CN113782375B - 光轴模块及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种光轴模块，包括一光产生电路、一光接收电路与一控制单元。光产生电路包括一光产生单元与一控制端，并依据来自控制端的控制信号以产生光线。光接收电路包括一光接收单元与一信号读取端，并用以接收光线据以在信号读取端产生一检测信号。控制单元是电性连接控制端与信号读取端，用以产生控制信号并接收检测信号。控制单元并可选择性地将信号读取端配置为输出模式或是输入模式。在控制单元将信号读取端配置为输入模式读取检测信号前，控制单元先将信号读取端配置为输出模式以拉高光接收单元的电位。本公开并提供此光轴模块的一控制方法。

Description

光轴模块及其控制方法
技术领域
本公开涉及一种输入装置，特别涉及一种用于输入装置的光轴模块及其控制方法。
背景技术
光轴(optical switch)是一种诞生于传统机械键盘上的微动开关技术，以发光二极管与红外线光学感应元件替代透传统机械开关结构内的金属弹片，利用光感应原理形成开路和通路两种状态，从而触发按键信号。光轴键盘具有抗干扰能力强、工作稳定、使用寿命长等优点。
图1A与图1B是一传统光轴的运行波型图。其中，图1A是对应于未压按按键的情况，图1B是对应于压按按键的情况。图中上方的波型是对应于发光二极管的高压端的电压电平，下方的波型是对应于红外线光感应元件的高压端的电压电平。首先，在时点T1，等待红外线感应元件恢复至稳态，在时点T2，启动发光二极管发光。在红外线感应元件到达稳态后，在时点T3，先读取红外线感应元件的信号以判断按键状态，再关闭发光二极管以完成此按键读取流程。
如图中所示，光轴键盘在关闭发光二极管后，需要等待红外线光学感应元件到达稳态后，才能再次开启发光二极管。在打开发光二极管后，亦需要等待红外线光学感应元件到达稳态后方能检测按键动作，且发光二极管开启长，耗电较大。因此，传统的光轴键盘存在检测速度慢与耗电的问题。
发明内容
本公开提供一种光轴模块，用于一输入装置。此光轴模块包括一光产生电路、一光接收电路与一控制单元。光产生电路包括一光产生单元与一控制端。光产生单元是依据来自控制端的一控制信号以产生光线。光接收电路包括一光接收单元与一信号读取端。光接收单元是用以接收来自光产生单元的光线据以在信号读取端产生一检测信号。控制单元是电性连接控制端与信号读取端，用以产生控制信号于控制端并由信号读取端接收检测信号。控制单元并可选择性地将信号读取端配置为一输出模式或是一输入模式。其中，在控制单元将信号读取端配置为输入模式以读取检测信号前，控制单元先将信号读取端配置为输出模式以拉高光接收单元的电位。
本公开并提供一种光轴模块的控制方法，适用于一光轴模块。此光轴模块包括一光产生电路与一光接收电路，其中，光产生电路包括一光产生单元与一控制端，并依据来自控制端的一控制信号以产生光线，光接收电路包括一光接收单元与一信号读取端，用以接收来自光产生单元的光线据以在信号读取端产生一检测信号。此控制方法包括：将信号读取端配置为输出模式以提升光接收单元的电位；将信号读取端配置为输入模式准备读取检测信号；利用控制信号启动光产生单元以产生光线；在光接收单元到达稳态后，通过信号读取端读取检测信号以判断按键状态；以及关闭光产生单元。
本公开所提供的光轴模块及其控制方法可以有效缩短光接收单元的准备时间，提升输入装置的整体检测速度，进而可以缩短光产生单元的开启时间，降低输入装置的耗能。
附图说明
图1A与图1B是传统光轴的运行波型图；
图2是本公开光轴模块一实施例的方框示意图；
图3A与图3B是图2的光轴模块的运行波型图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本公开的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求，本公开的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本公开实施例的目的。
图2是本公开光轴模块一实施例的方框示意图。此光轴模块10可适用于输入装置，如键盘、鼠标等。
如图中所示，此光轴模块10包括一光产生电路12、一光接收电路14与一控制单元16。
光产生电路12包括一光产生单元122与一控制端SW。光产生单元122是依据来自控制端SW的一控制信号S1以产生光线。在一实施例中，此光产生单元122可为一红外线发光二极管(Infrared light-emitting diode)。在一实施例中，此光产生单元122可为一可见光发光二极管。
在一实施例中，如图中所示，此光产生电路12还包括一开关元件Q1。开关元件Q1包括一第一端P1、一第二端P2与一第三端P3。第一端P1是电性连接一电源供应端VCC，第二端P2是电性连接控制端SW，第三端P3是电性连接光产生单元122的一高压端HV1。光产生单元122的一低压端LV1则是接地。
此开关元件Q1是受控于控制信号S1，以选择性地将电源供应端VCC的电力传送至光产生单元122，使光产生单元122发光。在一实施例中，此光产生电路12还包括一第一电阻R1。此第一电阻R1的两端分别电性连接开关元件Q1的第三端P3与光产生单元122的高压端HV1，用以限制流经光产生单元122的电流。在一实施例中，此第一电阻R1的数值是小于或等于100欧姆，以提升光产生单元122的发光亮度与启动速度。
光接收电路14包括一光接收单元142与一信号读取端DE。光接收单元142是用以接收来自光产生单元122的光线据以在信号读取端DE产生一检测信号S2。在一实施例中，此光接收单元142可为一光晶体管(phototransistor)。在一实施例中，此光接收单元142可为一红外线感应元件。
在一实施例中，如图中所示，此光接收电路14还包括一第二电阻R2。第二电阻R2的两端分别电性连接光接收单元142的一高压端HV2与一电源供应端VCC，以限制流经光接收单元142的电流。在一实施例中，此第二电阻R2的数值是小于或等于4.7K欧姆，以缩短光接收单元142到达稳态的时间。光接收单元142的一低压端LV2则是接地。信号读取端DE是位于第二电阻R2与光接收单元142间的电路上。也就是说，信号读取端DE的电位是对应于光接收单元142的高压端HV2的电位。
控制单元16是电性连接控制端SW与信号读取端DE，用以产生控制信号S1于控制端SW并由信号读取端DE接收检测信号S2。控制单元16并可选择性地将信号读取端DE配置为一输出模式或是一输入模式。其中，在控制单元16将信号读取端DE配置为输入模式以读取检测信号S2前，控制单元16先将信号读取端DE配置为输出模式以拉高光接收单元142的高压端HV2的电位，也就是拉高信号读取端DE的电位。在一实施例中，此控制单元16可以是一具有通用输入输出(GPIO)引脚的微控制单元(MCU)，此通用输入输出引脚的运行模式可受控调整为输入模式或输出模式。在一实施例中，此输出模式可为一推挽(push-pull)模式。在一实施例中，此输出模式可为一开漏(open-drain)模式。输入模式则是控制单元16读取外部信号(如检测信号S2)的模式。
图3A与图3B是图2的光轴模块10的运行波型图。其中，图3A是对应于未压按按键的情况，图3B是对应于压按按键的情况。图中上方的波型是对应于光产生单元122的高压端HV1的电压电平；下方的波型是对应于光接收单元142的高压端HV2的电压电平，也就是信号读取端DE的电压电平。如图中所示，此光轴模块10的控制方法如下：
首先，在时点t1，控制单元16将信号读取端DE配置为输出模式以拉高光接收单元142的高压端HV2的电位，缩短光接收单元142到达稳态的时间。
随后，在时点t2，控制单元16将信号读取端DE配置为输入模式，准备读取检测信号S2。时点t2与时点t1的时间间隔大小会受到控制单元16对于信号读取端DE的电位推升能力影响。在一实施例中，控制单元16可将信号读取端DE配置为推挽模式，以时点t2与时点t1的时间间隔。又，在一实施例中，如图中所示，控制单元16是将信号读取端DE的电位提升到接近稳态电位后后，再将信号读取端DE配置为输入模式，以确保信号读取端DE可顺利读取检测信号S2。
接下来，在时点t3，控制单元16通过控制信号S1启动光产生单元122产生光线。在光产生单元122产生光线后，控制单元16会等待光接收单元142到达稳态(实时点t4)，然后再读取检测信号S2以判断使用者是否压按按键，并在完成读取后关闭光产生单元122(实时点t5)，以减少耗能。在一实施例中，控制单元16可依据信号读取端DE的电位变化来判断光接收单元142是否到达稳态，或是依据光接收单元142的特性在等待一预设时间确保光接收单元142到达稳态后，再读取检测信号S2。
在前述实施例中，控制单元16将信号读取端DE配置为输入模式的步骤以及控制单元16通过控制信号S1启动光产生单元122产生光线的步骤是先后进行。不过亦不限于此。在一实施例中，控制单元16将信号读取端DE配置为输入模式的步骤以及控制单元16通过控制信号S1启动光产生单元122产生光线的步骤也可以是同时进行，以提升检测速度。
综上所述，本公开所提供的光轴模块10及其控制方法可以有效缩短光接收单元142的准备时间，提升输入装置的整体检测速度，进而可以缩短光产生单元122的开启时间，降低输入装置的耗能。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种光轴模块，用于输入装置，其特征是，所述光轴模块包括：
光产生电路，包括光产生单元与控制端，所述光产生单元是依据来自所述控制端的控制信号以产生光线；以及
光接收电路，包括光接收单元与信号读取端，所述光接收单元是用以接收来自所述光产生单元的光线据以在所述信号读取端产生检测信号；
控制单元，电性连接所述控制端与所述信号读取端，用以产生所述控制信号于所述控制端并由所述信号读取端接收所述检测信号，所述控制单元并可选择性地将所述信号读取端配置为输出模式或是输入模式；
其中，在所述控制单元将所述信号读取端配置为所述输入模式以读取所述检测信号前，所述控制单元先将所述信号读取端配置为所述输出模式以拉高所述光接收单元的电位。
2.根据权利要求1所述的光轴模块，其特征是，其中，所述输出模式是推挽模式。
3.根据权利要求1所述的光轴模块，其特征是，其中，所述输出模式是开漏模式。
4.根据权利要求1所述的光轴模块，其特征是，其中，所述控制单元是于所述信号读取端配置为所述输入模式后，再通过所述控制信号启动所述光产生单元产生光线。
5.根据权利要求1所述的光轴模块，其特征是，其中，所述光产生单元是红外线发光二极管。
6.根据权利要求1所述的光轴模块，其特征是，其中，所述光接收单元是光晶体管。
7.根据权利要求1所述的光轴模块，其特征是，其中，所述光产生电路还包括开关元件，所述开关元件包括第一端、第二端与第三端，所述第一端是电性连接电源供应端，所述第二端是电性连接所述控制端，所述第三端是电性连接所述光产生单元，所述开关元件是受控于所述控制信号，以选择性地将所述电源供应端的电力传送至所述光产生单元。
8.根据权利要求7所述的光轴模块，其特征是，其中，所述光产生电路还包括第一电阻，所述第一电阻的两端分别电性连接所述第三端与所述光产生单元的高压端。
9.根据权利要求1所述的光轴模块，其特征是，其中，所述光接收电路还包括第二电阻，所述第二电阻的两端分别电性连接所述光接收单元与电源供应端，且所述信号读取端是位于所述第二电阻与所述光接收单元间的电路上。
10.一种光轴模块的控制方法，适用于光轴模块，所述光轴模块包括光产生电路与光接收电路，其中，所述光产生电路包括光产生单元与控制端，并依据来自所述控制端的控制信号以产生光线，所述光接收电路包括光接收单元与信号读取端，用以接收来自所述光产生单元的光线据以在所述信号读取端产生检测信号，其特征是，所述控制方法包括：
将所述信号读取端配置为输出模式以提升所述光接收单元的电位；
将所述信号读取端配置为输入模式准备读取所述检测信号；
利用所述控制信号启动所述光产生单元以产生光线；
在所述光接收单元到达稳态后，通过所述信号读取端读取所述检测信号以判断按键状态；以及
关闭所述光产生单元。
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