TW201715553A - 光學式開關鍵盤 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種光學式開關鍵盤，包括一電路板以及複數按鍵。該電路板包括複數出光元件以及複數光接收器，每一按鍵對應一出光元件以及一光接收器。每一按鍵更包括一觸發件、一第一反射件以及一第二反射件。當使用者觸發該觸發件時，該第一反射件係反射該出光元件所發射之一光線至該第二反射件，而該第二反射件反射該光線至該光接收器，使該電路板產生一開關訊號。

Description

光學式開關鍵盤

本發明關於一種鍵盤，特別關於一種光學式開關鍵盤。

鍵盤為現代人使用電腦所不可或缺的設備。鍵盤上面有許多按鍵，用以供使用者觸壓而輸入訊息或指令。習知有多種不同的按鍵以不同的方式產生按鍵訊號。例如機械式按鍵係用一金屬彈片觸發電路開關而產生按鍵訊號，而光學式按鍵則藉由光線的接收或阻斷而產生按鍵開關訊號。

習知的光學式開關按鍵係於單顆按鍵的內部設置一光源與一接收器。藉由使光源射出的光線被接收器所接收或不接收而產生開關訊號。但將光源與接收器設置在按鍵內部的結構將使按鍵結構變得複雜，不容易調整光線路徑或進行修正。若是光源或接收器有瑕疵，整顆按鍵就必須更換，增加許多花費與維修困難。此外，按鍵內部的光線也容易被其他光，例如鍵盤的背光模組所產生的光線所影響，導致接收器接收光線的誤差，而產生誤判訊號的問題。因此，習知光學式開關按鍵仍然有許多需要改善的地方。

為了解決習知技術的問題，本發明提供一種光學式開關鍵盤，將光源與接收器設置於按鍵外部，以簡化按鍵結構，同時易於更換以 及調整光學零件。並且具有過濾其他光線與雜訊的功能，提高光學式按鍵的判斷靈敏度以及準確度。

為了達到上述的目地，本發明之光學式開關鍵盤包括：一電路板，該電路板包括：複數出光元件，每一該出光元件發射一光線；複數光接收器，每一該光接收器接收一該出光元件發射之該光線而產生一電子訊號；複數按鍵，設置於該電路板上方，每一該按鍵對應一該出光元件與一該光接收器，每一該按鍵包括：一鍵帽；一殼體，設置於該鍵帽下方；一第一反射件，位於該殼體內部，並設於該出光元件上方，用以反射該光線；以及，一觸發件，係連接該鍵帽並伸入該殼體內部，該觸發件包括：一第二反射件，連接於該觸發件，並設於該光接收器上方；當該觸發件位於一第一位置時，該第二反射件不接收該第一反射件反射之該光線，當該觸發件位於一第二位置時，該第二反射件係接收該第一反射件反射之該光線，並且該第二反射件係反射該光線進入該光接收器，使該電路板依據該電子訊號產生一開關訊號。

較佳地，當該觸發件位於該第二位置時，該第二反射件位於該光線之一行進路徑上，並反射該光線進入該光接收器。

較佳地，該出光元件以及該光接收器係設置於該殼體外，使 該光線自外部進入該殼體內，並反射穿出該殼體。

較佳地，該按鍵更包括一濾光片設置於該殼體，並且該濾光片位於該第二反射件與該光接收器之間，用以過濾該光線。

較佳地，該殼體之一底部更包括一入光孔以及一出光孔，其中該入光孔係位於該出光元件上方，用以使該光線進入該殼體內，該出光孔係位於該光接收器上方，用以使該光線穿出該殼體外。

較佳地，該按鍵更包括一濾光片設置於該殼體上，並位於該出光孔之表面。

較佳地，該第一反射件係包括一第一反射斜面，該第二反射件係包括一第二反射斜面。

較佳地，該第一反射件以及該第二反射件係為稜鏡結構。

較佳地，該出光元件與該光接收器係設置於該電路板上。

較佳地，該光線係為一不可見光。

較佳地，該光線係為一紅外線。

較佳地，該按鍵更包括一發光二極體以及一導光件，該發光二極體設置於該電路板之一表面，該導光件設置於該殼體中，該發光二極體係發出一照明光，該導光件係傳導該照明光，據使該照明光穿透該鍵帽。

為了達到目地，本發明之光學式開關鍵盤包括：一電路板，該電路板包括：複數出光元件，每一該出光元件發射一光線；複數光接收器，每一該光接收器接收一該出光元件發射之該光線而產生一電子訊號； 複數按鍵，設置於該電路板上方，每一該按鍵對應一該出光元件與一該光接收器，每一該按鍵包括：一鍵帽；一殼體，設置於該鍵帽下方；一觸發件，設置於該殼體內部並連接該鍵帽，該觸發件包括一第一反射件，設置於該出光元件上方，用以反射該光線；以及一第二反射件，係連接該殼體，並設置於該光接收器上方；當該觸發件位於該第一位置時，該第一反射件反射之該光線係不照射至該第二反射件，當該觸發件位於第二位置時，使該第一反射件係反射該光線照射該第二反射件，且該第二反射件係反射該光線進入該光接收器，據使電路板依據該電子訊號產生一開關訊號。

較佳地，該出光元件以及該光接收器係設置於該殼體外，使該光線自外部進入該殼體內，並反射穿出該殼體。

較佳地，該殼體之一底部更包括一入光孔以及一出光部，其中該入光孔係位於該出光元件上方，用以使該光線進入該殼體內，該出光部係位於該光接收器上方，用以使該光線穿出該殼體外。

較佳地，該第二反射件係設置於該出光部，用以過濾該光線。

較佳地，該第一反射件以及該第二反射件係為稜鏡結構。

較佳地，該第二反射件係為一紅外線過濾稜鏡，用以反射並過濾該光線。

較佳地，該第一反射件係包括一第一反射斜面，該第二反射 件係包括一第二反射斜面。

較佳地，該出光元件與該光接收器係設置於該電路板上。

較佳地，該光線係為一不可見光。

較佳地，該光線係為一紅外線。

較佳地，該按鍵更包括一發光二極體以及一導光件，該發光二極體設置於該電路板之一表面，該導光件設置於該殼體中，該發光二極體係發出一照明光，該導光件係傳導該照明光，據使該照明光穿透該鍵帽。

1‧‧‧光學式開關鍵盤

10、60‧‧‧電路板

11、61、91‧‧‧出光元件

111、611‧‧‧入光孔

12、62、92‧‧‧光接收器

121‧‧‧出光孔

621‧‧‧出光部

13‧‧‧表面

50、80、96‧‧‧光線

20、70‧‧‧按鍵

21‧‧‧鍵帽

22、72‧‧‧殼體

23、73、93‧‧‧第一反射件

231、731‧‧‧第一反射斜面

24、74、94‧‧‧觸發件

25、75、95‧‧‧第二反射件

251、751、951‧‧‧第二反射斜面

S1、S3‧‧‧第一位置

S2、S4‧‧‧第二位置

51、81‧‧‧開關訊號

X‧‧‧行進路徑

30‧‧‧濾光片

40‧‧‧發光二極體

41‧‧‧導光件

401‧‧‧照明光

圖1為本發明第一較佳實施例之俯視圖。

圖2為本發明第一較佳實施例之立體分解圖。

圖3為本發明第一較佳實施例之按鍵俯視圖。

圖4為本發明第一較佳實施例之按鍵底視圖。

圖5為本發明第一較佳實施例之電路板示意圖。

圖6為本發明第一較佳實施例之按鍵作動示意圖。

圖7為本發明第二較佳實施例之按鍵底視圖。

圖8為本發明第二較佳實施例之按鍵作動示意圖。

圖9為本發明第三較佳實施例之按鍵作動示意圖。

以下茲舉本發明較佳實施例並配合圖式進行說明。

首先，請參閱圖1本發明第一較佳實施例之俯視圖與圖2本發 明第一較佳實施例之立體分解圖。本發明之光學式開關鍵盤1包括一電路板10以及複數按鍵20。電路板10包括複數出光元件11以及複數光接收器12。圖2僅表示出一個出光元件11以及一個光接收器12。每一按鍵20對應一個出光元件11以及一個光接收器12。此外，每一按鍵20包括一鍵帽21、一殼體22、一第一反射件23(顯示於圖6)、一觸發件24以及一第二反射件25(顯示於圖6)。複數按鍵20設置於該電路板10上方。該電路板10上的每一該出光元件11係可發射一光線50，該光線50較佳為一不可見光。而每一光接收器12係用以接收該出光元件11發射之該光線50。按鍵20之殼體22係設置於鍵帽21下方。第一反射件23設置於殼體22內部並且位於該出光元件11上方，用以反射該光線50。觸發件24連接鍵帽21並且伸入殼體22內部。第二反射件則連接於觸發件24並被設置於光接收器12上方。當觸發件24位於一第一位置S1時，該第二反射件25無法接收到第一反射件23反射之光線50。而當觸發件24位於一第二位置S2時，第二反射件25接收由第一反射件23反射之光線50並且將該光線50反射至該光接收器12，使光接收器12產生一電子訊號(未表示於圖中)。電路板10依據該電子訊號(未表示於圖中)產生一開關訊號51。於本較佳實例中，按鍵20更包括一發光二極體40以及一導光件41。發光二極體40設置於電路板10之一表面13上，並且發出一照明光401。導光件41則設置於殼體22內，用以傳導照明光401穿透出鍵帽21，而達到按鍵照明之功能。以下詳細說明按鍵結構的觸發作動機制。

續參閱圖3、圖4以及圖5，圖3為本發明第一較佳實施例之按鍵俯視圖，圖4為本發明第一較佳實施例之按鍵底視圖，圖5為本發明第一較佳實施例之電路板示意圖。以下以單一顆按鍵20進行說明。如圖4所示， 本實施例之按鍵20更包括一濾光片30、一入光孔111以及一出光孔121。該濾光片30設置於該殼體22並位於第二反射件12以及光接收器12之間。該出光元件11以及光接收器12則設置於殼體22外，並且位於電路板10上。其中，入光孔111設置於出光元件11上方，用以使光線50進入殼體22內部，而出光孔121位於該光接收器12上方，用以使該光線50穿出殼體22外部。此外，於本實施例中，濾光片30係設置於該出光孔121之表面。

以下進一步解說詳細的按鍵20觸發作動機制。請參閱圖6，其為本發明第一較佳實施例之按鍵作動示意圖。當按鍵20處於未被觸壓的狀態時，觸發件24因尚未被觸壓而位於第一位置S1。出光元件11發射的光線50經由入光孔111進入殼體22內，並形成一光線行進路徑X。由於第一反射件23位於光線行進路徑X上，因此光線50將被第一反射件23的一第一反射斜面231所反射。當觸發件24位於第一位置S1時，第二反射件25並沒有位於行進路徑X上，因此第二反射件25無法接收第一反射件23所反射的光線50。當按鍵20被觸壓時，觸發件24被按壓而移動到第二位置S2，使第二反射件25移動到光線50的行進路徑X上，因此第二反射件25的一第二反射斜面251接收第一反射件23所反射的光線50並將光線50反射至出光孔121而使光線50穿出殼體22之外。同時，為了避免光線50受到周圍其他雜光的干擾導致光接收器12接收時產生誤差或訊號誤判，當光線50穿出殼體22後會先通過濾光片30。濾光片30將濾除對光線50形成干擾的其他周圍光線。之後，經過過濾後的光線50照射至光接收器12中，由光接收器12產生一電子訊號(未表示於圖中)予電路板10所包含的控制器(未表示於圖中)，因此使電路板10依據該電子訊號(未表示於圖中)產生一按鍵開關訊號51。

進一步而言，按鍵內部或周圍可能會有鍵盤背光、發光二極體光線或是自然光…等其他周圍光線在環境中。當出光元件11照射出光線50之後，光線50進入到環境中，而光接收器12可能會將周圍光線錯誤判斷成光線50，而產生錯誤的電子訊號。因此將濾光片30設置在出光孔121之表面。光線50穿出殼體22之後通過濾光片30先過濾掉環境中的周圍光線，讓光接收器12準確地接收到光線50並產生電子訊號。

較佳者，該出光元件11可以為一紅外線光源件。該光線50為一紅外線。光接收器12為一紅外線接收器。該濾光片30為一紅外線濾光片，該紅外線濾光片僅供紅外線通過，用以過濾掉環境中的周圍光線。該第一反射件23與該第二反射件25可為稜鏡結構。

另外，本發明還提供一第二實施例。本發明第二較佳實施例請參閱圖7以及圖8。圖7為本發明第二較佳實施例之按鍵底視圖，圖8為本發明第二較佳實施例之按鍵作動示意圖。本發明第二較佳實施例之部分元件設置及作動流程與第一較佳實施例相符，因此相同的部分就不再多加贅述。如圖7、8所示，本發明第二較佳實施例之光學式開關鍵盤包括一電路板60以及複數按鍵70。該電路板60包括複數出光元件61以及複數光接收器62。出光元件61用以發射一光線80，該光線80較佳為一不可見光。而光接收器62係用以接收出光元件61發射之光線80。按鍵70設置於電路板60上方，且每一按鍵70係對應一出光元件60與一光接收器62。每一按鍵70包括一鍵帽(未顯示於圖中)、一殼體72、一觸發件74、一第一反射件73以及一第二反射件75。該第一反射件73連接於觸發件74並位於該出光元件61上方，且第一反射件73依據觸發件74之移動而位移。第二反射件75係連接該殼體 72並且設置於該光接收器62上方。出光元件61以及光接收器62設置於電路板60上並位於該殼體72外。殼體72之底部更包括一入光孔611以及一出光部621，入光孔611位於出光元件61上方，用以使光線80進入殼體72內，出光部621係位於光接收器62上方，用以供光線80穿出殼體72。第二反射件75係設置於該出光部621。該第二反射件75係具有濾光功能。

以下進一步說明的第二較佳實施例按鍵70觸發機制。當按鍵70處於未被觸壓的狀態時，觸發件74尚未被按壓而位於一第一位置S3，出光元件61發射該光線80經由入光孔611進入殼體72內，且光線80被第一反射件73的一第一反射面731所反射，但反射後的光線50照射路徑高於第二反射件75，因此無法照射到第二反射件75而不被第二反射件75所反射。當按鍵70被觸壓時，觸發件74被按壓而移動到第二位置S4，使第一反射件73往下位移，當光線80被第一反射件73的一第一反射面731所反射之後，光線50的照射路徑朝向第二反射件75，使第二反射件75接收該光線80，並且該第二反射件75的一第二反射面751係反射該光線80，並使光線80透出殼體72。同時第二反射件75過濾環境中的鍵盤背光、發光二極體光線或是自然光…等其他周圍光線，使該光接收器62準確接收光線80。再由光接收器62產生一電子訊號(未表示於圖中)予電路板60的控制器(未表示於圖中)，因此使電路板60依據電子訊號(未表示於圖中)產生一開關訊號81。

較佳者，該出光元件61可為一紅外線光源件。該光線80為一紅外線。光接收器62為一紅外線接收器。該第一反射件73與第二反射件75係為稜鏡結構。第二反射件75較佳為一紅外線過濾稜鏡，第二反射件75僅供紅外線通過，用以過濾掉環境中的周圍光線。本發明第二較佳實施例更 可包括一發光二極體以及一導光件，該發光二極體以及導光件之結構設置與功能與第一較佳實施例相同，因此不多加贅述。

續請參閱圖9本發明第三較佳實施例之按鍵作動示意圖。第三較佳實施例所包括的的元件與第一較佳實施例相同，因此元件連接結構及作動就不多加贅述。其中，第三較佳實施例光學式開關鍵盤之按鍵係包括一出光元件91、一光接收器92、第一反射件93與一第二反射件95。在實施本發明時，於不同規格的鍵盤中，出光元件91與光接收器92二者的間距可能不同。此時可以先確定出光元件91與光接收器92二者的位置，再調整該第一反射件93與第二反射件95的位置，以改變光線96的反射路徑。詳細而言，可改變該第一反射件93所在的位置而調整第一反射斜面的傾斜度，或改變該第二反射件95所在的位置而調整第二反射斜面的傾斜度。當反射斜面的傾斜度改變時，光線在反射斜面上的反射角度也會改變，產生較偏斜的反射路徑，使光線照射到不同的位置。本第三較佳實施例以第二反射件95為例。當光接收器92設置在距離出光元件91較遠的位置，兩者的距離變大。本實施例改變第二反射件95的第二反射斜面951的傾斜度，當光線96自出光元件91發射並且經過第一反射件93反射之後，經過按壓的觸發件94將第二反射件95移動到光線96的行進路徑上，此時第二反射斜面951的傾斜度較大而使光線96改變反射路徑往較偏斜的方向照射，使入光位置與出光位置兩者距離變大，令出光位置對應到距離較遠的光接收器92，使光線96準確進入該光接收器92。

本發明提供的光學式開關鍵盤，係將出光元件與光接收器設置於按鍵外部，簡化按鍵結構，同時易於更換以及調整。並設置過濾結構 用以過濾其他光線與雜訊，提高光學式按鍵的判斷靈敏度以及準確度，解決習知技術之問題。

上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用以限定本發明的權利要求範圍，因此凡其他未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于本發明的範圍內。

10‧‧‧電路板

11‧‧‧出光元件

12‧‧‧光接收器

13‧‧‧表面

21‧‧‧鍵帽

22‧‧‧殼體

24‧‧‧觸發件

40‧‧‧發光二極體

401‧‧‧照明光

41‧‧‧導光件

Claims (22)

1. 一種光學式開關鍵盤，包括：一電路板，該電路板包括：複數出光元件，每一該出光元件發射一光線；複數光接收器，每一該光接收器接收一該出光元件發射之該光線而產生一電子訊號；複數按鍵，設置於該電路板上方，每一該按鍵對應一該出光元件與一該光接收器，每一該按鍵包括：一鍵帽；一殼體，設置於該鍵帽下方；一第一反射件，位於該殼體內部，並設於該出光元件上方，用以反射該光線；以及，一觸發件，係連接該鍵帽並伸入該殼體內部，該觸發件包括：一第二反射件，連接於該觸發件，並設於該光接收器上方；當該觸發件位於一第一位置時，該第二反射件不接收該第一反射件反射之該光線，當該觸發件位於一第二位置時，該第二反射件係接收該第一反射件反射之該光線，並且該第二反射件係反射該光線進入該光接收器，使該電路板依據該電子訊號產生一開關訊號。
2. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，當該觸發件位於該第二位置時，該第二反射件位於該光線之一行進路徑上，並反射該光線進入該光接收器。
3. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，該出光元件以及該光接收器係設置於該殼體外，使該光線自外部進入該殼體內，並反射穿出該殼體。
4. 如申請範圍第3項所述之光學式開關鍵盤，其中，該按鍵更包括一濾光片設置於該殼體，並且該濾光片位於該第二反射件與該光接收器之間，用以過濾該光線。
5. 如申請範圍第3項所述之光學式開關鍵盤，其中，該殼體之一底部更包括一入光孔以及一出光孔，其中該入光孔係位於該出光元件上方，用以使該光線進入該殼體內，該出光孔係位於該光接收器上方，用以使該光線穿出該殼體外。
6. 如申請範圍第5項所述之光學式開關鍵盤，其中，該按鍵更包括一濾光片設置於該殼體上，並位於該出光孔之表面。
7. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，該第一反射件係包括一第一反射斜面，該第二反射件係包括一第二反射斜面。
8. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，該第一反射件以及該第二反射件係為稜鏡結構。
9. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，該出光元件與該光接收器係設置於該電路板上。
10. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，該光線係為一不可見光。
11. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，該光線係為一紅外線。
12. 如申請範圍第1項所述之光學式開關鍵盤，其中，該按鍵更包括一發光二極體以及一導光件，該發光二極體設置於該電路板之一表面，該導光件設置於該殼體中，該發光二極體係發出一照明光，該導光件係傳導該照明光，據使該照明光穿透該鍵帽。
13. 一種光學式開關鍵盤，包括：一電路板，該電路板包括： 複數出光元件，每一該出光元件發射一光線；複數光接收器，每一該光接收器接收一該出光元件發射之該光線而產生一電子訊號；複數按鍵，設置於該電路板上方，每一該按鍵對應一該出光元件與一該光接收器，每一該按鍵包括：一鍵帽；一殼體，設置於該鍵帽下方；一觸發件，設置於該殼體內部並連接該鍵帽，該觸發件包括一第一反射件，設置於該出光元件上方，用以反射該光線；以及一第二反射件，係連接該殼體，並設置於該光接收器上方；當該觸發件位於該第一位置時，該第一反射件反射之該光線係不照射至該第二反射件，當該觸發件位於第二位置時，使該第一反射件係反射該光線照射該第二反射件，且該第二反射件係反射該光線進入該光接收器，據使電路板依據該電子訊號產生一開關訊號。
14. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該出光元件以及該光接收器係設置於該殼體外，使該光線自外部進入該殼體內，並反射穿出該殼體。
15. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該殼體之一底部更包括一入光孔以及一出光部，其中該入光孔係位於該出光元件上方，用以使該光線進入該殼體內，該出光部係位於該光接收器上方，用以使該光線穿出該殼體外。
16. 如申請範圍第15項所述之光學式開關鍵盤，其中，該第二反射件係設置於該出光部，用以過濾該光線。
17. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該第一反射件以及該 第二反射件係為稜鏡結構。
18. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該第二反射件係為一紅外線過濾稜鏡，用以反射並過濾該光線。
19. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該第一反射件係包括一第一反射斜面，該第二反射件係包括一第二反射斜面。
20. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該出光元件與該光接收器係設置於該電路板上。
21. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該光線係為一不可見光。
22. 如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該光線係為一紅外線。如申請範圍第13項所述之光學式開關鍵盤，其中，該按鍵更包括一發光二極體以及一導光件，該發光二極體設置於該電路板之一表面，該導光件設置於該殼體中，該發光二極體係發出一照明光，該導光件係傳導該照明光，據使該照明光穿透該鍵帽。