電容偵測步驟210中，電極350依據預先設定的手勢事件排列並分別對應複數編號i，編號i為連續整數，臨近電容Cf、寄生電容Cp及等效電容Ce皆為時間相關並於複數偵測時間點T進行偵測，偵測時間點T具有預先設定的時間間隔。藉此，有利於臨近偵測方法200在不額外或過度增加電路元件的情況下提 供手勢偵測功能。進一步而言，當臨近偵測鍵盤300處於休眠模式(Sleep Mode)時，可依照預先設定的週期規律地且間歇地執行等效電容偵測步驟210。
臨近偵測方法200更包含電極狀態值判定步驟220，是判定電極350中是否存在至少一電極350於一偵測時間點T處於第一狀態值s1，其中各電極350於各偵測時間點T處於一狀態值Di(T)，狀態值Di(T)為第一狀態值s1(即Di(T)=s1)或第二狀態值s2(即Di(T)=s2)。當電極350中一者的等效電容Ce大於對應的電容閾值Cth則判定處於第一狀態值s1，當電極350中一者的等效電容Ce小於或等於對應的電容閾值Cth則判定處於第二狀態值s2。藉此，可有效地並即時地判定使用者800與各電極350的臨近情況。舉例而言，第一狀態值s1可設定為1，第二狀態值s2可設定為0，且不以此為限。
具體而言，當電極350處於第一狀態值s1則用以辨認使用者800臨近所述電極350，當電極350處於第二狀態值s2則用以辨認使用者800尚未臨近所述電極350。電極350分別對應的電容閾值Cth可相同，且各電容閾值Cth可依不同的所處環境條件動態地適應(Dynamically Adapted)，環境條件例如溫度、濕度、電源背景雜訊準位(Power Supply Background Noise Level)等。再者，臨近電容Cf、寄生電容Cp、等效電容Ce及電容閾值Cth中任一者可與電壓、電流等電性參數對應地轉換，以判定電極350的狀態值Di(T)，且不以此為限。
在臨近事件判定步驟240中，詳細而言，當電極350中存在至少一電極350於一偵測時間點T處於第一狀態值s1時，選取所述至少一電極350中對應最大編號imax的電極350，對應最大編號imax的電極350的狀態值表示為Dimax(T)=s1，最大編號imax為所述至少一電極350對應的編號i中最大者。接著，判定對應最大編號imax的往前一編號imax-1的電極350或是往後一編號imax+1的電極350是否於往前一偵測時間點T-1處於第一狀態值s1，即判定是否存在Dimax-1(T-1)=s1以及Dimax+1(T-1)=s1中至少一者，且對應往前一編號imax-1的電極350及往後一編號imax+1的電極350為第2圖中臨近事件判定步驟240所述的特定電極。藉此，臨近偵測方法200可於判定為臨近事件後，進一步判定僅為臨近事件，或是臨近事件中的手勢事件。
臨近偵測方法200更包含臨近回應驅動步驟250，是當對應最大編號imax的往前一編號imax-1的電極350以及往後一編號imax+1的電極350於往前一偵測時間點T-1皆不處於第一狀態值s1時(然而，於之前的電極狀態值判定步驟220中，已判定電極350中存在所述至少一電極350於一偵測時間點T處於第一狀態值s1)，判定及辨認為臨近事件並驅動臨近偵測鍵盤300的回應單元380，使回應單元380對應地操作。回應單元380包含輸出埠(有線傳輸形式或無線傳輸形式)、發光元件、聲響元件及震動元件中至少一者。藉此，可將成功偵測所得之結 果進一步回報給臨近偵測鍵盤300的主晶片(或是其處理器310)進行特殊回應功能之開發，以提供使用者更好的產品使用智慧功能(Smart Function)體驗。舉例而言，臨近回應驅動步驟250中判定為臨近事件可觸發回應單元380執行聲響回饋、震動回饋、點亮背光靜態或動態顯示回饋、透過輸出埠喚醒臨近偵測鍵盤300外部的螢幕等。
臨近偵測方法200更包含手勢事件辨認步驟270，是依據電極狀態值時間序列Dts辨認為對應的手勢事件。當對應最大編號imax的往前一編號imax-1的電極350於往前一偵測時間點T-1處於第一狀態值s1時，電極狀態值時間序列Dts為對應最大編號imax的往前複數連續編號imax-1、imax-2...等的電極350分別於往前複數連續偵測時間點T-1、T-2...等的狀態值Di(T)。當對應最大編號imax的往後一編號imax+1的電極350於往前一偵測時間點T-1處於第一狀態值s1時，電極狀態值時間序列Dts為對應最大編號imax的往後複數連續編號imax+1、imax+2...等的電極350分別於往前複數連續偵測時間點T-1、T-2...等的狀態值Di(T)。藉此，可透過電極350的排列關係達成臨近偵測方法200的手勢偵測功能。
臨近偵測方法200更包含手勢回應驅動步驟290，是依據辨認到的手勢事件對應地驅動臨近偵測鍵盤300的回應單元380，使回應單元380對應地操作。回應單元380包含輸出埠、發光元件、聲響元件及震動元件中至少 一者。藉此，可提供給使用者800加值性嶄新體驗，並創造標準鍵盤或電競鍵盤產品人機互動額外之附加價值。舉例而言，手勢回應驅動步驟290中判定為臨近事件可觸發回應單元380透過輸出埠使其耦接的桌上型電腦的書籍閱讀軟體進行頁面翻頁、遊戲軟體進行動作操控、作業系統軟體進行音量或螢幕亮度微調控制等。
關於依據本發明的臨近偵測方法200，舉例而言，在臨近事件判定步驟240中，臨近偵測鍵盤300的電極350在第3B圖及第3C圖中由左而右依序分別對應編號i=1至i=4。當電極350中存在編號i=2及i=3的二個電極350於一偵測時間點T處於第一狀態值s1時，即D2(T)=s1以及D3(T)=s1，選取所述二個電極350中對應最大編號imax的電極350，即是imax=3，接著判定對應最大編號imax=3的往前一編號imax-1=2的電極350或是往後一編號imax+1=4的電極350是否於往前一偵測時間點T-1處於第一狀態值s1，即判定是否存在D2(T-1)=s1以及D4(T-1)=s1中至少一者。在臨近回應驅動步驟250中，當對應最大編號imax=3的往前一編號imax-1=2的電極350以及往後一編號imax+1=4的電極350於往前一偵測時間點T-1皆不處於第一狀態值s1時，即D2(T-1)=s2以及D4(T-1)=s2，判定及辨認僅為臨近事件(不為手勢事件)並驅動臨近偵測鍵盤300的回應單元380。在手勢事件辨認步驟270中，當對應最大編號imax=3的往前一編號imax-1=2的電極350於往前一偵 測時間點T-1處於第一狀態值s1時，電極狀態值時間序列Dts為對應最大編號imax=3的往前複數連續編號imax-1=2、imax-2=1的電極350分別於往前複數連續偵測時間點T-1、T-2...等的狀態值D2(T-1)=S1、D1(T-2)=S1，並依據所述電極狀態值時間序列Dts(即D2(T-1)=S1、D1(T-2)=S1排列而成的序列)辨認為預先設定的手勢事件，所述手勢事件舉例可為頁面翻頁手勢。在手勢回應驅動步驟290中，依據所述手勢事件驅動臨近偵測鍵盤300中作為回應單元380的輸出埠，以透過輸出埠使臨近偵測鍵盤300耦接的桌上型電腦的書籍閱讀軟體進行頁面翻頁。
進一步而言，當電極狀態值判定步驟220中判定所有電極350於一偵測時間點T皆不處於第一狀態值s1(即皆處於第二狀態值s2)之後，或是執行了臨近回應驅動步驟250、手勢事件辨認步驟270、手勢回應驅動步驟290中任一步驟之後，可開始重複執行等效電容偵測步驟210。
再者，在臨近偵測方法200中，透過臨近偵測鍵盤300的處理器310並依據電極350的偵測電路以執行電容偵測步驟210、電極狀態值判定步驟220、臨近事件判定步驟240及手勢事件辨認步驟270，透過臨近偵測鍵盤300的處理器310輸出回應信號至回應單元380，驅動回應單元380以執行臨近回應驅動步驟250及手勢回應驅動步驟290。
在第3B圖中，電極350的數量可介於二個至三十個之間(包含端點二個及三十個，以下皆同)。藉此，有利降低臨近偵測方法200的開發成本及時間。
各電極350的面積ae可介於1cm2至500cm2之間，其中各電極350的面積ae是指導電材質的面積，藉以兼顧臨近偵測鍵盤300的具體機構尺寸以及偵測電路的設計。
各電極350對應的電容閾值Cth可介於1pF至1000pF之間，藉以降低偵測電路的複雜度，同時適於與電極350的數量及各電極350的面積ae搭配。
臨近事件及手勢事件對應使用者800與電極350中至少一者的距離de可介於0.5cm至30cm之間，藉以適於臨近及手勢偵測功能的應用。進一步而言，使用者800進入與電極350中至少一者的距離de為0.5cm至30cm之間至回應單元380對應地操作的時間可小於0.4秒。
關於本發明第三實施例的臨近偵測鍵盤300，可以第一實施例的臨近偵測方法100或第二實施例的臨近偵測方法200輔助說明第三實施例的臨近偵測鍵盤300，以下以第二實施例的臨近偵測方法200輔助說明。臨近偵測鍵盤300用以偵測使用者800是否臨近臨近偵測鍵盤300，臨近偵測鍵盤300包含複數按鍵340、淨空外殼部303、複數電極350、至少一接地元件370、處理器310及非揮發性記憶體(Nonvolatile Memory)320。
淨空外殼部303為非導電材質製成，且按鍵340中任一者不設置於淨空外殼部303。電極350對應設置於淨空外殼部303之內，所述至少一接地元件370與電極350對應設置。處理器310耦接按鍵340、電極350及接地元件370，非揮發性記憶體320耦接處理器310並包含臨近偵測模組322，亦可理解臨近偵測鍵盤300中各電路元件可與接地元件370直接耦接，或是透過接地電路與接地元件370耦接。處理器310依據臨近偵測模組322判定是否存在臨近事件，臨近偵測模組322用以執行前述的等效電容偵測步驟210及臨近事件判定步驟240。藉此，以實現臨近偵測鍵盤300的臨近偵測功能。具體而言，非揮發性記憶體320中的臨近偵測模組322可為韌體程式碼或軟體程式碼，處理器310及非揮發性記憶體320可為臨近偵測鍵盤300的主晶片(或微控制器)中二個部分，亦可以是至少二微控制器(例如主晶片及臨近偵測控制晶片)中的處理器310及非揮發性記憶體320相互配合以執行臨近偵測模組322，且不以此為限。
詳細而言，淨空外殼部303包含手托盤，各電極350實體連接淨空外殼部303或位於臨近偵測鍵盤300中的電路板上，所述至少一接地元件370實體連接淨空外殼部303或位於臨近偵測鍵盤300中的同一或另一電路板上。藉此，有助降低電路及機構的設計複雜度，同時確保有效的臨近偵測。
臨近偵測鍵盤300可更包含回應單元380，其耦 接處理器310，處理器310依據臨近偵測模組322輸出回應信號至回應單元380，使回應單元380對應地操作。藉此，可提供給使用者800加值性嶄新體驗。
關於第三實施例的臨近偵測鍵盤300中臨近偵測模組322的細節，可參照前述第一實施例的臨近偵測方法100或第二實施例的臨近偵測方法200的內容，在此不再詳述。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:臨近偵測方法
110:等效電容偵測步驟
140:臨近事件判定步驟
150:臨近回應驅動步驟

Claims (18)

  1. 一種臨近偵測方法，用以偵測一使用者是否臨近一臨近偵測鍵盤，該臨近偵測鍵盤包含複數電極及至少一接地元件，該至少一接地元件與該些電極對應設置，該臨近偵測方法包含：
    一等效電容偵測步驟，偵測各該電極的一等效電容，其中各該電極與該使用者產生一臨近電容，各該電極與對應的該接地元件產生一寄生電容，各該電極的該等效電容是依據對應的該臨近電容及對應的該寄生電容而定義；以及
    一臨近事件判定步驟，比較該些電極中至少一者的該等效電容與對應的一電容閾值，以判定是否存在一臨近事件，其中該些電極分別對應預先設定的該些電容閾值。
  2. 如請求項1所述之臨近偵測方法，其中各該電極為環形，該臨近偵測鍵盤更包含複數按鍵及一淨空外殼部，該淨空外殼部為非導電材質製成，且該些按鍵中任一者不設置於該淨空外殼部，該些電極對應設置於該淨空外殼部之內；
    其中，在該等效電容偵測步驟中，各該電極的該等效電容為對應的該臨近電容加上對應的該寄生電容。
  3. 如請求項2所述之臨近偵測方法，其中在該等效電容偵測步驟中，該些電極依據預先設定的一手勢事件排列並分別對應複數編號，該些編號為連續整數，該臨 近電容、該寄生電容及該等效電容皆為時間相關並於複數偵測時間點進行偵測，該些偵測時間點具有預先設定的一時間間隔。
  4. 如請求項3所述之臨近偵測方法，更包含：
    一電極狀態值判定步驟，判定該些電極中是否存在至少一電極於一該偵測時間點處於一第一狀態值，其中各該電極於各該偵測時間點處於一狀態值，該狀態值為該第一狀態值或一第二狀態值，當該些電極中一者的該等效電容大於對應的該電容閾值則判定處於該第一狀態值，當該些電極中一者的該等效電容小於或等於對應的該電容閾值則判定處於該第二狀態值；
    其中，在該臨近事件判定步驟中，當該些電極中存在該至少一電極於一該偵測時間點處於該第一狀態值時，選取該至少一電極中對應一最大編號的一該電極，該最大編號為該至少一電極對應的編號中最大者，判定對應該最大編號的往前一編號的一該電極或是往後一編號的一該電極是否於往前一偵測時間點處於該第一狀態值。
  5. 如請求項4所述之臨近偵測方法，更包含：
    一臨近回應驅動步驟，當對應該最大編號的往前一編號的一該電極以及往後一編號的一該電極於往前一偵測時間點皆不處於該第一狀態值時，判定為該臨近事件並驅動該臨近偵測鍵盤的一回應單元；
    其中，該回應單元包含一輸出埠、一發光元件、一聲響元件及一震動元件中至少一者。
  6. 如請求項4所述之臨近偵測方法，更包含：
    一手勢事件辨認步驟，依據一電極狀態值時間序列辨認為該手勢事件，其中當對應該最大編號的往前一編號的一該電極於往前一偵測時間點處於該第一狀態值時，該電極狀態值時間序列為對應該最大編號的往前複數連續編號的該些電極分別於往前複數連續偵測時間點的該些狀態值，當對應該最大編號的往後一編號的一該電極於往前一偵測時間點處於該第一狀態值時，該電極狀態值時間序列為對應該最大編號的往後複數連續編號的該些電極分別於往前複數連續偵測時間點的該些狀態值。
  7. 如請求項6所述之臨近偵測方法，更包含：
    一手勢回應驅動步驟，依據該手勢事件驅動該臨近偵測鍵盤的一回應單元；
    其中，該回應單元包含一輸出埠、一發光元件、一聲響元件及一震動元件中至少一者。
  8. 如請求項1所述之臨近偵測方法，其中該些電極的數量介於二個至三十個之間，各該電極的面積介於1cm2至500cm2之間。
  9. 如請求項1所述之臨近偵測方法，其中各該電極對應的該電容閾值介於1pF至1000pF之間，該臨近事件對應該使用者與該些電極中至少一者的距離介於0.5cm至30cm之間。
  10. 一種臨近偵測鍵盤，包含：
    複數按鍵；
    一淨空外殼部，其為非導電材質製成，且該些按鍵中任一者不設置於該淨空外殼部；
    複數電極，對應設置於該淨空外殼部之內；
    至少一接地元件，與該些電極對應設置；
    一處理器，耦接該些按鍵、該些電極及該至少一接地元件；以及
    一非揮發性記憶體，耦接該處理器並包含一臨近偵測模組；
    其中，該處理器依據該臨近偵測模組判定是否存在一臨近事件，該臨近偵測模組用以執行一等效電容偵測步驟以及一臨近事件判定步驟，其中：
    該等效電容偵測步驟用以偵測各該電極的一等效電容，其中各該電極與一使用者產生一臨近電容，各該電極與對應的該接地元件產生一寄生電容，各該電極的該等效電容是依據對應的該臨近電容及對應的該寄生電容而定義；以及
    該臨近事件判定步驟用以比較該些電極中至少一者的該 等效電容與對應的一電容閾值，以判定是否存在該臨近事件，其中該些電極分別對應預先設定的該些電容閾值。
  11. 如請求項10所述之臨近偵測鍵盤，其中各該電極為環形，該淨空外殼部包含一手托盤，各該電極連接該淨空外殼部或位於該臨近偵測鍵盤中的一電路板上，該至少一接地元件連接該淨空外殼部或位於該臨近偵測鍵盤中的一電路板上；
    其中，在該臨近偵測模組的該等效電容偵測步驟中，各該電極的該等效電容為對應的該臨近電容加上對應的該寄生電容。
  12. 如請求項11所述之臨近偵測鍵盤，其中在該臨近偵測模組的該等效電容偵測步驟中，該些電極依據預先設定的一手勢事件排列並分別對應複數編號，該些編號為連續整數，該臨近電容、該寄生電容及該等效電容皆為時間相關並於複數偵測時間點進行偵測，該些偵測時間點具有預先設定的一時間間隔。
  13. 如請求項12所述之臨近偵測鍵盤，其中該臨近偵測模組更用以執行一電極狀態值判定步驟，該電極狀態值判定步驟用以判定該些電極中是否存在至少一電極於一該偵測時間點處於一第一狀態值，其中各該電極於各該偵測時間點處於一狀態值，該狀態值為該第一狀態值或 一第二狀態值，當該些電極中一者的該等效電容大於對應的該電容閾值則判定處於該第一狀態值，當該些電極中一者的該等效電容小於或等於對應的該電容閾值則判定處於該第二狀態值；
    其中，在該臨近偵測模組的該臨近事件判定步驟中，當該些電極中存在該至少一電極於一該偵測時間點處於該第一狀態值時，選取該至少一電極中對應一最大編號的一該電極，該最大編號為該至少一電極對應的編號中最大者，判定對應該最大編號的往前一編號的一該電極或是往後一編號的一該電極是否於往前一偵測時間點處於該第一狀態值。
  14. 如請求項13所述之臨近偵測鍵盤，更包含：
    一回應單元，耦接該處理器，該處理器依據該臨近偵測模組輸出一回應信號至該回應單元，使該回應單元對應地操作，該回應單元包含一輸出埠、一發光元件、一聲響元件及一震動元件中至少一者；
    其中，該臨近偵測模組更用以執行一臨近回應驅動步驟，該臨近回應驅動步驟用以當對應該最大編號的往前一編號的一該電極以及往後一編號的一該電極於往前一偵測時間點皆不處於該第一狀態值時，判定為該臨近事件並驅動該臨近偵測鍵盤的該回應單元。
  15. 如請求項13所述之臨近偵測鍵盤，其中該 臨近偵測模組更用以執行一手勢事件辨認步驟，該手勢事件辨認步驟用以依據一電極狀態值時間序列辨認為該手勢事件，其中當對應該最大編號的往前一編號的一該電極於往前一偵測時間點處於該第一狀態值時，該電極狀態值時間序列為對應該最大編號的往前複數連續編號的該些電極分別於往前複數連續偵測時間點的該些狀態值，當對應該最大編號的往後一編號的一該電極於往前一偵測時間點處於該第一狀態值時，該電極狀態值時間序列為對應該最大編號的往後複數連續編號的該些電極分別於往前複數連續偵測時間點的該些狀態值。
  16. 如請求項15所述之臨近偵測鍵盤，更包含：
    一回應單元，耦接該處理器，該處理器依據該臨近偵測模組輸出一回應信號至該回應單元，使該回應單元對應地操作，該回應單元包含一輸出埠、一發光元件、一聲響元件及一震動元件中至少一者；
    其中，該臨近偵測模組更用以執行一手勢回應驅動步驟，該手勢回應驅動步驟用以依據該手勢事件驅動該臨近偵測鍵盤的該回應單元。
  17. 如請求項10所述之臨近偵測鍵盤，其中該些電極的數量介於二個至三十個之間，各該電極的面積介於1cm2至500cm2之間。
  18. 如請求項10所述之臨近偵測鍵盤，其中各該電極對應的該電容閾值介於1pF至1000pF之間，該臨近事件對應該使用者與該些電極中至少一者的距離介於0.5cm至30cm之間。
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