CN202257514U

CN202257514U - 非接触式感应动作的机械式键盘装置

Info

Publication number: CN202257514U
Application number: CN2011202479703U
Authority: CN
Inventors: 林佳保; 姚志宪
Original assignee: Sunrex Technology Corp
Current assignee: Sunrex Technology Corp
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-07-12

Abstract

一种非接触式感应动作的机械式键盘装置，包含一机械式按键组单元，及至少一动作感应单元。该机械式按键组单元包括多个按键，该等按键形成一参考平面。该动作感应单元设置于该参考平面的一第一侧，该动作感应单元包括用以朝该参考平面发射光线的多个发光模组，及用以朝该参考平面感测光强度变化的一光感测模组。

Description

非接触式感应动作的机械式键盘装置

技术领域

本实用新型涉及一种键盘装置，特别是涉及一种非接触式感应动作的机械式键盘装置(mechanical-switch keyboard/mechanical keyboard)。

背景技术

现有的电脑键盘一般是整合可感应动作(motion sensitive)的元件，以使其能够提供除了按键输入之外的操作功能(例如，鼠标功能、手势操作功能等)；而此类型可感应动作的电脑键盘，又可再分为“接触式”感应动作的电脑键盘，及“非接触式”感应动作的电脑键盘。

针对“接触式”感应动作的电脑键盘而言，以中国台湾证书号M250242、M366715等专利为例，其等主要是配合供使用者触碰的一触控板(例如，电容式触控板)，以感应与使用者操作相关的动作。

请参阅图1-1及图1-2，针对“非接触式”感应动作的电脑键盘而言，如美国公开2010/0149099A1号专利所公开的可感应动作的机械式键盘1，其主要包括排列于一平面10的多个按键11，及朝向该等按键11且具有平行于该平面10的光轴12的多个光感测元件13。该等光感测元件13突设于该机械式键盘1的上表面，使得该等光感测元件13可感应使用者于该平面10上方的手/手指移动而成像；然后，再利用一处理器(图未示)配合影像分析技术，像是边缘侦测(edge detection)算法，即可感应并判别出与使用者操作相关的动作。然而，该机械式键盘1所采用的该等光感测元件13必须突设于该机械式键盘1的上表面以便取像，其整体结构较不精简(compact)；再者，该处理器所进行的影像分析技术，其计算复杂度较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非接触式感应动作的机械式键盘装置。

本实用新型非接触式感应动作的机械式键盘装置：包含一机械式按键组单元，及至少一动作感应单元。该机械式按键组单元包括多个按键，该等按键形成一参考平面。该动作感应单元设置于该参考平面的一第一侧，该动作感应单元包括用以朝该参考平面发射光线的多个发光模组，及用以朝该参考平面感测光强度变化的一光感测模组。

本实用新型所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置还包含一壳体，该壳体包括呈相反的一顶壁及一底壁，该动作感应单元设置于该顶壁与该底壁之间，该顶壁具有至少一透光区域，该动作感应单元邻近于该透光区域。

本实用新型所述的该顶壁的该透光区域位于该参考平面及该动作感应单元之间。

本实用新型所述的该机械式按键组单元还包括设置于该顶壁与该底壁之间的一薄膜电路板，该动作感应单元设置于该薄膜电路板上。

本实用新型所述的该机械式按键组单元还包括设置于该顶壁与该底壁之间的一薄膜电路板，该动作感应单元设置于该薄膜电路板及该顶壁之间。

本实用新型所述的该顶壁的该透光区域位于该顶壁的其中至少一角落。

本实用新型所述的该动作感应单元的该等发光模组电连接于该光感测模组。

本实用新型所述的该动作感应单元包括至少三个发光模组，该等发光模组的排列概呈L形。

本实用新型所述的该动作感应单元还包括一基板，该等发光模组及该光感测模组设置于该基板上。

本实用新型所述的该基板概呈L形。

本实用新型的有益效果在于：该动作感应单元的所有元件(该等发光模组、该光感测模组)皆设置于该参考平面的该第一侧，没有任一元件凸伸于该参考平面之上，其整体结构较为精简。

附图说明

图1-1是一侧视示意图，说明现有的一可感应动作的机械式键盘及其光感测元件；

图1-2是一俯视示意图，说明现有的一可感应动作的机械式键盘及其光感测元件；

图2是一示意图，说明本实用新型非接触式感应动作的机械式键盘装置的一第一优选实施例；

图3是沿着该图2的一直线I所取得的一局部剖视示意图，说明一动作感应单元的各元件的设置关系；

图4是一示意图，说明应用该第一优选实施例的一电脑；

图5是一示意图，说明本实用新型非接触式感应动作的机械式键盘装置的一第二优选实施例。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明：

在本实用新型被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的附图标记来表示。

请参阅图2及图3，本实用新型非接触式感应动作的机械式键盘装置2的第一优选实施例包含一壳体21、一机械式按键组单元22，及一动作感应单元23。该壳体21包括呈相反的一顶壁211及一底壁212；该机械式按键组单元22包括多个按键221、一设置于该顶壁211与该底壁212之间的薄膜电路板222、一支撑该薄膜电路板222的承板223及多个分别对应该等按键221的升降机构224(图中仅显示一个作为示意)，该等按键221形成一参考平面3，该等升降机构224分别连接于该承板223的枢耳与该等按键221之间；该动作感应单元23设置于该参考平面3的一第一侧31，该动作感应单元23包括用以朝该参考平面3发射光线233的多个发光模组231，及用以朝该参考平面3感测(sensing)光强度变化的一光感测模组232。值得一提的是，该机械式按键组单元22为现有的元件，其构件的功能及详细实作方式为熟习此项技术者所熟知，所以不在此赘述，图3中该等升降机构224虽绘制为剪刀(scissor)型式，但也可为其它型式。

在本第一优选实施例中，该顶壁211具有一透光区域213，该透光区域213是由可透光的材质所制成，且其位于该顶壁211的其中至少一角落；该动作感应单元23设置于该顶壁211及该底壁212之间，且其邻近于该透光区域213；更进一来说，该顶壁211的该透光区域213位于该参考平面3及该动作感应单元23之间，该等发光模组231所产生的光线233可经由该透光区域213发射到该参考平面3的一第二侧32；当有物件于该第二侧32发生动作(例如，使用者于该第二侧32进行手势操作)时，该光感测模组232会感应到相关于物件的动作的光强度变化(即，光照度变化)，并且产生对应于光强度变化的多个信号。

更进一步来说，该动作感应单元23设置于该机械式按键组单元22的该薄膜电路板222及该顶壁211之间；该动作感应单元23还包括概呈L形的一基板234，该等发光模组231及该光感测模组232设置于该基板234上。值得一提的是，该动作感应单元23也可以整合于该薄膜电路板222，也就是说，该动作感应单元23可以不包括该基板234，而该等发光模组231及该光感测模组232是直接设置于该薄膜电路板222上，并不限于本第一优选实施例所公开。

在本第一优选实施例中，该动作感应单元23的该等发光模组231为红外线(infrared，简称IR)发光二极管(light emitting diode，简称LED)。该动作感应单元23的该光感测模组232是采用芯科实验室有限公司(Silicon Laboratories)Si114x系列的光传感器；该光感测模组232可感应物件分别于一第一方向X、一第二方向Y，及一第三方向Z的移动(movement)；该第一方向X、该第二方向Y，该第三方向Z两两垂直，且该第一方向X、该第二方向Y共同界定的一感应平面平行于该参考平面3，该第三方向Z垂直于该参考平面3；换句话说，该光感测模组232所产生的该等信号具有该第一方向X、该第二方向Y，该第三方向Z的资讯。该等发光模组231电连接于该光感测模组232，且该光感测模组 232可驱动(drive)该等发光模组231。

更进一步来说，基于三角定位(triangulation)的原理，该等发光模组231的一数量为至少三个，优选地，该等发光模组231的排列概呈L形。在本第一优选实施例中，该等发光模组231的数量为三个。

请参阅图2、图3与图4，该机械式键盘装置2的第一优选实施例可应用于包括一中央处理单元(CPU)41及一记忆体42的一电脑4中。该中央处理单元41接收来自该光感测模组232的该等信号，并据以进行物件定位相关的运算，以辨别物件(例如，使用者的手/手指)于该参考平面3的该第二侧32的动作；然后，再根据其所辨别出的结果对应产生至少一电脑指令。该记忆体42储存有预先建立的数笔电脑指令对应(mapping)资讯。

如图2所示，在本第一优选实施例中，该动作感应单元23位于该壳体21的右上角，其可感应的一区域A1相对位于该机械式键盘装置2的右半部。

由于该动作感应单元23的该光感测模组232所产生的该等信号具有该第三方向Z的资讯，因此该中央处理单元41可根据所接收的该等信号得到物件相对于该参考平面3的一物件距离，该物件距离可供该中央处理单元41据以进行操作功能模式的判断；更进一步来说，该中央处理单元41根据该物件距离，配合预设的至少一距离门坎值，即可判断出操作功能模式。

举例来说，假设预先定义一第一距离门坎值、一第二距离门坎值，及一门坎容忍值作为操作功能模式的判断依据，并假设操作功能模式为一鼠标功能模式及一手势操作功能模式两者其中一者；令该物件距离以D表示、该第一距离门坎值以T1表示、该第一距离门坎值以T2表示、该门坎容忍值以ΔT表示。

若该中央处理单元41得到的该物件距离D符合以下式(1)，则判断出操作功能模式为该鼠标功能模式。

T₁+ΔT≥D≥T₁-ΔT ……………(1)

若该中央处理单元41得到的该物件距离D符合以下式(2)，则判断出操作功能模式为该手势操作功能模式。

T₂+ΔT≥D≥T₂-ΔT ……………(2)

当该中央处理单元41判断出操作功能模式后，再根据其判断结果，配合其所辨别出与物件相关的动作或手势，以及储存于该记忆体42的该等电脑指令对应资讯，即可产生该电脑指令。

配合以上范例，假设该等电脑指令对应资讯包括对应于该鼠标功能模式的一鼠标指令对应资讯，及对应于该手势操作功能模式的一手势操作指令对应资讯。当该中央处理单元41判断出操作功能模式为该鼠标功能模式时，其配合该鼠标指令对应资讯即可产生该电脑指令；当该中央处理单元41判断出操作功能模式为该手势操作功能模式时，其配合该手势操作指令对应资讯即可产生该电脑指令。该鼠标指令对应资讯，及该手势操作功能模式分别示意为下列表一及表二。

表一、鼠标指令对应资讯

手势、动作	电脑指令
		物件移动	鼠标光标移动
物件沿该第三方向Z下压	鼠标左键
		物件下压持续一特定时间	鼠标右键
物件沿第三方向Z下压后移动	鼠标拖曳

表二、手势操作指令对应资讯

最后，该中央处理单元41即可根据其所产生的该电脑指令继续执行后续的对应处理。

请参阅图5，本实用新型非接触式感应动作的机械式键盘装置5的第二优选实施例类似于该第一优选实施例，该机械式键盘装置5包含一壳体51、该机械式按键组单元22、该动作感应单元23，及一第一动作感应单元52。该壳体51包括由透光材质制成的一顶壁511；该第一动作感应单元52包括四个发光模组521、522，及一光感测模组523，该等发光模组521、522的排列概呈L形。值得一提的是，该第一动作感应单元52的该等发光模组521、522及该光感测模组523的运作类似于该第一优选实施例，所以不再赘述。

在本第二优选实施例中，该动作感应单元23可感应物件于该区域A1发生的动作；该第一动作感应单元52的该等发光模组521配合该光感测模组523可感应于一区域A2发生的动作，该等发光模组521、522配合该光感测模组523可同时感应该区域A2及一区域A3发生的动作。因此，借由该动作感应单元23及该第一动作感应单元51即可达到全域(A1+A2+A3)感应的能力。

请参阅图3及图5，综上所述，本实用新型非接触式感应动作的机械式键盘装置2、5的动作感应单元23、52的所有元件皆设置于该参考平面3的该第一侧31，更进一步来说，动作感应单元23、52的所有元件皆设置于壳体21、51所界定的容室内，其整体结构较为精简；在后续的处理上，该中央处理单元41仅需进行与物件定位相关的运算，即可据以辨别出动作、手势，不需进行复杂的影像分析算法，其计算复杂度较低；所以确实能达成本实用新型的目的。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围。

Claims

1.一种非接触式感应动作的机械式键盘装置，包含：一机械式按键组单元及至少一动作感应单元，所述机械式按键组单元包括多个按键，所述等按键形成一参考平面；其特征在于：

所述动作感应单元设置于所述参考平面的一第一侧，所述动作感应单元包括用以朝所述参考平面发射光线的多个发光模组，及用以朝所述参考平面感测光强度变化的一光感测模组。

2.根据权利要求1所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述机械式键盘装置还包含一壳体，所述壳体包括呈相反的一顶壁及一底壁，所述动作感应单元设置于所述顶壁与所述底壁之间，所述顶壁具有至少一透光区域，所述动作感应单元邻近于所述透光区域。

3.根据权利要求2所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述顶壁的所述透光区域位于所述参考平面及所述动作感应单元之间。

4.根据权利要求2所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述机械式按键组单元还包括设置于所述顶壁与所述底壁之间的一薄膜电路板，所述动作感应单元设置于所述薄膜电路板上。

5.根据权利要求2所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述机械式按键组单元还包括设置于所述顶壁与所述底壁之间的一薄膜电路板，所述动作感应单元设置于所述薄膜电路板及所述顶壁之间。

6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述顶壁的所述透光区域位于所述顶壁的其中至少一角落。

7.根据权利要求1所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述动作感应单元的所述等发光模组电连接于所述光感测模组。

8.根据权利要求1所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述动作感应单元包括至少三个发光模组，所述等发光模组的排列概呈L形。

9.根据权利要求8所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述动作感应单元还包括一基板，所述等发光模组及所述光感测模组设置于所述基板上。

10.根据权利要求9所述的非接触式感应动作的机械式键盘装置，其特征在于：所述基板概呈L形。