CN103456541B - 按键、键盘及其力回馈方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种按键、键盘及其力回馈方法，该按键包含振动源、开关电路以及控制器；该振动源连接该按键；该开关电路可因应该按键被按压与否而选择性导通；该控制器电连接该开关电路与该振动源；当该开关电路导通时，触发该控制器输出第一驱动信号给该振动源，该第一驱动信号使得该振动源输出按压振动给该按键；该第一驱动信号的维持时间小于或等于预设时段，该按压振动让该使用者感受到该按键的振动。本发明的具有力回馈功能的按键、键盘及其实现力回馈的方法利用开关电路感测按键是否被按压，提供类似真实机械式键盘的敲打动作的感知力回馈。
Description
技术领域
本发明提供一种按键、键盘及其力回馈方法，尤指一种根据开关电路感测按键是否被按压而进行力回馈的按键、键盘及其力回馈方法。
背景技术
随着键盘薄型化的趋势，键盘高度显著缩小，传统具有较大按压行程的机械式按键结构已难以适用，故目前薄型键盘多采用小行程的按键或触碰式按键的设计。然而，无论是小行程的按键或是触碰式按键，使用者均难以感受到按压回馈，导致于实际使用时使用者时有无法确认按压操作是否完成的情况，造成不少操作上的困扰。另外，目前亦有另以震动器产生震动以提供使用者按压回馈的键盘，但此设计多位于原本按键结构之外，再加上震动器，如此设计将增加键盘厚度，与键盘薄型化的趋势背道而驰。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种按键、键盘及其力回馈方法，通过开关电路感测按键是否被按压，以达到提供类似真实机械式键盘的敲打动作的感知力回馈的目的。
为达到上述目的，本发明提出一种应用在按键操作以提供使用者感受力回馈方法，该方法包含步骤：(a)当该按键被按压时，触发振动源输出按压振动至该按键，该按压振动的维持时间小于或等于预设时段，该按压振动让该使用者感受到该按键的振动；(b)当该预设时段届满时，侦测该按键状态：(b1)当该按键处于已释放状态时，回到步骤(a)；(b2)当该按键仍处于按压中状态时，执行步骤(c)；以及(c)当该按键被释放时，该振动源输出释放振动至该按键，该释放振动让该使用者感受到该按键的振动，并回到步骤(a)。
作为可选的技术方案，该按键包含开关电路，该力回馈方法根据该开关电路是否导通来判断该按键的状态。
作为可选的技术方案，该按键在该开关电路导通时为该按压中状态，且在该开关电路中断时为该已释放状态。
作为可选的技术方案，该按键另包含控制器，该控制器连接该开关电路与该振动源，该力回馈方法在该开关电路由中断状态切换成导通状态时，利用该控制器即时驱动该振动源输出该按压振动。
作为可选的技术方案，当该按键被持续按压时，则连续按压时间每增加N个时间单位，该按键输出相应的字符信号一次。
作为可选的技术方案，该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
作为可选的技术方案，该按压振动与该释放振动分别为弦波、方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
本发明又提出一种具有力回馈功能的按键，包含：振动源、开关电路以及控制器，该振动源连接该按键；开关电路可根据该按键被按压与否而选择性导通；控制器电连接该开关电路与该振动源，当该开关电路导通时，触发该控制器输出第一驱动信号给该振动源，该第一驱动信号使得该振动源输出按压振动给该按键，该第一驱动信号的维持时间小于或等于预设时段，该按压振动让该使用者感受到该按键的振动；
当该预设时段届满，且该开关电路已经中断时，则该控制器不会因该开关电路由导通转换为中断的变化而输出任何驱动信号给该振动源；
当该预设时段届满，且该开关电路仍是导通时，则该控制器继续监视该开关电路是否中断；且当该开关电路稍后被中断时，该控制器输出第二驱动信号给该振动源，该第二驱动信号使得该振动源输出释放振动给该按键，该释放振动让该使用者感受到该按键的振动。
作为可选的技术方案，当该按键被持续按压时，则连续按压时间每增加N个时间单位，按键输出相应的字符信号一次。
作为可选的技术方案，该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
作为可选的技术方案，该控制器驱动该振动源输出弦波或方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
本发明更提出一种具有力回馈功能的键盘，包含复数个如上所述的按键。
本发明提出一种应用在按键操作以提供使用者感受力回馈方法，包含步骤：(a)当该按键被按压时，振动源输出按压振动至该按键，并触发计时器开始计算连续按压时间，该按压振动让该使用者感受到该按键的振动；(b)当该按键被释放时，触发该计时器停止计算该连续按压时间，(b1)当该连续按压时间小于预设时段，回到步骤(a)；(b2)当该连续按压时间大于或等于该预设时段，执行步骤(c)；(c)该振动源输出释放振动至该按键，该释放振动让该使用者感受到该按键的振动，并回到步骤(a)。
作为可选的技术方案，该按键包含开关电路，该力回馈方法根据该开关电路是否导通来判断该按键的状态。
作为可选的技术方案，该按键另包含控制器，该控制器连接该开关电路、该振动源与该计时器，该力回馈方法在该开关电路由中断状态切换成导通状态时判断该按键被按压，并利用该控制器即时驱动该振动源输出该按压振动。
作为可选的技术方案，当该按键被持续按压时，则该连续按压时间每增加N个时间单位，该按键输出相应的字符信号一次。
作为可选的技术方案，该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
作为可选的技术方案，该按压振动与该释放振动分别为弦波、方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
本发明又提出一种具有力回馈功能的按键，包含振动源、开关电路、控制器及计时器；振动源连接该按键；开关电路可根据该按键被按压与否而选择性导通；控制器电连接该开关电路与该振动源；计时器电连接该控制器；其中当该开关电路由中断转换为导通时，触发该控制器输出第一驱动信号给该振动源，并触发该计时器开始计算连续按压时间，该第一驱动信号使得该振动源输出按压振动给该按键，该按压振动让该使用者感受到该按键的振动；
其中当该开关电路由导通转换为中断时，触发该计时器停止计算该连续按压时间，且
(1)当该连续按压时间小于预设时段，则该控制器不会因该开关电路“由导通转换为中断”变化而输出任何驱动信号给该振动源；
(2)当该连续按压时间大于或等于该预设时段，则该控制器输出第二驱动信号给该振动源，该第二驱动信号使得该振动源输出释放振动给该按键，该释放振动让该使用者感受到该按键的振动。
作为可选的技术方案，当该按键被持续按压时，则该连续按压时间每增加N个时间单位，按键输出相应的字符信号一次。
作为可选的技术方案，该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
作为可选的技术方案，该控制器驱动该振动源输出弦波或方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
本发明更提出一种具有力回馈功能的键盘，包含复数个如上所述的按键。
与现有技术相比，本发明的具有力回馈功能的按键、键盘及其实现力回馈的方法利用开关电路感测按键是否被按压，在按键刚被下压时，控制器可传送按压振动给按键，让使用者实际感受到按键的回馈力量；按键被释放时，控制器可根据按压振动的维持时间或第一驱动信号的维持时间，来判断是否要输出释放振动给按键；若使用者点击按键的速度较快，按键仅需提供按压振动的回馈给使用者；若使用者点击按键的速度慢，按键便可在按压及释放过程分别提供按压振动和释放振动，让使用者感受到两段式的振动力量，提供类似真实机械式键盘的敲打动作的感知力回馈。
附图说明
图1为本发明实施例的键盘的示意图。
图2为本发明实施例的按键的功能方块图。
图3为本发明第一实施例的应用在按键以提供力回馈的方法流程图。
图4为本发明实施例的按键的结构示意图。
图5为本发明另一实施例的按键的功能方块图。
图6为本发明第二实施例的应用在按键以提供力回馈的方法流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图1，图1为本发明实施例的键盘10的示意图。键盘10包含有复数个按键12，每一按键12代表不同的字符。各按键12被持续按压时，连续按压时间每增加N个时间单位(例如：秒)，按键12会输出相应的字符信号一次。请参阅图2，图2为本发明实施例的按键12的功能方块图。按键12包含有振动源14、开关电路16以及控制器18。每一个按键12可具有专属的振动源14，意即按键12的数量对应于振动源14的数量；或者键盘10可以仅包含一个振动源14，并同时连接到复数个按键12以分别提供多组振动信号。控制器18电连接于开关电路16与振动源14，用来接收开关电路16的指令以驱动振动源14。开关电路16具有导通模式和不导通模式。根据复数个按键12的其中一些按键12被按压与否，开关电路16可以选择性导通或不导通。导通的开关电路可触发控制器18启动振动源14，此时使用者按压在按键12的手指便可感受到来自振动源14的振动波，以获得较佳的操作手感。
请参阅图3，图3为本发明第一实施例的应用在按键12以提供力回馈的方法流程图。图3所示的力回馈方法可应用在图1所示的键盘10及其按键12上。请参阅图4，图4为本发明实施例的按键12的结构示意图。开关电路16可以是感测器161与压电蜂鸣片162的组合，感测器161设置在按键12的底座121，压电蜂鸣片162设置在按键12的键帽122下方。使用者按压按键12时，压电蜂鸣片162会随着按键12的下压而弯曲变形，进一步碰触到感测器161造成开关电路16的导通，如图4的虚线状态所示。使用者移除施加在按键12的外力后，压电蜂鸣片162随着按键12恢复为初始状态，压电蜂鸣片162分离于感测器161，使得开关电路16被切换回不导通(中断)模式。其中，开关电路16的组成元件可不限于前述实施例所述，可视实际需求而定。
请参阅图3，首先，执行步骤300，启动键盘的力回馈功能。接着执行步骤302，控制器18依据各按键12下方的开关电路16是否导通，来判断对应的按键12是否被按压。当控制器18判断按键12没有被按压，控制器18将维持在侦测模式以持续侦测按键12是否被按压。另一方面，当某按键12下方的开关电路16由中断状态切换成导通状态时，控制器18判断对应的按键12被按压，然后执行步骤304，控制器18输出第一驱动信号给振动源14。第一驱动信号可使振动源14输出按压振动给相应的按键12，而第一驱动信号的维持时间可小于或等于预设时段。通过按键12，使用者在该预设时段内可感受到因该第一驱动信号所衍生的按压振动。预设时段届满后，控制器18不再输出第一驱动信号启动振动源14，故按压振动停止；接着，执行步骤306，此时控制器18侦测按键12的按压状态，以根据使用者的操作情形决定是否要启动第二阶段的振动回馈。
于步骤306，当控制器18侦测到按键12是处于已释放状态时，开关电路16已经中断，表示使用者点击按键12的时程小于预设时段，在按压振动尚未停止或刚停止的极短时间内便松开施加在按键12的外力，故控制器18不会输出任何驱动信号给振动源14，按键12不启动第二阶段的振动回馈(释放按键12过程的回馈)；且接着回复到步骤302，侦测按键12的下一次操作状态。
反之于步骤306，当控制器18侦测到按键12仍是处于按压中状态(开关电路16为导通)时，则执行步骤308以继续侦测开关电路16是否中断，以判断按键12是否被放开。当控制器18侦测到按键12没有被放开，表示使用者尚未移除施加在按键12的外力，此时控制器18继续维持在侦测按键12的模式，且按键12可持续输出相应的字符信号。当控制器18侦测到开关电路16稍后被中断，代表使用者手指虽然可能仍在对应的按键12上，但使用者已经开始释放对应的按键12，则执行步骤310，控制器18将输出第二驱动信号给振动源14，第二驱动信号会使得振动源14输出释放振动给相应的按键12，让使用者在手指离开按键12的瞬间能感受到释放振动回馈。控制器18输出第二驱动信号后，可再回复到步骤302，以进行下一阶段的按键12的操作判断。
请参阅图5，图5为本发明另一实施例的按键12的功能方块图。此实施例中，与前述实施力具有相同编号的元件具有相同的结构与功能，于此不再重复叙明。本实施例与前述实施例的差异在于，本实施例的按键12另可包含计时器20，电连接于控制器18。计时器20用来计算连续按压时间，且控制器18可比较连续按压时间和预设时段的大小。当连续按压时间小于预设时段，表示使用者点击按键12的速度较快，控制器18不需因应开关电路16“由导通转换为中断”变化输出任何驱动信号给振动源14，因此按键12只提供按压振动的回馈。当连续按压时间大于或等于预设时段，使用者点击按键12的时程较长，故在感测到开关电路16“由导通转换为中断”变化时，控制器18可驱动振动源14，使得按键12可在按压及释放过程中分别提供按压振动及释放振动的回馈。
请参阅图6，图6为本发明第二实施例的应用在按键12以提供力回馈的方法流程图。图6所示的力回馈方法可应用在图5所示的按键12。首先，执行步骤600，启动按键12的力回馈功能。接着执行步骤602，控制器18利用开关电路16来判断按键12是否被按压。当开关电路16在中断模式时，按键12没有被按压，控制器18维持在侦测开关电路16的导通/中断模式的状态。当开关电路16由中断模式转换为导通模式，表示按键12被按压，则执行步骤604，控制器18输出第一驱动信号给振动源14，并触发计时器20计算连续按压时间。第一驱动信号使得振动源14输出按压振动给按键12，让使用者可感受到按键12的振动回馈。
接着，执行步骤606，控制器18利用开关电路16判断按键12是否被放开。若开关电路16维持在导通模式，表示按键12没有被放开，此时控制器18仍维持在侦测按键12是否被放开的状态。当开关电路16由导通模式转换为中断模式，可判断按键12已被放开，则执行步骤608，控制器18触发计时器20停止计算连续按压时间。接着，执行步骤610，比较连续按压时间和预设时段。当连续按压时间小于预设时段，使用者点击按键12的速度较快，回复到步骤602，按键12不产生释放振动的回馈，控制器18继续判断按键12是否被按压。当连续按压时间大于或等于预设时段，执行步骤612，控制器18输出第二驱动信号给振动源14，使得振动源14输出释放振动给按键12，让使用者感受到按键的振动回馈。接着可再回复到步骤602，进行下一阶段的按键12的操作判断。
特别一提的是，按压振动或该释放振动的执行时间可实质介于10毫秒至200毫秒之间，且介于25毫秒至35毫秒是较佳的选择。按压振动与释放振动可分别是弦波、方波或其它特定波形。特定波形的定义是指一个非周期波与另一个频率低于500Hz的周期波，经由相乘、相加或相减等耦合方法所得到的波型。凡可施加在按键以提供使用者回馈力量的振动波皆可应用在本发明所述的按压振动及释放振动上，并不局限于前述列举的几种实施态样。
综上所述，本发明的具有力回馈功能的按键、键盘及其实现力回馈的方法利用开关电路感测按键是否被按压。在按键刚被下压时，控制器可传送按压振动给按键，让使用者实际感受到按键的回馈力量；按键被释放时，控制器可根据按压振动的维持时间或第一驱动信号的维持时间，来判断是否要输出释放振动给按键。若使用者点击按键的速度较快，按键仅需提供按压振动的回馈给使用者；若使用者点击按键的速度慢，按键便可在按压及释放过程分别提供按压振动和释放振动，让使用者感受到两段式的振动力量，提供类似真实机械式键盘的敲打动作的感知力回馈。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (23)
1.一种应用在按键操作以提供使用者感受力回馈方法，其特征在于包含步骤：
(a)当该按键被按压时，触发振动源输出按压振动至该按键，该按压振动的维持时间小于或等于预设时段，该按压振动让该使用者感受到该按键的振动；
(b)当该预设时段届满时，侦测该按键状态：
(b1)当该按键处于已释放状态时，回到步骤(a)；
(b2)当该按键仍处于按压中状态时，执行步骤(c)；以及
(c)当该按键被释放时，该振动源输出释放振动至该按键，该释放振动让仍停留在该按键上的该使用者的手指感受到该按键的振动，并回到步骤(a)。
2.如权利要求1所述的力回馈方法，其特征在于：该按键包含开关电路，该力回馈方法根据该开关电路是否导通来判断该按键的状态。
3.如权利要求2所述的力回馈方法，其特征在于：该按键在该开关电路导通时为该按压中状态，且在该开关电路中断时为该已释放状态。
4.如权利要求2所述的力回馈方法，其特征在于：该按键另包含控制器，该控制器连接该开关电路与该振动源，该力回馈方法在该开关电路由中断状态切换成导通状态时，利用该控制器即时驱动该振动源输出该按压振动。
5.如权利要求1所述的力回馈方法，其特征在于：当该按键被持续按压时，则连续按压时间每增加N个时间单位，该按键输出相应的字符信号一次。
6.如权利要求1所述的力回馈方法，其特征在于：该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
7.如权利要求1所述的力回馈方法，其特征在于：该按压振动与该释放振动分别为弦波、方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
8.一种具有力回馈功能的按键，其特征在于包含：
振动源，连接该按键；
开关电路，可根据该按键被按压与否而选择性导通；以及
控制器，电连接该开关电路与该振动源，当该开关电路导通时，触发该控制器输出第一驱动信号给该振动源，该第一驱动信号使得该振动源输出按压振动给该按键，该第一驱动信号的维持时间小于或等于预设时段，该按压振动让使用者感受到该按键的振动；
当该预设时段届满，且该开关电路已经中断时，则该控制器不会因该开关电路由导通转换为中断的变化而输出任何驱动信号给该振动源；
当该预设时段届满，且该开关电路仍是导通时，则该控制器继续监视该开关电路是否中断；且当该开关电路稍后被中断时，该控制器输出第二驱动信号给该振动源，该第二驱动信号使得该振动源输出释放振动给该按键，该释放振动让仍停留在该按键上的该使用者的手指感受到该按键的振动。
9.如权利要求8所述的按键，其特征在于：当该按键被持续按压时，则连续按压时间每增加N个时间单位，按键输出相应的字符信号一次。
10.如权利要求8所述的按键，其特征在于：该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
11.如权利要求8所述的按键，其特征在于：该控制器驱动该振动源输出弦波或方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
12.一种具有力回馈功能的键盘，其特征在于包含：
复数个如权利要求8-11任意一项所述的按键。
13.一种应用在按键操作以提供使用者感受力回馈方法，其特征在于包含步骤：
(a)当该按键被按压时，振动源输出按压振动至该按键，并触发计时器开始计算连续按压时间，该按压振动让该使用者感受到该按键的振动；
(b)当该按键被释放时，触发该计时器停止计算该连续按压时间，
(b1)当该连续按压时间小于预设时段，回到步骤(a)；
(b2)当该连续按压时间大于或等于该预设时段，执行步骤(c)；以及
(c)该振动源输出释放振动至该按键，该释放振动让仍停留在该按键上的该使用者的手指感受到该按键的振动，并回到步骤(a)。
14.如权利要求13所述的力回馈方法，其特征在于：该按键包含开关电路，该力回馈方法根据该开关电路是否导通来判断该按键的状态。
15.如权利要求14所述的力回馈方法，其特征在于：该按键另包含控制器，该控制器连接该开关电路、该振动源与该计时器，该力回馈方法在该开关电路由中断状态切换成导通状态时判断该按键被按压，并利用该控制器即时驱动该振动源输出该按压振动。
16.如权利要求13所述的力回馈方法，其特征在于：当该按键被持续按压时，则该连续按压时间每增加N个时间单位，该按键输出相应的字符信号一次。
17.如权利要求13所述的力回馈方法，其特征在于：该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
18.如权利要求13所述的力回馈方法，其特征在于：该按压振动与该释放振动分别为弦波、方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
19.一种具有力回馈功能的按键，其特征在于包含：
振动源，连接该按键；
开关电路，可根据该按键被按压与否而选择性导通；
控制器，电连接该开关电路与该振动源；以及
计时器，电连接该控制器；
其中当该开关电路由中断转换为导通时，触发该控制器输出第一驱动信号给该振动源，并触发该计时器开始计算连续按压时间，该第一驱动信号使得该振动源输出按压振动给该按键，该按压振动让使用者感受到该按键的振动；
其中当该开关电路由导通转换为中断时，触发该计时器停止计算该连续按压时间，且
(1)当该连续按压时间小于预设时段，则该控制器不会因该开关电路“由导通转换为中断”变化而输出任何驱动信号给该振动源；
(2)当该连续按压时间大于或等于该预设时段，则该控制器输出第二驱动信号给该振动源，该第二驱动信号使得该振动源输出释放振动给该按键，该释放振动让仍停留在该按键上的该使用者的手指感受到该按键的振动。
20.如权利要求19所述的按键，其特征在于：当该按键被持续按压时，则该连续按压时间每增加N个时间单位，按键输出相应的字符信号一次。
21.如权利要求19所述的按键，其特征在于：该振动源输出该按压振动或该释放振动的执行时间介于10毫秒至200毫秒之间。
22.如权利要求19所述的按键，其特征在于：该控制器驱动该振动源输出弦波或方波或其他特定波形，其中特定波形是指非周期波与频率低于500Hz的周期波经相乘、相加或相减这些耦合方法所得到的波型。
23.一种具有力回馈功能的键盘，其特征在于包含：
复数个如权利要求19-22任意一项所述的按键。
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