CN110162198A - 输入装置和电子设备 - Google Patents

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CN110162198A CN201910394247.9A CN201910394247A CN110162198A CN 110162198 A CN110162198 A CN 110162198A CN 201910394247 A CN201910394247 A CN 201910394247A CN 110162198 A CN110162198 A CN 110162198A
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陈晓东
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Abstract

本公开提供了一种输入装置，应用于电子设备，所述电子设备包括面板，所述面板覆盖在所述电子设备的特定表面，所述输入装置包括：位置获取装置，用于获取至少一个接触点的位置信息；压力传感器，用于获取输入的力学信息；以及处理单元，用于至少基于所述位置信息和所述力学信息确定输入信息；其中，所述位置获取装置和所述压力传感器与所述面板堆叠设置。本公开还提供了一种电子设备。

Description

输入装置和电子设备
技术领域
本公开涉及一种输入装置和电子设备。
背景技术
压力触控板(forcepad)实现了指尖的用户界面，支持更多直观的手势。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种便于制备、触控精度高且可以支持整个面板下隐藏式的输入装置，应用于电子设备，所述电子设备包括面板，所述面板覆盖在所述电子设备的特定表面，所述输入装置可以包括位置获取装置、压力传感器和处理单元，其中，所述位置获取装置用于获取至少一个接触点的位置信息，所述压力传感器用于获取输入的力学信息，所述处理单元用于至少基于所述位置信息和所述力学信息确定输入信息，其中，所述位置获取装置和所述压力传感器与所述面板堆叠设置。
通过压力传感器获取力学信息，并通过位置获取装置获取接触点的位置信息，以基于力学信息和位置信息确定输入信息，所述位置获取装置、压力传感器与所述面板堆叠设置方式，和四个压力传感器的四悬臂梁结构相比，在保证立体(3D)触控的精准度的前提下，有效减小了forcepad的厚度，且降低制造难度。
可选地，所述接触点位于所述面板外表面对应所述位置获取装置的区域，其中，所述面板作为所述电子设备壳体的至少一部分。所述输入装置和面板的设置方式可以支持整个面板下隐藏式的forcepad设计方案，且不需要在forcepad区域开窗，以较低的生成制造难度和成本即可实现3D手势输入。
可选地，所述位置获取装置为电容式位置获取装置，包括电容检测层和电路板，所述电容检测层与所述面板的内表面相贴合，所述电路板设置在所述电容检测层的另一侧，其中，所述面板对应所述电容检测层位置的外表面提供接触区域，所述处理单元设置在所述电路板上，所述压力传感器与所述电路板电连接，且设置在所述面板的内表面上位于所述电路板之外的区域。输入装置中位置获取装置的物理结构可以有效降低forcepad整体厚度，使得forcepad整体厚度约1.2mm，有力支撑轻薄笔记本设计，为电池等部件留出更大空间。
可选地，所述压力传感器包括弹性波传感器，用于检测弹性波，其中，所述弹性波传感器通过柔性电路与所述电路板相连。弹性波传感器和柔性连接方式有助于降低forcepad整体厚度。
可选地，所述处理单元还用于至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息，以及，基于所述至少一个接触点的位置信息和所述修正后力学信息确定所述输入信息。可以实现以较少的压力传感器精确的获取不同接触点处受到的压力，降低计算复杂度且提高计算精度。
可选地，所述处理单元还用于基于不同接触点的位置对该位置处的弹性波形进行降噪，和/或，所述处理单元还用于基于补偿信息对所述力学信息进行补偿，得到补偿后力学信息，所述补偿信息根据位置获取装置获取的实际接触点的位置和所述弹性波传感器根据弹性波形计算的位置确定。提升压力检测准确度。
本公开的另一方面提供了一种电子设备，包括面板和如上所述的输入装置，其中，所述面板覆盖在所述电子设备的特定表面，所述输入装置用于获取输入信息。该电子设备支持整个面板下隐藏式的forcepad设计方案，且不需要在forcepad区域开窗，以较低的生成制造难度和成本即可实现3D手势输入。
可选地，所述面板作为所述电子设备壳体的至少一部分，所述电子设备还可以包括触觉反馈装置和连接结构，其中，所述触觉反馈装置，设置于所述输入装置上，并在接收到特定操作时产生触觉反馈，所述连接结构用于将所述面板固定在所述壳体上，以及阻隔所述触觉反馈传递至所述壳体。可以实现面板与壳体的软隔离，防止震动被削减。实现良好的点击下沉感，提高用户体验。
可选地，所述连接结构包括以下至少一种：泡棉胶、软胶点，和/或，所述面板的材料包括以下至少一种：玻璃、复合材料、高分子材料或陶瓷材料。
可选地，所述电子设备还可以包括一个或多个处理器以及计算机可读存储介质，其中，所述处理器用于响应于所述输入装置输入的输入信息，执行一个或多个计算机程序，所述计算机可读存储介质用于存储一个或多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现所述输入信息对应的功能。
本公开的另一方面提供了一种输入方法，可以包括如下操作，首先，获取至少一个接触点的位置信息，以及获取输入的力学信息，其中，所述接触点位于所述面板的外表面对应位置获取装置的区域，然后，至少基于所述位置信息和所述力学信息确定输入信息以便于输入所述输入信息。
可选地，所述方法还可以包括如下操作，在获取至少一个接触点的位置信息之后，至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息，相应地，所述至少基于所述至少一个接触点的位置信息以及所述力学信息确定输入信息包括至少基于所述至少一个接触点的位置信息以及所述修正后力学信息确定输入信息。
可选地，所述压力传感器为弹性波传感器，其中，所述至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息可以包括如下操作，在一种实施方式中，首先，基于不同接触点的位置(如坐标)对该坐标处的弹性波形进行降噪，然后，基于降噪后的弹性波形获取修正后力学信息。在另一种实施方式中，通过位置获取装置获取准确的接触点的第一位置信息，以及通过弹性波传感器输出的弹性波形计算接触点的第二位置信息，然后，利用所述第一位置信息和所述第二位置信息获取坐标补偿信息，接着，基于所述坐标补偿信息获取Z向形变量补偿信息，所述Z向为垂直于所述接触点所处的接触面的方向，然后，利用所述Z向形变量补偿信息对基于弹性波形获取的Z向形变量进行补偿，得到修正后的Z向形变量，接着，基于所述修正后的Z向形变量得到修正后力学信息。
可选地，所述至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息可以包括如下操作方式。首先，通过位置获取装置获取准确的接触点的第一位置信息，以及通过弹性波传感器输出的弹性波形(降噪后的弹性波)计算接触点的第二位置信息，然后，利用所述第一位置信息和所述第二位置信息获取坐标补偿信息，接着，基于所述坐标补偿信息获取Z向形变量补偿信息，所述Z向为垂直于所述接触点所处的接触面的方向，然后，利用所述Z向形变量补偿信息对基于弹性波形(降噪后的弹性波)获取的Z向形变量进行补偿，得到修正后的Z向形变量，接着，基于所述修正后的Z向形变量得到修正后力学信息。这样可以高效且精确的获取接触点的压力信息。
本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
本公开的另一方面提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的输入装置和电子设备的应用场景；
图2A示意性示出了根据本公开实施例的输入装置的结构示意图；
图2B示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的爆炸示意图；
图2C示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的仰视图；
图2D示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的截面示意图；
图2E示意性示出了根据本公开实施例的输入方法的流程图；
图2F示意性示出了根据本公开实施例的对力学信息进行修正的方法的流程图；
图2G示意性示出了根据本公开实施例的弹性波的示意图；
图3A示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的立体示意图；
图3B示意性示出了根据本公开实施例的输入装置的固定方式示意图；
图3C示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的固定方式示意图；
图3D示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的立体图；
图4示意性示出了根据本公开实施例的输入系统的框图；以及
图5示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。
本公开的实施例提供了一种输入装置，应用于电子设备，所述电子设备包括面板，所述面板覆盖在所述电子设备的特定表面，其中，该输入装置包括位置获取装置、压力传感器以及处理单元，通过位置获取装置获取至少一个接触点的位置信息，以及通过压力传感器获取输入的力学信息，然后至少基于所述位置信息和所述力学信息确定输入信息，所述位置获取装置和所述压力传感器与所述面板堆叠设置。该输入装置可以支持整个面板下隐藏式的forcepad设计方案，不需要在forcepad区域开窗，即可实现3D手势输入，结构和制造工艺简单，降低成本50％以上，便于推广。
图1示意性示出了根据本公开实施例的输入装置和电子设备的应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。
如图1所示，用户在如虚线所示的输入区域上可以进行操作输入，如手指上下滑动时滚动显示页面、手指左右滑动时切换显示页面、手指点击时输入点击指令等，当然，也可以实现如现有技术中的多点操控功能，此外，还可以实现3D手势输入，例如，当手指以较轻的力度在输入区域上下滑动时对应滚动显示页面，当手指以较大的力度在输入区域上下滑动时对应音量、亮度等的调节，也就是说，用户可以从X、Y、Z三个维度进行输入，大大增加了输入信息的种类，有助于提升用户的使用便捷度。其中，虚线区域表示输入装置所在区域，该输入装置可以暴露在所述电子设备的表面之外，也可以内嵌于所述电子设备的表面之内，还可以被所述电子设备的面板覆盖在内。
图2A示意性示出了根据本公开实施例的输入装置的结构示意图。该输入装置10应用于电子设备，所述电子设备包括面板11，所述面板11覆盖在所述电子设备的特定表面。
如图2A所示，所示输入装置10可以包括位置获取装置1、压力传感器2和处理单元3。
其中，所述位置获取装置1用于获取至少一个接触点的位置信息，所述压力传感器2用于获取输入的力学信息，所述处理单元3用于至少基于所述位置信息和所述力学信息确定输入信息。所述位置获取装置1和所述压力传感器2与所述面板11堆叠设置。上述电子设备的特定表面可以为所述电子设备的操作面，如需要设置forcepad的一面，例如，所述面板11可以作为笔记本电脑上设置键盘的面的壳体。
可选地，上述堆叠设置可以包括如下情形，例如，所述位置检测装置1和所述压力传感器2可以分别直接设置在所述面板11的内表面的不同区域上。又例如，所述压力传感器2也可以设置在所述位置检测装置1上，所述位置检测装置1设置在所述面板11的内表面上，在此不做限定。所述接触点可以位于所述面板11上对应所述位置获取装置1的区域，所述接触点可以为用户的手指、触控笔等在所述面板11上对应所述位置获取装置1的区域内的触碰点。
例如，所述接触点位于所述面板外表面对应所述位置获取装置的区域，所述面板作为所述电子设备壳体的至少一部分。又例如，所述位置获取装置1和所述压力传感器2可以设置在玻璃材质的面板和所述电子设备的壳体上设置键盘的面(如笔记本的设置键盘的金属材质或复合材料的壳体)之间，所述面板11与所述壳体的至少部分表面共形，并将所述位置获取装置1的外表面和所述压力传感器2的检测面表面贴装在所述面板11的内表面。这样可以提供一种表面平整、无需为forcepad开窗的整体设计，降低输入装置的厚度、制造难度和成本。
所述处理单元3可以包括操作确定单元和输入单元。其中，所述操作确定单元用于至少基于所述至少一个接触点的位置信息和所述力学信息确定输入信息，所述输入单元用于输入所述输入信息。需要说明的是，该处理单元3可以集成在所述位置获取装置1中，例如，集成在所述位置获取装置1的电路板12(参考图2B所示)上。所述操作确定单元可以根据至少一个接触点的位置信息确定用户的接触手势、滑动手势和多点触控手势等。此外，所述操作确定单元还可以根据所述压力传感器2发送的压力信号确定用户对所述位置获取装置1施加的压力信息，这样可以结合用户的操作手势和压力信息确定用户希望输入的3D输入信息，例如，轻点击、重点击、多点触控等操作信息，然后，通过输入单元将该3D输入信息对应的操作指令发送给电子设备的中央处理单元(CPU)。
具体地，所述位置获取装置1可以采用基于电容检测的触控技术、基于电阻检测的触控技术等，只要能精准检测接触点的坐标的技术都适用，在此不做限定。以下以电容触控技术为例进行说明。
图2B示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的爆炸示意图。
如图2B所示，该位置获取装置1可以包括：面板11、电路板12、电容检测层(未图示)。其中，所述面板11具有外表面和内表面，所述外表面提供接触区域。所述面板11的材质包括但不限于：玻璃板、复合材料板、高分子面板、陶瓷面板等中至少一种。其中，图2B中的面板11的面积仅为示例，面板11的面积可以大于或等于电容检测层的面积，压力传感器2可以设置在面板11上除电路板12以外的位置，也可以设置在电容检测层上，还可以设置在所述面板11上除电容检测层之外的位置，只要是能便于检测到输入的力学信息即可。在一个实施例中，压力传感器2的厚度小于等于所述电路板12的厚度，设置在面板11上除电路板12以外的位置，这样可以尽量减小输入装置10的厚度，实现整块面板11下隐藏式的forcepad设计方案。
例如，所述电容检测层与所述面板11的内表面相贴合，所述电路板12设置在所述电容检测层的另一侧，如位于所述电容检测层朝内的一侧。具体地，所述输入装置10还可以包括粘合层14，所述电容检测层和所述电路板12通过粘合层14固定在一起。当所述压力传感器2位于所述电路板12上时，该粘合层14需要具有较好的力学参数传导能力。
在一个具体实施例中，该位置获取装置1包括一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有氧化铟锡(ITO)涂层，最外层是矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，如在四边形的工作面的四个角引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸面板上对应位置获取装置1的接触区域时，由于人体电场，用户和位置获取装置1表面之间形成一个耦合电容。对于高频电流来说，电容是导体，于是手指从接触点引出一个微小的电流，这个电流流经四个电极的电流值与手指到四角的距离成正比，由此电路板能够根据电流值精确计算得到触控的位置，接触点坐标的计算精度可以达到99％以上。
所述处理单元3与所述电路板12电连接。可选地，所述处理单元3可以集成在所述电路板12上，所述压力传感器2设置在所述面板11上或者设置在所述电路板12上。
所述压力传感器2可以为基于弹性形变的压力传感器、基于压敏材料的压力传感器、基于弹性波检测的压力传感器等，只要能满足设计需求(如灵敏度需求、设计尺寸需求、响应灵敏度需求等)即可，在此不做限定。所述压力传感器2的个数可以为一个或多个，例如，1个、2个、4个、8个等。另外，所述压力传感器2可以设置在所述面板11或所述位置获取装置1的朝向设备内部面的任意位置，例如，1个压力传感器2可以设置在所述位置获取装置1的朝向设备内部面的中心位置、任意一边的中间位置、任意一角等，又例如，2个压力传感器2可以分别设置在所述面板11或所述位置获取装置1的朝向设备内部面的任意两边的附近位置、1个中心位置以及另1个靠近任意一边位置、分别位于靠近一边的近两端位置(如最接近用户的一边)等，又例如，4个压力传感器2可以分别设置在所述位置获取装置1的朝向设备内部面的每个靠近角的位置等。以上仅为示例性说明，不能理解为对本公开的限定。可选地，2个压力传感器2可以分别设置在所述位置获取装置1的朝向设备内部面的靠近第一边的近两端位置，所述第一边为最接近用户的一边。
图2C示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的仰视图。
如图2C所示，所述压力传感器2为弹性波传感器，用于检测弹性波，所述弹性波传感器通过柔性电路121与所述电路板12相连，为了保证信号传递的可靠性，所述柔性电路121可以通过连接器件122与电路板12相连。
所述面板11可以通过连接结构6固定在电子设备的特定表面，例如，通过卡扣、螺栓、插接孔等机械结构固定在电子设备的表面，此外，也可以通过粘胶、泡棉等将所述面板11粘贴在电子设备的特定表面，当然，还可以通过焊接、化学反应等方式进行固定，在此不做限定。
此外，所述电子设备还可以包括间隔结构，例如间隔层，所述间隔层可以设置在所述连接结构6与所述电子设备的操作面的壳体之间，所述压力传感器2表面贴装在所述面板11或所述电路板12上，且由所述间隔层提供机械支撑。这样可以避免所述压力传感器2受到超出承受能力的压力而导致的损伤。所述间隔层可以为具有一定机械强度的镂空板，其厚度可以与所述压力传感器相当，当然，该间隔层可以根据设计需求进行加厚或减薄，另外，该间隔层不是必须的，可以根据设计需求去除等。
图2D示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的截面示意图。
如图2D所示，在本实施例中，柔性电路板16贴合在面板11的内表面上，面板11的外表面提供操作面以获取接触点的位置信息。位置获取装置1和压力传感器2设置在所述柔性电路板16上。其中，面板11为玻璃面板，厚度W为约0.55毫米，尺寸为约300毫米×80毫米，柔性电路板16的厚度为约0.1毫米，位置获取装置1和压力传感器2的厚度(与W同向)为约1毫米。因此，Forcepad器件总体厚度在1.2毫米以内，相对于现有的多悬臂梁结构的压力触控板为整机节省了约3.0毫米空间，且无需在电子设备的壳体上开窗以设置压力触控板。
本公开提供的输入装置在整面面板，如玻璃面板内部贴合位置获取装置，如触控板(touchpad)模组，同时在touchpad模组的两侧的玻璃面板内表面贴合压力传感器。这样就可以利用压力传感器检测弹性波信号，以获取用户输入的力学信息，例如，两颗压力传感器通过检测玻璃震动信号，基于震动信号计算得到输入的力学信息，实现3维输入。
图2E示意性示出了根据本公开实施例的输入方法的流程图。
如图2E所示，所示输入方法可以包括操作S201～操作S203。
在操作S201中，获取至少一个接触点的位置信息，以及获取输入的力学信息。
具体地，可以通过位置获取装置获取至少一个接触点的位置信息，以及通过压力传感器获取输入的力学信息，其中，所述接触点位于所述面板的外表面上对应所述位置获取装置1的区域。
例如，可以通过如上所述的位置获取装置(如电容触控传感器)获取用户的至少一个接触点的位置信息，以及通过如上所述的压力传感器(如弹性波传感器)获取用户对所述面板11施加的压力信息。
在操作S203中，至少基于所述位置信息和所述力学信息确定输入信息。
具体地，可以至少基于上述至少一个接触点的位置信息以及上述力学信息确定输入信息。例如，翻页，滚动屏幕、点击人机交互界面中的某个图标、查看某个对象的属性信息等。
当然，所述方法还可以包括如下操作：输入所述输入信息。其中，所述输入信息可以输入给所述电子设备，此外，还可以输入给其它相关的电子设备，例如，可以对彼此界面中显示的虚拟物体进行操作的电子设备。
在另一个实施例中，还可以对力学信息进行修正以提高触控的精准度。具体地，所述方法还可以包括如下操作。
在获取至少一个接触点的位置信息之后，至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息。
相应地，所述至少基于所述至少一个接触点的位置信息以及所述力学信息确定输入信息包括至少基于所述至少一个接触点的位置信息以及所述修正后力学信息确定输入信息。
具体地，所述处理单元3还用于至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息，以及，基于所述至少一个接触点的位置信息和所述修正后力学信息确定所述输入信息。
其中，对所述力学信息进行修正可以包括两种方式，一种是对弹性波形进行降噪，这样可以有助于提升力学信息的精确度，另一种是利用接触点的位置信息对力学信息进行修正。
关于对弹性波形进行降噪的方案中，例如，可以首先基于不同接触点的坐标对该坐标处的弹性波形进行降噪，即不同坐标点的弹性波具有一些特性的噪音，可以对这些噪音进行滤除，然后，基于降噪后的弹性波形获取修正后力学信息。
在一个实施例中，所述处理单元还可以用于基于不同接触点的位置对该位置处的弹性波形进行降噪，和/或，基于补偿信息对所述力学信息进行补偿，得到补偿后力学信息，所述补偿信息根据位置获取装置获取的实际接触点的位置和所述弹性波传感器根据弹性波形计算的位置确定。
由于压力传感器2需要固定在一个具体位置，例如，对应所述面板11的某个位置，而用户的接触点可能位于所述面板11的各个位置，在不同的接触点上施加同一强度的压力时，压力传感器2检测到的信号会有所不同，因此，为了使得检测到的各个接触点的压力值的精准度更高，可以对所述力学信息进行修正。此外，受环境的影响，所述压力传感器2输出的信号中会存在噪声，因此，可以进行降噪。另外，如果采用弹性波传感器作为压力传感器2，由于弹性波传感器检测所有弹性波形，复杂的波形叠加对于计算Z向压力的难度较大，例如，需要占用很多计算资源，并且计算时间过长会对输入装置10的响应速度有影响，因此，需要简化算法并通过补偿的方式来保证获取的压力信息的精确度。
在一个实施例中，所述压力传感2为弹性波传感器，所述处理单元3还可以包括修正单元，所述修正单元用于至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息。相应地，所述操作确定单元具体用于基于所述至少一个接触点的位置信息和所述修正后力学信息确定输入信息。需要说明的是，当所述压力传感2为弹性波传感器时，所述弹性波传感器可以为2个，这样不会因过于复杂的波形叠加的处理而消耗大量的计算资源或导致较长的响应时长，且计算的精度也较好。可选地，所述弹性波传感器可以设置在所述输入装置10的靠近用户的一侧，该侧所在区域的使用率较高，有助于提升准确度。
其中，所述修正单元可以包括降噪子单元和补偿子单元。所述降噪子单元可以用于基于不同接触点的坐标对该坐标处的弹性波形进行降噪，所述补偿子单元可以用于基于补偿信息对所述力学信息进行补偿，得到修正后力学信息，所述补偿信息根据位置获取装置获取的实际接触点的坐标和所述弹性波传感器根据弹性波形计算的坐标确定。
例如，采用修正补偿方式提高Z向相关信息的计算精度，同时降低运算所需时长。如可以使用位置获取装置1得到的位置信息(X，Y值)作为闭环反馈输入信息，修正基于弹性波传感器计算到的原始计算Z向相关信息的偏差量，最终得到Z向相关信息的精确数据。
图2F示意性示出了根据本公开实施例的对力学信息进行修正的方法的流程图。
如图2F所示，所述至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息，可以包括操作S2041～操作S2049。
在操作S2041中，通过位置获取装置获取准确的接触点的第一位置信息(如坐标信息)，以及通过弹性波传感器输出的弹性波形计算接触点的第二位置信息。其中，获取第一位置信息和第二位置信息的算法可以同现有技术，在此不做限定。需要说明的是，获取基于弹性波形计算第二接触坐标的算法有多种，可以选取其中响应速度快的算法以提升响应速度，精度可以通过后续的补偿算法进行补偿。
在操作S2043中，利用所述第一位置信息和所述第二位置信息获取位置补偿信息，如坐标补偿信息。
具体地，坐标信息可以为(X，Y)，该坐标补偿信息可以为分别对坐标X或对坐标Y进行补偿的信息，例如，对X进行补偿的信息可以通过式(1)计算得到。
Fx(t)＝a0(t)×Fx'(t) (1)
其中，Fx'(t)为基于弹性波形计算得到的X坐标，a0(t)为补偿值(操作S2043需要得到的X坐标补偿值)，Fx(t)表示位置获取装置得到的接触点实际的X坐标。
对Y进行补偿的信息可以通过式(2)计算得到。
Fy(t)＝a1(t)×Fy'(t) (2)
其中，Fy'(t)为基于弹性波形计算得到的Y坐标，a1(t)为补偿值(操作S2043需要得到的Y坐标补偿值)，Fy(t)表示位置获取装置得到的接触点实际的Y坐标。
在操作S2045中，基于所述坐标补偿信息获取Z向形变量补偿信息，所述Z向为垂直于所述接触点所属接触面的方向。
具体地，可以采用公式(3)得到Z向形变量补偿信息。
a3(t)＝α×a0(t)+β×a1(t) (3)
其中，a3(t)为Z向的形变量补偿值，α和β可以为经验值、标定值等，这样就可以实现根据X坐标的补偿值和Y坐标的补偿值获取Z向的形变量补偿信息(如补偿值)。
在操作S2047中，利用所述Z向形变量补偿信息对基于弹性波形获取的Z向形变量进行补偿，得到修正后的Z向形变量。
具体地，可以采用式(4)获取修正后的Z向形变量。
Fz(t)＝a3(t)×Fz'(t) (4)
其中，Fz'(t)为基于弹性波传感器检测到的弹性波形计算得到的Z向形变量。
在操作S2049中，基于所述修正后的Z向形变量得到修正后力学信息。
例如，可以基于弹性系数和弹性形变量来计算修正后力学信息。
通过以上操作即可得到接触点所受到的压力信息的精确值。
图2G示意性示出了根据本公开实施例的弹性波的示意图。
如图2G所示，波形a和波形b对应同一个接触点施加相同的压力时所检测到的波形，虽然波形重合度较高，但是仍然存在差别，至少部分是由于噪声导致，因此，可以通过降噪提升弹性波传感器检测到的波形的精确度。波形c和波形d对应相邻的接触点施加相同的压力时所检测到的波形，通过对波形的计算可以得到接触点的位置。
需要说明的是，弹性波传感器检测的是弹性波形，当没有震动(如没有触碰面板11)的时候检测不到波形，但是，本公开提供的方案可以基于弹性波传感器检测用户持续以相同的力按压面板11(理论上此时不存在弹性波形)的力学信息，这是由于用户给面板11施加力时，所施加的力通常会存在一定幅度的波动，此时就会检测到弹性波形，可以根据弹性波形计算力学信息。此外，即使所施加的力不存在任何波动，本公开提供的方案仍然可以基于弹性波传感器检测用户持续以相同的力按压面板11时的力学信息，这是由于，首先，用户在长时间按压之后会松开手指，此时可以检测到弹性波形，根据该弹性波形可以确定用户之前是否在按压面板11，其次，由于本公开可以采用位置获取装置1(如电容触控技术)获取接触点的位置信息，此时自然可以确定用户是否按压面板11，因此可以借助位置获取装置1输出的信息确定用户是否持续以相同的力度按压面板11。而对于改变力度持续按压面板11的情形，则可以直接根据接收的弹性波形确定力度的变化。
本公开提供的输入装置，在获取所述至少一个接触点的位置信息和所述力学信息之后，可以根据预设的坐标-受力-输入信息的对应关系来确定输入信息，并发送给电子设备的处理器以实现该输入信息对应的功能。
图3A示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的立体示意图。
如图3A所示，为将所述面板11的内表面翻转至朝上时输入装置10的立体示意图。在本实施例中，为了提升用户的体验度，在用户输入操作时，可以给用户进行反馈。例如，当用户的手指接触到位置获取装置1对应的面板11外表面的接触区域时，给出震动反馈，或者，当用户的手指按压面板11时，不同的按压力度反馈不同的震动强度，或者，当用户输入不同的输入信息时，给出不同的震动反馈模式(如连续震动、脉冲式震动、震动由强至弱、震动的间隔时长不同等)，在此不做限定。
具体地，所述面板作为所述电子设备壳体的至少一部分，所述电子设备还可以包括触觉反馈装置4，所述触觉反馈装置4具体可以设置于所述输入装置10上或者所述面板11表面对应所述输入装置10之外的其它区域上。压力传感器2、电路板12、盖板11、处理单元3、粘合层14、柔性电路121和连接器件122等可以如上所述，在此不再赘述。
此外，所述电子设备还可以进一步包括支架。其中，所述支架用于提供容纳空间，所述触觉反馈装置4用于在所述输入装置10被接触或检测到特定操作时进行接触反馈，所述支架可以设置在所述间隔层和所述电子设备的壳体之间，如设置在所述电子设备的底面的壳体或所述电子设备上设置键盘面的壳体支架，所述触觉反馈装置4设置在所述容纳空间处。例如，所述触觉反馈装置4可以为线性马达、转子马达或震动块等，当然，还可以为其它能带来触感变化的装置。
Forcepad在设计过程中需要考虑触觉(haptics)的用户体验(User Experience，简称UE)问题。由于采用整个面板11的设计方案，触觉震动容易被面板11传导到整个机身，造成震动幅度被大大消减，这会导致无法模拟点击(click)下沉感，影响用户体验。
为了解决上述问题，所述电子设备还可以包括连接结构6，用于将所述面板11固定在所述电子设备的壳体上，以及阻隔所述触觉反馈传递至所述壳体。具体地，所述连接结构可以包括以下至少一种：泡棉胶、软胶点。
以下结合图3B和图3C对图3A作进一步说明。图3B和图3C中面板11和输入装置10以及触觉反馈装置4可以参考图3A相关说明，在此不再详述。
图3B示意性示出了根据本公开实施例的输入装置的固定方式示意图。
如图3B所示，所述连接结构6包括泡棉胶，例如，具有开窗的方框型的泡棉胶、条状泡棉胶、L型泡棉胶等，其中泡棉胶的厚度可以大于所述输入装置10的整体厚度，如大于1.3毫米等。通过泡棉胶将所述输入装置10包围在内，可以实现所述面板11与所述电子设备的壳体之间的软隔离，能减少接触反馈(如震动等)传递至所述电子设备的壳体上以使得用户能够感受到较微弱的震动反馈，保证用户的触觉体验。
图3C示意性示出了根据本公开另一实施例的输入装置的固定方式示意图。
如图3C所示，所述连接结构6包括软胶点，例如，所述连接结构6可以包括3个、4个、5个、6个、8个、10个或更多个等软胶点，其中软胶点的尺寸可以大于所述输入装置10的整体厚度，如大于1.5毫米等。通过软胶点将实现所述面板11与所述电子设备的壳体之间的软隔离，例如，设置在所述面板11与所述电子设备的壳体之间或者设置在所述电路板12和所述电子设备的壳体之间，能减少接触反馈(如震动等)传递至所述电子设备的壳体上以使得用户能够感受到较微弱的震动反馈，保证用户的触觉体验。
图3D示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的立体图。
如图3D所示，面板11不仅仅覆盖在输入装置10的表面，而是覆盖了所述电子设备100的设置键盘面的朝向用户的面，这样可以使得设置键盘面的朝向用户的面为平整表面，且可以实现Forcepad的功能，给用户带来更好的体验和视觉效果，此外，由于输入装置10可以设置在面板11的内表面，无需在面板11上开窗，有效降低制造难度和成本。需要说明的是，面板11可以仅覆盖设置键盘面的朝向用户的面，还可以覆盖设置键盘面的除键盘以外的区域。此外，所述面板11还可以同时覆盖设置键盘的至少部分面和所述电子设备的其它表面，如所述电子设备的底面、所述电子设备的侧面等，在此不做限定。
图4示意性示出了根据本公开实施例的输入系统的框图。
如图4所示，处理单元具体可以包括接触点检测模块401、接触响应模块402、波形数据计算模块403、Z’校正模块404、受力响应模块405和手势模块406，其中，接触点检测模块401分别与位置获取装置、接触响应模块402和Z’校正模块404通讯连接，接触点检测模块401将位置信息(X，Y)发送给接触响应模块402和Z’校正模块404。波形数据计算模块403分别与模拟单元和Z’校正模块404通讯连接，波形数据计算模块403通过弹性波形计算Z向形变量，并发送给Z’校正模块404。接触响应模块402将获取的位置信息(X，Y)发送给手势模块406。受力响应模块405利用Z向形变量计算Z向力学信息，并发送给手势模块406。手势模块406根据位置信息(X，Y)和Z向力学信息确定用户的手势，并根据手势确定输入信息，然后将输入信息输入给电子设备的CPU。
根据本公开的实施例的模块、子模块、单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块、子模块、单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块、子模块、单元中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本公开实施例的模块、子模块、单元中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
例如，接触点检测模块401、接触响应模块402、波形数据计算模块403、Z’校正模块404、受力响应模块405和手势模块406中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，接触点检测模块401、接触响应模块402、波形数据计算模块403、Z’校正模块404、受力响应模块405和手势模块406中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。
本公开的另一方面还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括：面板和如上所述的输入装置。
其中，所述面板覆盖在所述电子设备的特定表面，所述输入装置用于获取输入信息。面板和输入装置可以参考如上所述的实施例，在此不再赘述。
图5示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的框图。图5示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，所述电子设备500可以包括：如上所述的输入装置530、一个或多个处理器510和计算机可读存储介质520。其中，所述输入装置530与所述处理器510电连接，所述处理器510可以响应于所述输入装置530输入的输入信息，执行一个或多个计算机程序，所述计算机可读存储介质520用于存储一个或多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器510执行时，实现所述输入信息对应的功能。
具体地，处理器510例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器510还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器510可以是用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
计算机可读存储介质520，例如可以是非易失性的计算机可读存储介质，具体示例包括但不限于：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存等等。
计算机可读存储介质520可以包括程序521，该程序521可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器510执行时使得处理器510执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。
程序521可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，程序521中的代码可以包括一个或多个程序模块，例如包括程序模块521A、程序模块521B、……。应当注意，程序模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器510执行时，使得处理器510可以执行所述输入信息对应的功能或其任何变形。
根据本公开的实施例，处理器510可以与计算机可读存储介质520进行交互，来执行根据本公开实施例的所述输入信息对应的功能或其任何变形。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现所述输入信息对应的功能。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (10)

1.一种输入装置，应用于电子设备，所述电子设备包括面板，所述面板覆盖在所述电子设备的特定表面；所述输入装置包括：
位置获取装置，用于获取至少一个接触点的位置信息；
压力传感器，用于获取输入的力学信息；以及
处理单元，用于至少基于所述位置信息和所述力学信息确定输入信息；
其中，所述位置获取装置和所述压力传感器与所述面板堆叠设置。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其中：
所述接触点位于所述面板外表面对应所述位置获取装置的区域；以及
所述面板作为所述电子设备壳体的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的输入装置，其中：
所述位置获取装置为电容式位置获取装置，包括：
电容检测层，与所述面板的内表面相贴合；
电路板，设置在所述电容检测层的另一侧；
其中，所述面板对应所述电容检测层位置的外表面提供接触区域，所述处理单元设置在所述电路板上，所述压力传感器与所述电路板电连接，且设置在所述面板的内表面上位于所述电路板之外的区域。
4.根据权利要求3所述的输入装置，其中：
所述压力传感器包括弹性波传感器，用于检测弹性波，
其中，所述弹性波传感器通过柔性电路与所述电路板相连。
5.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述处理单元还用于至少基于所述至少一个接触点的位置信息对所述力学信息进行修正，得到修正后力学信息，以及，基于所述至少一个接触点的位置信息和所述修正后力学信息确定所述输入信息。
6.根据权利要求4所述的输入装置，其中，所述处理单元还用于：
基于不同接触点的位置对该位置处的弹性波形进行降噪；
和/或
基于补偿信息对所述力学信息进行补偿，得到补偿后力学信息，所述补偿信息根据位置获取装置获取的实际接触点的位置和所述弹性波传感器根据弹性波形计算的位置确定。
7.一种电子设备，包括：
面板，覆盖在所述电子设备的特定表面；以及
如权利要求1至6任一项所述的输入装置，用于获取输入信息。
8.根据权利要求7所述的电子设备，所述面板作为所述电子设备壳体的至少一部分，还包括：
触觉反馈装置，设置于所述输入装置上，并在接收到特定操作时产生触觉反馈；以及
连接结构，用于将所述面板固定在所述壳体上，以及阻隔所述触觉反馈传递至所述壳体。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中：
所述连接结构包括以下至少一种：泡棉胶、软胶点；
和/或
所述面板的材料包括以下至少一种：玻璃、复合材料、高分子材料或陶瓷材料。
10.根据权利要求7所述的电子设备，还包括：
一个或多个处理器，用于响应于所述输入装置输入的输入信息，执行一个或多个计算机程序；以及
计算机可读存储介质，用于存储一个或多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现所述输入信息对应的功能。
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