[0001] 本发明实施例涉及按键结构，特别涉及一种按键模组、电子设备、按压位置的检测方法及存储介质。

[0002] 常规的机械按键，通常只具备按压触发功能。为了满足按键功能的多样化，需要按键在具备按压触发功能的同时，还需要检测到用户按压的力度、按压的位置以及用户是否在按键上滑动等。为了实现上述针对按键操作行为的检测，通常会在按键模组中集成不同的传感器，例如，利用压力传感器检测用户按压按键的力度，利用超声检测结构检测用户按压的位置等。

[0003] 发明人发现目前集成了多类型传感器的按键模组中至少存在如下问题：由于按压力度和按压位置的检测分别需要不同的传感器进行检测，而在按键模组中集成多类型的传感器会增加按键模组的生产成本，且集成到按键模组中的多类型传感器会增加按键模组的体积，不利于按键模组的小型化。

[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

[0019] 以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

[0020] 本发明的实施例涉及一种按键模组，如图1所示，按键模组包括：按键10，固定件20，电路板30、两组电容结构40和支架50；固定件20设置于按键10的两端，且固定件20将按键10的两端弹性固定于支架50上；电路板30固定于按键10表面，且电路板30处于按键10和支架50之间；两组电容结构40设置于电路板30上，且两组电容结构40分别处于按键10的两端；按键10受作用力移动的情况下，电路板30随按键10移动，且两组电容结构40分别产生与作用力位置和大小相关的电容信号。

[0021] 本发明实施例相对于相关技术而言，在按键模组的电路板上设置两组电容结构，按键受作用力移动的情况下会带动电路板发生移动，进而引起电路板上的电容结构产生不同的电容信号。根据两组电容结构所产生的电容信号可以计算确定按键所受作用力的大小以及按键所受的作用力位置。仅通过在按键模组中增加电容结构即可实现对按键的多种操作行为的检测，一定程度控制了按键模组的生产成本。由于电容结构在电路板的占用空间较小，有利于按键模组的小型化。

[0022] 如图2所示，按键10具有一定长度，方便用户在按键10表面完成不同位置的按压操作或滑动操作等，进而触发不同的响应。按键10在未受作用力的情况下，按键10表面与支架50的表面的间距为初始阈值。由于按键10的两端分别与支架50分别通过一个固定件20弹性固定连接，在按压按键10的位置未处于正中间位置的情况下，按键10两端的弹性固定件20分别形成不同程度的形变，进而导致按键10表面与支架50的表面的间距发生变化，且弹性固定件20的不同形变程度会带来大小不同的间距变化。由于不同的间距变化会使分别处于按键10的两端的电容结构40产生不同电容信号的变化。因此，基于按键10两端电容结构40的电容信号的变化情况，即可推测出作用力的位置和大小。

[0023] 下面针对利用电容信号确定作用力位置和大小的方式进行具体说明：为了方便说明确定作用力位置和大小的原理，将本方案实施例中的按键模组的结构简化，如图3所示，按键10与按键两端的两组电容结构40，每组电容结构40通过固定件20连接到按键10的一端。

[0024] 如图4至图6所示，在按键10受外界作用力F按压的情况下，按键10受力向电容结构40的方向移动，压迫两端的固定件20产生形变，按键10与电容结构40之间的间距缩小。如图
4所示，若按键10受外界作用力F的作用力位置处于按键10的中间位置，按键10两端的固定件20形变程度相同，即作用力F施加到图示左侧电容结构40的第一分力F1和施加到图示右侧电容结构40的第二分力F2近似相同。按键10与两组电容结构40之间的间距变化相同。如图5所示，若按键10受外界作用力F的作用力位置靠近图示左侧电容结构40，按键10中与作用力位置近的一端所移动的距离，大于按键10中与作用力位置远的一端。按键10中与作用力位置近的一端的固定件20的形变程度，大于按键10中与作用力位置远的一端的固定件20的形变程度。即作用力F施加到图示左侧电容结构40的第一分力F1大于施加到图示右侧电容结构40的第二分力F2。如图6所示，若按键10受外界作用力F的作用力位置靠近图示右侧电容结构40，按键10中与作用力位置近的一端所移动的距离，大于按键10中与作用力位置远的一端。按键10中与作用力位置近的一端的固定件20的形变程度，大于按键10中与作用力位置远的一端的固定件20的形变程度。即作用力F施加到图示左侧电容结构40的第一分力F1小于施加到图示右侧电容结构40的第二分力F2。

[0025] 如图7所示，假设图示左侧固定件与按键的连接位置O和图示右侧固定件与按键的连接位置P的距离为L，在按键上施加的作用力F的作用力位置与图示左侧固定件与按键的连接位置O的距离为x，通过图示竖直方向上力的平衡公式：F=F1+F2；以及关于O点的力矩平衡公式：F*x=F2*L，可知，按键上施加的作用力大小：F=F1+F2；按键上施加作用力的作用力位置x=F2*L/(F1+F2)。

[0026] 本发明实施例中的电容结构可以采用不同的实现方式，其中一种实现方式如下：如图8所示，电容结构由第一发射极板401、第一接收极板402和导电介质403组成；
第一发射极板401和第一接收极板402并行设置于电路板上；导电介质403固定于支架50，且导电介质403与电路板30间隔设置；第一发射极板401和第一接收极板402通过导电介质形成电容结构。在实际应用中，导电介质403可以是金属片，可以根据对电容信号变化的需求调整金属片的材质。

[0027] 该电容结构下，如图9所示，第一发射极板401与其相对位置的导电介质形成子电容C1，第一接收极板402与其相对位置的导电介质形成子电容C2，两个子电容通过导电介质（等效于图9所示中导线的位置），形成串联的子电容C1和C2作为电容结构。

[0028] 在按压按键10的情况下，设置在电路板30上的第一发射极板401和第一接收极板402朝向导电介质403方向移动，而导电介质403的位置不发生变化，第一发射极板401和第一接收极板402与导电介质403之间的距离减少，会带来电容结构的电容信号的增大，电容信号的变化量与第一发射极板401和第一接收极板402与导电介质403之间的距离相关，即电容信号的变化量与按键10的按压距离相关，即电容信号的变化量与该电容结构所受的作用力大小相关。基于电容信号的变化量即可确定按键10所受作用力下，电容结构所受的分力的大小。通过两组电容结构分别计算的分力大小，即可确定按键10所受作用力大小。同时，根据上述提到的按键上施加作用力的作用力位置公式，即可计算得到作用力位置。

[0029] 另外，第一发射极板401和第一接收极板402的设置可以如图8所示并行设置，第一发射极板401和第一接收极板402对称设置。也可以如图10至图11所示，第一发射极板401的中心与第一接收极板402的中心相重合，如图10所示，第一发射极板401为中间镂空的多边形环，第一接收极板402的形状为与第一发射极板401中心重合的多边形，且在第一发射极板401朝向第一接收极板402正投影方向上，第一发射极板401和第一接收极板402两者无重合区域。如图11所示，第一发射极板401为圆环，第一接收极板402的形状为与第一发射极板401中心重合的圆形，且在第一发射极板401朝向第一接收极板402正投影方向上，第一发射极板401和第一接收极板402两者无重合区域。另外，上述图8、图10和图11中的第一接收极板402和第一发射极板401可以互相替换。

[0030] 电容结构的另一种实现方式如图12所示，电容结构由第二发射极板404和第二接收极板405组成；电路板30为柔性电路板，柔性电路板包括主体部301和由主体部301边缘延伸而成的延伸部302；延伸部302朝向主体部301方向的投影，与部分的主体部301相重合；第二发射极板404和第二接收极板405中一者设置在延伸部302上，第二发射极板404和第二接收极板405中的另一者设置在主体部301，且处于延伸部302朝向主体部301方向的投影区域内；第二发射极板404和第二接收极板405相对设置。通过改变柔性电路板形状，通过柔性电路板自身形成合适进行电容结构布设的结构，进一步减少电容结构所占用的空间。

[0031] 另外，如图13所示，按键模组中还包括芯片，M组电容结构的发射极板Tx1、Tx2……TxM连接到芯片的对应引脚，N组电容结构的接收极板Rx1、Rx2……RxN连接到芯片的对应引脚，通常M=N；芯片将当前所有电容结构检测到的电容值传递到芯片自带的微控制单元MCU中进行信号处理，计算此时的按压作用力和按压作用力位置。

[0032] 芯片和上位机通过如图14所示的接口(I2C)进行通讯，将计算得到的按压作用力和按压作用力位置反馈给上位机，进行进一步处理，例如调焦、拍照等。上位机可以是消费电子产品的主控制芯片。此外也可以直接将电容信号传递给上位机，在上位机中计算按压作用力和按压作用力位置。另外发射极板Tx和接收极板Rx的信号经由信号处理器处理确定按键的按压力度以及按压位置等信息，然后由微控制单元根据外界对按键模组的按压情况对电子设备进行对应指令的操作。

[0033] 另外，如图15所示，固定件由固定在按键端侧的垫片201，与垫片201连接的弹性金属片202，和与支架连接的固定栓203组成。弹性金属片202一端与垫片201固定连接，另一端设置有贯穿孔，固定栓203通过贯穿孔与弹性金属片202的另一端相连接，按键受外力按压时弹性金属片202形变弯曲，改变按键与支架之间的间距。在实际应用时，垫片201可以是非金属材料，例如硅胶等。弹性金属片202可以是钢片。固定栓203可以是螺丝。

[0034] 另外，如图15所示，电路板延伸出触点304，通过触点304与电子设备的电路板相连接，实现按键模组与电子设备之间的信号传递。

[0035] 另外，如图15所示，电路板上还设置有芯片60，芯片60用于处理电容信号并计算得到按键的作用力大小和作用力位置等信息。

[0036] 本发明另一实施例涉及一种电子设备，如图16所示，电子设备包括：中框70和设置在中框70上的上述按键模组。

[0037] 按键模组在中框70上的固定位置处设置有连接件701，按键模组的固定栓203通过弹性金属片202上的贯穿孔固定至中框70的连接件701上。实现了按键模组与中框之间的固定。在按键向下按动时，由于垫片201一端固定在中框70的连接件701上，垫片201的另一端固定在按键上，因此，垫片201固定于按键的一端随按键下压而向下移动，改变按键与支架之间的距离。并且由于垫片201是具有弹性的，因此，在外力撤除之后，垫片201自动恢复为未受力状态，按键和支架之间恢复初始距离。

[0038] 与相关技术相比，本发明该实施例所提供的电子设备中设置有前述实施例所提供的按键模组，因此，其同样具备前述实施例所提供的技术效果，在此不进行赘述。

[0039] 本发明的另一实施例涉及一种按键的移动距离检测方法，应用于上述的按键模组，方法包括：根据两组电容结构分别产生的电容信号，确定按键所受的作用力分别作用在两组电容结构位置处的第一分力和第二分力；根据第一分力、第二分力以及两组电容结构的相对距离，计算得到按键所受的作用力位置。

[0040] 另外，根据第一分力、第二分力还可以计算得到按键所受的作用力的大小。

[0041] 按键所受作用力的大小和作用力位置的计算，在上述实施例中有具体的描述，在此不再赘述。

[0042] 上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本发明的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该发明的保护范围内。

[0043] 本发明另一实施例涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

[0044] 即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备（可以是单片机，芯片等）或处理器（processor）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read‑OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0045] 本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。