[發明專利]通過超聲波傳感器進行力檢測

有效

• 申請號: 201380048951.X
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104756054B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: B·Q·赫皮;M·P·格倫特哈納;J·G·埃里亞斯;S·費利茲;S·P·霍特林
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G06F3/043
• 分類號: G06F3/043;H03K17/94;H03K17/96;G06F3/041
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 羅亞男

1.一種電子設備，包括：

外殼；

電子部件，所述電子部件至少部分地被所述外殼圍繞并連接到所述外殼；

一個或多個力敏傳感器，所述一個或多個力敏傳感器定位在所述電子部件下方，并被配置為提供關于施加的力的信息，所述信息包括在所述電子設備的外部上發生觸摸的一個或多個位置處存在的力的大小的測量；其中

所述一個或多個力敏傳感器對通過所述電子部件發射的超聲波脈沖和從所述電子設備的表面反射的超聲波脈沖之間的能量差作出響應以確定所施加的力的大小。

2.根據權利要求1所述的電子設備，其中：

所述電子部件為觸敏顯示器；

所述一個或多個力敏傳感器定位在所述顯示器和對應的顯示器疊層下方；以及

所述超聲波脈沖是通過所述顯示器和所述顯示器疊層發射并返回的。

3.根據權利要求1所述的電子設備，其中所述一個或多個力敏傳感器對所施加的力的變化和發生所述觸摸的所述一個或多個位置的變化作出響應。

4.根據權利要求1所述的電子設備，其中所述一個或多個力敏傳感器包括一個或多個力感測元件，所述一個或多個力感測元件中的每個力感測元件被設置為確定所述電子設備的所述表面的一部分處的所施加的力的大小。

5.根據權利要求1所述的電子設備，其中：

所述一個或多個力敏傳感器中的每個力敏傳感器包括：

超聲波脈沖發生器，所述超聲波脈沖發生器被設置為朝所述表面的一部分引導超聲波脈沖；以及

接收器，所述接收器耦接到所述超聲波脈沖從所述表面的反射，并被設置為從所述表面的所述部分接收所述反射；以及

所述電子設備還包括測量元件，所述測量元件基于所述反射來確定所述表面的所述部分處的所施加的力的大小。

6.根據權利要求2所述的電子設備，還包括：

超聲波脈沖發生器，所述超聲波脈沖發生器被設置為通過所述顯示器和顯示器疊層來引導超聲波脈沖；

測量元件，所述測量元件確定所述表面處的所施加的力的大小；

觸摸感測電路，所述觸摸感測電路用于在所述超聲波脈沖未通過所述顯示器和顯示器疊層行進的時間段期間感測觸摸；并且其中

所述一個或多個力敏傳感器中的每個力敏傳感器包括接收器，所述接收器用于從所述表面接收所述超聲波脈沖的反射。

7.根據權利要求6所述的電子設備，其中所述測量元件確定所述表面處的所施加的力的位置。

8.一種用于估計施加到表面的力的方法，包括：

朝表面并通過電子部件發射超聲波脈沖；

從所述表面接收反射的超聲波信號，所述反射的超聲波信號通過所述電子部件行進；

確定所述超聲波脈沖和所述反射的超聲波信號之間的能量差；以及

根據所述能量差來估計所述力的大小。

9.根據權利要求8所述的方法，還包括使用所述力作為計算設備的輸入的操作。

10.根據權利要求8所述的方法，其中所述反射的超聲波信號至少部分地從所述表面被反射。

11.根據權利要求10所述的方法，還包括在確定所述能量差的操作之前考量所述超聲波脈沖和所述反射的超聲波信號中的至少一者的衰減的操作。

12.根據權利要求8所述的方法，還包括如下操作：

定義時間發射窗口；

定義時間接收窗口；其中

僅在所述時間發射窗口期間發生朝所述表面發射所述超聲波脈沖的操作；以及

僅在所述時間接收窗口期間發生從所述表面接收所述反射的超聲波信號的操作。

13.根據權利要求12所述的方法，其中所述時間發射窗口和所述時間接收窗口不重疊。

14.根據權利要求13所述的方法，其中所述時間發射窗口的結束與所述時間接收窗口的開始隔開約450納秒。

15.根據權利要求8所述的方法，還包括如下操作：

將所述能量差與先前超聲波脈沖和先前反射的超聲波信號之間的先前確定的能量差進行比較；以及

基于所述比較，確定對象是否正觸摸所述表面。