CN112416137B - 计算装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计算装置，可包括：键盘；与设置在键盘中的键的下侧机械连通的开关；处理器；电连接到处理器的传输线；电连接到处理器的感测线，并且当键被按下时，传输线和感测线可通过开关选择性地连接；与处理器通信的存储器；以及已编程指令，已编程指令在被执行时使处理器测量来自感测线的电容的至少一个变化，将该至少一个变化识别为指示键被按下的电容特性，识别逻辑未能识别出键被按下，该逻辑被配置为根据与在传输线和感测线之间建立的临时连接相关联的测量来指示键被按下，并且执行命令以指示键被按下。

Description

计算装置及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月29日由Brian Monson等人提交的申请号为62/879,851的、标题为“用于触摸板和键盘的混合电路(Hybrid Circuit for a Touch Pad andKeyboard)”的、已转让给本受让人的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用明确地并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种计算装置，并且特别地，涉及一种具有键盘的计算装置。键盘通常包括键的布置，其中每个键连接至位于键下方的电开关。多条传输线向与不同的键相关联的开关的一侧提供电压。开关的另一侧连接至不同的感测线。当开关响应于用户按下键而闭合时，各个传输线和感测线临时接触。可以通过测量感测线上的电压来检测该临时接触。
背景技术
在授予Richard D.Woolley等人的公开号为20070279385的美国专利(以下称为‘385公开文献)中公开了操作触摸板和键盘两者的电路的示例。该参考文献明确地教导触摸板传感器控制电路系统可以在第一模式下控制触摸敏感或接近度敏感的触摸板的操作，并且在第二模式下用作键盘控制器。触摸板传感器控制电路系统还确定键盘上的哪些键已经通过键的操纵被启用，其中由触摸板传感器控制电路系统来检测键的按压。
在‘385公开文献中描述的另一实施例中，触摸板和键盘同时都处于活动状态。由于触摸板传感器控制电路系统在典型的电容模式下操作，这种同时操作的模式是可能的。然而还应认识到，由于键盘和触摸板都处于活动状态，该实施例比电路系统切换模式以独立地操作触摸板或键盘的实施例消耗更多的电力。在电路同时控制键盘和触摸板的实施例中，‘385公开文献描述了触摸板传感器控制电路系统通过电极栅格联接至触摸板，在该电极栅格中，第一组电极配置为X电极，并且第二组电极配置为Y电极。触摸板参数的所有测量从单个感测电极获取，而不是从X或Y电极组获取。‘385公开文献进一步解释了感测电极不与X电极和Y电极设置在同一层。相反，感测电极与X和Y电极电隔离。
‘385公开文献描述了键盘被重新设计为具有布置成位于栅格上方的多个键。X电极和Y电极的栅格在键盘的键下方相交。当按下键盘的任意键时，X电极和Y电极与该键下方的感测电极之间的互电容将发生变化，并且该电容变化由触摸板传感器控制电路系统检测。
第二个现有技术参考文献，即授予Stephan A.Mato的专利号为6,204,839的美国专利，描述了一种并入到便携式计算机中并包括介电基件的键盘和指点装置组合，在该介电基件的顶侧，形成间隔开的一系列基于电容的接近度感测系统的导电衬垫构件部分。可手动按压的键构件位于该衬垫上方。当感测系统切换到键入模式时，衬垫电容式地感测按下该衬垫的相关联的键的用户手指的接近度、速度和加速度，并输出可由计算机使用的信号以显示与按下的键相关联的字符。感测到的每个手动按下的键的增加的敲击速度可用于改变屏幕上显示的键字符图像，例如将字符大写、加粗或加下划线。感测系统可以被手动地或自动地从其键入模式切换到指点模式，在该指点模式中，该感测系统电容式地感测各种手部和手指的运动和指向，以便响应于感测到的手部和手指的运动和指向执行各种指点功能，诸如光标移动、选取功能和滚动功能。这两个参考文献所公开的全部内容通过引用并入本文。
发明内容
在本公开的实施例中，一种输入装置可以包括键盘系统，其中，键盘系统包括电连接至集成电路的键盘传输线、电连接至集成电路的键盘感测线，并且键盘传输线和键盘感测线可以通过并入键盘系统中的开关选择性地连接。该输入装置还可以包括电容式触摸系统，其中，电容式触摸系统包括电连接至集成电路的触摸传输线和电连接至集成电路的触摸感测线。键盘系统和电容式触摸系统可以在操作期间使用集成电路的至少一个公共组件，并且键盘系统和电容式触摸系统可同时运行。
输入装置可以包括将键盘感测线连接到集成电路的第一输入/输出和将触摸感测线连接到集成电路的第二输入/输出。
输入装置可以包括将键盘传输线连接到集成电路的第三输入/输出和将触摸传输线连接到集成电路的第四输入/输出。
输入装置可以包括将键盘传输线和触摸传输线都连接到集成电路的第三输入/输出。
输入装置可以包括被组合且可同时运行的键盘传输线和触摸传输线。
集成电路的至少一个公共组件可以包括由以下组成的组中的至少一项：传输引脚、接收引脚、存储器、处理资源、通信引脚、调节器及其组合。
开关可以选自以下所组成的组：圆顶开关、膜开关、机械开关、电开关及其组合。
输入装置可以包括专用于处理由键盘系统中的开关的闭合产生的信号的第一逻辑集合，以及专用于处理在电容式触摸系统和键盘系统中产生的电容式信号的第二逻辑集合。
集成电路可以包括存储器和已编程指令，以在识别被用户的手指按下的键盘系统的键的同时，利用与用户的手指是否按下键盘系统的键无关的第二逻辑集合来识别用户的手指相对于键盘系统的放置。
集成电路可以包括存储器和已编程指令，以利用第二逻辑集合来识别用户手指的接近，并基于至少一次接近的识别来激活集成到键盘系统中的背光。
集成电路可以包括存储器和已编程指令，以利用第二逻辑集合来识别由用户在键盘系统附近执行的手势，并基于至少一次手势的识别来执行动作。
集成电路可以包括存储器和已编程指令，以利用第二逻辑集合来识别用户手指在键盘系统的键上的接近度、利用第二逻辑集合来测量指示键被按下的键附近的电容值、识别第一逻辑集合未能识别出该键被按下、并且执行命令以指示该键被按下。
集成电路可以包括存储器和已编程指令，以利用第一逻辑集合来识别键盘系统的键的按下，并至少部分地基于对键的按下的识别，将利用第二逻辑集合处理的测量分类为误报。
该测量可以至少部分地基于电容式触摸系统的触摸板附近的用户的手掌。
在本公开的实施例中，一种计算装置可以包括键盘系统。键盘系统可包括：电连接到集成电路的多个键盘传输线；电连接到集成电路的多个键盘感测线，该多个键盘感测线和该多个键盘传输线在栅格图案中定向；位于栅格图案的键盘传输线和键盘感测线的相交处的多个开关，其中，该多个键盘传输线和该多个键盘感测线可通过并入键盘系统中的开关选择性地连接。该计算装置可以包括电容式触摸系统。该电容式触摸系统可以包括电连接到集成电路的多个触摸传输线和电连接到集成电路的多个触摸感测线。该键盘系统和该电容式触摸系统可以在操作期间使用集成电路的至少一个公共组件，并且该键盘系统和该电容式触摸系统是可以同时执行的。
该计算装置可以包括将键盘感测线连接到集成电路的第一输入/输出集合，以及将触摸感测线连接到集成电路的第二输入/输出集合。
该计算装置可以包括将键盘传输线连接到集成电路的第三输入/输出集合，以及将触摸传输线连接到集成电路的第四输入/输出集合。
该计算装置可以包括将键盘传输线和触摸传输线都连接到集成电路的第三输入/输出集合。
可以将成对的键盘传输线和触摸传输线一起排序。
该触摸传输线和该键盘传输线中的至少部分被组合并且被同时通电。
在本公开的实施例中，一种计算装置可以包括键盘、与设置在键盘中的键的下侧机械连通的开关、处理器、电连接到处理器的传输线、电连接到处理器的感测线，并且当键被按下时，传输线和感测线可通过开关选择性地连接，并且计算装置可以包括与处理器通信的存储器、以及存储在存储器中的已编程指令，该指令在被执行时使处理器：测量来自感测线的电容的至少一次变化；将该至少一次变化识别为指示键被按下的电容特性；识别逻辑未能识别出键被按下，该逻辑被配置为根据与在传输线和感测线之间建立的临时连接相关联的测量来指示键被按下；并且执行命令以指示键被按下。
识别至少一次变化包括查询指示键被按下的至少一个存储的电容特性的数据结构。
已编程指令在被执行时可以使处理器执行机器学习模块，以确定指示键被按下的至少一个存储的电容特性。
执行命令以指示键被按下可以包括：基于来自键盘的输入查询在计算装置上运行的程序；基于来自键盘的指令的输入分析指令序列；至少部分地基于分析，生成该指令旨在从与按下的键兼容的键盘接收输入的似然值；并且基于该似然值指示键被按下。
该程序可以是文字处理程序。
指令序列可以包括拼写错误的单词。
该至少一个电容特性可以包括超过电容值阈值。
该至少一个电容特性可包括电容值的整体变化。
该至少一个电容特性可以包括电容值的变化率。
在本公开的实施例中，一种控制计算装置的方法可以包括：测量键盘的感测线上的电容的至少一次变化，其中，该键盘包括传输线，当键被按下时，该传输线可以通过开关选择性地连接至感测线；将该变化识别为指示键被按下的电容特性；识别逻辑未能识别出键被按下，该逻辑被配置为根据与在传输线和感测线之间建立的临时连接相关联的测量来指示键被按下；并且执行命令以指示键被按下。
识别该至少一次变化可以包括查询指示键被按下的至少一个存储的电容特性的数据结构。
该方法可以包括运行机器学习模型以确定指示键被按下的该至少一个存储的电容特性。
执行命令以指示键被按下可以包括：基于来自键盘的输入查询在计算装置上运行的程序；基于来自键盘的指令的输入来分析指令序列；至少部分地基于分析生成指令旨在从与按下的键兼容的键盘接收输入的似然值；并且基于该似然值指示键被按下。
该程序可以是文字处理程序。
该指令序列可以包括拼写错误的单词。
该至少一个电容特性可包括超过电容值阈值。
该至少一个电容特性可以包括电容值的整体变化。
在本公开的实施例中，一种用于控制计算装置的计算机程序产品可以包括非暂时性计算机可读介质，该介质存储可由处理器执行以测量键盘的感测线上的电容的至少一次变化的指令，其中，键盘可包括传输线，当键被按下时，该传输线可通过开关选择性地连接至感测线；将至少一次变化识别为指示键被按下的电容特性；识别逻辑未能识别出键被按下，该逻辑被配置为根据与在传输线和感测线之间建立的临时连接相关联的测量来指示键被按下；并且执行命令以指示键被按下。
识别该至少一次变化可以包括查询指示键被按下的至少一个存储的电容特性的数据结构。
该指令可由处理器执行以运行机器学习模型，以确定指示键被按下的至少一个存储的电容特性。
在本公开的实施例中，一种计算装置可以包括键盘、与设置在键盘中的键的下侧机械连通的开关、处理器、电连接到该处理器的传输线、电连接到该处理器的感测线，当键被按下时，传输线和感测线可通过开关选择性地连接；并且计算装置包括与处理器通信的存储器、以及存储在存储器中的已编程指令，这些指令在被执行时使处理器在未按下键时识别来自感测线的电容的变化、基于电容的变化识别在键盘附近执行的手势，并基于至少一次手势的识别执行动作。
该动作可以包括改变计算装置的电源模式。
该动作可以包括执行针对在计算装置上运行的程序的命令。
该动作可以包括改变计算装置上的显示器设置。
该动作可以包括改变并入计算装置中的音频设置。
该动作可以包括激活并入计算装置中的背光。
该动作可以包括移动呈现在计算装置的显示器中的光标。
该动作可以包括选择呈现在计算装置的显示器中的对象。
该手势可以选自以下所组成的组：沿着键盘的长度的至少一部分移动手、沿着键盘的宽度的至少一部分移动手、在键盘上方竖直地移动手、在键盘上方沿对角线移动手、在键盘上方以U形运动移动手、在键盘上方以圆周运动移动手、及其组合。
可以用单手执行手势。
可以用多只手执行手势。
该计算装置可以包括显示器和已编程指令，该指令在被执行时使处理器在显示器中呈现受控参数并基于手势的特性来改变该受控参数。
执行动作可以至少部分地基于手势相对于键盘的二维位置。
执行动作可以至少部分地基于手势相对于键盘的三维位置。
在本公开的实施例中，一种控制计算装置的方法可以包括：即使在没有按下键盘的键的情况下，也识别键盘的感测线上的电容的变化，其中键盘包括传输线，当按下键时，传输线可通过开关选择性地连接到感测线；基于电容的变化来识别在键盘附近执行的手势；并且基于至少一次手势的识别来执行动作。
该方法可以包括在显示器中呈现受控参数并且基于手势的特性来改变受控参数。
执行动作可以至少部分地基于手势相对于键盘的二维位置。
执行动作可以至少部分地基于手势相对于键盘的三维位置。
在本公开的实施例中，一种用于控制计算装置的计算机程序产品可以包括非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质存储指令，该指令可由处理器执行以即使在键未被按下时也识别键盘的感测线上的电容变化，其中，键盘包括传输线，传输线可在键被按下时通过开关选择性地连接至感测线；基于电容的变化来识别在键盘附近执行的手势；并且基于至少一次手势的识别来执行动作。
该指令可由处理器执行以在显示器中呈现受控参数并基于手势的特性来改变该受控参数。
在本公开的实施例中，一种操作输入装置的方法可以包括：当位于感测线和传输线的相交处的开关闭合时，测量感测线的电特性的第一变化，并将该第一变化解译为键的按下；当位于感测线和传输线的相交处的开关断开时，测量感测线的电特性的第二变化，并将该第二变化解译为接近度信号。
该第一变化可以是电压变化。
该第二变化可以是电流变化。
该第二变化可以是手部接近键的结果。
附图说明
通过参照以下附图可以实现对本发明的本质和优点的进一步理解。在附图中，相似的部件或特征可以具有相同的附图标记。
图1示出根据本公开的计算装置的示例。
图2示出根据本公开的键盘传输线和键盘感测线的栅格的示例。
图3示出根据本公开的计算装置的组件的示例。
图4示出根据本公开的与集成电路通信的键盘和触摸板的示例。
图5示出根据本公开的与集成电路通信的键盘和触摸板的示例。
图6示出根据本公开的在键盘上方的手势的示例。
图7示出根据本公开的在键盘上方触发动作的手势的示例。
图8示出根据本公开的在键盘上方触发动作的手势的示例。
图9示出根据本公开的在键盘上方触发动作的手势的示例。
图10示出根据本公开的在键盘上方触发动作的手势的示例。
图11示出根据本公开的在键盘上方触发动作的手势的示例。
图12示出根据本公开的在键盘上方触发动作的手势的示例。
图13示出根据本公开的在键盘上方触发动作的手势的示例。
图14示出根据本公开的识别键盘未能识别出键按下的示例。
图15示出根据本公开的查询在计算装置上运行的程序以帮助确定未能检测到键按下的示例。
图16示出根据本公开的手势模块的示例。
图17示出根据本公开的键盘备用模块的示例。
图18示出根据本公开的识别键盘未能识别出键按下事件的示例。
图19示出根据本公开的识别键盘未能识别出键按下事件的示例。
图20示出根据本公开的基于在键盘上方的手势触发动作的示例。
图21示出根据本公开的基于在键盘上方的手势触发动作的示例。
图22示出根据本公开的操作键盘的示例。
具体实施方式
本描述提供了示例，并且不旨在限制本发明的范围、可应用性或配置。相反，随后的描述将向本领域技术人员提供使得能够实施本发明的实施例的描述。可以对元件的功能和设置进行各种改变。
因此，各个实施例可以适当地省略、替代或添加各种进程或组件。例如，应理解的是，可以以与所描述的顺序不同的顺序来执行方法，并且可以添加、省略或组合各个步骤。而且，关于一些实施例的所描述的方面和元件可以在各种其他实施例中组合。还应理解的是，以下系统、方法、装置和软件可以单独或共同地作为更大系统的组件，其中其他进程可以优先于或以其它方式修改这些组件的应用。
出于本公开的目的，术语“对齐的”通常是指平行的、基本平行的或形成小于35.0度的角度。出于本公开的目的，术语“横向的”通常是指垂直的、基本垂直的或形成在55.0度和125.0度之间的角度。出于本公开的目的，术语“长度”通常是指物体的最长尺寸。出于本公开的目的，术语“宽度”通常是指物体从一侧到另一侧的尺寸，并且可以指的是垂直于该物体的长度而穿过物体进行测量。
出于本公开的目的，术语“电极”通常是指电导体的旨在用于进行测量的部分，并且术语“路线”和“路径”通常是指电导体的不旨在用于进行测量的部分。出于本公开的目的，参考电路，术语“线”通常是指电极和电导体的“路线”或“路径”部分的组合。出于本公开的目的，术语“Tx”通常是指传输线，并且术语“Rx”通常是指感测线。
图1示出计算装置100的示例。在该示例中，计算装置是便携式计算机。在所示的示例中，计算装置100包括输入装置，诸如键盘102和触摸板104。计算装置100还包括显示器106。由计算装置100操作的程序可以在显示器106中示出，并由用户通过键盘102和/或触摸板104提供的指令序列来控制。
键盘102包括键108的布置，当用户用足够的力按下键以使键108朝着位于键盘102下方的开关被按下时，键108可以被单独地选择。响应于选择键108，程序可以接收关于如何操作的指令，诸如确定哪些类型的文字需要处理的文字处理程序。用户可以使用触摸板104，以向在计算装置100上操作的程序添加不同类型的指令。例如，可以通过触摸板104来控制显示器106中示出的光标。用户可以通过沿触摸板104的表面滑动他或她的手部来控制光标的位置。在一些情况下，用户可以将光标移动到位于计算装置的显示器中的对象处或附近，并通过触摸板104给出命令以选择该对象。例如，用户可以通过一次或多次轻敲触摸板104的表面来提供指令以选择对象。
图2示出用于图1中示出的键盘100的电路系统的示例。在该示例中，键盘传输线202和键盘感测线204的栅格200设置在键108的布置的下方的印刷电路板206上。在所示的示例中，为了简单起见，仅示出了代表性数量的键盘传输线202和键盘感测线204。在该示例中，每个键盘传输线202通过开关208连接到键盘感测线204。开关208可以与键盘102的键相关联。出于本公开的目的，栅格200中的键盘传输线202的部分和键盘感测线204的部分被认为是键盘传输线202和键盘感测线204的电极部分。出于本公开的目的，键盘传输线202和键盘感测线204的位于栅格200外部的、向集成电路发送信息的部分被认为是键盘传输线202和键盘感测线204的路径或路线部分。
可以根据本公开中描述的原理使用任意适当类型的开关。根据本公开可以使用的开关的非穷举列表包括但不限于：圆顶开关、膜开关、机械开关、电开关、其他类型的开关或其组合。
可以基于预定序列将电压分别施加到键盘传输线202中的每一条。在一些情况下，该序列可以以特定顺序循环通过键盘传输线202中的每一条，并允许传输线中的每一条在不同的时间分别通电。在其他示例中，键盘传输线202中的每一条可以具有连续施加的电压。
当键被按下时，键的物理移动使相应的键盘传输线202和键盘感测线204的部分临时形成物理接触。这种临时物理接触导致键盘传输线202和键盘感测线204之间的电连接，并使键盘传输线202的电压改变。测量键盘感测线204上的电压变化。基于通电的键盘传输线和键盘感测线204的相交处，利用电压的变化来确定被按下的键的位置。
与键盘传输线202和键盘感测线204的路径通信的集成电路212的开关逻辑210可以解译电压变化以确定哪些键被按下。该信息可以被发送到在计算装置上运行程序的操作系统。
同一集成电路212的电容式触摸逻辑214可以接收来自触摸板104的输入。来自触摸板104的信息可以用于确定关于光标位置、计算装置的显示器中的对象的选择的信息，或者其他类型的信息。该信息也可以从集成电路212发送到操作系统，以向正在由计算装置操作的程序提供附加指令。
集成电路212可以同时处理来自键盘102的电压输入和来自触摸板104的电容测量。来自集成电路212的与键盘102和触摸板104有关的被处理的信息可以同时发送到操作系统。在一些情况下，从键盘102或触摸板104接收到的信息被实时处理并发送而不会互相干扰。
在同一集成电路上处理触摸板和键盘输入的一个优点是，可以在集成电路层面解决键盘输入和触摸板输入之间的不一致，而不是在解决不一致之前将不一致信号发送到操作系统。例如，在用户的手掌停留在触摸板上的某些情况下，在用户打字时可能会导致同时来自触摸板和键盘的输入可能出现不一致。在一些情况下，集成电路212可以运行处理，该处理导致拒绝来自触摸板的输入并且仅将来自键盘的输入发送到操作系统。这样可以避免错误信息通过多个处理层面而被发送。因此，带宽和处理资源得到更有效的利用。
在一些情况下，电容式触摸逻辑214可以用于解译来自键盘的栅格200的信号。当开关208断开且键盘传输线202通电时，键盘传输线202和键盘感测线204可以在相交处存储彼此之间的电容能量。然而，当诸如用户的手部或手指的另一电导体接近与断开的开关相关联的键时，该电容的值可能会变化。当电容由于手指、手部或其他电导体的接近而变化时，沿键盘感测线204的长度的电流可能会移动，从而导致在沿键盘感测线204的位置处的电流的可测量的变化。在一些情况下，可以通过感测线上的电压的变化来检测电流的变化。
由于开关闭合导致的键盘感测线204上的电特性的变化可以与当手指、手部或另一电导体接近键时的键盘感测线204上的电特性的变化区分开。由于这些电特性的变化是可区分的，集成电路212中的电容式触摸逻辑214可以通过键盘在这些输入之间进行区分。在一些情况下，这些来自键盘的不同类型的信号可以由同一集成电路同时处理。
在一些示例中，集成电路212与键盘和触摸板两者通信。在该示例中，开关逻辑210可以用于处理来自键盘的输入，并且电容式触摸逻辑214可以用于处理来自键盘102和触摸板104两者的输入。
在其他示例中，集成电路212不附接到触摸板。在这样的示例中，开关逻辑210和电容式触摸逻辑214都可以用于处理来自键盘102的输入。
图3示出计算装置100的组件的示例。在该示例中，键盘102和触摸板104与集成电路212通信。在一些情况下，诸如发光二极管(LED)300的背光系统可以直接或通过键盘的电路系统直接或间接连接到集成电路。
集成电路212可以位于计算系统100的主板302上。
主板302可以为计算系统的组件提供附加的处理层。主板可以包括印刷电路板(PCB)以及PCB上的多个控制电路、存储器和处理单元。主板可以提供控制电路彼此交互的处理层。另外，主板302的PCB可以包括可以插入外围装置的连接器。主板302可以包括将不同的控制电路连接在一起的路径。在一些计算系统100中，主板302可以包括嵌入式控制器304，该嵌入式控制器304可以向特定的控制器电路提供至少部分的处理资源。在该示例中，集成电路将信息提供给嵌入式控制器304。本公开中描述的原理的另一优点是，通过在主板302上具有操纵触摸板和键盘的处理的单个集成电路212，而不是具有用于键盘和触摸板中的每一个的分开的集成电路，使主板上的实际结构最小化。
处理电容式触摸输入的逻辑和处理开关输入的逻辑可以通过构成同一电路的一部分来共享公共组件，从而简化计算装置的电路并减少部件。这些逻辑集合可以共享的公共组件中的至少一个包括传输引脚、接收引脚、存储器、处理资源、通信引脚、调节器、其他组件或其组合。
图4示出位于主板304上的集成电路212的示例。集成电路212包括存储器400、用于处理开关输入的第一逻辑集合402和用于处理电容式触摸/接近度感测的第二逻辑集合404。第一逻辑集合402连接到第一输入/输出集合406(Rx引脚)，并且第二逻辑集合404连接到第二输入/输出集合408(Rx引脚)。另外，第一逻辑集合402连接到第三输入/输出集合410(Tx引脚)，并且第二逻辑集合404连接到第四输入/输出集合412(Tx引脚)。
在该示例中，第一逻辑集合402可以通过第三Tx引脚集合410控制键盘传输线202，而第二逻辑集合404可以通过第四Tx引脚集合412控制触摸传输线414。键盘感测线204连接到第一输入/输出集合406(Rx引脚)，并且触摸感测线416连接到第二输入/输出集合408(Rx引脚)。在该示例中，键盘和触摸板的传输线中的每一条可以彼此独立地排序。在一些情况下，传输线被排序为彼此同步。在另一示例中，键盘传输线202和触摸传输线414中的至少一个被连续地通电。
图5示出位于主板304上的集成电路212的示例。在该示例中，第一逻辑集合402和第二逻辑集合404连接到第三输入/输出集合410(Tx引脚)。在该示例中，键盘传输线202和触摸传输线414中的至少部分是组合的，使得它们同时被通电。在这样的示例中，键盘传输线202和触摸传输线414中的至少部分被一起排序。
图6示出根据本文描述的原理的在键盘102上执行手势600的示例。如图2的描述中所指出的，键盘传输线202和键盘感测线204可以用作电极，以感测由于当开关断开时接近键盘的诸如手部或手指的导电物体的接近而引起的电容变化。连接至键盘电极的电容式感测逻辑允许检测键盘上的手势。
键盘102上的任意适当类型的手势600都是可检测的。可以至少部分地基于沿着与键盘102的长度对齐的方向602的移动、沿着与键盘102的宽度对齐的方向604的移动、沿着相对于键盘102的竖直方向606的移动、沿着键盘的对角线方向的移动、沿着另一方向的移动、另一类型的移动或其组合，通过键盘102上的运动来识别手势600。在一些情况下，手势可以包括U形运动、圆形运动、成角度的运动、L形运动、螺旋运动、对角线运动、竖直运动、横向运动、锯齿形运动、连续运动、轻敲运动、挥动运动、不连续运动、夹捏运动、不对称运动、拍手运动、另一类型的运动或其组合。可以用单只手、两只手、多只手或其组合来执行手势600。
在一些情况下，当手势接近键盘102的键而执行时，手势600是可检测的。在其他示例中，当手势位于由键盘102的长度、键盘102的宽度以及计算装置的显示器106的高度限定的三维空间内时，手势可以是可检测的。
在一些情况下，手势600的二维位置可以确定待执行的动作的类型。例如，与手势600在键盘102的左侧或中部上方执行时相比，在键盘的右侧上方执行的该手势可以触发不同的动作。
在一些情况下，手势600的三维位置可以确定待执行的动作的类型。例如，与手势600在显示器的高度的大约一半的高度处或者甚至在显示器106的大约整个高度的高度处执行时相比，在键盘上方几毫米内执行的该手势600可以触发不同的动作。
手势600可以用于在计算装置中执行任意适当类型的动作。例如，手势可用于执行以下非穷举列表中的动作中的至少一项，但不限于：更改电源模式、打开/关闭计算机、启动睡眠模式、减少在计算机上运行的处理的数量、启动省电模式、提高计算装置的性能、向正在由计算系统运行的程序发送指令、打开/关闭程序、保存文档、打印文档、发送电子邮件、草拟文本、创建图片、复制和粘贴功能、更改显示器设置、更改音频设置、激活背光系统、禁用背光系统、移动光标、选择显示器中的对象、其他类型的动作或其组合。
图7示出在键盘102的第一区域700上方的手势600的示例，该第一区域700位于键盘102的右手侧。在该示例中，手势600触发显示器106中的音频水平指示器702的呈现。响应于显示音量水平指示器702，用户可以升高或降低他或她的手部以相应地升高或降低音频水平。在一些情况下，用户可以将他或她的手部收回以关闭音量水平指示器702。
图8示出在键盘102的第二区域800上方的手势600的示例，该第二区域800位于键盘102的左手侧。在该示例中，手势600触发屏幕亮度指示器802的呈现。响应于显示屏幕亮度指示器802，用户可以升高或降低他或她的手部以相应地使屏幕亮度变亮或变暗。在一些情况下，用户可以将他或她的手部收回以关闭屏幕亮度指示器802。
图9示出用户沿键盘102的长度的至少一部分挥动他或她的手部的示例。在此示例中，该手势600可以使打开的文档900移动至一侧、最小化、关闭、保存，以其他方式被控制、以其他方式受影响、或其组合。在一些情况下，用户可以通过沿相反方向移回他或她的手部来引起相反的动作。例如，如果向右挥动手部使文档900关闭，则向左挥动手部可以使文档900打开。
图10示出触发移动光标1000的动作的手势600的示例。在该示例中，用户以锯齿状的运动1002移动他或她的手部，并且光标1000通过以锯齿状的运动1002移动而跟随。
图11示出利用在键盘102上方执行的手势来选择计算装置的显示器106中的对象1100的示例。在该示例中，用户可以执行将光标1000的运动锁定到用户的手部移动的第一手势。然后，用户可以通过执行第二手势来使光标1000移动到对象1100。然后，用户可以执行第三手势以选择对象1100。在一些示例中，对象1100是程序图标，并且选择对象1100可以使程序打开或以其他方式执行任务。在选择对象1100之后，用户可以继续利用第四手势来移动光标1000。在需要时，用户可以执行第五手势以使光标从用户的手部移动解锁。在一些示例中，可以通过相同的移动、不同的移动、相同的位置、不同的位置或其组合来识别上述手势或其他手势。
图12示出使用第一只手1200和第二只手1202执行手势的示例。在图12所示的示例中，第一只1200和第二只手1202分离并使显示器106中的对象扩大。在其他示例中，第一只1200和第二只手1202可移动得彼此更接近，以使对象收缩。
图13示出接近键盘102的手1300的手势的示例。响应于该手势，触发的动作可以是使与键盘102相关联的至少一个背光通电。在该示例中，并入键盘102的LED 1302可被激活。在一些情况下，只要通过键盘的接近度感测特征或通过键盘的开关感测特征检测到任意移动，背光就可以维持下去。在预定时间段的无移动后，背光可以关闭。
图14示出使用键盘102的接近度感测特征作为开关电路系统的备用的示例。键盘开关可能故障的原因的非穷举列表包括但不限于：开关的机械组件上的磨损、损坏的机械组件、在键被按下时阻止在传输线与感测线之间形成电连接的灰尘或其他碎屑、由液体蒸发后在电路上留下导电沉积物的矿泉水或其他类型的液体对电路系统造成的污染、其他原因或其组合。
图14示出当键被按下时可由接近度逻辑和开关逻辑处理的测量。在第一图表1400中，y轴1402代表电容的变化，并且x轴1404代表时间的流逝。在第二图表1406中，y轴1408代表开关感应信号，并且x轴1410代表时间的流逝。接近度感测逻辑和开关逻辑都应同时接收信号。当手指接近键的顶部时，电容可以呈指数增加，导致在开关闭合从而在开关逻辑中触发附加信号之前电容急剧上升。在该示例中，可以存在电容阈值1412，从而在超过该电容阈值1412时，关联到键按下。因此，接近度感测逻辑可以确定当超过该阈值时键被按下。
如图14中所示，超过电容阈值1412的电容事件1414在同一时刻对应于开关事件1416。在该示例中，示出了当超过电容阈值但未测量到开关事件时的事件检测失败1418。
在该示例中，逻辑可以确定键按下已发生并且发送键按下事件已发生的指令。在另一事件中，逻辑可以利用外部证据查询键被按下或未被按下。外部证据的一个示例可以是查询在计算装置上运行的程序。在文字处理程序从集成电路获取输入以拼写单词的示例中，逻辑可以参考基于键按下序列的单词的拼写。在图15的示例中，单词“invtation”1500拼写错误，并且键按下失败与表示“i”的键相关联，该表示“i”的键按顺序在关联到字母“v”和“t”的键之间。在这种情况下，逻辑可以确定键被按下，并发送了适当的指令，以便将拼写错误的单词更改为正确的拼写1502。然而，如果查询表明单词拼写正确，则逻辑可以确定电容测量为误报且未发生键按下。
图16示出手势模块1600的示例。在该示例中，手势模块1600包括存储器中的已编程指令，并且可以包括关联的固件、逻辑、处理资源、存储器资源、电源、处理资源、硬件或其他类型的硬件以执行手势模块1600的任务。手势模块1600包括电容变化识别器1604、手势识别器1606和动作执行器1608。
电容变化识别器1604可以识别在关联的开关仍然断开时在键盘的传输线和键盘的感测线之间发生电容变化。在一个示例中，开关可以是圆顶开关、电开关、机械开关、膜开关、另一类型的开关或其组合。
当开关保持断开时，随着手部、手指或另一导电物体接近传输线和感测线的相交处，传输线和感测线之间的电容值发生变化。可以在感测线上测量电容的这种变化。当开关响应于关联的键的按下而闭合时，感测线的电特性也发生变化。例如，感测线上的电压可以变化。响应于由于手部、手指或其他导电物体的接近而引起的电容变化的感测线的电特性的变化不同于当开关闭合时导致的电特性的变化。这些差异是可区分的，从而允许电容变化识别器1604区别开关断开时的变化和开关闭合时的变化。
手势识别器1606可以识别正在做出的手势。手势特性的识别可以取决于由手部或其他类型的导电物体执行的移动的类型。在一些情况下，手势的特性基于在三维空间或二维空间中执行的手势的位置。在一些情况下，手势的移动类型和位置被用来确定手势的特性。
在一个示例中，当与键盘的右手侧上的第一键相关联的第一感测线在第一时刻由于用户的手部的接近而具有电容变化，随后与第一键左侧的行键相关联的感测线经历相似的电容变化时，第一类型的手势可以被识别为挥动动作。受到与不同序列的键相关联的电容变化的影响的另一序列的感测线可以指示另一类型的手势。在另一示例中，可以通过以特定模式变化的电容变化来识别手势。例如，当用户的手接近键盘时，电容的变化可能会以一定速率增加，而当用户的手远离键盘时，电容的变化可能会以一定速率减小。与电容的变化相关联的模式可以用于识别手势。在一些情况下，键序列和电容变化模式的类型的组合可以用于识别手势。
动作执行器1608可以使与所识别的手势相关联的动作得到执行。在一些示例中，按序列执行的某些手势可能触发不同的动作，即使那些相同的手势在不按序列执行时不会触发这些动作。例如，使光标移动的手势之后可以是在显示器中选择对象的手势。如果光标尚未锁定到用户手部的移动，则选择对象的手势可能会触发不同的操作。动作执行器1608可以触发任意适当类型的动作。在一些情况下，该动作与结合图6-图13所描述的手势相关联。
在一些示例中，手势模块可以包括作为动作执行器的示例的特定模块，诸如参数呈现器1610和参数改变器1612。动作执行器的其他示例可以被实现为特定模块。
在具有参数呈现器1610的示例中，参数呈现器1610可以基于第一手势使水平指示器呈现在计算装置的显示器中，并且参数改变器可以基于第二手势使所显示的水平发生变化。
图17示出键盘备用模块1700的示例。在该示例中，键盘备用模块1700包括存储器中的已编程指令，并且可以包括关联的固件、逻辑、处理资源、存储器资源、电源、处理资源、硬件或其他类型的硬件以执行键盘备用模块1700的任务。键盘备用模块1700包括电容变化测量器1704、特性识别器1706、键故障识别器1708和键按下指示器1710。
电容变化测量器1704可以测量在键盘的键的布置下方的栅格中的感测电极的电特性的变化。当开关保持断开时，随着手部、手指或另一导电物体接近传输线和感测线的相交处，传输线和感测线之间的电容值发生变化。可以由电容变化测量器1704在感测线上测量电容的这种变化。
特性识别器1706可以确定所测量的变化的特性指示键按下。例如，当手指按下键时，感测线中的关联的电容变化也会增加。在一些情况下，在键按下到最下部时，手指可能会尽可能接近关联的传输线和感测线之间的相交处，从而导致基于接近度的最大电容变化。这种电容变化值可以是可预测的，使得该变化值与键按下相关。在一些情况下，当达到该相关的电容变化值时，无论开关是否闭合，都可以得出键被按下的结论。在一些情况下，在处理资源确定键被按下之前，不必达到该相关的变化。
在电容变化指示键按下且开关逻辑未能识别出键按下的情况下，键故障识别器1708可以确定开关逻辑未能识别出键已被按下。当电容变化超过与键按下相关的阈值，但与该键相关联的感测线的电特性没有表现出指示开关闭合的特性时，键故障识别器1708可以确定键已被按下。
键按下指示器1710可以指示键被按下。键指示器可以导致从逻辑发送的键按下的序列包括失败的键按下。键按下指示器1710可以发送信息，该信息校正实际上被按下的键敲击的序列以填充缺失的键敲击的空缺。
在一些示例中，键盘备用模块1700可以包括以下非穷举列表中的任意一个：程序查询器模块1712、指令序列分析器模块1714、似然值生成器模块1716、存储的特性的数据结构1718以及学习模块1720。
程序查询器模块1712可以使逻辑查询在计算装置上运行的程序，以帮助确定键按下故障是否正确。指令序列分析器模块1714可以分析被按下的键的序列，以确定键是否有可能被按下。如果键的序列指示单词或其他类型的指令拼写错误或出错，则似然值生成器模块1716可以分配键被按下的高似然值。在一些情况下，序列分析器模块可以呈现一组不清楚的情况，这可以使似然值生成器模块1716对键故障是否正确分配低似然值。系统可以根据分配的似然值将事件分类或不分类为键按下。
数据结构可以包括与当键被按下时类似的诸如电容特性的电特性。例如，数据结构可以包括待超过以指示键被按下的电容值阈值。数据结构还可以包括与键按下的特征相匹配的电容变化曲线。数据结构还可以包括在机械开关损坏、液体溅入键盘和可能导致键盘故障的其他类型的情况下有可能发生的特征。
学习模块1720可以分析何时键故障检测是正确的以及何时键故障不是正确的。学习模块1720可以学习到阈值水平太低并使阈值水平增加。在一些情况下，由于电容变化特征或另一电特性，学习模块1720可以确定例如使回形针或硬币卡在他或她的键盘上的影响电容的某些用户动作不代表键的按下。在这些情况可能伪装键按下的情况下，学习模块可以添加有助于确定是否发生键按下的特征和特性。
在一些情况下，基于诸如用户的保湿程度、手指大小、手指长度、其他因素或其组合的个人特征，不同的用户可能引起不同的电容变化量。这些变化可能使得需要将电容变化阈值水平改变为基于不同的用户而改变。学习模块1720可以帮助识别阈值水平的需要的变化。
图18示出根据本公开的识别键盘未能识别键按下事件的方法1800的示例。可以基于涉及图1-17所描述的装置、模块和原理的描述来执行该方法1800。在该示例中，方法1800包括：测量1802键盘的感测线上的电容的至少一次变化，其中键盘包括当键被按下时可通过开关选择性地连接至感测电极的传输线；将该至少一次变化识别1804为指示键被按下的电容特性；识别1806逻辑未能识别出键被按下，该逻辑被配置为根据与在传输线和感测线之间建立的临时连接相关联的测量来指示键被按下；以及执行1808命令以指示键被按下。
图19示出根据本公开的识别键盘未能识别键按下事件的方法1900的示例。可以基于涉及图1-17所描述的装置、模块和原理的描述来执行该方法1900。在该示例中，方法1900包括：测量1902键盘的感测线上的电容的至少一次变化，其中键盘包括当键被按下时可通过开关选择性地连接至感测电极的传输线；将该至少一次变化识别1904为指示键被按下的电容特性；识别1906逻辑未能识别出键被按下，该逻辑被配置为根据与在传输线和感测线之间建立的临时连接相关联的测量来指示键被按下；基于来自键盘的输入查询1908在计算装置上运行的程序；基于来自键盘的指令的输入分析1910指令序列；至少部分地基于分析，生成1912指令旨在从与按下的键兼容的键盘接收输入的似然值；以及基于该似然值指示1914键被按下。
图20示出根据本公开的基于键盘上的手势触发动作的方法2000的示例。可以基于涉及图1-17所描述的装置、模块和原理的描述来执行该方法2000。在该示例中，方法2000包括：当键盘的键未被按下时，识别2002键盘的感测线上的电容的变化，其中键盘包括当键被按下时可通过开关选择性地连接至感测线的传输线；基于该电容的变化识别2004在键盘附近执行的手势；以及基于至少一次手势的识别执行2006动作。
图21示出根据本公开的基于键盘上的手势触发动作的方法2100的示例。可以基于涉及图1-17所描述的装置、模块和原理的描述来执行该方法2100。在该示例中，方法2100包括：当键盘的键未被按下时，识别2102键盘的感测线上的电容的变化，其中键盘包括当键被按下时可通过开关选择性地连接至感测线的传输线；基于该电容的变化来识别2104在键盘附近执行的手势；基于至少一次手势的识别执行2106动作；在显示器中呈现2108受控参数；以及基于手势的特性改变2110受控参数。
图22示出根据本公开的操作键盘的方法2200的示例。可以基于涉及图1-17所描述的装置、模块和原理的描述来执行该方法2200。在该示例中，方法2200包括：当感测线和传输线的相交处的开关闭合时，测量2202感测线的电特性的第一变化；将该第一变化解译2204为键按下；当感测线和传输线的相交处的开关断开时，测量2206感测线的电特性的第二变化；以及将第二变化解译2208为接近度信号。
这些组件可以单独地或共同地由适于在硬件中执行一些或全部可应用功能的一个或多个专用集成电路(ASIC)来实现。可替代地，功能可以由一个或多个集成电路上的一个或多个其他处理单元(或处理核心)来执行。在其他实施例中，可以使用可以以本领域中已知的任意方式编程的其他类型的集成电路(例如，结构化/平台ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)和其他半定制IC)。每个单元的功能还可以全部或部分地用嵌入在存储器中的指令来实现，该指令被格式化以由一个或多个通用或专用处理器执行。
应注意的是，以上讨论的方法、系统和装置仅用于作为示例。必须强调的是，各个实施例可以适当地省略、替代或添加各种进程或组件。例如，应理解的是，在替代实施例中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，并且可以添加、省略或组合各个步骤。另外，关于一些实施例的所描述的特征可以在各个其他实施例中组合。实施例的不同方面和元件可以以类似的方式组合。另外，应强调的是，技术在发展，因此，许多元件本质上是示例性的，并且不应解释为用于限制本发明的范围。
在描述中给出具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域普通的技术人员将理解到，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。例如，公知的电路、过程、算法、结构和技术在没有不必要的细节的情况下被示出，以避免使实施例不清楚。
另外，应注意的是，实施例可以描述成示出为流程图或框图的过程。尽管每个实施例都可以将操作描述为序列过程，然而许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新排列操作的顺序。过程可能具有附图中未包括的其他步骤。
此外，如本文所公开的，术语“存储器”或“存储器单元”可以表示用于存储数据的一个或多个装置，包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、核心存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储器装置或其他用于存储信息的计算机可读介质。术语“计算机可读介质”包括但不限于：便携式或固定存储装置、光学存储装置、无线通道、sim卡、其他智能卡以及能够存储、包含或携带指令或数据的各种其他介质。
进一步地，可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码，硬件描述语言或其任意组合来实现实施例。当以软件、固件、中间件或微代码实现实施例时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质的计算机可读介质中。处理器可以执行必要的任务。
已经描述多个实施例，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的情况下，可以使用各种修改、替代构造和等效形式。例如，以上元素可以仅仅是更大系统的组件，其中其他规则可以优先于或以其他方式修改本发明的应用。同样，在考虑以上元素之前、期间或之后可以采取许多步骤。因此，以上描述不应被视为限制本发明的范围。

Claims (20)

1.一种计算装置，包括：
键盘；
开关，其与设置在所述键盘中的键的下侧机械连通；
处理器；
传输线，其电连接至所述处理器；
感测线，其电连接至所述处理器；并且
当所述键被按下时，所述传输线和所述感测线能够通过所述开关选择性地连接；
存储器，其与所述处理器通信；
已编程指令，其存储在所述存储器中，所述已编程指令在被执行时使所述处理器：
通过接近度逻辑测量来自所述感测线的电容的至少一次变化；
通过所述接近度逻辑将所述至少一次变化识别为指示所述键被按下的电容特性；
至少部分地基于所述电容特性，识别开关逻辑在所述键被按下时未能识别出所述键被按下，所述开关逻辑与所述开关相关联并且被配置为指示所述键被按下；并且
响应于通过所述接近度逻辑确定所述开关逻辑未能识别出所述键被按下，执行命令以指示所述键被按下。
2.根据权利要求1所述的计算装置，其中，识别所述至少一次变化包括查询指示所述键被按下的至少一个存储的电容特性的数据结构。
3.根据权利要求2所述的计算装置，其中，所述已编程指令在被执行时进一步使所述处理器：
执行机器学习模块，以确定指示所述键被按下的所述至少一个存储的电容特性。
4.根据权利要求1所述的计算装置，其中，执行命令以指示所述键被按下包括：
基于来自所述键盘的输入查询在所述计算装置上运行的程序；
基于来自所述键盘的指令的输入分析指令序列；
至少部分地基于所述分析，生成所述指令旨在从与按下的键兼容的键盘接收输入的似然值；并且
基于所述似然值指示所述键被按下。
5.根据权利要求4所述的计算装置，其中，所述程序是文字处理程序。
6.根据权利要求5所述的计算装置，其中，所述指令序列包括拼写错误的单词。
7.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述电容特性包括超过电容值阈值。
8.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述电容特性包括电容值的整体变化。
9.根据权利要求1所述的计算装置，其中，所述电容特性包括电容值的变化率。
10.一种控制计算装置的方法，包括：
通过接近度逻辑测量键盘的感测线上的电容的至少一次变化；其中，所述键盘包括传输线，当键被按下时，所述传输线能够通过开关选择性地连接至所述感测线；其中所述感测线与开关逻辑和所述接近度逻辑通信；
将所述变化识别为指示所述键被按下的电容特性；
识别所述开关逻辑未能识别出所述键被按下，所述开关逻辑与所述开关相关联并且被配置为指示所述键被按下；并且
响应于确定所述开关逻辑未能识别出所述键被按下，执行命令以指示所述键被按下。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，识别所述至少一次变化包括查询指示所述键被按下的至少一个存储的电容特性的数据结构。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
运行机器学习模型，以确定指示所述键被按下的所述至少一个存储的电容特性。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，执行命令以指示所述键被按下包括：
基于来自所述键盘的输入查询在所述计算装置上运行的程序；
基于来自所述键盘的指令的输入来分析指令序列；
至少部分地基于所述分析生成指令旨在从与按下的键兼容的键盘接收输入的似然值；并且
基于所述似然值指示所述键被按下。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述程序是文字处理程序。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述指令序列包括拼写错误的单词。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电容特性包括超过电容值阈值。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电容特性包括电容值的整体变化。
18.一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令能够由处理器执行以：
通过接近度逻辑测量键盘的感测线上的电容的至少一次变化，其中，所述键盘包括传输线，当键被按下时，所述传输线能够通过开关选择性地连接至所述感测线；其中所述感测线与开关逻辑和所述接近度逻辑通信；
将所述至少一次变化识别为指示所述键被按下的电容特性；
识别所述开关逻辑未能识别出所述键被按下，所述开关逻辑与所述开关相关联并且被配置为指示所述键被按下；并且
响应于确定所述开关逻辑未能识别出所述键被按下，执行命令以指示所述键被按下。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其中，识别所述至少一次变化包括查询指示所述键被按下的至少一个存储的电容特性的数据结构。
20.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令能够由所述处理器执行以：
运行机器学习模型，以确定指示所述键被按下的所述至少一个存储的电容特性。
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