CN110427114A - 输入设备以及电子终端组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种输入设备以及电子终端组件，属于信息传输技术领域，其可解决现有的输入设备较厚、工艺较复杂的不足。本发明输入设备，用于向电子终端输入信息，其包括：敲击层,敲击层具有多个按键位，任意按键位处设有至少一段位于敲击层一侧的敲击感应光纤，当按键位被按压时，该按键位处的敲击感应光纤能发生形变；信号处理单元，与各按键位处的敲击感应光纤相连，用于向敲击感应光纤输出光信号，并接收由敲击感应光纤反馈的光信号，根据敲击感应光纤输出的光信号确定按键位被按压的情况。

Description

输入设备以及电子终端组件
技术领域
本发明涉及信息传输技术领域，具体地，涉及一种输入设备以及电子终端组件。
背景技术
电子终端(如电脑)的信息的输入需要借助于输入设备，常用的输入设备有键盘，按照键盘的按键的工作原理，键盘主要分为机械式键盘和电容式键盘。
机械式键盘，其按键采用类似金属接触式开关，工作原理是使触点导通或断开，大部分机械键盘采用铜片弹簧作为弹性材料，故机械式键盘的厚度比较厚，同时，铜片易折易失去弹性，使用时间一长故障率升高。
电容式键盘，其按键通过改变电极间的距离产生电容量的变化，暂时形成震荡脉冲允许通过的条件。理论上这种按键是无触点非接触式的，磨损率极小甚至可以忽略不计，也没有接触不良的隐患，具有噪音小，容易控制手感，但工艺较机械结构复杂，需要高精度镀膜、曝光工艺。
发明内容
本发明至少部分解决现有的输入设备较厚、工艺较复杂的不足，提供了一种工艺简单且厚度较小的输入设备以及电子终端组件。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种输入设备，用于向电子终端输入信息，该输入设备包括：
敲击层；所述敲击层具有多个按键位，任意所述按键位处设有至少一段位于敲击层一侧的敲击感应光纤，当所述按键位被按压时，该按键位处的敲击感应光纤能发生形变；
信号处理单元，与各所述按键位处的敲击感应光纤相连，用于向所述敲击感应光纤输出光信号，并接收由所述敲击感应光纤反馈的光信号，根据所述敲击感应光纤输出的光信号确定所述按键位被按压的情况。
可选地，所述输入设备包括至少一个输入分区，任意所述输入分区包括多条敲击感应光纤，多条敲击感应光纤分为多条第一光纤和多条第二光纤；
每条所述第一光纤和至少一条所述第二光纤相交叉，每条所述第二光纤和至少一条所述第一光纤相交叉；
所述第一光纤与所述第二光纤的交叉点为所述按键位。
可选地，任意所述输入分区中，每条所述第一光纤和全部所述第二光纤相交叉。
可选地，任意所述输入分区中，各所述第一光纤相互平行，各所述第二光纤相互平行。
任意所述输入分区中，任意两相邻的第一光纤间的距离在5mm至30mm，任意两相邻的第二光纤间的距离在5mm至30mm。
可选地，任意所述输入分区中，所述第一光纤与所述第二光纤相互垂直。
可选地，所述第二光纤设于所述第一光纤远离所述敲击层一侧。
可选地，所述敲击层为柔性材料。
可选地，任意所述按键位处还设有位于所述敲击层和所述敲击感应光纤之间的柔性保护层。
可选地，所有按键位处的柔性保护层为相互连接的一体结构。
可选地，还包括：对应每个按键位处的标识图案。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种电子终端组件，包括电子终端和上述的输入设备。
附图说明
图1为本发明的实施例1的输入设备的一种敲击感应光纤的结构示意图；
图2为塑料光纤的弯曲波导的辐射图；
图3为塑料光纤的弯曲损耗随曲率半径变化示意图；
图4为本发明的实施例1的输入设备的一种剖面结构示意图；
图5为本发明的实施例1的输入设备的一种信号处理单元的处理过程的原理框图；
其中的附图标记说明：01、敲击层；02、柔性保护层；03、信号处理单元；031、光源；032、敲击感应光纤；033、光电检测器；034、测量值处理器；10、第一光纤；20、第二光纤；111、第一按键位；112、第二按键位；113、第三按键位；101、第一定位光纤；102、第二定位光纤；203、第三定位光纤；204、第四定位光纤。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
参见图1至图5，本实施例提供一种输入设备，用于向电子终端输入信息，输入设备包括：
敲击层01；敲击层01具有多个按键位，任意按键位处设有至少一段位于敲击层01一侧的敲击感应光纤032，当按键位被按压时，该按键位处的敲击感应光纤032能发生形变；
信号处理单元03，与各按键位处的敲击感应光纤032相连，用于向敲击感应光纤032输出光信号，并接收由敲击感应光纤032反馈的光信号，根据敲击感应光纤032输出的光信号确定按键位被按压的情况。
其中，敲击感应光纤032可为塑料光纤(Plastic Optical Fiber，简称POF)，塑料光纤是一种聚合物材料，在材料上具有柔韧性，抗磁干扰。参见图2，当塑料光纤在受到外部应力而发生弯曲后，原来的光波导将变为泄漏模、折射模，会产生弯曲损耗，发生沿弯曲半径方向的能量辐射。
塑料光纤的弯折曲率半径为R时，弯折损耗系数α的满足如下公式：
式中，为径向归一化衰减常数；
为径向归一化相位常数；
V是归一化频率；
β为轴向传播常数；
a为塑料光纤的半径；
k为消光系数；
n1为塑料光纤的纤芯的折射率；
n2为塑料光纤的包层的折射率。
根据上述塑料光纤的弯折损耗系数公式可知，损耗系数α与弯曲曲率半径R关系为：当弯曲曲率半径R与光纤半径a的比值小到一定值，弯曲损耗骤然增大；当弯曲曲率半径R与光纤半径a的比值很大，弯曲损耗可忽略不计，也就是说，塑料光纤的弯曲损耗基本呈现随着弯曲半径的增加而呈指数下降的趋势，较小的形变量可观察到较大的光强变化，参加图3。
上述方案中，参见图5，信号处理单元03的光源031输出光信号，光信号经作为传输段的塑料光纤传输至与各按键位对应的敲击感应光纤032。当用户敲击在输入设备的按键位上时，引起相应按键位的敲击感应光纤032发生形变，从而，通过光电检测器033对反馈的光信号的相位、光强等信息的变化进行采集，将采集后的数据输出给测量值处理器034，测量值处理器034确定按键位被按压的情况，如，被敲击的按键的定位信息、按键被敲击的时序。
可见，塑料光纤发生微小形变后即可产生较大的弯曲损耗，即微小的压力敲击在按键位即可向电子终端输入信息，故输入设备(键盘)的灵敏度高。
按键被按压情况的传感开关是塑料光纤，故没有接触不良的隐患，能抗磁干扰，且没有噪音。
当然，光纤也可为玻璃光纤等其它已知光纤。
敲击层01可以采用柔性材料，故输入设备的手感也很好。
同时，为了保证敲击在敲击层01上的压力能够使敲击感应光纤032发生形变，敲击层01的厚度一般不能太厚，从而输入设备(键盘)的整体厚度可以比较薄，例如，厚度可以是3至5mm。
同时，本方案中的输入设备的敲击层01和敲击感应光纤032都比较容易制备，从而输入设备的整体制作工艺也比较简单，成本低。
可选地，输入设备包括至少一个输入分区，任意输入分区包括多条敲击感应光纤032，多条敲击感应光纤032分为多条第一光纤10和多条第二光纤20。
每条第一光纤10和至少一条第二光纤20相交叉，每条第二光纤20和至少一条第一光纤10相交叉。
第一光纤10与第二光纤20的交叉点为按键位。
上述方案中，每个输入分区可包括位置相对集中的按键位，例如输入设备可以是用于向电脑(PC)输入信息的键盘，键盘可以第一输入分区和第二输入分区，第一输入分区用于向电脑输入字符(如“a”、“b”“F1”)，第二输入分区用于向电脑输入数字(即右侧的“小键盘”)。
相互交叉的第一光纤10和第二光纤20定义了一个按键位，即当检测到了相互交叉的第一光纤10和第二光纤20都发生过了形变，则可以确定与该第一光纤10和第二光纤20对应的按键位受到了敲击。
特别说明，光纤比较细，第一光纤10和第二光纤20的交叉部分所占的面积比较小，因此，第一光纤10和第二光纤20的交叉部分落在一个按键位的范围内，并不代表一个按键位的范围仅限于第一光纤10和第二光纤20的交叉部分，参见图1，图中的圆形虚线框分别框出了第一按键位111、第二按键位112、第三按键位113的区域范围。
例如，参见图1，第一时刻，第一定位光纤(第一光纤)101和第三定位光纤(第二光纤)203和同时输出一形变信息；接下来的第二时刻，第二定位光纤(第一光纤)102和第三定位光纤(第二光纤)203和同时输出一形变信息；再接下来的第三时刻，第一定位光纤(第一光纤)101和第四定位光纤(第二光纤)204同时输出一形变信息；通过上述形变信息可以确定第一按键位111、第二按键位112、第三按键位113被先后受到了敲击。
可选地，任意输入分区中，每条第一光纤10和全部第二光纤20相交叉。
即同一输入分区中的光纤充分相交叉，以在光纤总条数相同的情况下，尽量增加对应的按键位的数量。
可选地，为了降低光纤之间的相互影响，以及便于光纤的布局，降低输入设备的制备工艺的复杂度，任意输入分区中，各第一光纤10相互平行，各第二光纤20相互平行。
进一步的，任意输入分区中，任意两相邻的第一光纤10间的距离在5mm至30mm，任意两相邻的第二光纤20间的距离在5mm至30mm。
例如，参照图1，第一定位光纤(第一光纤)101和第二定位光纤(第一光纤)102间的距离d1在15mm；而第三定位光纤(第二光纤)203和第四定位光纤(第二光纤)204间的距离d2在10mm。
可选地，为了减少对被敲击按键位的位置定位运算的复杂度，任意输入分区中，第一光纤10与第二光纤20相互垂直。
可选地，参见图4，为了简化第一光纤10和第二光纤20的布置，从而简化输入设备的整体制备，第二光纤20设于第一光纤10远离敲击层01一侧。
可选地，为了使各按键位在受到敲击时，设置在该按键位处的敲击感应光纤032能够有效的发生形变，增加各按键位的灵敏度，敲击层01为柔性材料。
可选地，参见图4，为了保护敲击感应光纤032，任意按键位处还设有位于敲击层01和敲击感应光纤032之间的柔性保护层02(Film层)。
上述方案中，柔性保护层02的材质也是柔性材料，为了使施加在按键位上的压力顺利的达到敲击感应光纤032，柔性保护层02比敲击层01更软(不论敲击层01本身是否为柔性材料)。
可选地，为了对各处的敲击感应光纤032进行全面的保护，同时，为了便于柔性保护层02的制备，所有按键位处的柔性保护层02为相互连接的一体结构。
可选地，该输入设备还包括：对应每个按键位处的标识图案。
标识图案用于表明对应的按键位是表示的什么按键(如是a还是F1)。其中，标识图案可以设置在敲击层01上，如，在敲击层01上远离敲击感应光纤032的一侧设置一层图案标识层，再如，在敲击层01上对应每个按键位处设置标识图案的凸起。同样，标识图案可以设置在柔性保护层02上，在柔性保护层02上与各按键位对应处设置标识图案，如，柔性保护层02形成黑底白字标识图。
特别说明，本发明中的输入设备的产品形态不限于：常规物理键盘、笔记本电脑键盘、一体式分离键盘、触摸键盘等。任何以按键形式向电子终端输入信息的设备均包含在本发明的输入设备之内，例如，计算器的数字按键，在如，家电设备(电视机、空调)的遥控器，等等。
电子终端可以为台式电脑、平板电脑、电视、手机等设备。
实施例2：
本实施例提供一种电子终端组件，包括电子终端和上述的输入设备。
上述方案的电子终端组件包括上述输入设备，故其在使用该输入设备进行信息输入时，输入响应迅速，手感好，噪音小。同时，输入终端的厚度比较薄，从而能够降低电子终端组件的整体厚度。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (12)

1.一种输入设备，用于向电子终端输入信息，其特征在于，所述输入设备包括：
敲击层，所述敲击层具有多个按键位，任意所述按键位处设有至少一段位于敲击层一侧的敲击感应光纤，当所述按键位被按压时，该按键位处的敲击感应光纤能发生形变；
信号处理单元，与各所述按键位处的敲击感应光纤相连，用于向所述敲击感应光纤输出光信号，并接收由所述敲击感应光纤反馈的光信号，根据所述敲击感应光纤输出的光信号确定所述按键位被按压的情况。
2.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述输入设备包括至少一个输入分区，任意所述输入分区包括多条敲击感应光纤，多条敲击感应光纤分为多条第一光纤和多条第二光纤；
每条所述第一光纤和至少一条所述第二光纤相交叉，每条所述第二光纤和至少一条所述第一光纤相交叉；
所述第一光纤与所述第二光纤的交叉点为所述按键位。
3.根据权利要求2所述的输入设备，其特征在于，任意所述输入分区中，每条所述第一光纤和全部所述第二光纤相交叉。
4.根据权利要求2所述的输入设备，其特征在于，任意所述输入分区中，各所述第一光纤相互平行，各所述第二光纤相互平行。
5.根据权利要求4所述的输入设备，其特征在于，任意所述输入分区中，任意两相邻的第一光纤间的距离在5mm至30mm，任意两相邻的第二光纤间的距离在5mm至30mm。
6.根据权利要求2所述的输入设备，其特征在于，任意所述输入分区中，所述第一光纤与所述第二光纤相互垂直。
7.根据权利要求2所述的输入设备，其特征在于，所述第二光纤设于所述第一光纤远离所述敲击层一侧。
8.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，所述敲击层为柔性材料。
9.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，任意所述按键位处还设有位于所述敲击层和所述敲击感应光纤之间的柔性保护层。
10.根据权利要求9所述的输入设备，其特征在于，所有按键位处的柔性保护层为相互连接的一体结构。
11.根据权利要求1所述的输入设备，其特征在于，还包括：对应每个按键位处的标识图案。
12.一种电子终端组件，其特征在于，包括电子终端和权利要求1至11任意一项所述的输入设备。
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