CN112543903A - 计算机输入装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于计算机输入装置的感测系统。感测系统包括附接到键顶部或按钮的致动器。致动器可沿轴线移动或者是铰接的。感测系统还包括用于将偏置力施加至沿轴线定向的致动器的偏置元件。感测系统还包括与致动器相关联的致动器运动传感器。致动器运动传感器包括被配置为由致动器移动并且具有谐振频率的无源谐振电路、被配置为以谐振频率激励无源谐振电路的有源谐振电路、利用谐振频率下的RF驱动信号来驱动有源谐振电路的传感器驱动器、以及用于检测来自被驱动的致动器运动传感器的RF信号的电平以感测致动器的位置和/或速度的检测器。

Description

计算机输入装置
技术领域
本发明涉及用于诸如键盘(例如，QWERTY键盘)、游戏控制器和计算机鼠标的计算机输入装置的感测系统。
背景技术
计算机键盘通常使用机械开关或类似的接触装置来感测键的单个敲击位置，其中，开关的闭合用于检测键按下事件，而开关的断开用于检测键释放事件。因此，这些机械开关具有二进制(开/关)响应。此外，键在致动(切换)点处的物理按下取决于开关的机械构造，并且在不改变开关本身的情况下不可能改变致动点。然而，在不同的情况下或不同的操作者会偏爱与或多或少地按下键(致动距离)相对应的不同致动点。例如，对于打字而言，通常优选长致动距离，而对于玩计算机游戏而言，通常优选短致动距离。机械开关的另一个局限性是一种称为开关弹跳(switch-bounce)的现象，开关的接触阶段和释放阶段包括若干持续时间为几毫秒的短时间接触释放周期。这限制了开关的响应速度。
一些键盘使用霍尔效应传感器，其中，永磁体相对于霍尔探头移动以感测位置。磁传感器降低了被污垢和湿气污染的敏感性，但它们还有其他缺陷，包括对外部磁场和附近黑色金属运动的干扰以及温度变化的敏感性。传感器还受到磁滞现象的影响，并且每个键上都需要永磁体和磁传感器，这使得它们很昂贵。
游戏控制器用作计算机游戏的输入装置，以控制计算机游戏中角色的移动和/或动作。通常，游戏控制器包括多个开关，每个开关具有二进制响应，从而导致打开或关闭的运动和/或动作，而在这些极端情况之间不受控制。更高级的游戏控制器额外地包括一个或多个模拟操纵杆控件，由此操纵杆相对于中心位置的相对位移可用于控制游戏中的相对运动和/或动作，从而允许对角色进行精细控制，改善游戏体验。但是，这种精细控制仅适用于操纵杆控件，而不适用于开关。
电脑鼠标用作计算机的输入装置，其中，通过鼠标的移动(通常在操作者的桌子上)可以在计算机屏幕上引起光标(指针)的相应移动。此外，鼠标具有一个或多个按钮，这些按钮连接至具有二进制响应的开关。尽管鼠标的移动会将精确的位置信息发送到计算机，但是按钮只能发送与开关状态有关的二进制开/关信息。
尽管可能有用，但是用于计算机输入装置的模拟开关并不容易获得，并且有一些限制。
游戏控制器操纵杆中使用的位置传感器通常是电位器。但是，电位器的可靠性很差，因为电位器抽头经常与电阻材料发生物理接触，从而导致磨损。此外，电位器运动的物理阻力会对开关的触觉产生负面影响。
在US 8,922,399中描述了一种用于模拟开关的力敏输入装置。其使用光反射率作为位置传感器的基础，但是该方法和通常的光学方法受到一些限制，包括：对检测到的位置的高度非线性响应；对温度变化和环境光变化的敏感性；以及对污垢、灰尘或湿气的污染的敏感性。此外，光学部件和辅助电子元件可能很昂贵。
电容式位置传感器对电磁干扰、操作者手的位置以及温度敏感，这使得将其用作模拟开关中的位置传感器是不切实际的。
发明内容
因此，一方面，提供了一种用于计算机输入装置的感测系统。计算机输入装置可以是例如计算机键盘、鼠标、操纵杆或游戏控制器(游戏板)。计算机键盘可以是字母数字键盘。符号可以用于拉丁脚本或非拉丁脚本，并且/或者可以包括例如东亚语言的字符。
感测系统包括例如用于计算机输入装置的键或按钮的可移动的顶部构件或致动器。致动器可以被配置为附接到用于键或按钮的键顶部或按钮，或者可以包括用于键或按钮的键顶部或按钮，或者由用于键或按钮的键顶部或按钮组成。在一些实施方式中，致动器可沿着轴线，特别是线性轴线移动。在一些其他实施方式中，致动器是铰接式致动器，例如，致动器铰接在边缘或枢轴上。
感测系统还可以包括偏置元件。偏置元件可以是阻止致动器(可移动的顶部构件)移动的弹簧或其他机械联动装置。偏置元件可以被配置为对致动器或向致动器施加偏置力，该偏置力被定向为将致动器的无源谐振电路偏离有源谐振电路。因此，偏置元件可以被配置为对致动器施加例如沿着轴线定向的偏置力。
在实施方式中，感测系统具有与致动器相关联的致动器运动传感器以检测致动器的运动。致动器运动传感器可以包括：无源谐振电路，其被配置为由致动器移动并具有谐振频率；以及有源谐振电路，其被配置为以谐振频率激励无源谐振电路。致动器运动传感器还可以包括：至少一个传感器驱动器，其利用谐振频率下的RF驱动信号来驱动有源谐振电路；以及至少一个检测器，其用于检测来自被驱动的致动器运动传感器(即，来自被驱动的有源谐振电路)的RF信号的电平，以感测与致动器运动传感器相关联的致动器的位置和/或速度。
与计算机输入相关联的计算机，例如，计算机输入装置有线或无线连接到的计算机例如可以是：平板电脑或移动装置、膝上型计算机或台式计算机、游戏机、构成例如用于工业或科学控制的工业或科学设备的一部分的计算机、或者带有用户操作输入装置的特别是需要例如用于精细的空间定位或精确时序控制之类的精细控制时的任何计算机设备。
在另一方面，一种用于计算机键盘的感测系统可以包括多个键传感器。每个键传感器可包括无源谐振电路和有源谐振电路，该无源谐振电路具有谐振频率，该有源谐振电路被配置为以谐振频率激励无源谐振电路。可选地，键传感器可以包括如前所述的致动器。感测系统还可以包括至少一个传感器驱动器，其利用谐振频率下的RF驱动信号来驱动有源谐振电路。感测系统还可以包括复用系统。感测系统还可以包括至少一个检测器，其用于检测来自被驱动的键传感器的RF信号的电平，以感测与键传感器相关联的键的位置和/或速度。复用系统可以被配置为使得一键与在二维中的每一维中相邻的键不被同时驱动。
在一些实施方式中，提供了例如用于封闭致动器、偏置元件和无源谐振电路的壳体。然后，壳体与致动器、偏置元件和无源谐振电路一起可以限定致动器块。致动器可以被配置为使得推入配合(push-fit)或卡扣配合(clip-fit)的按钮或键顶部能够被附接到致动器，例如，附接到致动器的突起上。
计算机输入装置可以具有致动器块的安装表面，例如，平坦的或弯曲的安装板。例如，这可以是键盘或游戏控制器的一部分。致动器块可以被配置为例如通过推入配合或卡扣配合而被可移除地安装到安装表面中，使得一个致动器块可以与另一个致动器块互换。当将致动器块安装到安装板中时，无源谐振电路可操作地靠近有源谐振电路，也就是说，致动器块被安装到安装板中，使得感测系统正确地操作。
例如，壳体可以包括具有卡扣位置和释放位置的扣件，使得扣件被配置为当扣件处于卡扣位置时将致动器块的壳体附接到安装表面，并且可操作以将致动器块从安装表面释放。
外壳可以具有例如唇部的构造，并且致动器可以被配置为在壳体内沿着轴线移动。所述构造可被配置为用作止动件，所述止动件例如通过在与偏置力相反的方向上向致动器施加法向力而将致动器容纳在壳体内。
这样的布置便于可移除/可互换的键或按钮。底板或PCB(print circuit board，印刷电路板)可以承载一个或多个有源谐振电路。在一些实施方式中，致动器附接到偏置元件，并且致动器、偏置单元和无源谐振电路形成单个可移除单元。
壳体可以具有与底板或PCB中的凹槽接合的构造，以将致动器块与有源谐振电路对准。在一种实施方式中，壳体的外部突起限定了内部凹槽，该内部凹槽还可以保持形成偏置元件的弹簧的一端。
在一些实施方式中，提供了例如用于字母数字键盘或其他计算机键盘的键的一组致动器块。致动器块可以具有彼此不同的机械响应。例如，致动器块的机械响应可以限定用于限定感测的位置和/或速度所需的力。因此，键致动器块可以彼此交换以改变键盘的一个或多个键或者游戏控制器的按钮的机械响应和/或电响应。可以通过改变偏置元件(例如通过改变弹簧的强度)，或者可以通过改变致动器的(内部)可变形的端部止动件(见下文)(例如通过改变端部止动件的厚度或材料)来改变致动器块的机械响应。
在实施方式中，致动器具有致动器处于静止状态时的开始位置、以及按下位置。感测系统还可以包括信号处理器，该信号处理器被配置为处理检测到的RF信号的电平，以感测致动器在开始位置和结束位置之间的位置和/或速度，例如，用于确定与致动器运动传感器相关联的键响应或按钮响应。
信号处理器可以以硬件(即，电子电路)实施，或者可以以软件(例如，用于诸如微处理器的处理器的处理器控制代码)实施，或者可以以硬件和软件组合实施。
信号处理器可以被配置为通过处理致动器的感测位置和/或速度来确定键响应或按钮响应。感测系统的数据输出(和/或输入)可以使用诸如USB连接的任何标准数据/通信格式。输出数据可以包括中间键或按钮位置/速度，即，感测系统可以提供非二进制键响应。如果致动器的感测位置被确定为对应于限定的致动位置，则键/按钮可以被确定为具有接通响应，如稍后所述，该限定的致动位置可以被调节以调节响应的灵敏度。
感测系统可以具有用于致动器的可变形的端部止动件。按下位置可以由可变形的端部止动件限定。信号处理器可以被配置为处理检测到的RF信号的电平，以感测力何时被施加到致动器，以将致动器移动超过可变形的端部止挡件，例如，以提供“触后(aftertouch)”信号，例如，由致动器(即键或按钮)上的压力超出其正常开启位置而产生的信号。
处理器可以被配置为例如通过工厂校准在没有触后的情况下识别结束位置，并且因此可以检测致动器超出此位置的运动。这可以在鼠标、键盘或游戏控制器上使用，其中，在致动之后，键上的压力可以提供更大的控制范围。可以通过调节偏置元件和/或调节或选择可变形的端部止动件(如果存在的话)来改变键响应。
感测系统可以包括以阵列布置的多个致动器运动传感器。感测系统还可以包括用于对致动器运动传感器的RF驱动信号进行复用的复用系统，使得同时被驱动的致动器运动传感器在两个正交方向中的至少一个上被至少一个致动器运动传感器分隔开。分隔开的传感器之间的一个或多个传感器不必位于分隔开的传感器之间的直线上。
在实施方式中，感测系统包括承载多个有源谐振电路的底板，每个有源谐振电路包括具有一个或多个绕组的相应线圈，每个绕组用于相应的致动器运动传感器。(耦接到检测器的)信号处理器可以被配置为处理检测到的RF信号的电平，以感测致动器的位置和/或速度，以确定与致动器运动传感器相关联的键响应或按钮响应。信号处理器可以被配置为单独地或成组地(电子地)调节一个或多个致动器运动传感器的键响应或按钮响应。因此，感测系统可以使用户能够(电子地)配置致动器运动传感器对运动的灵敏度，使得不同的致动器运动传感器可被配置为对运动具有不同的灵敏度。例如，致动器运动传感器可以被配置为限定致动器要移动多远才能到达“接通”位置、以及/或者致动器运动传感器对位置和/或速度的灵敏度。这对于配置键盘的不同键或游戏控制器的按钮进行不同的响应可能很有用。
感测系统可以包括与信号处理器相关联的非易失性存储器，以单独地或成组地存储用于定义致动器运动传感器的灵敏度的灵敏度配置数据。感测系统还可具有接口，以实现例如以下一项或多项：灵敏度配置数据的用户定义、灵敏度配置数据的导入和灵敏度配置数据的导出。例如，与和计算机输入装置连接的感测系统或计算机相关联的用户和/或通信接口可以提供用户接口，以允许配置或编辑单个键或成组的键或按钮响应，并且/或者通过经由通信接口导入(下载)或导出来共享此类配置信息。
在一些实施方式中，至少有源谐振电路包括具有相反方向(opposite sense)的绕组的线圈，具体地使得相反方向的绕组被配置为产生相反方向的磁场以相互抵消。因此，无源谐振电路和有源谐振电路中的每一个可以包括具有相反方向的第一绕组和第二绕组的线圈。第一绕组和第二绕组位于致动器运动传感器的(线性)轴线的相对侧。
如先前所描述，在一些实施方案中，感测系统可以包括平坦的或弯曲的底板。底板可以承载多个有源谐振电路，每个有源谐振电路包括具有一个或多个绕组的相应线圈。有源谐振电路中的至少一些可以是成对的，使得在一对有源谐振电路中，一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置与另一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置具有相反方向。例如，在具有单个绕组的线圈的情况下，绕组可以是相反方向的。在具有双绕组的线圈的情况下，双绕组可以相反地配置(即，每个绕组可以与相反方向的绕组配对)。在复用系统中，成对的线圈可以同时被驱动。
在一些实施方式中，有源谐振电路可以被布置在多个空间组(块)中。在一空间组中，有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组可以具有相同方向。在相邻的空间组中，有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组可以具有相反方向。在一空间组内，有源谐振电路可以被复用，使得这些有源谐振电路按时间依次顺序地被驱动，例如，使得一次只驱动一个有源谐振电路。
感测系统还可以包括温度补偿系统，以对检测到的RF信号的电平进行温度补偿。该温度补偿系统可以被配置为向有源谐振电路中的至少一个施加非谐振驱动信号，可以测量来自至少一个检测器的非谐振驱动信号的电平，并且可以响应于非谐振驱动信号的电平来补偿检测到的RF信号的电平。复用系统(如果存在的话)可以被配置为对驱动信号进行复用，使得在一组时隙的每一个中驱动致动器运动传感器之一。然后，温度补偿系统可以被配置为在所述一组时隙的附加时隙期间施加非谐振驱动信号。
如上所述，还提供了用于感测系统的底板。底板可以承载多个有源谐振电路，每个有源谐振电路包括具有一个或多个绕组的相应线圈。有源谐振电路中的至少一些可以是成对的，使得在一对有源谐振电路中，一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置与另一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置具有相反方向。
底板还可以包括传感器驱动器。有源谐振电路可以布置在多个空间组中。在空间组中，有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组可以具有相同方向。在相邻的空间组中，有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组可以具有相反方向。在空间组内，有源谐振电路可以被复用，使得这些有源谐振电路在时间上依次顺序地被驱动。
还提供了一种调节键响应或按钮响应的方法。一方面，该方法通过用对致动器施加不同的偏置力的不同的偏置元件代替偏置元件来配置致动器运动传感器。在另一方面，该方法包括更换包括致动器、无源谐振电路和偏置元件的单元，同时保留有源谐振电路、驱动器和检测器。
还提供了一种诸如非易失性存储器的非暂时性数据载体，其携带用于实现上述功能的代码和/或数据。代码/数据可以包括以常规编程语言表示的源代码、目标代码或可执行代码，经过解释或编译的代码或汇编代码，用于设置或控制ASIC或FPGA的代码/数据，例如，用于诸如Verilog(商标)的硬件描述语言的代码。如本领域技术人员将理解的，这样的代码和/或数据可以分布在彼此通信的多个耦接的组件之间。
下面描述用于计算机输入装置的感测系统的实施方式的一些优点，这些计算机输入装置诸如是如下描述的计算机键盘的开关或键盘开关、游戏控制器、计算机鼠标。
可以通过更改键按下事件和键释放事件被发送时的位置阈值来调节开关的致动点。开关的位置可用于发送类似操纵杆的控制事件。开关的按下位置(速度)的变化率可用于确定开关的启动速度。如果在开关的端部止动件处添加了可变形构件，则当端部止动件的位置与可变形构件接触时，开关可以发送压力事件，这与在端部止动件未与可变形构件接触时发生的位置事件不同。
配备有感测系统的计算机输入装置的某些实施方式能够：适合尺寸小；具有快速的响应时间，通常不到一毫秒；使开关的触觉或触觉响应基本不受影响；可靠，使用寿命长；对环境条件的变化不敏感；并且由于开关不需要密封，因此对污垢、灰尘或湿气的污染不敏感。
在计算机键盘上，感测系统的实施方式允许修改每个键的致动距离，从而可以将开关点选择为在开关的任何按下位置。此外，操作者可以轻松更改此设置以适合他们的喜好，或可以针对正在执行的任务来更改此设置。类似地，在玩计算机游戏时，键的实时位置可以用作类似操纵杆的输入装置，以提供对游戏角色的精细控制。键在致动点处的速度可用作计算机程序的另一个输入。例如，在其中键用于使角色跳跃的计算机游戏中，所感测的键速度可用于控制跳跃的高度。
在游戏控制器上，感测系统的实施方式允许每个按钮或开关充当类似操纵杆的输入装置。例如，在驾驶游戏中，操纵杆可以用于转向，并且包括连接到感测系统的开关的按钮可以用于控制模拟汽车的平滑可变的加速和制动。
在计算机鼠标上，感测系统的实施方式允许使用鼠标按钮的位置或施加到鼠标按钮的压力用于控制计算机程序的各个方面。例如，在美术程序中，施加到鼠标按钮的压力可以用于控制笔或画笔的重量，以改变所绘制内容的宽度、强度或颜色。
感测系统的实施方式可以为不需要直接电连接的计算机键盘、游戏控制器或鼠标提供机械开关。这可以促进开关的简单和可靠的更换，例如允许使用具有变化的致动力或被认为合乎需要的其他变化特性的开关。
感测系统的实施方式还可以提供一种计算机键盘，该计算机键盘有助于调节按下键所需的致动力。这可以通过电子方式实现，也可以通过使用具有不同弹性的弹簧来实现，但是在后一种情况下，由于不需要与键的移动部件直接进行电连接，因此键可以在制造之后轻松地卸下和更换。
系统的其他方面如下所述。这些可以与先前描述的结合。
因此，在另一方面，提供了一种用于诸如计算机键盘的键盘的感测系统。感测系统可以包括多个键传感器。每个键传感器可以包括：例如用于安装在键的移动部分上的无源谐振电路，以及例如用于安装在基准位置上的有源谐振电路。在实施方式中，无源谐振电路具有谐振频率，并且有源谐振电路被配置为以谐振频率激励无源谐振电路。感测系统还可以包括：至少一个传感器驱动器，其利用谐振频率下的RF驱动信号来驱动有源谐振电路。传感器驱动器可以在多个传感器之间共享。在实施方式中，感测系统还可以包括：诸如一个或多个复用器和/或解复用器的复用系统，其对驱动信号进行复用并且对来自被驱动的键传感器的输出信号进行解复用。感测系统还可以包括：诸如读出电路和/或微处理器的至少一个检测器，其用于检测来自被驱动的键传感器的RF信号的电平。这可以用于感测与键传感器相关联的键的位置和/或速度。至少一个检测器可以检测有源谐振电路中谐振RF信号随有源谐振电路和无源谐振电路的相对位置的变化；它可以峰值检测RF信号的电平。
至少有源谐振电路以及可选地无源谐振电路可以包括一个、两个或更多个线圈，尤其是具有相反方向的绕组的线圈。因此，例如，绕组可以产生相反方向的、特别是彼此平衡或匹配的磁场以在距传感器较远的位置处相互抵消。
在实施方式中，具有相反方向(并且因此，具有相反方向的电流/磁场)的绕组的线圈和多路传感器寻址的组合促进了紧密接近的多个传感器的使用。因此，在实施方式中，相反方向的绕组被配置为产生方向相反的平衡磁场，该磁场可以在距传感器很远的距离处，例如在最大线圈尺寸的至少十倍的距离处基本上完全抵消，这并不是说在这样的距离下无法检测到来自传感器的RF场。
在一些实施方式中，有源谐振电路包括一对、三个或更多个横向相邻的扁平线圈(pancake coil)。(如本文所使用的，对两个或更多个线圈的引用可被认为包括具有两个或更多个绕组的一个线圈，例如，其中绕组处于相反方向)。线圈可以沿着由键定义的纵向在纵向上彼此相邻地定位。为了易于制造，扁平线圈可以形成在印刷电路板(PCB)上，该印刷电路板可以是柔性PCB。线圈可以但不必具有方向相反的绕组，通过采用这种线圈配置，可以容易地减少相互干扰。
在实施方式中，系统，特别是复用系统被配置为例如通过使线圈/传感器短路并且/或者利用诸如低频或直流信号的非谐振信号驱动线圈/传感器，来抑制未被驱动的键传感器的有源谐振电路。通过减少传感器之间的干扰，这也有助于使用基于谐振电路的传感器。
可以采用一种或多种上述技术来限制附近的传感器之间的干扰。采用哪种技术以及多少种技术可部分地取决于键向上(key up)时有源谐振电路和无源谐振电路之间的距离以及/或者键向上位置(key up position)和键向下位置(key down position)之间的行程距离。例如，在计算机样式的键盘中，行程可以在约1mm至6mm的范围内，具体取决于设计。随着距离的增大，按下一个键可能会导致看到附近的另一个键移动，因此可以有利地采用一种或多种上述技术来改善这种效果。因此，一般而言，感测系统的一些实施方式可以采用如本文所述的复用布置以及一些附加的装置以减少附近传感器之间的干扰。
感测系统还可以包括温度补偿系统，以对检测到的RF信号的电平进行温度补偿。该温度补偿系统可以被配置为向有源谐振电路中的至少一个施加非谐振驱动信号。然后，它可以测量来自至少一个检测器的非谐振驱动信号的电平，并且然后可以响应于非谐振驱动信号的电平来补偿(例如，偏移)检测到的RF信号的电平。在一些实施方式中，复用系统被配置为对驱动信号进行复用，使得在一组时隙的每一个中驱动键传感器之一。然后，温度补偿系统可以被配置为在附加时隙，特别是未用于键询问(key interrogation)的时隙期间施加非谐振驱动信号。
在一些实施方式中，每个键传感器还可以包括：弹性可变形元件，例如，可变形的端部止动件，其例如在谐振电路之一的下方或者在谐振电路之间，特别是用以限制无源谐振电路和有源谐振电路中的一个或两者的运动，特别是通过检测相对于弹性可变形元件的运动来感测压力。
在相关方面，提供了一种周期性地补偿键盘的响应的方法。键盘的每个键可以具有传感器，所述传感器包括有源谐振电路、无源调谐谐振电路和检测器。所述方法可以包括：在第一时间t0从存储器中检索传感器的检测到的初始输出信号Ot0，其中，在t0，以比有源谐振电路的谐振频率低的频率来驱动有源谐振电路。该方法还可以包括：对于传感器中的至少一个，在t0之后的时间，周期性地检测传感器的稍后输出信号Ot1。该方法然后可以计算调节值，例如，传感器的初始输出信号与传感器的稍后输出信号之间的差。该方法然后还可以包括通过使用调节值来调节传感器的操作输出以补偿键盘的响应。当以有源谐振电路的谐振频率驱动有源谐振电路时，操作输出可以是来自传感器的输出。该方法还可以包括根据时分复用寻址方案来操作传感器。然后，该方法可以使用时分复用寻址方案的“闲置(spare)”时隙来进行检测，在该“闲置”时隙中传感器不工作。
在另一方面，提供了一组用于键盘，特别是计算机键盘的传感器。键盘具有多个键。该组传感器可以是感测系统的一部分。每个传感器可以包括：无源谐振电路，其用于安装在键的移动部分上；以及有源谐振电路，其用于安装在键盘的固定的基准位置上，例如，安装在键盘的一部分上。在实施方式中，无源谐振电路具有谐振频率，并且有源谐振电路以谐振频率激励无源谐振电路。每个传感器还可以包括检测器，该检测器可以在多个传感器之间共享，以检测有源谐振电路中谐振信号随有源谐振电路和无源谐振电路的相对位置的变化，从而检测键的位置和/或速度。在一些实施方式中，该变化可以是谐振信号中信号幅度的变化。该组传感器可以包括具有两个或更多个不同谐振频率的传感器，这些传感器被布置为使得具有相同谐振频率的传感器在安装到键盘的感测键时是不相邻的。
该方法的实施例可以相对便宜地构造，但是也可靠并且不易受到机械开关的键弹跳的影响，这反过来又使它们能够非常快速且可靠地响应键运动。例如，理想情况下，每个键以至少应为每秒250次的速度进行测量，而在101或104键键盘上，这相当于大约每秒26,000个键。所描述的系统的某些实施方式可以以所述速度的十倍以上的速度运行。该系统的实施例还可以提供优异的温度稳定性，并且是非接触式的，因此是强健的且基本上不受污染。传感器的一些实施方式还能够确定其在键按下位置和键释放位置之间移动时确定键位置，并且可以提供键位置的基本连续的确定。基准位置可以是键下方的例如在键盘基座或底座上的固定位置，也可以是在承载键盘的一组传感器的印刷电路板(PCB)上的位置。然而，可替代地，在一些实施方式中，有源谐振电路可以被安装在键上或与键相关联，并且谐振电路可以被安装在底座、PCB或类似物上。
传感器的一些实施方式还能够检测键何时移出键按下位置，因此可用于实施对施加于键的压力的检测。
传感器还可以感测键速度，并且/或者感测到的键速度可以用来确定键位置。
在一些实施方式中，具有第一谐振频率的传感器与具有第二不同谐振频率的传感器例如使用交替的键上的交替频率而交错。这有助于减少传感器之间的干扰。
该组传感器可以包括控制器，以用于控制传感器的选择或扫描，使得在不同的时间选择相邻的键盘传感器，以再次减少传感器之间的干扰。在一些实施方式中，控制器可以例如通过例如经由电阻器将有源谐振电路的一部分接地，来衰减未选择的传感器的有源谐振电路的响应。控制器可以包括复用系统和/或微处理器。
在一些实施方式中，控制器/复用系统可以被配置为传感器的时分复用操作。在这种方法中，每个谐振频率可以定义一组传感器，并且时分复用可以定义多个n个时隙。例如每个组的连续键盘传感器被分配了连续的时隙。如果该组传感器中的传感器交错，则例如每个组的连续传感器可以在键盘上不相邻。可能有N个谐振频率，因此有N组传感器。在一些实施方式中，N＝1。在一些实施方式中，在当前时隙中激活当前组传感器中的传感器之后，控制器可以在下一时隙中沿键盘激活同一组传感器中的下一传感器。
优选地，控制器/复用系统被配置为使得相邻的传感器不同时激活，尽管相邻的传感器也可以同时激活。同时激活的传感器之间的间距可以是(m x N)+1，其中，m在1到n/2的范围内；较大的间隔是优选的(其中，间距为1表示相邻的传感器)。
同一组中被同时激活的传感器的最接近物理间距可以是n x N个传感器的间距，以后称为传感器的子集，因为通常键盘将具有多个这样的子集。因此，控制器/复用系统可以被配置为使得在同一组中并且在相同时隙中被激活的键盘传感器之间具有(n×N)-1个传感器。在一些实施方式中，n可以是8，并且N可以是2。
可以使用耦接到寻址装置(例如，数字解复用器)以对传感器进行寻址的处理器来实施该控制器。通过有选择地将传感器有源谐振器经由模拟复用器连接到读出电路，可以从寻址的传感器读取信号。检测器，即读出电路，可以执行包络检测功能(envelope detectfunction)。在一些实施方式中，经由可调相移，可以通过从到有源谐振器的驱动信号导出的启用信号来启用读出电路和/或模拟复用器。可调相移可以在这种解复用器-复用器布置的上下文中使用或与解复用器-复用器布置分开使用，以实现对来自有源谐振电路的信号的同步检测。
控制器或另一个处理器可以被配置为处理每个传感器的有源谐振电路中的谐振信号的变化，以当键被按下和/或释放时，确定当按下的键在释放位置和按下位置之间移动时，键盘的每个键在连续的时间间隔内的运动。每个键的运动可以包括当键在释放位置和按下位置之间移动时，键的位置和/或近似速度。
在一些方法中，可以例如通过积分而不是直接根据键的速度来确定键的位置。处理器可以输出用于定义每个键或每个移动键的随时间变化的近似位置和/或速度的曲线的数据。
在一些实施方式中，处理器被配置为处理每个传感器的有源谐振电路中的谐振信号的变化，以根据在连续的时间间隔确定的键的位置变化来确定键的近似速度。以这种方式确定的速度可以根据键速度来滤波，例如当键缓慢移动时，应用更大的滤波/平滑。这有助于在键缓慢移动时提供准确的数据，而不会显著影响快速键的响应时间。
更一般地，处理器可以处理谐振信号的幅度和/或其他变化，以例如根据键位置和/或速度的确定来确定每个键的键按下事件和键释放事件。因此，处理器可以输出每个键/每个活动键的按下事件信号/释放事件信号。
在一些方法中，键位置的连续性或键移动轮廓可用于例如通过推断键位置的轨迹来预测按下(或释放)的键何时到达键按下(或键释放)位置。预测位置可以是稍后称为K的位置。然后，处理器可以在达到实际的键按下(或键释放)位置之前，发出键按下(或键释放)信号。这对于补偿处理延迟，例如计算机游戏中的等待时间可能是有利的。
在一些实施方式中，连续的键位置或键移动曲线可用于在已经发出键按下事件，或者替代地，发出键按下事件和键释放事件之前和/或之后，向计算机提供信号，例如以控制计算机游戏角色的移动。
在一些实施方式中，处理器还可以被配置为区分至少三个不同的键位置，即，第一：键释放位置，第二：键按下位置，和第三：触后位置。触后位置可超出键按下位置，并且对应于按下后施加到键的附加压力。处理器可以确定键在移动至/从触后位置移动时的位置和/或速度，例如用作可变压力传感器，或者处理器可以简单地识别何时到达触后位置。由于向键施加了附加压力，因此触后位置可以对应于键超出其通常按下位置的运动。每个键可以配备有弹性偏置或可变形的端部止动装置，例如压缩弹簧或拉伸弹簧，或者可压缩元件或块，以使得键的按下部分与该装置相互作用，并且被该装置阻止进一步运动，除非在键上施加了附加压力，随后键移向触后位置。每个键的触后位置可以是可检测的。
可以在最大键按下位置和触后检测开始之间设置压力控制键移动距离(死区)，例如，以允许配置在触后开始之前所需的压力的量。
该组传感器可以设置在诸如印刷电路板的基板上。传感器可以沿着基板以二维阵列布置，特别是在与键盘的键的位置相对应的位置处，更具体地邻近无源谐振电路在键上的位置处。有源谐振电路的线圈可以由基板上的(例如限定扁平线圈的)迹线形成。一组传感器可以包括用于整个键盘或部分键盘长度的传感器。还提供了一种键盘，其包括一个或多个如上所述的传感器组。
通常，该组传感器的处理器/控制器可以是任何种类的处理装置/电路，例如包括以下一项或多项：受程序代码控制的微处理器、数字信号处理器(DSP)、或者诸如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的硬件。在一些实施方式中，可以在单个集成电路中提供用于一组传感器的控制/处理功能。
在采用可编程装置的情况下，处理器可以具有相关联的工作存储器和非易失性程序存储器，该非易失性程序存储器存储处理器控制代码以控制处理器实现上述一些或全部功能。因此，还提供了一种非暂时性数据载体，例如，非易失性存储器，其携带用于实现上述功能的代码和/或数据。代码/数据可以包括以常规编程语言表示的源代码、目标代码或可执行代码，经过解释或编译的代码或汇编代码，用于设置或控制ASIC或FPGA的代码/数据，例如，用于诸如Verilog(商标)的硬件描述语言的代码。如本领域技术人员将理解的，这样的代码和/或数据可以分布在彼此通信的多个耦接的组件之间。
还提供了一种感测(例如，计算机键盘的)多个键的位置的方法。该方法可以包括为每个键提供传感器，该传感器包括用于安装在例如键的移动部分上的无源谐振电路和用于安装在例如固定的基准位置(例如，计算机键盘的一部分)中的有源谐振电路。在一些实施方式中，无源谐振电路具有谐振频率，有源谐振电路以谐振频率激励无源谐振电路。每个传感器还可以具有检测器，该检测器可以被共享，以检测有源谐振电路中谐振信号随有源谐振电路和无源谐振电路的相对位置的变化，从而检测键的位置和/或速度。该方法还可以包括布置传感器以在两个或更多个不同的谐振频率下操作，这些传感器被布置为使得具有相同谐振频率的键盘传感器不相邻。附加地或替代地，并且/或者该方法还可以包括通过将至少有源谐振电路以及可选地无源谐振电路的一个或多个线圈配置为具有相反方向的绕组来减少传感器之间的干扰。
该方法还可以包括通过区分至少三个不同的键位置，第一：键释放位置，第二：键按下位置，和第三：触后位置，来提供单键触后(per-key aftertouch)，其中，触后位置超出键按下位置并且对应于在按下键并将其移动到端部止动位置之后施加到键的附加压力。
还提供了一种提供输出信号的键盘，特别是一种计算机键盘，所述输出信号从施加到键盘上的多个可移动键的压力的测量结果以及位置和速度的测量结果中导出。可以从可移动键上的致动器运动传感器导出测量结果。每个致动器运动传感器可包括：有源调谐谐振电路；驱动电子元件，其耦接到有源调谐谐振电路，以在谐振频率下驱动有源调谐谐振电路，该驱动电子元件可选地在传感器之间共享；以及与可动键相关的电抗元件。电抗元件可以根据电抗元件相对于有源调谐谐振电路的相对位置来提供对有源调谐的谐振电路的响应的可变修改。键盘还可以包括耦接到有源调谐谐振电路的读出电子元件，以响应于电抗元件相对于有源调谐谐振电路的相对位置来提供可变输出信号。读出电子元件的可变输出信号可以提供致动器运动传感器输出。
优选地，但不是必须地，电抗元件包括：无源调谐谐振电路，其被调谐到有源调谐谐振电路被驱动的频率，因此致动器运动传感器以单个谐振频率操作。这种方法的优点包括：首先，对于给定尺寸的致动器运动传感器，可以实现更大的有效感应距离。其次，对于给定的感测位置变化，可以获得致动器运动传感器的输出信号的较大的变化，这常常消除了对致动器运动传感器的输出放大器的需求，从而降低了复杂性和成本。第三，由于发明人已经发现，如果第二致动器运动传感器被调谐到与第一致动器运动传感器的谐振频率明显不同的谐振频率，则被调谐到第一致动器运动传感器的谐振频率的第一致动器运动传感器的无源调谐谐振电路基本上不影响第二致动器运动传感器的输出，因此促进了多个接近定位的致动器运动传感器的操作。
广义地说，谐振频率的示例范围是1MHz至10MHz，从而使速度与寄生现象的不利影响相平衡。例如，第一谐振频率可以在3MHz至4MHz的范围内，而第二谐振频率可以在4MHz至5MHz的范围内。
已经发现形成由有源调谐谐振电路和无源调谐谐振电路使用的线圈的特别有利的手段是：由印刷电路板上的迹线限定的扁平线圈或平面线圈。这有助于实现定义良好的可重复几何形状，并有助于将其它电有源组件接近放置在印刷电路板上。
为了使从致动器运动传感器辐射的电磁辐射最小化并使对致动器运动传感器的电磁干扰信号的敏感性最小化，有源调谐谐振电路的线圈可以由多个电连接的初级“较小”线圈形成，其中，初级较小线圈的缠绕方向被选择为使得从初级较小线圈辐射的电磁远场之和基本上为零。在这种情况下，由无源调谐谐振电路使用的电感线圈可以：仅电感耦接到初级较小线圈的子集，或者由多个电连接的次级较小线圈组成，其中，次级较小线圈的缠绕方向和数量可以被选择为使得致动器运动传感器的输出信号的变化最大。
尽管上述系统和方法对于与键盘一起使用特别有利，但是它们的应用不限于键盘。
附图说明
图1a和图1b分别示出了与系统的示例实施方式一起使用的有源调谐谐振电路和无源调谐谐振电路。
图2示出了用于系统的示例实施方式的包括同步解调器的读出电子电路的示例。
图3a和图3b分别示出了用于有源调谐谐振电路和用于无源调谐谐振电路的示例印刷电路设计。
图4a和图4b示出了用于包括键组件的键盘的传感器谐振电路的示例，该传感器谐振电路包括分别用于有源调谐谐振电路和无源调谐谐振电路的具有相反方向的绕组的线圈。
图5示出了用于计算机键盘的有源调谐谐振电路的线圈的示例印刷电路设计，其中同时激活的线圈对沿相反方向缠绕。
图6a至图6d分别示出了用于键盘键的致动器块的截面图，致动器块的等距视图，包括致动器块的计算机键盘以及用于计算机键盘的铰接式致动器(hinged actuator)的示例。
图7示出了时分复用电路的时序图，该时分复用电路用于对用于计算机键盘的多个有源调谐谐振电路进行复用。
图8示出了时分复用系统的电路图，该系统用于对多个有源调谐谐振电路进行复用以确定键盘上多个致动器的位置。
图9示出了用于键盘的致动器的致动器运动传感器的输出相对于键位移的曲线图。
图10示出了按下时键盘上的致动器的测量位置和测量速度的示例。
图11示出了用于校准键盘上的致动器键的检测位置的示例校准过程。
图12示出了用于检测键盘的致动器的键打开事件(key-on events)、键闭合事件(key-off events)、表达事件(expression events)和压力事件(pressure events)的示例过程。
图13示出了用于计算机输入装置的感测系统的示例实施方式的框图。
在附图中，一些相同的元件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
参照图1a，有源调谐谐振电路包括输入电阻元件4、线圈1、两个电容性元件2和3、输出电阻元件5、将6个驱动电子元件连接到输入电阻元件的装置、以及将7个读出电子元件连接到输出电阻元件的装置。可以省略输入电阻元件，但是它是优选的，因为：它限制了从驱动电子元件提供给有源调谐谐振电路的电流，这降低了操作电流，从而降低了功耗和来自有源调谐谐振电路的电磁辐射，并且当读出电子元件连接到有源调谐谐振电路时，它会提高接近检测的灵敏度。可以省略输出电阻元件，但是它也是优选的，因为输入电阻元件和输出电阻元件减小了连接导线对有源调谐谐振电路的阻抗的影响，从而使所有致动器运动传感器基本相同，而与到驱动电子元件以及到读出电子元件的连接长度无关。
参照图1b，电抗元件优选地包括无源调谐谐振电路，该无源调谐谐振电路包括线圈8和电容性元件9，其中，线圈和电容性元件连接以形成闭合谐振LC电路。线圈1和线圈8的尺寸或电感值不必基本上相似。电容性元件9的电容值优选被选择为调谐无源调谐谐振电路的谐振频率，以匹配图1a的有源调谐谐振电路的谐振频率。当无源电路和有源电路因此被调谐时，可以操作多个致动器运动传感器，其中，位置较近(proximally located)的致动器运动传感器被调谐到基本上不同的谐振频率，从而最小化位置较近的致动器运动传感器之间的相互作用。此外，当无源电路和有源电路因此被调谐时，图1a中的输出端7处的信号幅度随着无源电路和有源电路之间的距离减小而减小，这是因为更多的能量被耦合至无源调谐谐振电路并由其消散。信号幅度的这种变化是优选的，因为如在有源调谐谐振电路由于靠近电抗元件而失谐的情况下所实现的那样，测量信号幅度的变化比测量谐振频率的变化要快。
驱动电子元件包括其频率等于或接近有源调谐谐振电路的谐振频率的振荡电压驱动波形的发生器。典型地，举例来说，这样的波形是由微控制器定时器或数字定时电路或模拟定时电路的输出产生的方波。
读出电子元件包括产生与在读出点7处的信号的幅度成比例的电压的装置。
参照图2，作为示例，读出电子元件可以包括同步解调器电路。例如，来自读出点的信号被连接到点20，并例如由模拟开关22解调，该模拟开关22由连接到19的振荡电压驱动波形控制，该振荡电压驱动波形的相位可选地由相移元件21调节。低频(或dc)电压由例如包括电阻元件23和电容性元件24的低通滤波器在输出点25处呈现。替代的读出电子电路可以包括相敏整流器、非相敏整流器(phase-insensitive rectifier)、非同步解调器、峰值检测器等。
分别在有源调谐谐振电路和无源调谐谐振电路中使用的线圈1和线圈8可以是任何类型。但是，在印刷电路板上使用由迹线形成的平面螺旋线圈具有三个主要优点：价格便宜，可以以高可重复性的电感值制成，并且印刷电路板还可以用于安装其他组件，即电容性元件2、3和9以及电阻元件4和5。因此，可以设计多个电感值紧密匹配的线圈。
参照图3a，示例有源调谐谐振电路可以形成在包括单个导电层或多个导电层的印刷电路板上。在实施方式中，线圈1由连续的螺旋形迹线形成，由此，迹线的电连续性通过经由连接通孔53电连接到连接线或到另一导电层上的另一螺旋形迹线或电连接到印刷电路板的多个导电层上的多个螺旋形迹线来保持；电容性元件2和3以及电阻元件4和5接近设置；并且连接点6和7分别用于驱动电子元件和读出电子元件。
在某些实施方式中，例如其中键盘包括多个可移动的致动器块，有源调谐谐振电路可以形成在底板上。底板可以包括印刷电路板。在一些实施方式中，底板设置有孔60以容纳致动器块的用于对准的部件，例如，突起。
图3b示出了示例无源调谐谐振电路，其可以形成在包括单个导电层或多个导电层的印刷电路板上。在实施方式中，线圈8由连续的螺旋形迹线形成，由此迹线的电连续性通过经由连接通孔54电连接到连接线或电连接到另一导电层上的另一螺旋形迹线或电连接到印刷电路板的多个导电层上的多个螺旋形迹线来保持；并且电容性元件9位置较近。
在一些实施方式中，无源调谐谐振电路形成致动器块的一部分并且可以形成在印刷电路板上。印刷电路板可具有孔61，以利于将印刷电路板例如安装到致动器块的可移动顶部上，如下所述。
当有源调谐谐振电路的感应线圈由多个电连接的初级线圈形成时，可以大大降低有源调谐谐振电路的电磁辐射以及有源调谐谐振电路对电磁干扰信号的敏感性，其中，初级较小线圈的绕线方向被选择为使得从初级较小线圈辐射的电磁远场之和基本上为零。
感应线圈1的一个示例在图4a中示出，其中，两个初级较小线圈以相反的绕线方向58串联布线以形成大约八字形的线圈。在这样的布置中，从八字形线圈的前半部分56辐射的电磁远场与从八字形线圈的后半部分57辐射的电磁远场大小相等、极性相反，因此从八字形线圈辐射的电磁远场基本上为零。
在这样的布置中，如图3b所示的无源调谐谐振电路可能是无效的，除非无源调谐谐振电路的感应线圈主要被感应地耦接到有源调谐谐振电路的八字形线圈的仅半部分56或57。
为了使致动器运动传感器的输出信号最大化，无源调谐谐振电路的感应线圈可以类似地由例如如图4b所示的八字形感应线圈形成，所述八字形感应线圈包括以相反的绕线方向58串联连接的两个次级较小线圈，其中每个次级较小线圈主要感应地耦接到有源调谐谐振电路的八字形线圈的另一初级较小线圈。
尽管调谐到第一有源调谐谐振电路的第一谐振频率的第一无源调谐谐振电路基本上不影响被调谐到基本上不同的第二谐振频率的相邻第二有源调谐谐振电路的输出，但是当被调谐到第二谐振电路的相应的第二无源谐振电路位置较近时，由于第一无源调谐谐振电路和第二无源调谐谐振电路之间的相互耦接，第一无源调谐谐振电路的运动可能影响第二有源调谐谐振电路的输出。通过使物理上相邻的无源调谐谐振电路的位置从它们原本会占据的位置偏移，可使这种不希望的相互作用最小化。
在一些实施方式中，使用时分复用方案来询问键盘的可移动键上的致动器运动传感器，在时分复用方案中，在任何给定时间启用致动器运动传感器的子集。对于具有大量键(例如，16个或更多)的典型键盘，这种方案可以具有降低成本、复杂性、功耗和电磁辐射的优点。
在以第一谐振频率操作的第一致动器运动传感器和以基本上不同的第二谐振频率操作的第二致动器运动传感器位置较近的情况下，致动器运动传感器可以以使得第一致动器运动传感器的输出和第二致动器运动传感器的输出包含干扰分量的方式相互作用，这些干扰分量以等于第一谐振频率和第二谐振频率之间的频率差的变化频率而变化。当重构低通滤波器的截止频率基本上低于所述频率差时，对致动器运动传感器的输出的同步解调基本上消除了干扰分量。然而，低通滤波器的时间响应会限制致动器运动传感器的响应速度，这是不希望的。因此，需要一种最小化这种干扰的机制。使用不同时被驱动的物理上相邻的传感器的时分复用方案可以避免此问题。
然而，实际上已经发现，同步解调对于良好的性能不是必需的。
在一个以上的有源调谐谐振电路被同时驱动的实施方式中，为了减少电磁辐射，有利的是，配置有源调谐谐振电路的线圈的缠绕方向，使得在同时被驱动时，一定比例的线圈(例如，一半的线圈)具有在一个方向上的绕组，其余的线圈具有在相反方向上的绕组。因此，与全部以相同方向缠绕的线圈相比，从线圈辐射的电磁远场的总和可以大大减少。
因此，图5示意性地示出了计算机键盘(例如，印刷电路板)的有源调谐谐振电路的线圈的布置；稍后参照图6描述示例键盘。有源调谐谐振电路由时分复用方案驱动，其中线圈中的数字表示每个线圈被驱动的时隙。还示出了每个线圈的缠绕方向58。线圈被分组。考虑组1和组2：在每个时隙中，只有两个线圈处于活动状态，并且以相反方向缠绕。类似地，在组3和组4中，在每个时隙中，只有两个线圈处于活动状态，并且以相反方向缠绕。这样的布置可以扩展到任意数量的组和时隙，从而扩展到键盘上任意数量的键。有源调谐谐振电路的大部分线圈具有相反方向缠绕的相应线圈，以促进电磁辐射发射的远场抵消。
现在描述所描述的感测系统的示例实施方式，其包括具有多个键的键盘。
因此，图6a和图6b示出了用于计算机输入装置的感测系统，如图示的键盘的键，省略了可能如先前所述的电子元件。例如，游戏控制器的按钮或计算机鼠标可以采用类似的布置。图6a和图6b的布置可以被描述为键组件。
计算机输入装置可以包括用于所述装置的致动器的壳体；壳体可以包括上部壳体部分63和下部壳体部分62。感测系统包括致动器15，致动器15可以由壳体约束以沿着运动轴线65行进。致动器15可以被配置为附接到键或按钮或包括键或按钮。例如在图6中，致动器15的顶部具有适合于附接到键顶部或按钮的十字形状。
致动器15通过偏置元件16抵抗运动。该偏置元件可以是弹簧或其他偏置元件，并且沿着轴线65偏离(bias)致动器15，以分离有源谐振电路和无源谐振电路(稍后描述)。壳体具有唇部或其他保持机构67，以将致动器保持在壳体内。感测系统可以包括可变形的端部止动件68以限制致动器的运动。
感测系统具有致动运动传感器，该致动运动传感器包括有源调谐谐振电路10，如在底板10a上所示，该有源调谐谐振电路10感应地耦接到无源调谐谐振电路11。无源调谐谐振电路11被配置为由致动器15移动。在实施方式中，无源调谐谐振电路11附接到致动器15的可移动顶部构件。致动运动传感器提供RF信号，该RF信号随着有源调谐谐振电路10和无源调谐谐振电路11的相互间隔的变化而变化。驱动电子元件和读出电子元件连接到有源调谐谐振电路11。如上所述，可以处理RF信号以确定与致动器运动传感器相关联的致动器的位置和/或速度。
在实施方式中，设备壳体限定致动器块。在实施方式中，致动器块被配置为可移除地安装到安装表面64中，例如安装到平坦的或弯曲的金属板或塑料板。在一些实施方式中，如图6a和图6b所示，致动器运动传感器的有源调谐谐振电路10可以与致动器块分离：在有源调谐谐振电路和致动器块之间没有直接的电连接，因此没有直接连接到与有源调谐谐振电路连接的驱动电子元件以及读出电子元件。通过卡扣(clip)或其它保持装置66(或简单地通过推入配合(push-fit))的这种布置允许将致动器块从键盘的安装表面64移除，并由基本类似的但可能具有不同的机械特性(例如，不同的弹簧强度)的致动器块代替。因此，在实施方式中，可以在不损害电连接的完整性的情况下，互换具有不同特性的致动器块，这些特性包括但不限于：偏置元件16的阻力；致动器15的行进距离；致动器块的触觉响应；可变形的端部止动件68的可变形性；可变形的端部止动件68接触下壳体62时发出声音。
图6c示出了包括图6a和图6b所示类型的键组件的键盘的示例。
图6d示出了可以用于计算机(例如，笔记本电脑键盘)的铰接键的键组件的示例。键包括承载无源调谐谐振电路11的铰接致动器70。铰接式致动器70可以但不必承载单独的键顶部，并且可以铰接在枢轴72处，铰接式致动器70在枢轴72处是导电的，无源调谐谐振电路11可以安装在非导电气隙或间隔件74上。底板76可以承载有源调谐谐振电路10和可选的气隙或间隔件78。铰接式致动器70可设置有例如安装在底板上的可变形的端部止动件80。诸如弹簧的偏置元件82偏置铰接式致动器以将无源谐振电路和有源谐振电路分离。
在一个示例中，用于笔记本电脑键盘的铰链键包括：可移动的顶部构件，其绕枢轴点旋转并且通过弹簧或其它机械联动装置阻止运动；固定的底部构件；可选的可变形端部止动件，其限制所述顶部构件的运动；以及位置传感器，其包括电感耦接到电抗元件(以下称为目标)的有源调谐谐振电路以用于提供随所述有源调谐谐振电路和所述目标的相互间隔变化而变化的信号、与有源调谐谐振电路连接的驱动电子元件、和与有源调谐谐振电路连接的读出电子元件。
在可以与先前描述的那些组合的另一实施方式中，键盘的交替键(即，交替的致动器运动传感器)可以被配置为以不同的频率来驱动，例如，在第一谐振频率F1和第二谐振频率F2下操作。在键(即，致动器运动传感器)的子集中，在每个时隙中，仅可以启用在第一谐振频率下操作的一个致动器运动传感器，并且仅可以启用在第二谐振频率下操作的一个致动器运动传感器。此外，在实施方式中，物理上相邻的致动器运动传感器永远不会同时被启用，从而使干扰分量最小化。致动器运动传感器的多个子集可以同时操作。
在图7中示出了示例复用方案。感测系统的致动器运动传感器可以被划分成空间组，例如，每个组包括彼此不直接相邻的键，如图7中的黑色和白色条所示。一组键中的传感器与另一组键中的传感器具有不同的谐振频率。在示例中，在用黑色条表示的一组中，有8个时隙，并且每第8个键被同时激活(驱动)。该方法可以适用于k个时隙，同时驱动每第k个键(即，同时被驱动的键之间有k-1个无效键)。例如由黑色和白色条表示的同时有效组中的键可(在物理上)尽可能地分开。
例如，在实施方式中，提供了复用系统以复用RF驱动信号，使得同时被驱动的键传感器被至少(k-1)个键分开或包围，其中(k-1)是等于或大于1的整数。至少一个检测器检测来自被驱动的致动器运动传感器的RF信号的电平。
系统的某些实施方式不采用不同组的具有不同谐振频率的键。相反，所有传感器可以具有基本相同的谐振频率。具有前述相反方向的绕组的线圈设计有助于使用这种方法。因此，可能有k个时隙，并且每第k个键可同时处于活动状态(被驱动)。
图8示出了示例时分复用控制器，其被配置为驱动以单个谐振频率操作的一组或部分致动器运动传感器。在图8的系统中，处理器35产生驱动波形36，该驱动波形的频率与致动器运动传感器的有源调谐谐振电路的谐振频率相匹配。处理器产生选择器信号37，以选择要启用哪个致动器运动传感器。致动器运动传感器的输出端7耦接到模拟复用器34。模拟复用器的输出端通过低通滤波器耦接到处理器内的模数转换器，该低通滤波器包括模拟复用器内的电容性元件24和电阻元件。处理器的输出端55用于发送有关致动器运动传感器的位置和速度的信息。使用模拟复用器将致动器运动传感器的输出端耦接到模数转换器的另一个优点是，模拟复用器可以执行用于同步解调的模拟开关22的功能，由此模拟复用器的输出端可以通过耦接到驱动波形36的使能输入端39来同步地启用和禁止。在多个致动器运动传感器以基本上不同的谐振频率操作的情况下，可以根据需要复制时分复用方案。合适的处理器是ARM Cortex-M0。
图8仅示出了一个解复用器/复用器，但是如果存在多个谐振频率，则对于所使用的每个谐振频率可以采用一个解复用器/复用器。例如，可以使用第二解复用器/复用器，其中将交替的谐振频率映射到键盘的交替的键。
通过将(可选)同步解调器电路的输出端耦接到峰值检测电路，可以促进例如由组件公差变化引起的致动器运动传感器的有源调谐谐振电路或无源调谐谐振电路失谐的灵敏度降低，该峰值检测电路包括二极管40、电容性元件24以及可选的电阻元件41或开关元件42(以重置电容性元件24上的电荷)。在使用开关元件的情况下，开关元件可以与用于控制复用器的选择器信号同步地重置检测到的峰值电平。
来自检测器(读出电路)的信号可以被输入到模数转换器38，例如被集成到处理器35的模拟输入端中。
在不驱动被禁用的致动器运动传感器的有源调谐谐振电路的情况下，有源调谐谐振电路充当调谐天线。这可能具有负面影响，由此移动与被禁用的致动器运动传感器相对应的目标可在相似调谐的致动器运动传感器的输出中产生可测量的变化。即使相似调谐的致动器运动传感器在物理上与被禁用的致动器运动传感器不相邻，也会出现这种情况，目标的运动也被限制在仍高于被禁用的致动器运动传感器的正常极限范围内。可以通过在禁用期间更改被禁用的致动器运动传感器的有源调谐谐振电路的谐振频率，例如通过电子开关来更改有源调谐谐振电路的电容、电阻或电感，来减少这种负面影响。这可以通过用直流或低频信号驱动被禁用的传感器以防止谐振来实现。参照图8，在时分复用方案中实现此目的的一种方法是使用数字解复用器33来驱动有源调谐谐振电路的输入端6。启用的致动器运动传感器的有源调谐谐振电路由在有源调谐谐振电路的谐振频率下的波形36来驱动，并且被禁用的致动器运动传感器的有源调谐谐振电路由与数字解复用器的逻辑高或逻辑低相对应的直流信号来驱动。
对于键盘的性能而言，在一定的操作温度范围内保持稳定很重要。尽管本文所述的致动器运动传感器所使用的调谐谐振电路具有出色的温度稳定性，但是特别是当调谐谐振电路形成在印刷电路板上并且调谐谐振电路的电容性元件包括温度稳定的电介质(1类电介质)时，电路中的其他电子元件可能具有随温度变化的特性，这可能会导致致动器运动传感器的输出信号随工作温度的变化而变化。这样的电子元件包括但不限于：二极管40、数字解复用器33、模拟复用器34、电阻元件4、5和41、印刷电路板上的迹线以及电压调节器。因此，温度补偿方案可用于最小化由工作温度的变化引起的键盘上的多个致动器运动传感器的输出信号的变化。
示例温度补偿方案包括：在用直流或低频信号驱动致动器运动传感器的有源调谐谐振电路，以使致动器运动传感器的无源调谐谐振电路对致动器运动传感器的输出信号无影响的同时，执行致动器运动传感器的输出信号的测量；第一次测量是在校准过程中进行的；随后的测量通常是在时分复用方案的附加时隙内周期性地进行的；通过从第一次测量值中减去随后的测量值，计算输出信号中与温度相关的偏移量；当以与有源调谐谐振电路的谐振频率相等或接近的频率来驱动有源调谐谐振电路以测量位置时，将偏移量添加到输出信号的测量值中。这种温度补偿方案可以利用一个与温度相关的偏移量来应用于：键盘中的每个致动器运动传感器；键盘中的每组致动器运动传感器；或用于键盘中的所有致动器运动传感器。
具有如上所述的利用复用方案的可移动键的键盘允许快速且准确地测量键的位置。例如，可以对图8所示的示例进行复用，其中选择器信号37的更新频率至少为32,000Hz，从而允许以4,000Hz的频率确定8个可移动键的子集中的每个可移动键的位置。该示例可以被复制并针对可移动键的其他子集并行运行，从而允许例如具有101或104个键的键盘以每秒404,000或416,000个键的速率确定各个键的位置。理想情况下，应该以至少每秒250次(对应于针对例如101或104个键，以至少每秒约26,000个键的速率)来确定键的位置，以允许对键打开/按钮打开事件和键闭合/按钮闭合事件进行适当准确的计时，并且可选地确定与这些事件相关联的致动器速度。所描述的系统的实施方式很容易超出这些目标。
参照图9，当按下根据系统的示例实施方式的键盘上的可移动键时，存在键的三个主要位置：当键静止时的静止位置(resting position)Kmax 43；当键/致动器的可移动顶部构件与可变形的端部止动件首次接触时的点Kzero 44；以及最大按下点Kmin 45，其对应于通常用户施加在键上的最大压力点，在该点处可变形的端部止动件被认为是最大变形的。对于多个这样的可移动键，由于机械变化并且由于电子组件公差，在第一键的主要位置中的任一位置处的第一键的致动器运动传感器的输出信号不太可能等于在第二键的相同主要位置处的第二键的致动器运动传感器的输出信号。因此，需要校准程序以确保任何可移动键的位置相对于该可移动键的相应主要位置是已知的。这样的校准过程如图11所示。
因此，在可移动键的位置在主要位置Kmax和Kzero之间的情况下，可以使用以下方程式根据键的测量位置Ko计算键的校准位置K，作为Kmax和Kzero之间的按下百分比：K＝100％x(Ko-Kzero)/(Kmax-Kzero)。
因此，在可移动键的位置在主要位置Kzero和Kmin之间的情况下，可以使用以下方程式、根据键的测量位置Ko计算键的校准位置Kpress，作为Kzero和Kmin之间(图9中的50)的按下百分比：Kpress＝100％x(Ko-Kmin)/(Kzero-Kmin)。在这种情况下，Kpress可以被认为是被施加到键上的压力的量，对应于键的按下范围50。
在一些实施例中，Kpress的计算可以包括偏移量Kpoff，其中，Kpress为零，直到键的位置Ko位于(Kzero-Kpoff)和Kmin之间为止。因此，Kpress＝100％x(Ko–Kmin)/(Kzero–Kpoff–Kmin)。该偏移产生死区，其中键位置的变化不会导致键的校准位置K的变化，也不会导致Kpress的变化。这有助于实现触后阈值(aftertouch threshold)。
在通常的键盘上，期望键盘上的每个可移动键在键的按下超过辅助位置Kon时发出键按下事件，并且在键的按下返回至另一辅助位置Koff时发出键释放事件。在某些情况下，Kon可等于Koff，但Kon和Koff最好不相等。参照图9，优选地，次级位置Kon 48被选择为靠近主要位置Kzero 44。类似地，次级位置Koff 47被选择为靠近次级位置Kon。
在一些实施例中，每个可移动键的辅助位置Koff 46被选择为靠近主要位置Kmax43。这样的布置允许在发布键释放事件之前，键的位置用于发布表达事件(expressionevent)，其中，键在Koff和Kzero之间的测量位置Ko可用于计算经校准的表达式值Kexp＝100％x(Ko–Kzero)/(Koff–Kzero)，对应于键的按下范围49。
在系统的实施方式中，图12的示例过程可用于键盘上的每个可移动键，其中，当使用主要位置Kmax、Kzero和Kmin并且因此使用辅助位置Kon和Koff进行校准时，可移动键的测量位置Ko可用于针对键盘上每个可移动键发出：键按下事件、键释放事件、表达事件和压力事件。
从可移动键的主要位置Kmax和Kzero导出键盘上可移动键的辅助位置Kon和Koff的一个具体优势是，可以通过简单的数值计算容易地修改辅助位置，从而允许键盘的响应被改变。此外，对于具有多个可移动键的键盘上的每个单独键，这样的修改可以是不同的，从而允许在键盘上实现大范围的响应，而无需对键盘进行任何机械改变。
为了提供对计算机系统的进一步控制，可以发送与键按下事件有关的速度信息，以及可选地，还可以发送与键释放事件有关的信息。这样的速度信息可以通过测量键按下的两个已知点之间的时间间隔来确定，或者相反地通过测量两个已知时间点的键按下的变化来确定。
在实施方式中，使用平均值、滤波或类似方法，根据键在多个对应时间处的多个位置来确定可移动键的速度(velocity)(速率和方向)。下面详细描述一个例子。这种计算速度的方法相对于其他方法具有多个优点：它不像两点测量方法那样采用线性速度曲线，而是允许在整个按下键的范围内检测速度变化，从而测量的速度值更能代表键的真实速度，从而使键的响应更加一致；由于使用了大量具有统计意义的数据点，因此可以确定更高分辨率和精度的速度；并且它允许预测待计算的键的未来位置，从而允许例如估算键的位置等于辅助位置Kon和Koff的未来时间，从而允许在相应的物理事件发生之前发布键按下事件或键释放事件，从而补偿了计算机系统中的等待时间/延迟。
一种示例滤波过程如下：
deltaV＝deltaPos(即，固定时间步长之间的位置变化)
alpha＝k*abs(deltaV)
滤波系数alpha取决于deltaV的大小；alpha被限制为合理的值，以避免上溢/下溢。
velocity＝alpha*last_velocity+deltaV*(1-alpha)
可以在数字域中实现的这种方法由于滤波而可以提供改进的分辨率，这对于非常缓慢移动的键特别重要，而不会显显著损害快速移动的键的时间响应。例如，可以使用修改滤波和/或最大允许速度值来使其具有较硬(harder)的柔和响应。
为了说明这种方法的这种好处，图10示出了可移动键的校准位置51和键的相应校准速度52，其中键的按下在键开始按下7毫秒内达到主点Kzero 44。图10的曲线近似于直接从微分位置计算出的速度，但是当位置缓慢移动时，速度滤波会比较重，因此速度会稍有滞后。与其他方法相比，这种方法可以产生与键盘上的可移动键的速度有关的实质上更多的信息。
已经描述了用于计算机键盘的运动检测系统以及用于键盘输入装置的感测系统和方法。然而，所描述的技术不限于台式计算机键盘，并且还可以用于例如膝上型计算机键盘、用于工业或科学设备的键盘、游戏控制器和计算机鼠标按钮。
例如，在一些实施方式中，可以在膝上型计算机键盘中采用上述技术。在这种情况下，无源谐振电路和有源谐振电路中的一个或两个都可以安装在柔性PCB上。例如，无源谐振电路可以安装在键下方、柔性PCB上，而有源谐振电路可以安装在下方的刚性PCB上。例如，如果在有源谐振电路和无源谐振电路之间设置一些弹性材料，感测位置的能力可以用于感测施加到键上的压力。在一些实施方式中，例如膝上型计算机、计算机或其他键盘，其中键以2D图案布置在平坦的或弯曲的表面上，可以例如以与上述大致对应的方式布置所述复用，因此在没有任何键与二维中相邻的键同时被驱动。例如，在矩形2D网格中，由键盘定义的表面上的二维中的每一维中交替的键可以在交替的时隙中被激活(即，可以识别出两组非相邻的键)。这可以扩展到由六边形和其他网格定义的键布局，其中，可以类似地识别出一组非相邻键。当读取目标键时，在由键盘定义的表面上彼此相邻的键可能是无效的和/或受阻尼的。但是，如前所述，复用可以被布置为同时读取键盘的多个键。所描述的技术对于计算机和其他键盘可能是有利的，因为它们可以廉价地制造并且因为响应时间可以非常快，例如＜1ms。
图13示出了包括感测系统110的计算机键盘100的示例，感测系统110包括如前所述的信号处理器和致动器运动传感器。计算机键盘还包括非易失性存储器120，用于单独地或成组地存储定义特性(例如，致动器运动传感器的灵敏度)的配置数据。非易失性存储器可以被结合到感测系统110中。
计算机键盘100通过有线或无线连接耦接到计算机150。这提供了实现用户定义配置数据的用户接口160，以及实现输入和/或导出配置数据的通信接口170。因此，计算机键盘可以是电子可配置的且可以是机械可配置的，或者可以是机械可配置的。
在以下条款中阐述了本发明的其他方面：
1.一种用于计算机键盘的感测系统。所述感测系统可以包括多个键传感器。每个键传感器可以包括例如用于安装在键的移动部分上的无源谐振电路、以及例如用于安装在基准位置上的有源谐振电路。在实施方式中，无源谐振电路具有谐振频率，并且有源谐振电路被配置为以谐振频率激励无源谐振电路。感测系统还可以包括至少一个传感器驱动器，其利用所述谐振频率下的RF驱动信号来驱动有源谐振电路。该传感器驱动器可以在多个传感器之间共享。在实施方式中，感测系统还可以包括复用系统，例如一个或多个复用器和/或解复用器，以复用驱动信号，使得同时被驱动的键传感器(在物理上)被至少(k-1)个键分隔开，其中，(k-1)是等于或大于1的整数。因此，在实施方式中，一个键不会与相邻键同时被驱动(或与相距至少k个键的键同时被驱动)。感测系统还可以包括至少一个检测器，例如读出电路和/或微处理器，以检测来自被驱动的键传感器的RF信号的电平。这可以用于感测与键传感器相关联的键的位置和/或速度。至少一个检测器可以检测有源谐振电路中的谐振RF信号随有源谐振电路和无源谐振电路的相对位置的变化；它可以峰值检测RF信号的电平。
2.根据条款1所定义的感测系统，被配置为衰减(damp)未被驱动的键传感器的有源谐振电路。
3.根据条款1或2所述的感测系统，其中，至少所述有源谐振电路包括具有相反方向的绕组的一个或多个线圈，特别是其中，相反方向的绕组被配置为产生相反方向的磁场以彼此抵消。
4.根据条款1、2或3所述的感测系统，其中，所述有源谐振电路包括一对横向相邻的扁平线圈。
5.根据条款1至4中的任一项所述的感测系统，还包括温度补偿系统，以对检测到的RF信号的电平进行温度补偿，其中，所述温度补偿系统被配置为向有源谐振电路中的至少一个施加非谐振驱动信号，测量来自至少一个检测器的非谐振驱动信号的电平，并响应于非谐振驱动信号的电平来补偿检测到的RF信号的电平。
6.根据条款5所述的感测系统，其中，所述复用系统被配置为对驱动信号进行复用，使得在一组时隙中的每个时隙中驱动键传感器之一，并且其中，所述温度补偿系统被配置为在所述一组时隙的附加时隙期间施加所述非谐振驱动信号。
7.根据条款1至6中的任一项所述的感测系统，其中，每个键传感器还包括可变形元件，以限制用于压力感测的无源谐振电路和有源谐振电路中的一个或两者的运动。
8.一组用于计算机键盘的传感器。键盘具有多个键。该组传感器可以是感测系统的一部分。每个传感器可以包括：无源谐振电路，其用于安装在键的移动部分上；以及有源谐振电路，其用于安装在固定的基准位置中，例如，安装在键盘的一部分上。在实施方式中，无源谐振电路具有谐振频率，并且有源谐振电路以谐振频率激励无源谐振电路。每个传感器还可以包括检测器，该检测器可以在多个传感器之间共享，以检测有源谐振电路中谐振信号随有源谐振电路和无源谐振电路的相对位置的变化，从而检测键的位置和/或速度。在一些实施方式中，该变化可以是谐振信号中信号幅度的变化。该组传感器可以包括具有两个或更多个不同谐振频率的传感器，这些传感器被布置为使得具有相同谐振频率的传感器在安装到计算机键盘的感测键时是不相邻的。
9.根据条款8所述的感测系统，其中，具有第一谐振频率的传感器与具有第二不同谐振频率的传感器交错。
10.根据条款8或9所述的感测系统，还包括复用系统和/或控制器，以控制所述一组传感器中的传感器的选择，使得在不同时间选择相邻的键盘传感器。
11.根据条款1至7和10中任一项所述的感测系统，其中，复用系统/控制器还被配置为衰减未选择的传感器的有源谐振电路。
12.根据条款10或11所述的感测系统，其中，所述复用系统/控制器被配置为对传感器进行时分复用操作，其中，每个谐振频率限定了具有所述谐振频率的一组传感器，其中，所述时分复用限定了多个n个时隙，并且其中每个组的连续键盘传感器被分配有连续的时隙。
13.根据条款12所述的感测系统，其中，存在N个谐振频率和N组传感器，其中，该组传感器中的各传感器在键盘上是交错的。
14.根据条款13所述的感测系统，其中，所述复用系统/控制器被配置为使得在同一组中并且在相同时隙中被激活的键盘传感器之间具有(n×N)-1个传感器。
15.根据前述条款中任一项所述的感测系统，还包括处理器，所述处理器被配置为处理每个传感器的有源谐振电路中的谐振信号的变化，以确定在按下的键在释放位置和按下位置之间移动时键盘的每个键在连续的时间间隔内的运动，特别是其中，每个键的运动包括当键在释放位置和按下位置之间移动时键的位置和速度。
16.根据条款15所述的感测系统，其中，所述处理器被配置为处理每个传感器的有源谐振电路中的谐振信号的变化，以根据基于键速度滤波的、在连续时间间隔内确定的键位置变化来确定在键在按下位置和释放位置之间移动时该键的速度。
17.根据前述条款中任一项所述的感测系统，还包括处理器，所述处理器被耦接以处理RF/谐振信号的电平/变化，以确定每个键的键按下事件和键释放事件。
18.根据条款15至17中任一项所述的感测系统，其中，所述处理器还被配置为区分至少三个不同的键位置，即，第一：音符关闭位置，第二：音符打开位置和第三：触后位置，其中，触后位置超出音符打开位置，并且对应于按下后施加到键的附加压力。
19.根据前述条款中任一项所述的感测系统，还包括基板，所述基板以与键盘的键顺序相对应的顺序支撑传感器的有源谐振电路。
20.一种包括任何前述条款的感测系统的计算机键盘。
21.一种复音触后式键盘，包括条款19或20的感测系统或键盘，每个键具有可变形的端部止动件，使得触后位置对应于键超出由可变形的端部止动件限定的端部止动位置的移动，其中，识别键的触后位置实现了触后。
22.一种感测(例如，计算机键盘的)多个键的位置的方法。该方法可以包括为每个键设置传感器，该传感器包括用于安装在例如键的移动部分上的无源谐振电路和用于安装在例如固定的基准位置(例如，计算机键盘的一部分)中的有源谐振电路。在一些实施方式中，无源谐振电路具有谐振频率，有源谐振电路以谐振频率激励无源谐振电路。每个传感器还可以具有检测器，该检测器可以被共享，以检测有源谐振电路中谐振信号随有源谐振电路和无源谐振电路的相对位置的变化，从而检测键的位置和/或速度。该方法还可以包括布置传感器以在两个或更多个不同的谐振频率下操作，这些传感器被布置为使得具有相同谐振频率的键盘传感器不相邻。附加地或替代地，并且/或者该方法还可以包括通过将至少有源谐振电路以及可选地无源谐振电路的一个或多个线圈配置为具有相反方向的绕组来减少传感器之间的干扰。
23.根据条款22所述的方法，还包括：通过区分至少三个不同的键位置，第一：音符关闭位置，第二：音符打开位置，和第三：触后位置来提供触后，其中，触后位置超出音符打开位置并且对应于在按下键并将其移动到端部止动位置之后施加到键的附加压力。
24.一种周期性地补偿计算机键盘的响应的方法。键盘的每个键可以具有传感器，所述传感器包括有源谐振电路、无源调谐谐振电路和检测器。所述方法可以包括：在第一时间t0从存储器中检索传感器的检测到的初始输出信号Ot0，其中，在t0，以低于有源谐振电路的谐振频率的频率来驱动有源谐振电路。该方法还可以包括：对于传感器中的至少一个，在t0之后的时间，周期性地检测传感器的稍后输出信号Ot1。该方法然后可以计算调节值，例如，传感器的初始输出信号与传感器的稍后输出信号之间的差。该方法然后还可以包括通过使用调节值来调节传感器的操作输出以补偿键盘的响应。当以有源谐振电路的谐振频率驱动该有源谐振电路时，操作输出可以是来自传感器的输出。该方法还可以包括根据时分复用寻址方案来操作传感器。然后，该方法可以使用时分复用寻址方案的“闲置(spare)”时隙来进行检测，在该闲置时隙中传感器不工作。
25.根据条款24所述的方法，还包括根据时分复用寻址方案来操作传感器，并且使用时分复用寻址方案的时隙来进行检测，在该时隙中传感器不工作。
26.一组用于计算机键盘的传感器。键盘具有多个键。该组传感器可以是感测系统的一部分。每个传感器可以包括：无源谐振电路，其用于安装在键的移动部分上；以及有源谐振电路，其用于安装在固定的基准位置上，例如，安装在计算机键盘的一部分上。在实施方式中，无源谐振电路具有谐振频率，并且有源谐振电路以谐振频率激励无源谐振电路。每个传感器还可以包括检测器，该检测器可以在多个传感器之间共享，以检测有源谐振电路中谐振信号随有源谐振电路和无源谐振电路的相对位置的变化，从而检测键的位置和/或速度。在一些实施方式中，该变化可以是谐振信号中信号幅度的变化。该组传感器可以包括具有两个或更多个不同谐振频率的传感器，这些传感器被布置为使得具有相同谐振频率的传感器在安装到键盘的感测键时是不相邻的。
可以在膝上型计算机键盘中采用上述技术。在这种情况下，无源谐振电路和有源谐振电路中的一个或两个都可以安装在柔性PCB上。例如，无源谐振电路可以安装在键下方、柔性PCB上，而有源谐振电路可以安装在下方的刚性PCB上。例如，如果在有源谐振电路和无源谐振电路之间设置了一些弹性材料，感测位置的能力可以用于感测施加到键上的压力。在一些实施方式中，例如膝上型计算机、计算机或其他键盘，其中键以2D图案布置在平坦的或弯曲的表面上，可以例如以与上述大致对应的方式布置所述复用，因此在二维中没有任何键与相邻键同时被驱动。例如，在矩形2D网格中，由键盘定义的表面上的二维中的每一维中交替的键可以在交替的时隙中被激活(即，可以识别出两组非相邻的键)。这可以扩展到由六边形和其他网格定义的键布局，其中，可以类似地识别出一组非相邻的键。当读取目标键时，在由键盘定义的表面上彼此相邻的键可能是无效的和/或受阻尼的。但是，如前所述，复用可以被布置为同时读取键盘的多个键。
毫无疑问，技术人员将想到许多其他有效的替代方案。应当理解，本发明不限于所描述的实施例，并且包括对本领域技术人员显而易见的在所附权利要求的精神和范围内的修改。

Claims (21)

1.一种用于计算机输入装置的感测系统，其中，所述计算机输入装置是计算机键盘或鼠标或操纵杆或游戏控制器，所述感测系统包括：
致动器，其被配置为附接到键顶部或按钮，或者包括键顶部或按钮，或者由键顶部或按钮组成，其中，所述致动器能沿轴线移动，或者其中，所述致动器是铰接式致动器；
致动器运动传感器，其与所述致动器相关联以检测所述致动器的运动，所述致动器运动传感器包括：
无源谐振电路，其被配置为由所述致动器移动并且具有谐振频率；
有源谐振电路，其被配置为以所述谐振频率激励所述无源谐振电路；
偏置元件，其被配置为对所述致动器施加偏置力，其中，所述偏置力沿所述轴线定向，并且/或者其中，所述偏置元件被配置为对所述致动器施加偏置力，以将所述致动器的所述无源谐振电路偏离所述有源谐振电路；
至少一个传感器驱动器，其利用所述谐振频率下的RF驱动信号来驱动所述有源谐振电路；
至少一个检测器，其检测来自被驱动的致动器运动传感器的RF信号的电平，以感测与所述致动器运动传感器相关联的致动器的位置和/或速度。
2.一种用于计算机键盘的感测系统，所述感测系统包括：
多个键传感器，其中，每个键传感器包括：
无源谐振电路和有源谐振电路，所述无源谐振电路具有谐振频率，所述有源谐振电路被配置为以所述谐振频率激励所述无源谐振电路，并且可选地每个键传感器还包括致动器，
所述感测系统还包括：
至少一个传感器驱动器，其利用所述谐振频率下的RF驱动信号来驱动所述有源谐振电路；
复用系统；和
至少一个检测器，其用于检测来自被驱动的键传感器的RF信号的电平，以感测与所述键传感器相关联的键的位置和/或速度；
其中，所述复用系统被配置为使得一键与在二维中的每一维度上相邻的键不被同时驱动。
3.根据权利要求1或2所述的感测系统，还包括用于所述致动器、偏置元件和所述无源谐振电路的壳体，其中，所述壳体与所述致动器、所述偏置元件和所述无源谐振电路一起限定了致动器块。
4.根据权利要求1、2或3所述的感测系统，还包括计算机输入装置，其中，所述计算机输入装置包括用于致动器块的安装表面，其中，所述致动器块被配置为能移除地安装到所述安装表面中，使得一个致动器块可以与另一个致动器块互换，并且其中，当将所述致动器块安装到安装板中时，所述无源谐振电路能操作地靠近所述有源谐振电路。
5.根据权利要求4所述的感测系统，其中，壳体还包括具有卡扣位置和释放位置的扣件，其中，所述扣件被配置为当所述扣件处于所述卡扣位置时，将所述致动器块的壳体附接到所述安装表面，并且所述扣件能够操作以将所述致动器块从所述安装表面释放。
6.根据权利要求4或5所述的感测系统，包括所述致动器块的集合，其中，所述致动器块具有彼此不同的机械响应，其中，致动器块的机械响应限定了用于限定感测位置和/或速度所需的力。
7.根据权利要求6所述的感测系统，其中，所述计算机输入装置是字母数字键盘，并且其中，所述致动器块的集合用于所述字母数字键盘上的键。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的感测系统，其中，所述致动器具有所述致动器处于静止状态时的开始位置、以及按下位置，所述感测系统还包括信号处理器，所述信号处理器被配置为处理检测到的RF信号的电平，以感测所述致动器在所述开始位置和所述结束位置之间的位置和/或速度，以确定与所述致动器运动传感器相关联的键响应或按钮响应。
9.根据权利要求8所述的感测系统，还包括用于所述致动器的可变形的端部止动件，其中，所述按下位置由所述可变形的端部止动件限定，并且其中，所述信号处理器被配置为处理检测到的RF信号的电平，以感测力何时被施加到所述致动器以将所述致动器移到所述可变形的端部止动件之外并且提供触后信号。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的感测系统，其中，所述感测系统包括以阵列布置的多个致动器运动传感器，所述感测系统还包括用于对所述多个致动器运动传感器的RF驱动信号进行复用的复用系统，使得同时被驱动的致动器运动传感器在两个正交方向中的至少一个方向上被至少一个致动器运动传感器分隔开。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的感测系统，还包括：
底板，其承载多个有源谐振电路，每个有源谐振电路包括具有一个或多个绕组的相应线圈，每个绕组用于相应的致动器运动传感器；以及
信号处理器，其被配置为处理检测到的RF信号的电平，以感测所述致动器的位置和/或速度，以确定与所述致动器运动传感器相关联的键响应或按钮响应；
其中，所述信号处理器能配置为单独地或成组地调节所述多个致动器运动传感器中的一个或更多个致动器运动传感器的键响应或按钮响应，以配置所述一个或更多个致动器运动传感器对运动的灵敏度，使得所述一个或更多个致动器运动传感器中的不同的致动器运动传感器被配置为对运动有不同的灵敏度。
12.根据权利要求11所述的感测系统，还包括：与所述信号处理器相关联的非易失性存储器，以单独地或成组地存储用于定义致动器运动传感器的灵敏度的灵敏度配置数据；以及实现以下一项或多项的接口：灵敏度配置数据的用户定义、灵敏度配置数据的导入和灵敏度配置数据的导出。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的感测系统，其中，至少所述有源谐振电路包括具有相反方向的绕组的线圈，特别是其中，相反方向的绕组被配置为产生相反方向的磁场以相互抵消。
14.根据权利要求13所述的感测系统，其中，所述无源谐振电路和所述有源谐振电路中的每一个包括具有相反方向的第一绕组和第二绕组的线圈，并且其中，所述第一绕组和所述第二绕组位于所述轴线的相对侧。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的感测系统，包括底板，其中，所述底板承载多个有源谐振电路，每个有源谐振电路包括具有一个或多个绕组的相应线圈，其中，所述多个有源谐振电路中的至少一些是成对的，使得在一对有源谐振电路中，一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置与另一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置具有相反方向。
16.根据权利要求15所述的感测系统，还包括至少一个传感器驱动器，其中，所述多个有源谐振电路被布置在多个空间组中，并且其中，对于一空间组中的所有有源谐振电路，该空间组中的所有有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组具有相同方向，其中，在相邻的空间组中的有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组具有相反方向，并且其中，在一空间组中的有源谐振电路被复用，使得这些有源谐振电路按时间依次被驱动。
17.根据前述权利要求中任一项所述的感测系统，还包括温度补偿系统，以对检测到的RF信号的电平进行温度补偿，其中，所述温度补偿系统被配置为向所述多个有源谐振电路中的至少一个施加非谐振驱动信号，测量来自至少一个检测器的非谐振驱动信号的电平，并响应于所述非谐振驱动信号的电平来补偿检测到的RF信号的电平。
18.根据权利要求17所述的感测系统，其中，所述复用系统被配置为对驱动信号进行复用，使得在一组时隙中的每个时隙中驱动所述多个致动器运动传感器中的一个，并且其中，所述温度补偿系统被配置为在所述一组时隙的附加时隙期间施加所述非谐振驱动信号。
19.一种计算机鼠标、游戏控制器、计算机或字母数字键盘或操纵杆，包括前述权利要求中任一项所述的感测系统，其中，所述计算机输入装置是所述计算机鼠标、所述游戏控制器、所述计算机或所述字母数字键盘或所述操纵杆。
20.一种用于根据权利要求1至19中任一项所述的感测系统的底板，其中，所述底板承载多个有源谐振电路，每个有源谐振电路包括具有一个或多个绕组的相应线圈，其中，所述多个有源谐振电路中的至少一些是成对的，使得在一对有源谐振电路中，一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置与另一个有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组的配置具有相反方向。
21.根据权利要求20所述的底板，还包括至少一个传感器驱动器，其中，所述多个有源谐振电路布置在多个空间组中，并且其中，对于一空间组中的所有有源谐振电路，该空间组中的所有有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组具有相同方向，其中，在相邻的空间组中的有源谐振电路的线圈的一个或多个绕组具有相反方向，并且其中，在一个空间组中的有源谐振电路被复用，从而这些有源谐振电路按时间依次被驱动。
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