CN104714663A - 输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输入装置，包括操控元件、光学手指导航模块、压力检测电路以及控制单元，光学手指导航模块用以感测手指于操控元件上的移动行为而输出移动信号，且压力检测电路设置于光学手指导航模块的下方，并用以于手指按压操控元件时输出压力信号，而控制单元连接于光学手指导航模块以及压力检测电路，并用以于接收移动信号时产生第一控制指令，以及用以于接收压力信号时产生第二控制指令。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及一种输入装置，特别涉及一种用以控制电子设备的输入装置。

背景技术

科技发展日新月异，多媒体以及电脑时代已经来临，而于电脑系统中，连接电脑主机以及使用者的输入装置扮演了十分重要的角色，如鼠标装置、键盘装置以及轨迹球装置等，而这些输入装置大都是采用光学传感的方式进行运作，如美国发明专利第6847350公告号以及美国发明专利第6300940公告号所揭露，或是采用压力传感的方式进行运作，如美国发明专利第7855715公告号、美国发明专利第5828363公告号以及美国发明专利第5659334公告号所揭露。

然而，由于现今多媒体与各种软件程序的迅速发展，其电脑窗口的介面越来越复杂且更加多元化，因此现有输入装置所提供的功能已逐渐无法满足使用者的需求；而为了增加输入装置所能提供的功能，业界目前的作法不外乎是额外设置功能按键，亦或是通过设置功能切换钮而使单一功能键可提供多个功能，然而采用这些作法的输入装置实际上并不方便使用者操作；因此，现有的输入装置具有改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时具有光学传感元件以及压力传感元件的输入装置，以增加输入装置的操作功能，并使操作更加人性化。

于一较佳实施例中，本发明提供一种输入装置，包括：

一操控元件，具有一光学感应区域，该操控元件用以供一手指于该光学感应区域上移动以及用以供该手指按压该操控元件；

一光学手指导航模块，设置于该光学感应区域的下方，用以感测该手指于该光学感应区域上的移动而产生一移动信号；

一压力检测电路；

至少一压力检测元件，设置于该光学手指导航模块的下方，用以电连接于该压力检测电路，并于该手指按压该操控元件时使该压力检测电路产生一压力信号；以及

一控制单元，连接于该光学手指导航模块以及该压力检测电路，用以于接收该移动信号时产生一第一控制指令，以及用以于接收该压力信号时产生一第二控制指令。

本发明的功效在于：本发明输入装置为共同设置以光学传感方式感测使用者的手指操作行为的光学手指导航模块以及以压力传感方式感测使用者的手指操作行为的压力检测电路与压力检测元件，借此增加了输入装置的操作功能，并且使操作更为人性化，实为一极具产业价值的发明。

附图说明

图1为本发明输入装置于一较佳实施例的结构示意图。

图2为图1所示输入装置1的立体分解示意图。

图3为一较佳光学手指导航模块的内部结构剖视图。

图4为图1所示电路板的下表面的示意图。

图5为本发明输入装置应于一较佳实施例的应用示意图。

图6为应用本发明输入装置1的键盘装置于一较佳实施例的结构示意图。

图7为应用本发明输入装置的鼠标装置于一较佳实施例的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1    输入装置

2    笔记本电脑

3    键盘装置

4    鼠标装置

11   操控元件

12   电路板

13   光学手指导航模块

14   压力检测电路

15   基板

16   压力检测元件

17   弹性支撑元件

18   控制单元

19   壳体

21   屏幕

22   光标

23   窗口

31   输入装置

32   按键

41   输入装置

42   右键

43   左键

111  凸柱

112  光学感应区域

113  触感区域

121  电路板穿孔

131  光源

132  光学透镜组

133  传感器

141  电路连接部

151  基板穿孔

161  前方压力检测元件

162  后方压力检测元件

163  左方压力检测元件

164  右方压力检测元件

171  橡胶凸部

172  支撑凸部

181  控制电路板

182  微处理器

191  孔洞

311  操控元件

312  壳体

321  键帽

411  操控元件

12   壳体

1131 触感区域的前方区块

1132 触感区域的后方区块

1133 触感区域的左方区块

1134 触感区域的右方区块

D1   方向

D2   方向

D3   方向

D4   方向

具体实施方式

首先说明的是，本发明输入装置系应用于电子设备，使用者可通过以手指触压输入装置的方式或者以手指在输入装置上进行移动的方式来控制电子设备的运行，且电子设备可为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、显示器(如电视机)等，但不以此为限；此外，本发明输入装置可为通过有线方式或无线方式连接于电子设备的独立装置，亦可为设置于电子设备中的控制装置。

请参阅图1～图2，图1为本发明输入装置1于一较佳实施例的结构示意图，图2为图1所示输入装置1的立体分解示意图。输入装置1包括操控元件11、电路板12、设置于电路板12的上表面的光学手指导航模块(opticalfinger navigation，OFN)13、形成于电路板12的下表面的压力检测电路14(请参阅图4)、基板15、设置于基板15的上表面的多个压力检测元件16、弹性支撑元件17、控制单元18、以及用以容置上述各元件的壳体19，且壳体19具有一孔洞191，用以供部份的操控元件11暴露于外。

此外，基板15设置于电路板12的下方，且弹性支撑元件17用以支撑基板15、电路板12以及操控元件11；于本较佳实施例中，基板15由塑胶材质所制成，如聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)材质、聚碳酸酯(PC)材质或压克力塑胶(PMMA)材质等，而多个压力检测元件16则分布于基板15的周围，且该多个压力检测元件16分别为前方压力检测元件161、后方压力检测元件162、左方压力检测元件163以及右方压力检测元件164；其中，每一压力检测元件16皆为力敏电阻(Force Sensing Resistance，FSR)，且弹性支撑元件17呈平板状，并具有向上凸起以分别对应于多个压力检测元件16的多个橡胶凸部171以及形成于中心处并用以作为支点的支撑凸部172。

较佳的，但不以此为限，操控元件11具有向下延伸的多个凸柱111，且电路板12具有对应于多个凸柱111的多个电路板穿孔121，而基板15具有对应于多个凸柱111的多个基板穿孔151；其中，每一凸柱111在依序穿过相对应的电路板穿孔121以及相对应的基板穿孔151后被固定；如此一来，操控元件11、电路板12以及基板15就能够进行连动。

然而，上述说明仅为一实施例，基板15的材质、压力检测元件16的种类、数量及其设置位置、弹性支撑元件17的结构、以及使操控元件11、电路板12与基板15联动的手段并不以所述为限，如每一凸柱亦可使用粘着方式与电路板或基板相结合；此外，虽然本实施例中光学手指导航模块13以及压力检测电路14是共同设置于单一电路板12上(电路板12的上方与电路板12的下方)，而本领域内技术人员可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计，举例来说，可变更设计为光学手指导航模块13以及压力检测电路14是分别设置于二不同的电路板上，且二电路板、操控元件11与基板15可进行连动。

此外，操控元件11具有暴露于壳体19外的光学感应区域112，用以供使用者的手指(图中未标示)在光学感应区域112进行移动，并且光学手指导航模块13设置在光学感应区域112的下方，如此一来，当使用者的手指在光学感应区域112进行移动时，光学手指导航模块13就能够感测手指在光学感应区域112的移动行为(如移动轨迹)而产生输出移动信号。

请参阅图3，其为一较佳光学手指导航模块的内部结构剖视图。光学手指导航模块13包括光源131、光学透镜组132以及传感器133，且光源131用以产生光束，而光学透镜组132则使光束朝光学感应区域112的方向行径，故光束可于穿透光学感应区域112后投射至使用者的手指表面；接着，光学透镜组132将从手指表面反射的光束聚焦而予以投射至传感器133，传感器133再依据所接收的光束而产生移动信号，也就是说，传感器133是根据从手指表面反射的光束而获得目前手指表面的纹路，并根据手指表面纹路的改变而产生移动信号。

请参阅图4，其为图1所示电路板的下表面的示意图，其亦为压力检测电路的示意图。压力检测电路14上具有对应于多个压力检测元件16的电路连接部141，且每一电路连接部141用以与其下方所相对应的压力检测元件16接触；其中，当使用者的手指以大于一预设压力的力量按压操控元件11的一位置时，操控元件11、电路板12以及基板15会共同往相对应的方向连动，使得基板15被下方相对应的橡胶凸部171抵顶，如此一来，相对应的压力检测元件16(力敏电阻)会感受到压力而使其阻抗值产生改变，致使压力检测电路14产生相对应的压力信号。此外，由于使用者的手指按压操控元件11时，弹性支撑元件17会产生向上回馈的弹性力予基板15，进而能够带给使用者操作上的手感。

较佳的，但不以此为限，操控元件11更具有暴露于壳体19外的触感区域113，且触感区域113围绕于光学感应区域112外，其能够带给使用者不同于光学感应区域112的触感，如摩擦触感，用以供使用者的手指进行按压；如此一来，当使用者操作输入装置1时，可更方便、更快速地分辨供手指移动的区域以及供手指按压的区域，有助于使用者的操作；当然，此处的说明并非是用以限定手指能够按压的区域仅是按压触感区域113。

此外，请再度参阅图2，控制单元18电性连接于光学手指导航模块13与压力检测电路14，且当控制单元18接收到来自光学手指导航模块13的移动信号时，则产生相对应的第一控制指令至电子设备(图中未标示)，而当控制单元18接收到来自压力检测电路14的压力信号时，则产生相对应的第二控制指令至电子设备；于本较佳实施例中，控制单元18包括控制电路板181以及微处理器182，并通过电线(图中未标示)连接于电路板12，以与光学手指导航模块13与压力检测电路14产生电性连接；然而，上述仅为一实施例，本领域内技术人员可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计，举例来说，控制单元可以为直接设置于电路板上的微处理器。

请参阅图5，其为本发明输入装置应于一较佳实施例的应用示意图。于本较佳实施例中，电子设备为笔记本电脑2，且输入装置1信号连接于笔记本电脑2，其中，使用者的手指可通过在操控元件11的光学感应区域112上的移动来控制笔记本电脑2的屏幕21上光标22的移动，亦可通过按压操控元件11的触感区域113来控制笔记本电脑2的屏幕21上窗口23的卷动。

具体来说，当使用者的手指在光学感应区域112上移动时，控制单元18会接收来自传感器133的移动信号以分析手指的移动量与向量，并进而产生输出相对应的第一控制指令至笔记本电脑2，如此一来，屏幕21上的光标22就能朝着相对应于手指的移动行为的方向行进。

此外，当使用者的手指按压触感区域113的前方区块1131时，压力检测电路14会因应前方压力检测元件161的阻抗值的改变而产生输出相对应的第二控制指令至笔记本电脑2，使得屏幕21上的窗口23向上(方向D1)卷动；同理，当使用者的手指按压触感区域113的后方区块1132时，压力检测电路14会因应后方压力检测元件16的阻抗值的改变而产生输出相对应的第二控制指令至笔记本电脑2，使得屏幕21上的窗口23向下(方向D2)卷动；当使用者的手指按压触感区域113的左方区块1133时，压力检测电路14会因应左方压力检测元件16的阻抗值的改变而产生输出相对应的第二控制指令至笔记本电脑2，使得屏幕21上的窗口23向左卷动(方向D3)；而当使用者的手指按压触感区域113的右方区块1134时，压力检测电路14会因应右方压力检测元件16的阻抗值的改变而产生输出相对应的第二控制指令至笔记本电脑2，使得屏幕21上的窗口23向右卷动(方向D4)。

然而，以上对操作本发明输入装置1的说明仅为一实施例，并不以此为限，也就是说微处理单元因应所接收的信号而产生输出的第一控制指令及第二控制指令可替换为其他的控制功能，本领域内技术人员可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计；举例来说，当使用者点击操控元件11的光学感应区域112时，控制单元18所产生输出的第一控制指令可执行如点击一般鼠标的左键或右键的功能，抑或是当使用者点击操控元件11的触感区域113中的左方区块1133时，控制单元18所产生输出的第二控制指令可执行如点击一般鼠标的左键的功能，而当使用者点击操控元件11的触感区域113中的右方区块1134时，控制单元18所产生输出的第二控制指令可执行如点击一般鼠标的右键的功能，

请参阅图6，其为应用本发明输入装置1的键盘装置于一较佳实施例的结构示意图。键盘装置3包括多个按键32以及输入装置31，且多个按键32的键帽321以及输入装置31的操控元件311暴露于输入装置31的壳体312外，用以供使用者操作；其中，输入装置31的组成结构大致相同于前述实施例的说明，且按键32的组成结构亦为本领域内技术人员所熟知，故在此即不再予以赘述。

请参阅图7，其为应用本发明输入装置的鼠标装置于一较佳实施例的结构示意图。鼠标装置4包括左键43、右键42以及输入装置41，且输入装置41的操控元件411位于左键43以及右键42之间，而左键43、右键42以及操控元件411暴露于输入装置41的壳体412外，用以供使用者操作；其中，输入装置41的组成结构大致相同于前述实施例的说明，且左键43以及右键42的组成结构亦为本领域内技术人员所熟知，故在此即不再予以赘述。

根据以上的说明可知，本发明输入装置为共同设置以光学传感方式感测使用者的手指操作行为的光学手指导航模块以及以压力传感方式感测使用者的手指操作行为的压力检测电路与压力检测元件，借此增加了输入装置的操作功能，并且使操作更为人性化，实为一极具产业价值的发明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求书范围，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的权利要求书涵盖的范围内。

Claims (14)

1.一种输入装置，包括：

一操控元件，具有一光学感应区域，该操控元件用以供一手指于该光学感应区域上移动以及用以供该手指按压该操控元件；

一光学手指导航模块，设置于该光学感应区域的下方，用以感测该手指于该光学感应区域上的移动而产生一移动信号；

一压力检测电路；

至少一压力检测元件，设置于该光学手指导航模块的下方，用以电连接于该压力检测电路，并于该手指按压该操控元件时使该压力检测电路产生一压力信号；以及

一控制单元，连接于该光学手指导航模块以及该压力检测电路，用以于接收该移动信号时产生一第一控制指令，以及用以于接收该压力信号时产生一第二控制指令。

2.如权利要求1所述的输入装置，还包括一壳体，用以容置该光学手指导航模块以及该薄膜线路元件，且该壳体具有一孔洞，用以供至少部份操控元件暴露于外。

3.如权利要求1所述的输入装置，其中该光学手指导航模块包括：

一传感器；

一光源，用以产生一光束，且该光学感应区域可供该光束穿过其中；以及

一光学透镜组，用以使该光束被投射至该手指，并使该手指所反射的该光束聚焦，以投射至该传感器；

其中，该传感器依据所接收的从该手指反射的该光束而产生该移动信号。

4.如权利要求1所述的输入装置，还包括一电路板以及设置于该电路板的下方的一基板，且该光学手指导航模块设置于该电路板的上表面，且该压力检测电路形成于该电路板的下表面，而该至少一压力检测元件设置于该基板的上表面。

5.如权利要求4所述的输入装置，其中每一该压力检测元件为一力敏电阻，且当该手指按压该操控元件时，该力敏电阻的一阻抗值产生改变。

6.如权利要求4所述的输入装置，还包括一弹性支撑元件，其设置于该基板的下方，用以支撑该基板、该电路板以及该操控元件。

7.如权利要求6所述的输入装置，其中该弹性支撑元件具有至少一橡胶凸部，且该至少一橡胶凸部相对应设置于该至少一压力检测元件的下方。

8.如权利要求4所述的输入装置，其中该基板由一塑胶材质所制成。

9.如权利要求4所述的输入装置，其中该至少一压力检测元件分布于该基板的周围，并包括前方压力检测元件、后方压力检测元件、左方压力检测元件以及右方压力检测元件。

10.如权利要求4所述的输入装置，其中该操控元件具有向下延伸的多个凸柱，且该电路板具有对应于该多个凸柱的多个电路板穿孔，而该基板具有对应于该多个凸柱的多个基板穿孔；其中，每一该凸柱在依序穿过相对应的该电路板穿孔以及相对应的该基板穿孔后被固定。

11.如权利要求1所述的输入装置，其中该操控元件具有围绕于该光学感应区域外的一触感区域，用以供该手指按压。

12.如权利要求1所述的输入装置，该输入装置连接于一电子设备或设置于该电子设备中，其中该第一控制指令用以控制该电子设备的一屏幕中的一光标的移动。

13.如权利要求1所述的输入装置，该输入装置连接于一电子装置或设置于该电子设备中，其中该第二控制指令用以控制该电子设备的一屏幕中的一窗口的卷动。

14.如权利要求1所述的输入装置，该输入装置应用于一键盘装置或一鼠标装置。