CN102339131A - 键盘,使用该键盘的电子装置及输入方法 - Google Patents
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Abstract
一种键盘，包括：复合全息像片，其上记录有键盘全息信息；投射光源，设置于复合全息像片一侧，投射光源发出的投射光在复合全息像片上投射出一虚拟键盘影像；及触控面板，紧贴设置于复合全息像片的一侧，用以侦测在虚拟键盘影像上被触碰的位置信息。上述键盘上的字符采用复合全息像片记录的方式，避免因刻印错误或错误运送时造成的浪费，同时也避免了按键间存在间隙难以清洁的问题。本发明还提供一种使用上述键盘的电子装置及一种输入方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据输入装置，特别是涉及一种结合复合全息技术与触控技术的键盘，使用该键盘的电子装置，及一种输入方法。
背景技术
如今，键盘是最常见最主要的计算机输入设备，它广泛应用于微型计算机和各种终端设备上。QWERTY布局方式是目前常见的较通用的键盘布局，常用于桌面型电脑或笔记本电脑上。按照键盘的按键方式的不同，可以划分为四种类型：机械式键盘，塑料薄膜式键盘，导电橡胶式键盘，无接点静电电容式键盘。根据其工作原理，又可以分为接触式和非接触式。
众所周知，机械式键盘是普遍使用在键盘发展史的早期阶段。该机械式键盘的按键的工作原理是属于接触式的。每个键有内置金属零件作为接触点。该金属零件通常包括两个独立的部分：一弹性元件和一对应的金属触点，两者都是采用金属材料制成的，如铜。当用户敲击按键时，两个金属部件相互接触，由此输入一个开启状态并输出信号。与此相反，当用户松开按键时，将两个金属部件分开，回到关闭的状态。这种机械式键盘具有制造工艺简单和维修方便等优点，但它手感差，噪音大，易磨损。此外，大部分机械键盘采用铜片弹簧作为弹性材料，使用时铜片经压折后易失去弹性，使用时间一长故障率升高。塑料薄膜式键盘和导电橡胶式键盘的工作原理也同样是属于接触式的，其按键结构类似于前述的机械式键盘。每个键都有相应的两个金属材料制成的金属部件，例如薄铜片。当这两个部件相互接触时，按键就呈开启状态。在这种情况下，薄铜片将承受的压力并产生磨损。一段时间后，薄铜片可能被损坏，甚至导致整个键盘的失效。
因此，电容式键盘的诞生解决了上述问题。该电容式键盘的工作原理是属于非接触的。每个按键包括两个独立的电极。当用户按下按键时，两个电极间的距离将减少，两者之间的电容而相应地改变。由于电容的变化，从而激发了键盘的瞬时电流。当瞬时电流超过一定值时，电容式键盘就输出电信号。该电容式键盘的工作原理是利用电极距离的变化从而引起电容变化。由于电容式键盘是非接触式的，其磨损率极小可忽略不计，并具有噪音小、手感好的特点，但其制造工艺较为复杂。
上述键盘可统称为实体键盘，是由多个单一按键组成一整体键盘，由于键盘按键之间存在的间隙比较大，容易藏污纳垢，难以清洁，导致按键失灵。另外，为满足各国使用者不同语言的需求，通常在按键上印上所需国家语言的字码和符号用以标记。目前键盘业者大多采用激光雕刻方式，先制造出标准键盘，再依不同需求刻印上相对应的字码及符号，一旦键盘的字码和符号印上后则无法更改。当出现刻印错误或错误运送时无法使用，则需要报废或用贴纸遮掩或做更换等处理，相当浪费成本。而且，当使用者需要在各国语言之间进行切换，传统实体键盘无法根据需要更换所需的键盘界面。
近年来，书写板因方便性优于传统键盘输入，也逐渐成为另一种流行的输入装置，但因其大多采用手写笔输入，如果手写笔遗失将导致整个手写板无法使用。此外，书写板通常都与前述键盘同时使用。在这种情况下，这两个独立的部件将在工作场所占据更多的空间。
随着电子技术的发展，越来越多的用户都在追求具有便携性，方便性和多功能的电子装置，需要一种新的输入工具来解决前述实体键盘和手写板所存在的问题和缺陷。因此，一种集键盘、手写板和鼠标于一体的输入设备是值得期待的。
发明内容
基于此，有必要提供一种易清洁的键盘，使用该键盘的电子装置，及一种输入方法。
一种键盘，包括：复合全息像片，其上记录有键盘全息信息；投射光源，设置于所述复合全息像片一侧，所述投射光源发出的投射光在所述复合全息像片上投射出一虚拟键盘影像；及触控面板，紧贴设置于所述复合全息像片的一侧，用以侦测在所述虚拟键盘影像上被触碰的位置信息。
进一步的，所述触控面板紧贴设置于所述复合全息像片面向所述投射光源的一侧，所述投射光源发出的投射光透过所述触控面板投射于该复合全息像片并在所述复合全息像片的远离所述投射光源的一侧形成所述虚拟键盘影像。
或者，所述复合全息像片设置于所述触控面板面向所述投射光源的一侧，所述投射光源发出的投射光投射于该复合全息像片并在所述触控面板的远离所述投射光源的一侧形成所述虚拟键盘影像。
上述键盘采用穿透式复合全息像片的技术原理，先将所需键盘的位置及符号记录在复合全息像片上，再辅以发光二极管(LED)作为背光，当LED点亮时，其发出的光照射到复合全息像片上，该复合全息像片表面上便会浮现一预先存储在像片内的键盘影像信息的虚拟键盘影像。在复合全息像片下方衬以透明的触控面板，用以侦测该虚拟键盘影像被触碰的位置，同时提供手写输入功能。
一种电子装置，包括主机、键盘，及传输设备。所述键盘包括：复合全息像片，其上记录有键盘全息信息；投射光源，设置于复合全息像片一侧，投射光源发出的投射光在复合全息像片上投射出一虚拟键盘影像；及触控面板，紧贴设置于复合全息像片的一侧，用以侦测在虚拟键盘影像上被触碰的位置信息。传输设备与触控面板电性连接，并将触控面板的信号传输至主机。
一种输入方法，包括：发出投射光在设于触控面板一侧的复合全息像片上投射出虚拟键盘影像；侦测触控面板被触碰的位置信息；根据位置信息查找并输出与虚拟键盘影像对应的按键的指令。
上述键盘结合了复合全息技术与触控技术，除保留传统的实体键盘功能外，还提供了手写输入及滑鼠功能，可用作手写板或滑鼠输入，便于携带。上述键盘上的字符采用复合全息像片记录的方式，记录不同国家语言所需的形式及字符，不需要针对不同国家语言使用激光雕刻相应的键盘字符，避免因刻印错误或错误运送时造成的浪费，同时也避免了按键间存在间隙难以清洁的问题。上述复合全息像片易于复制，就如同底片复制一样，快速、正确、且造价低廉，当使用者有不同需要时只需更换复合全息像片即可，快速且简便。
附图说明
图1是键盘的使用状态示意图；
图2A是图1所示键盘的第一实施方式结构剖视示意图；
图2B是图1所示键盘的第二实施方式结构剖视示意图；
图3A是键盘可拆卸结构的第一实施方式结构示意图；
图3B是键盘可拆卸结构的第二实施方式结构示意图；
图4是电子装置的第一实施方式立体示意图；
图5是电子装置的第二实施方式立体示意图。
图中标记说明：
10：键盘 20：虚拟键盘影像 30：复合全息像片
40：触控面板 50：投射光源 60：外壳
70：胶黏剂 71：滑动卡扣 72：弹性件 73：螺栓连接结构
80：传输线 90：桌面型电脑主机 100：笔记本电脑主机
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1所示为一实施例的键盘的使用状态图。该键盘10采用复合全息术的技术原理，在键盘10表面投射出一虚拟键盘影像20。使用者可根据该虚拟键盘影像20来“敲击”该键盘10的相应位置。该键盘10利用电容式触控原理侦测其表面被触碰的位置信息，并根据所述位置信息查找并输出与该虚拟键盘影像对应的按键的指令。另外，上述触控式键盘除保留传统的实体键盘功能外，还提供了手写输入的功能，并能通过更换不同的复合全息像片以适应不同国家语言的输入，具有很强的实用性。
如图2A所示，键盘10包括：用以侦测被触碰位置坐标的触控面板40；两个投射光源50，位于触控面板40的下方；记录键盘全息信息的复合全息像片30，设置于触控面板40的上表面。其中，复合全息像片30的记录过程是采用穿透式全息技术，即记录时物光和参考光是在底片的同侧，通过衍射透过光在一底片上记录键盘的位置、符号以及相对应光波的振幅和相位等全息信息。运作时，所述投射光源50发出一投射光并透过触控面板40投射于复合全息像片30上，使得复合全息像片30的表面浮现出一虚拟键盘影像20，该虚拟键盘影像20采用与所述触控面板40相匹配的较佳尺寸及位置。由于采用复合全息术，所述复合全息像片30上所记录的相对应光波的振幅及相位差异重现后，可形成更加立体的虚拟键盘影像20。借此，使用者可通过所呈现的该虚拟键盘影像20来触碰复合全息像片30，并由所述触控面板40侦测触碰位置并判断其坐标信息。同样的，所述复合全息像片30采用与所述触控面板40相匹配的较佳尺寸及形状。
其中，复合全息像片30可由透明绝缘材料制成，例如玻璃、乳胶、光子晶体或塑料等材料，并采用平面型透射式的全息技术进行拍摄而成。所述的复合全息像片30可直接采用胶黏剂70(如图4所示)与所述触控面板40相贴合。其中，胶黏剂70可采用光学胶OCA(Optical Clear Adhesive)。所述复合全息像片30还可以采用机构设计方式与所述触控面板40相贴合。在机构设计上，所述键盘10进一步包括一可拆卸式结构，用来固定并压紧贴合所述复合全息像片30与所述触控面板40。当然，根据实际需要，亦可同时采用胶黏剂及机械结构两种方式来使所述复合全息像片30与所述触控面板40贴合。
上述可拆卸式结构可采用卡扣连接或螺栓连接等结构，以将复合全息像片30与触控面板40固定并压紧。
图3A所示为可拆卸结构的第一实施方式结构示意图，该可拆卸结构为对称设置的卡扣连接结构，包括一滑动卡扣71及与所述滑动卡扣71相连的弹性件72。当需要使用不同国家语言的键盘时，只需推开滑动卡扣71，更换所需的复合全息像片30即可。
图3B所示为可拆卸结构的第二实施方式结构示意图，该可拆卸结构为对称设置的螺栓连接结构73，所述螺栓连接结构73的下端74被固定。当需要使用不同国家语言的键盘时，只需卸下螺栓连接结构73上端的螺母75，更换所需的复合全息像片30即可。
触控面板40为透明材料制成的，可采用电容式触控板、或电阻式触控板、或红外式触控板、或电磁式触控板、或声波式触控板。
所述投射光源50发出的透射光可透过该触控面板40投射在复合全息像片30上。其中，所述触控面板40包括一透明导电材料制成的感应层。所述的感应层上设置有复数个感应单元，与复合全息像片30上的键盘排布及相应字符相对应，以感测并判断所述键盘10被触碰的位置，同时可以感测提供手写功能输入。
投射光源50可采用一个或多个单色发光二极管(LED)作为背光，或者，所述投射光源50还可采用一个或多个激光二极管(LD)。此外，投射光源50还可包括一扩束镜(图未示)，设置在投射光源50的光源投射端，以使投射光源所发出的投射光能发散并布满整个复合全息像片30的表面。此外，所述投射光源50实际的排列设置方式则是依据实际设计来决定，以能提供足够的投射光以及使投射光可以均匀分布为标准。
请再次参阅图2A，本发明键盘10作为一独立装置时还包括一外框60，该外框60形成有凹槽。所述复合全息像片30及触控面板40相互贴合并架设于该外框60凹槽的开口端。所述投射光源50则设置在该外框60凹槽的底端，对应设置于所述触控面板40的下方。
图2B是本发明键盘10的另一实施方式，其中，复合全息像片30设置于触控面板40的下方，投射光源50设置于复合全息像片30的下方，其发出的投射光投射于复合全息像片30并在触控面板40的上方形成虚拟键盘影像20。其工作原理与前述图2A实施方式类似，于此不再赘述。
键盘10可应用于一电子装置中。该电子装置可为桌面型电脑、笔记本电脑、手机等，其包含一主机、一键盘10，及一传输设备。该传输设备电性连接于所述键盘10的触控面板40，并将所述触控面板40的信号传输至该主机。下面就其实施方式做进一步说明。
图4所示为应用本发明键盘10的电子装置的第一实施方式。于第一实施方式中，电子装置为桌面型电脑。键盘10通过一传输线80与桌面型电脑的主机90相连接，形成有线传输架构。其中，传输线80可采用通用串行总线(USB)、RS-232等串行传输方式。此外，键盘10亦可通过无线传输方式，如无线保真技术(WIFI)、射频识别技术(RFID)、红外线技术(IR)或蓝牙技术(Bluetooth)等无线方式，来与桌面型电脑的主机90相连接。再者，本实施方式的复合全息像片30是通过胶黏剂70与触控面板40相贴合，其工作原理与前述图2A实施方式类似，于此不再赘述。
图5所示为应用本发明键盘10的电子装置的第二实施方式。于第二实施方式中，电子装置为笔记本电脑。本实施方式的结构大致与上述第一实施方式相同，主要的差异点在于，所述的键盘10是以内嵌的形式整合于笔记本电脑的主机100中。同样的，本发明所提供的键盘10可整合于手机等需要按键输入的电子装置中。
此外，所述键盘10亦可根据实际应用的需求，以嵌入的方式整合于一桌面或墙面上，以更多样化地应用于各种环境中。
本发明的键盘10，在使用时需要先将所需国家语言常用之键盘排布及各按键上的对应字符皆记录在复合全息像片30上。当投射光源50被点亮时，使用者可以看到一个浮在复合全息像片30表面的虚拟键盘影像20。该虚拟键盘影像20与记录在复合全息像片30上的键盘排布及相应字符是一致的，其影像大小和形状也与触控面板40相对应。当使用者触碰与该虚拟键盘影像20上的字符对应位置的复合全息像片30时，所述触控面板40通过其上的感应单元侦测使用者触碰的位置并识别该触碰位置所对应的信息，或者侦测使用者触碰键盘的手势，判断该触碰手势对应的信息，提供手写输入功能。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (23)
1.一种键盘，其特征在于，包括：
复合全息像片，其上记录有键盘全息信息；
投射光源，设置于所述复合全息像片一侧，所述投射光源发出的投射光在所述复合全息像片上投射出虚拟键盘影像；及
触控面板，紧贴设置于所述复合全息像片的一侧，用以侦测在所述虚拟键盘影像上被触碰的位置信息。
2.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述虚拟键盘影像的尺寸及位置与所述触控面板相匹配。
3.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述触控面板紧贴设置于所述复合全息像片面向所述投射光源的一侧，所述投射光源发出的投射光透过所述触控面板投射于该复合全息像片并在所述复合全息像片的远离所述投射光源的一侧形成所述虚拟键盘影像。
4.根据权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述复合全息像片通过胶黏剂与所述触控面板相贴合。
5.根据权利要求4所述的键盘，其特征在于，所述胶黏剂为光学胶。
6.根据权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括可拆卸式结构，该可拆卸式结构固定所述复合全息像片与所述触控面板以形成贴合。
7.根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述可拆卸式结构的连接方法采用卡扣连接或螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述复合全息像片设置于所述触控面板面向所述投射光源的一侧，所述投射光源发出的投射光投射于该复合全息像片并在所述触控面板的远离所述投射光源的一侧形成所述虚拟键盘影像。
9.根据权利要求1述的键盘，其特征在于，所述复合全息像片为平面型结构。
10.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述复合全息像片由透明绝缘材料制成。
11.根据权利要求10所述的键盘，其特征在于，所述透明绝缘材料为玻璃、乳胶、光子晶体、塑料中的一种。
12.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述复合全息像片是采用透射式全息技术拍摄而成的像片。
13.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述投射光源为发光二极管或激光二极管。
14.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述投射光源还包括一扩束镜，设置于所述投射光源的光源投射端，用以发散所述投射光源发出的投射光。
15.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述触控面板为电容式触控板、电阻式触控板、红外式触控板、电磁式触控板、和声波式触控板中的一种。
16.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述触控面板包括感应层，用以检测并判断所述触碰位置信息。
17.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述触控面板由透光材料制成。
18.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括外框，所述外框形成有凹槽，所述触控面板架设于该凹槽的开口端，所述投射光源设置于该凹槽的底端。
19.一种电子装置，包括主机、键盘，及传输设备，其特征在于，所述键盘包括：
复合全息像片，其上记录有键盘全息信息；
投射光源，设置于所述复合全息像片一侧，所述投射光源发出的投射光在所述复合全息像片上投射出一虚拟键盘影像；及
触控面板，紧贴设置于所述复合全息像片的一侧，用以侦测在所述虚拟键盘影像上被触碰的位置信息；
所述传输设备与所述触控面板电性连接，并将所述触控面板的信号传输至所述主机。
20.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，所述键盘整合于所述主机中。
21.根据权利要求20所述的电子装置，其特征在于，所述的电子装置为笔记本电脑或手机。
22.根据权利要求19所述的电子装置，其特征在于，所述键盘嵌入式整合于桌面或墙面。
23.一种输入方法，其特征在于，包括：
发出投射光在设于触控面板一侧的复合全息像片上投射出虚拟键盘影像；
侦测触控面板被触碰的位置信息；
根据所述位置信息查找并输出与所述虚拟键盘影像对应的按键的指令。
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