专利名称：包括扩展阵列传感器的移动通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用包括扩展阵列传感器的便携装置的方法和设备。更具体的，本发明涉及手持便携装置，该装置包括除包括键盘的部分之外绕装置部分扩展的阵列传感器。
背景技术：
当前，移动通信装置和手持便携式装置，例如移动电话、寻呼机、便携式游戏机、遥控器等为行进中的用户提供通信和其他功能。例如，带有移动电话的用户可在进行其他活动时，例如走路时进行呼叫。不幸的是，用户不能将移动电话正确保持在用户头部以用于最佳性能。例如用户可能将电话保持在麦克风远离用户嘴部的位置。这会不利地影响麦克风性能，导致用户的声音检测很差。同样，用户可能将电话保持在扬声器远离耳朵的位置。这会不利地影响扬声器性能，导致用户不能最好的接听扬声器的输出。此外，用户可能将电话保持在天线距离用户头部不同位置。这也会不利的影响天线和传输性能，因为天线匹配电路的次优调谐。
不幸的是，当前的移动通信装置没有解决上述问题。更具体的，当前的移动通信装置不能解决这些问题，因为它们不能检测移动通信装置相对于用户头部的定位。
在1996年10月15日授权给Gerpheide等的美国专利申请5565658、1999年1月19日授权给Gerpheide的美国专利申请5861875以及2001年4月24日授权给Gerpheide等的美国专利申请6222528B1中公开了基于电容的触摸板。这些触摸板是作为膝上型和桌面计算机的鼠标的替换物公开的。更具体的，这些触摸板被公开作为计算机上定位装置的替换物特别有用，这些计算机使用全键盘以及诸如监示器或大LCD显示器的显示器。这些触摸板仅公开用于计算机上的数据输入。
因此，需要一种装置用于改进移动通信装置性能。例如，需要根据检测到的影响该移动通信装置性能的外部物体并调整解决该外部物体的移动通信装置的操作参数来改进移动通信装置性能。
发明内容
本发明提供一种使用移动通信装置的设备和方法，该移动通信装置包括外壳、连接到外壳的耳机、连接到外壳的键盘以及连接到外壳的阵列传感器。该阵列传感器分布在外壳表面的大部分上，从而允许接近外壳的不同导电分布的检测。阵列传感器的一部分可能位于该键盘之下。该移动通信装置可以检测到阵列传感器上场的变化，并响应基于接近外壳的导电分布的阵列传感器上场的变化，调整移动通信装置的操作参数。
因此，本发明可以通过检测影响移动通信装置性能的外部物体，改进移动通信装置的操作。本发明然后可以调整解决该外部物体的移动通信装置的操作参数，从而改进移动通信装置的操作。
将参考下面的
本发明的优选实施例，其中相同标记表示相同元件，其中图1是根据第一实施例的移动通信装置的示范显示；图2是根据第二实施例的移动通信装置的示范显示；图3a至3d是移动通信装置的使用的示范显示；图4是根据另一个实施例的移动通信装置的示范框图；图5是根据一个实施例的电容阵列传感器的示范显示；图6是根据一个实施例的控制器的示范框图。
具体实施例方式
图1是根据本发明一个实施例的移动通信装置10的示范显示。移动通信装置10可以是任何形式的便携个人装置，例如个人数字助理、移动电话、寻呼机、便携游戏机等。移动通信装置10可以包括包含表面115的主外壳110、触摸板或阵列传感器130、键盘135、音频输入装置140、诸如扬声器或耳机的音频输出装置150、可视输出装置或显示器160、天线170以及天线匹配电路172。主外壳110可包括键盘135、音频输入装置140、音频输出装置150、可视输出装置160和/或其他组件的任意组合。移动通信装置10无需要求多个输入和输出装置。例如，移动通信装置可仅使用阵列传感器130用于输入以及显示器160用于输出。
键盘135可以是数字键盘，并且阵列传感器130的一部分可位于该键盘135之下。音频输入装置140可以是麦克风。表面115可以包括两个部分。例如，第一部分可以包括键盘135，而第二部分包括显示器160和/或扬声器150。阵列传感器135的一部分或全部都可位于包括显示器160和/或扬声器150的部分中。阵列传感器130可覆盖包括显示器160和/或扬声器150的区域。
显示器160可以是LCD显示器、LED显示器或任何用于显示视觉信息的其他显示器。显示器160可以结合背光，从而照亮移动通信装置10的显示信息或部分。阵列传感器130可位于键盘135之下，键盘135位于第一外壳115表面上。阵列传感器130可以是阻抗传感器、电容阵列传感器以及电感阵列传感器，或是任何用于检测物体接近阵列传感器130的其他传感器。例如，阵列传感器130可以包括印刷在塑料基底上的x轴电极和y轴电极。如下所述对这些电极充电及监测其变化。
操作中，移动通信装置10可以和其他移动通信装置、基站或其他提供用于通信的装置通信。音频输入电路140可以接收用于传输的音频信号，音频输出装置150可以以音频格式输出接收的通信信号。显示器160可以为移动通信装置10的用户显示视觉信息，例如拨叫电话号码、信号强度指示、电话本条目、文本消息、图标或任何其他有用的视觉信息。
阵列传感器130可用于检测阵列传感器130上场的变化。例如，阵列传感器130可以检测导电物体的位置或角度，导电物体例如是人的头部、手、桌面或任何其他导电物体。然后基于阵列传感器130场中的变化调整移动通信装置10的操作参数。
阵列传感器130也可基于例如电极中电容的变化调谐以检测导体(例如手指)的位置。足以检测到的导体改变电极电容的灵敏度或范围可从十分之几毫米调谐到大于12毫米。例如，阵列传感器130可以扫描手指进入改变用于启动的阵列传感器130的电容的不同距离。因此，本发明为移动通信装置10提供额外的输入功能。
图2是根据第二实施例的移动通信装置10的示范显示。该移动通信装置10可以包括面罩125，它可以打开，从而提供到外壳110的至少一部分或全部表面115的接入，或可以关闭，从而覆盖外壳110的表面115或其一部分。该图显示面罩125在打开位置的移动通信装置10的例子。面罩125可通过可旋转连接、滑动连接、可拆卸连接或任何将第一外壳连接到第二外壳的装置连接到外壳110。例如，面罩125可绕外壳110表面115旋转或沿其滑动，或以外壳110一边为轴转动。此外，阵列传感器130可扩展到面罩125的一部分。
操作中，当面罩125处于关闭位置时，阵列传感器130可以从对应第一外壳115表面的开位置灵敏度调整或增加它的灵敏度到对应面罩125外部的关闭位置灵敏度。因此，本发明可以提供额外的输入功能，甚至当键盘135被处于关闭位置的面罩125覆盖时。
图3a至3d是移动通信装置10的使用的示范显示。例如，图3a至3d显示移动通信装置10相对于用户头部310的不同位置和角度。图3a显示移动通信装置10在第一角度使用。图3b显示移动通信装置10在第二角度使用。这两个角度影响天线170的性能。例如，第二角度可能降低天线170的性能。因此，移动通信装置10的不同位置可能要求天线匹配电路172的调整从而获得天线170的最优性能。阵列传感器130可被用于检测该不同的位置从而做出最优性能的适当调整。
图3c显示移动通信装置10在第三角度的使用。图3d显示移动通信装置10在第四角度的使用。这些不同的角度也会影响移动通信装置10不同组件的性能。例如，麦克风140的性能在麦克风140远离用户嘴部的时候可能受到损害。可使用阵列传感器130检测离开用户嘴部的距离或相对用户头部310的角度。然后可以调整麦克风的灵敏度从而补偿麦克风140的位置。作为另一个例子，扬声器150的性能在远离用户耳朵的时候可能受到损害。可使用阵列传感器130检测到用户耳朵的距离或相对用户头部310的角度。然后可以调整扬声器增益或音量以补偿扬声器150的位置。
图4是根据另一个实施例的移动通信装置10的示范框图。移动通信装置10可以包括控制器410、输入/输出(I/O)电路420、发射机电路430、接收机电路440以及总线450。操作中，总线450允许移动通信装置10的不同电路和组件相互通信。I/O电路提供用于I/O装置的接口，I/O装置例如是阵列传感器130、键盘135、音频输入装置140、显示器160以及音频输出装置150。发射机电路430提供发送通信信号到其他移动通信装置、基站等。接收机电路440提供从其他通信装置、基站等接收通信信号。控制器410控制移动通信装置10的操作。
根据一个实施例，控制器410可以检测阵列传感器130电容场的变化并基于电容阵列传感器130电容场的变化调整移动通信装置10的操作参数。控制器410可进一步根据电容阵列传感器130的导电分布(conductive profile)检测电容场的变化。导电分布可以是人体面部轮廓的一部分，例如人头部310的一部分，或是人手的一部分。控制器410可在两个不同的导电分布之间区分从而比较这些分布或根据每个检测的分布调整操作参数。控制器410还可以使用导电分布的三维图确定导电分布的类型。移动通信装置可以包括天线170和天线匹配电路172，操作参数可以是天线匹配电路172的调谐。操作参数还可以是耳机150的音量。此外控制410可以检测人头部310的一部分到电容阵列传感器的距离并根据检测的距离增加耳机或扬声器150的音量。控制器410还可以检测人头部310的一部分到电容阵列传感器130的距离并且操作参数是基于检测的距离的麦克风140的灵敏度。导电分布可以是在移动通信装置10外部的导体。操作参数可以是移动通信装置的照度或关于移动通信装置性能改进的声音报警或消息。例如，当将移动通信装置10放在提供次优性能的位置时，可以发出警报并显示消息，指示怎样重新定位移动通信装置10以获得更好的性能。
图5是根据一个实施例的作为电容阵列传感器130的阵列传感器130的示范显示。阵列传感器130可以包括包含电极515的第一电极阵列510、包含电极525的第二电极阵列520、触摸板表面540以及检测电极530。第一电极阵列510可以横跨第二电极阵列520，第一阵列电极515垂直第二阵列电极525，从而规定横跨区场。诸如绝缘体、隔离物、空气层等的衬垫将电极阵列510和520分离。
在操作中，第一电极阵列510可以和第二电极阵列520结合建立电场。该电场还可根据检测电极530确定。检测电极530对于电极阵列510和520的操作不是必需的。更具体的，在电极阵列510和520之间可以产生电场或电容，而无须使用检测电极530。控制器410提供电荷到第一电极阵列510和第二电极阵列520以产生电场，从而在电极阵列510和520之间或各电极阵列510和520以及检测电极530之间提供电容。控制器410根据导电物体对电容的影响检测到有导电物体在触摸板表面540附近。例如，诸如手指的导电物体在阵列传感器130的附近会降低电容。控制器410可以通过测量电容的降低检测到导电物体的出现。然后控制器410根据和相关电极515和525相关的电容变化确定导电物体的位置。
图6是根据另一个实施例的控制器410的示范框图。该控制器410可以包括连接到阵列传感器130的场检测模块610、连接到场检测模块610的操作参数调整模块620、连接到场检测模块610的导电分布检测模块630、连接到导电分布检测模块630的导电分布区分模块640、连接到导电分布检测模块的导电分布类型确定模块650以及连接到场检测模块610的距离检测模块660。操作中，场检测模块610可配置用于检测阵列传感器130上场的变化，操作参数调整模块620配置用于根据电容阵列传感器130上场的变化调整移动通信装置10的操作参数。导电分布检测模块630配置用于根据场检测模块610检测的场的变化检测导电分布。导电分布可以是人体面部轮廓的一部分，例如人体头部310的一部分，或者导电分布可以是人手的一部分。导电分布区分模块640配置用于在两个不同的导电分布之间进行区分。例如，导电分布区分模块640可以区分头部310的近分布和头部310的较远分布。另一个例子，导电分布区分模块640可区分相对于头部310放置的移动通信装置10的不同角度。
导电分布类型确定模块650可配置用于使用导电分布的三维图确定导电分布的类型。例如，可对头部310的分布、手的分布、桌面的分布、到头部310的不同距离的分布、相对头部310不同角度的分布、手的不同位置分布或任何其他有用分布使用不同的三维图。操作参数可以是天线匹配电路172的调谐。操作参数还可以是耳机的音量。
距离检测模块660可配置用于检测人体头部一部分到阵列传感器的距离，并且操作参数调整模块620可进一步配置用于根据检测的距离增加耳机150的音量。距离检测模块660还配置用于检测人体头部310一部分到阵列传感器130的距离，以及操作参数调整模块620可进一步配置用于根据检测的距离调整麦克风140的灵敏度。导电分布可以是在移动通信装置10的外部的导体。操作参数可以是移动通信装置10的照度。操作参数还可以是声音报警。
因此，阵列传感器130可放置在显示器160附近、耳机150附近、外壳110一侧或外壳110的后部，或在任何其他指示诸如怎样持有移动通信装置10的信息的有用位置。当移动通信装置10在呼叫中时，并且例如，阵列传感器130不用于数据输入，可将阵列传感器130的接近灵敏度设定在最大值，以检测移动通信装置10相对于用户头部310的位置。移动通信装置10的位置可由来自阵列传感器130的信息来推断。然后可以调谐天线匹配或可以调谐用于天线170的平衡器以改进天线性能。例如，可使用阵列传感器130的精细矩阵来创建临近电话的导电物体的精细解析图。作为另外的例子，可从该精细解析图中绘制出耳朵以获得比现有方法更多地用于调谐的数据。可以执行额外的性能增强。例如，如所讨论的，可以改进音频性能。例如，移动通信装置通常被设计为当扬声器150紧贴用户耳朵时是音频最优的。可以使用阵列传感器130根据扬声器150到用户耳朵的距离改进扬声器性能。此外，麦克风增益140通常被设计用于特定移动通信装置位置。阵列传感器130可以确定移动通信装置10到用户头部、嘴部和/或耳朵的接近度，从而根据移动通信装置10的位置优化音频性能。
本发明的方法优选的实现在可编程处理器上。然而，控制器410的操作也可以在通用或专用计算机、可编程微处理器或微控制器以及外围集成电路元件、ASIC或其他集成电路、硬件电子或逻辑电路(诸如离散元件电路)、可编程逻辑装置(诸如PLD、PLA、FPGA或PAL)等上实施。通常，驻留有能实施控制器410操作的有限状态机的任何装置都可被用于实现本发明的处理器功能。
虽然结合特定实施例对本发明进行说明，本领域技术人员十分清楚有多种替换、修改和变化。例如，可以互换、添加或用其他实施例的其他组件替换这些实施例的不同组件。因此，在此说明的本发明的优选实施例是例举而非限制性的。可以做出不同的改变而不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种移动通信装置的操作方法，该移动通信装置包括耳机和扩展到包含耳机的移动通信装置的一部分内的电容阵列传感器，该方法包括检测电容阵列传感器电容场的变化，该电容阵列传感器扩展到包含耳机的移动通信装置的一部分内；以及根据电容阵列传感器电容场的变化，调整移动通信装置的操作参数。
2.根据权利要求1的移动通信装置操作方法，其中，所述检测步骤进一步包括根据导电分布检测电容阵列传感器电容场的变化，其中该电容阵列传感器扩展到包含耳机的移动通信装置的一部分内。
3.根据权利要求2的移动通信装置操作方法，其中，所述导电分布包括人体面部轮廓的一部分。
4.根据权利要求2的移动通信装置操作方法，其中，所述导电分布包括人手的一部分。
5.根据权利要求2的移动通信装置操作方法，进一步包括在两个不同的导电分布之间进行区分。
6.根据权利要求2的移动通信装置操作方法，进一步包括使用所述导电分布的三维图来确定导电分布的类型。
7.根据权利要求1的移动通信装置操作方法，其中，该移动通信装置进一步包括天线以及天线匹配电路，并且所述操作参数包括天线匹配电路的调谐。
8.根据权利要求1的移动通信装置操作方法，其中，所述操作参数包括耳机音量。
9.根据权利要求8的移动通信装置操作方法，进一步包括检测人体头部的一部分到所述电容阵列传感器的距离，其中，所述调整步骤进一步包括根据检测的距离来增加耳机的音量。
10.根据权利要求1的移动通信装置操作方法，进一步包括检测人体头部的一部分到所述电容阵列传感器的距离，其中，所述操作参数包括基于检测距离的麦克风的灵敏度。
11.根据权利要求2的移动通信装置操作方法，其中，所述导电分布包括在移动通信装置外部的导体。
12.根据权利要求11的移动通信装置操作方法，其中，所述操作参数包括移动通信装置的照度。
13.根据权利要求11的移动通信装置操作方法，其中，所述操作参数包括声音告警和性能改进消息中的至少之一。
14.一种移动通信装置，其包括外壳；连接到外壳的耳机；连接到外壳的阵列传感器，该阵列传感器扩展到包含耳机的移动通信装置的一部分之内。
15.根据权利要求14的移动通信装置，进一步包括键盘，其中所述阵列传感器的一部分位于所述键盘之下。
16.根据权利要求14的移动通信装置，进一步包括连接到阵列传感器的场检测模块，该场检测模块配置用于检测阵列传感器的场的变化；以及连接到场检测模块的操作参数调整模块，该操作参数调整模块配置用于响应阵列传感器的场的变化来调整移动通信装置的操作参数。
17.根据权利要求16的移动通信装置，进一步包括连接到场检测模块的导电分布检测模块，该导电分布检测模块配置用于根据场检测模块检测到的场的变化，检测导电分布。
18.根据权利要求17的移动通信装置，其中，所述导电分布包括人体面部轮廓的一部分。
19.根据权利要求17的移动通信装置，其中，所述导电分布包括人手的一部分。
20.根据权利要求17的移动通信装置，进一步包括连接到导电分布检测模块的导电分布区分模块，该导电分布区分模块配置用于区分两个不同的导电分布。
21.根据权利要求17的移动通信装置，进一步包括连接到导电分布检测模块的导电分布类型确定模块，该导电分布类型确定模块配置用于使用该导电分布的三维图来确定导电分布的类型。
22.根据权利要求17的移动通信装置，进一步包括连接到外壳的天线；以及连接到天线的天线匹配电路，其中，所述操作参数包括天线匹配电路的调谐。
23.根据权利要求17的移动通信装置，其中，所述操作参数包括耳机音量。
24.根据权利要求17的移动通信装置，进一步包括距离检测模块，配置用于检测人体头部的一部分到阵列传感器的距离，其中，所述操作参数调整模块进一步配置用于根据检测的距离增加耳机音量。
25.根据权利要求17的移动通信装置，进一步包括连接到外壳的麦克风；连接到场检测模块的距离检测模块，该距离检测模块配置用于检测人体头部的一部分到阵列传感器的距离，其中，所述参数操作调整模块进一步配置用于根据检测的距离增加麦克风的灵敏度。
26.根据权利要求17的移动通信装置，其中，所述导电分布包括在移动通信装置外部的导体。
27.根据权利要求17的移动通信装置，其中，所述操作参数包括移动通信装置的照度。
28.根据权利要求17的移动通信装置，其中，所述操作参数包括至少声音告警和关于改进性能的消息之一。
29.一种移动通信装置，其包括外壳，该外壳包括外壳表面，第一部分，以及第二部分，该第一部分和第二部分组合以覆盖整个外壳表面；仅连接到外壳的第一部分的键盘；以及实质扩展到外壳的第二部分内的阵列传感器。
30.根据权利要求29的移动通信装置，其中，所述第一部分实际包括外壳表面的一半，以及所述第二部分实际包括外壳表面的一半。
31.根据权利要求30的移动通信装置，进一步包括耳机，其中，该耳机位于所述第二部分，所述阵列传感器实际围绕该耳机扩展。
全文摘要
一种使用移动通信装置的设备和方法，该移动通信装置包括外壳(110)，连接到外壳(110)的耳机(150)，连接到外壳(110)的键盘(135)，以及连接到外壳(110)的阵列传感器(130)。该阵列传感器(130)分布在外壳(110)表面(115)的大部分，从而允许对接近该外壳(110)的不同导电分布的检测。阵列传感器(130)的一部分可位于键盘(135)之下。该移动通信装置可以检测阵列传感器(130)的场的变化，并基于阵列传感器(130)场的变化，响应导电分布调整移动通信装置的操作参数。
文档编号H04M1/02GK1659789SQ03812581
公开日2005年8月24日 申请日期2003年4月17日 优先权日2002年5月30日
发明者阿伦·迪特里希, 迈克尔·沙利耶, 托马斯·吉青格 申请人:摩托罗拉公司