用于电容检测磁性键盘按键上的按键运动和有无手指的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:12811817 阅读:83 留言:0更新日期:2016-02-05 11:08
一种在击键的初始和后期阶段期间电容感测键帽位置的装置和方法。按键组件包括静止按键引导件磁体、可动键帽磁体以及发射器/接收器电极对。所述电极中的一个或两个位于键帽的下方。在击键期间电极之间的电容变化包括键帽与电极对之间的电容变化以及键帽与按键引导件之间的电容变化。这样可在整个击键过程中精确检测键帽位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于电容检测磁性键盘按键上的按键运动和有无手指的方法和装置相关申请本申请要求于2014年1月3日提交的序列号为14/146,811的美国专利申请的优先权,其要求于2013年1月4日提交的序列号为61/748,923的美国临时申请的优先权并且其全部公开内容在此以引用的方式并入本文。
本专利技术大体涉及电子器件。
技术介绍
可按压触摸表面(可以被按压的触摸表面)广泛应用于各种输入设备,包括小型键盘或键盘的按键或按钮的表面以及触摸板或触摸屏的表面。期望提高这些输入系统的可用性。图2显示了与以金属弹簧圆顶或橡胶圆顶启用的许多按键中所发现的“弹锁(snapover) ”触觉响应相关联的示例性触觉响应曲线的曲线图200。具体来说,曲线图200涉及由按键的触摸表面对用户施加的力和按键位移(相对于未按下位置的移动)的量。对用户施加的力可以是沿特定方向(诸如正或负按压方向)的合力或合力的一部分。同样,按键位移量可以是沿特定方向(诸如正或负按压方向)的按键行程的总量或一部分。力曲线210显示了四个按键按压状态212、214、216、218,其用四个橡胶圆顶在不同的按键位移量的刻画来描绘。当对按键未施加按压力并且按键处于未按压的位置(即,“准备”位置)时,按键处于“未按压”状态212。响应于按压输入,按键初始对某些按键位移和对用户施加的增加的反作用力做出响应。该反作用力随着按键位移量的增加而增大,直至达到“峰值”状态214的局部最大“峰值力”匕为止。在峰值状态214,金属弹簧圆顶即将弹起或橡胶圆顶即将缩回。当键帽、弹簧圆顶或橡胶圆顶、或与键帽一起移动的其他按键组件以局部最小“接触力”F2与按键的基部(或附接于基部的组件)形成初始物理接触时,按键处在“接触”状态216。当按键经过“接触”状态并且诸如通过压缩橡胶圆顶启用的按键中的橡胶圆顶而发生机械触底反弹时,按键处在“底部”状态218。弹锁响应由反作用力曲线的形状定义,反作用力曲线受诸如波峰和波谷的变化率和相关的幅值等变量的影响。峰值力匕和接触力F22差可以称之为“弹簧(snap)”。“弹簧比率”可以被确定为(或者如果需要百分比型的测量值,则可被确定为100 X (FrF2) /Fi) ο使用键帽底下的发射器/接收器电极对来电容感测击键位置的目前已知的键盘系统,受限于其能够精确检测初始击键运动的能力,这是因为电容响应是键帽和电极对之间的距离的平方的反函数。因此需要克服此限制的系统和方法。
技术实现思路
提供了用于电容感测键帽的初始和后期阶段的击键位置的方法与装置。在一个实施例中,按键组件包括静止按键引导件磁体、可动键帽磁体以及发射器/接收器电极对,其中一个电极位于键帽的下方,另一个电极位于按键引导件的下方。这样,响应于向下击键的发射器与接收器电极之间所测量的电容变化包括键帽与电极对之间的电容变化以及键帽与按键引导件之间的电容变化。因此,由于键帽与按键引导件之间的电容变化可在击键早期部分精确检测键帽位置,并且由于键帽与电极对之间的电容变化可在击键后期部分精确检测键帽位置。在按键组件的选择性实施例中,发射器/接收器电极对被布置在键帽的底下,并且按键引导件的导电元件(例如,磁体)接地或维持在恒定电压电位。将按键引导件接地反转了键帽与按键引导件之间响应于向下击键的电容响应,进一步提高发射器/接收器电极对精确检测初始击键运动的能力。【附图说明】下面将结合附图描述本专利技术的示例性实施例,除非另有说明,否则附图未按比例绘制,在图中相同的附图标记表示相同的元件,并且:图1示出了并入根据文中所述技术构造的基于按键的触摸表面的一个或多个实施方式的示例性键盘;图2是根据文中所述技术的作为以金属弹簧圆顶或橡胶圆顶启用的许多按键的特性的示例性触觉响应的曲线图;图3A-3B是根据文中所述技术构造的第一示例性触摸表面组件的简化侧视图;图4示出了根据文中所述技术的示例性键盘的分解图;图5是根据文中所述技术的包括静止按键引导件磁体、可动键帽磁体以及位于键帽下方的发射器/接收器电极对的示例性按键组件的示意性布局图;图6是表示根据文中所述技术的图5的可动键帽磁体与位于下方的电极对之间的电容耦合相对于向下击键的变化的曲线图;图7是根据文中所述技术的包括静止按键引导件磁体、可动键帽磁体以及发射器/接收器电极对的示例性按键组件的示意性布局图,其中一个电极位于键帽的下方且另一个电极位于按键引导件的下方;图8是表示根据文中所述技术的图7的可动键帽磁体与位于下方的电极对之间的电容耦合相对于向下击键的变化的第一信号叠加于表示图7的静止按键引导件磁体与可动键帽磁体之间的电容耦合相对于向下击键的变化的第二信号之上的曲线图;图9是示出根据文中所述技术的设置在键帽下方的电极对和接地的按键引导件磁体的图5的按键组件的选择性实施例;图10是表示根据文中所述技术的图9的电极对之间的电容相对于向下击键的变化的复合信号的曲线图;以及图11是根据文中所述技术的包括设置在发射器电极上方的具有铁磁夹形式的静止按键引导件磁体和设置在接收器电极上方的可动键帽磁体的按键组件的其他选择性实施例的不意性布局图。【具体实施方式】以下具体描述实际上仅仅是示例性的,并且无意于限制本专利技术或本申请以及本专利技术的用途。本专利技术的各种实施例提供了一种输入设备和方法,其便于实现改进的可用性、更薄的设备、更容易组装、更低成本、更灵活的工业设计或其组合。这些输入设备和方法包括可按压的触摸表面,其可被结合在任何数量的设备中。作为某些实例,可按压的触摸表面可以被实施为触摸板、触摸屏、按键、按钮的表面以及任何其他适当的输入设备的表面。这样,可结合可按压的触摸表面的设备的一些非限制性实例包括所有尺寸和形状的个人计算机,诸如台式电脑、笔记本电脑、上网本、超级本、平板电脑、电子阅读器、个人数字助理(PDA)以及包括智能手机的移动电话。附加示例性设备包括数据输入设备(包括远程控制、集成键盘或诸如在便携式计算机内的键盘、或外设键盘或诸如在平板电脑盖中配置的键盘、或独立的键盘、控制面板以及计算机鼠标)以及数据输出设备(包括显示屏和打印机)。其他实例包括远程终端、自助服务终端、零售点设备、视频游戏机(例如,视频游戏控制台、便携式游戏设备等)和媒体设备(包括录音机、编辑器和播放器,诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框、数码相机)。本文的论述主要集中在矩形触摸表面。然而,许多实施例中的触摸表面可以包括其他形状。示例性形状包括三角形、四边形、五边形、具有其他边数的多边形、类似于具有圆角或非线性边的多边形的形状、具有曲线的形状、细长的圆形或椭圆圈、具有上述任何形状的一部分的组合现状、具有凹或凸特征的非平面形状以及任何其他适当的形状。此外,虽然此处的讨论主要集中在触摸表面位于进行刚体运动的刚体的顶上,一些实施例可包括位于变形的柔性体顶上的触摸表面。“刚体运动”在文中用来表示以整个主体的平移或旋转为主的运动,其中主体的变形可以忽略不计。因此,触摸表面的任意两个给定点之间的距离的变化比主体的平移或旋转的关联量要小得多。此外,在各种实施方式中,可按压的触摸表面可包括阻挡光通过的不透明部分和允许光通过的半透明或透明部分,或这两者。图1示出了并入根据文中所述技术构造的多个(两个或更多个)基于可按本文档来自技高网
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用于电容检测磁性键盘按键上的按键运动和有无手指的方法和装置

【技术保护点】
一种键盘,包括:多个按键组件,其中所述按键组件的至少子集的每一个包括:具有第一导电部分的按键引导件;具有第二导电部分的键帽;发射器电极;以及设置在所述第二导电部分底下的接收器电极;其中,所述第一导电部分和第二导电部分进行磁性协作以在击键之后将所述键帽返回到标称位置;并且其中,所述第一发射器电极和第一接收器电极形成响应于所述击键的可变电容。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:RJ博伦德JK雷诺
申请(专利权)人:辛纳普蒂克斯公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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