TWM577170U - 鍵盤按鍵 - Google Patents

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TWM577170U
TWM577170U TW107213683U TW107213683U TWM577170U TW M577170 U TWM577170 U TW M577170U TW 107213683 U TW107213683 U TW 107213683U TW 107213683 U TW107213683 U TW 107213683U TW M577170 U TWM577170 U TW M577170U
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TW107213683U
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李名京
李訓瑜
梁俊智
何志銘
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億光電子工業股份有限公司
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Abstract

本創作提供一鍵盤按鍵,其包括基板、距離感測器、底座及軸件。距離感測器設置於基板上,以定義一感測範圍;底座設置於基板上,且包含位於距離感測器之上的貫穿孔;軸件包含軸部,其可移動地設置於底座之貫穿孔中,以使其底面可選擇地位於第一位置及第二位置之間、且限制於感測範圍內。藉此,鍵盤按鍵能較快速地觸發按壓訊號,且能依據按壓程度不同,產生不同數值的按壓訊號。本創作另提供一種鍵盤按鍵,其按壓力量能隨著按壓程度而有至少二段變化,或者其光學感測器可作為軸件之背光。

Description

鍵盤按鍵
本創作係關於鍵盤,特別關於鍵盤之按鍵。
在電腦的鍵盤的種類中,除了一般常見的成本較低的薄膜式鍵盤外,更包含機械式及電容式鍵盤等。近年來,越來越多的消費者無法滿足薄膜式鍵盤的手感與靈敏性,因此選擇購買及使用機械式鍵盤。機械式鍵盤是利用按鍵內的機械軸碰觸機械開關來觸發一按壓訊號,而機械式鍵盤普遍比起薄膜式鍵盤更加地耐用,但仍有些缺點,例如按鍵的內部機械元件會因相碰撞而耗損,訊號之觸發速度尚有不足等。因此,市場上也針對機械式鍵盤的缺點做出改良,從而提出「光軸式鍵盤」。
光軸式鍵盤之按鍵係包含反射鏡、稜鏡等光學元件,光學元件可隨著按鍵之按壓而阻斷光線,進而觸發一按壓訊號。光軸式鍵盤的優點在於訊號之產生係藉由光線觸發,故會比機械式鍵盤的訊號產生更加快速,且光軸式鍵盤之按鍵沒有機械元件的相碰撞。光軸式鍵盤雖有上述的特點,但反射鏡、稜鏡等光學元件難免會增加按鍵的設計複雜度及/或成本。
另一方面,對於光軸式鍵盤(或機械式鍵盤)而言,當按鍵所選用的軸(例如黑軸、茶軸、紅軸等)不同時,按鍵的按壓力量也會不同。然而,目前尚期改善的是,這些按壓力量並沒有隨著按鍵的按壓程度 而有顯著或階段性變化,故使用者難以感受按壓力量而判斷出按鍵的按壓程度。
再者,光軸式鍵盤若要有背光功能(即按鍵表面的印刷圖案或按鍵之間的空隙有光線射出)時,需額外地包含可見光之發光元件(例如LED),從而增加光軸式鍵盤的成本。此外,從按鍵表面射出的光線係為一定亮度,難以依據按鍵的按壓程度而變化。
因此,鍵盤按鍵之技術領域中,尚有若干問題待改善。
本創作之一目的在於提供一種鍵盤按鍵,其可為光軸式鍵盤之按鍵,但可不需額外的光學元件(如反射鏡或稜鏡),故具有較簡化的結構配置及/或較低之成本。此外,所提供的鍵盤按鍵能較快速地觸發按壓訊號,且能依據按壓程度不同,產生不同數值的按壓訊號。
本創作之一目的在於提供另一種鍵盤按鍵,其可為機械式或光軸式鍵盤之按鍵,其按壓力量能隨著按鍵的按壓程度而有至少二段變化,以帶給使用者不同的體驗,且還能讓使用者感受按壓力道的變化,來判斷按鍵的按壓程度。
本創作之一目的在於提供又一種鍵盤按鍵,其可為光軸式鍵盤之按鍵,其光學感測器除了可用以觸發按壓訊號外,還可作為背光之光源,以節省成本。此外,所提供的鍵盤按鍵亦可依據其按壓程度,改變光線的射出量。
為達上述目的,本創作所提供的一種鍵盤按鍵包含:一基板;一距離感測器,設置於該基板上、包含一發光元件及一感光元件,以 定義一感測範圍;一底座,設置於該基板上、且包含一貫穿孔,該貫穿孔係位於該距離感測器之上;以及一軸件,包含一按壓部及一軸部,該按壓部設置於該軸部之一頂面,而該軸部可移動地設置於該底座之貫穿孔中,以使該軸部之一底面可選擇地位於一第一位置及一第二位置之間、且限制於該感測範圍內。
較佳地,其中,該距離感測器位於該貫穿孔之正下方。
較佳地,其中,該發光元件係為一不可見光發光元件。
較佳地,其中,至少該軸部之該底面為反光者。
較佳地,其中,更包含一復位件,該復位件設置於該按壓部之下、並圍繞該軸部。
較佳地,其中,該復位件為彈簧、彈片或其組合。
為達上述目的,本創作所提供的另一種鍵盤按鍵包含:一基板;一底座,設置於該基板上、且包含一貫穿孔;一軸件,包含一按壓部及一軸部,該按壓部設置於該軸部之一頂面,而該軸部可移動地設置於該底座之貫穿孔中,以使該軸部之一底面可選擇地位於一第一位置及一第二位置之間;一第一復位件,位於該按壓部之下、並圍繞該軸部;以及一第二復位件,係於該軸部之該底面位於該第二位置時,被該軸件按壓。
較佳地,鍵盤按鍵更包含一距離感測器,該距離感測器設置於該基板上、位於該軸部之下、且包含一發光元件及一感光元件。
較佳地,其中,該第二復位件包含一角錐部、一截錐部、一圓頂部或一柱部。
較佳地,其中,該第二復位件係設置於該基板上、並位於該 軸部之下。
較佳地,其中,該第二復位件係設置於該軸部之該底面。
較佳地,其中,該第二復位件係設置於該按壓部之一底面。
較佳地,其中,鍵盤按鍵更包含一第三復位件,該第三復位件係設置於該第二復位件上。
較佳地,其中,該軸件更包含另一軸部,該另一軸部係設置於該軸部旁;該第二復位件係設置於該基板上、並位於該另一軸部之下,或者該第二復位件設置於該與該另一軸部之一底面。
較佳地,其中,該第一復位件及該第二復位件係一體地相連、且具有不同之彈性係數。
較佳地,其中,該第一復位件及該第二復位件係分別為一錐形彈簧之一上部及一下部。
為達上述目的,本創作所提供的又一種鍵盤按鍵包含:一基板;一光學感測器,設置於該基板上、且包含一可見光發光元件及一感光元件;一底座,設置於該基板上、且包含一貫穿孔,該貫穿孔係位於該光學感測器之上;以及一軸件,包含一按壓部及一軸部,該按壓部設置於該軸部上,而該軸部可移動地設置於該底座之貫穿孔中,以使該軸部之一底面可選擇地位於一第一位置及一第二位置之間;其中,該軸件更包含一透光區及一不透光區,該透光區及該不透光區各從該按壓部延伸至該軸部,且該不透光區係環繞該透光區,其中,當該軸部之該底面位於該第一位置及該第二位置之至少一者時,該可見光發光元件與該透光區係耦合。
較佳地,其中,該軸部之該底面位於該第一位置及該第二位 置時,該可見光發光元件與該透光區皆耦合。
較佳地,其中,該軸部之該底面位於第二位置時,該軸部位於該可見光發光元件及該感光元件之間,且該可見光發光元件與該不透光區耦合。
較佳地,其中,該軸部之該底面位於第二位置時,該軸部位於該可見光發光元件及該感光元件之間,且該可見光發光元件與該透光區耦合,而該不透光區遮蔽該感光元件。
較佳地,其中,該光學感測器係位於該軸部之下,且該可見光發光元件與透光區係耦合。
較佳地,其中,該光學感測器更包含一不可見光發光元件,且該不可見光發光元件與該不透光區耦合。
另一方面,本創作更提出以下的實施態樣的鍵盤按鍵、鍵盤或使用方法等,各實施態樣的技術應可相互搭配應用。
一種鍵盤按鍵包括:一基板,具有一凹槽,其中該凹槽具有一距離感測器;一底座,具有一貫孔,其中該貫孔對應該基板之該距離感測器;一光軸,具有一軸體和一按壓部,其中該軸體對應該貫孔;一彈性復位件,設置於該光軸和該貫孔間;以及一蓋體,具有一開口,其中該開口對應該光軸;其中當該蓋體與該底座連接時,該按壓部穿過該開口,且該光軸對應該距離感測器。
其中該距離感測器具有一發光晶片、一收光晶片、以及一處理單元;其中該發光晶片發射一光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一 光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離。
其中當該距離感器與該光軸之距離≦一預設距離(例如是2公釐(mm))時,該距離感測器判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該距離感測器與該光軸之距離>一預設距離(例如是2公釐(mm))時,該距離感測器判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器之該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4伏特(V))時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4伏特(V))時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該貫孔設置於該底座之中央;該貫孔為中空柱體,使該光軸穿過於其中。
其中該貫孔為中空圓柱體,使該光軸穿過於其中。
其中該光軸由光反射材料所製成,包括金、鋁、或銀或其混合之材料所製成。
其中該光軸之表面設置光反射材料,包括金、鋁、銀、白漆或其混合之材料。
一種偵測鍵盤按鍵使用狀態之方法,包括:提供如上述之鍵盤按鍵;該距離感測器持續地發射一光線以偵測與該光軸之距離,且判斷該鍵盤按鍵之使用狀態;其中當該距離感測器與該光軸之距離≦一預設距 離(例如是2mm)時,判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該距離感測器與該光軸之距離>一預設距離(例如是2mm)時,判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器發射一紅外光。
其中該距離感測器具有一發光晶片、一收光晶片、以及一處理單元;其中該發光晶片發射該光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離,該距離感測器判斷該按鍵鍵盤為該受壓狀態或該未受壓狀態。
其中該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
一種偵測鍵盤按鍵使用狀態之方法,包括:提供如上述之鍵盤按鍵;該距離感測器持續地發射一光線以偵測與該光軸之距離,且判斷該鍵盤按鍵之使用狀態;其中當該距離感測器與該光軸之距離<一預設距離(例如是2mm)時,判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該距離感測器與該光軸之距離≧一預設距離(例如是2mm)時,判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器發射一紅外光。
其中該距離感測器具有一發光晶片、一收光晶片、以及一處理單元;其中該發光晶片發射該光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離,該距離感測器判斷該按鍵鍵盤為該受壓狀態或該未受壓狀態。
其中該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該彈性復位件可以是彈簧、彈片或彈簧及彈片之組合。
其中該距離感測器具有一發光晶片及一收光晶片,該鍵盤按鍵包括一處理單元;其中該發光晶片發射一光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離。
其中當該距離感測器與該光軸之距離≦一預設距離(例如是2mm)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該距離感測器與該光軸之距離>一預設距離(例如是2mm)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器之該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器具有一發光晶片以及一收光晶片,該鍵盤按鍵包括一處理單元;其中該發光晶片發射該光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離,該處理單元判斷該按鍵鍵盤為該受壓狀態或該未受壓狀態。
其中該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
一種鍵盤按鍵,包括:一距離感測器;以及一光軸,係以可遠離或靠近之方式相對於該距離感測器設置。
其中該距離感測器具有一發光晶片、一收光晶片、以及一處理單元;其中該發光晶片發射一光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離。
其中當該距離感測器與該光軸之距離≦一預設距離(例如是2mm)時,該距離感測器判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態:當該距離感測器與該光軸之距離>一預設距離(例如是2mm)時,該距離感測器判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器之該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該光軸由光反射材料所製成,包括金、鋁、或銀或其混合之材料所製成。
其中該光軸之表面設置光反射材料,包括金、鋁、銀、白漆或其混合之材料。
其中該距離感測器具有一發光晶片以及一收光晶片,該鍵盤按鍵包括一處理單元;其中該發光晶片發射該光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離。
其中當該距離感測器與該光軸之距離≦一預設距離(例如是2mm)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該距離感測器與該光軸之距離>一預設距離(例如是2mm)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為 一未受壓狀態。
其中該距離感測器之該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
一種鍵盤,包括:表面設置有多對距離感測器的印刷電路板(Printed circuit borard,PCB)以及設置在所述PCB板具有所述距離感測器的一側上且與多對所述距離感測器分別一一對應的多個鍵盤按鍵;每對所述距離感測器均包括收光晶片和與所述收光晶片相對設置且於通電時對該收光元件發射一光線以使兩者之間形成光路的發光晶片;每個所述鍵盤按鍵包括用於按壓且在受壓時向下移動並反射及影響所述光路以形成信號輸人的光軸以及用於驅動所述光軸向上移動復位的彈性復位件。
其中該距離感測器具有一發光晶片、一收光晶片、以及一處理單元;其中該發光晶片發射該光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離。
其中當該距離感測器與該光軸之距離≦一預設距離(例如是2mm)時,該距離感測器判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該距離感測器與該光軸之距離>一預設距離(例如是2mm)時,該距離感測器判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器之該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該光軸由光反射材料所製成,包括金、鋁、或銀或其混合之材料所製成。
其中該光軸之表面設置光反射材料包括金、鋁、銀、白漆或其混合之材料。
其中該距離感測器具有一發光晶片以及一收光晶片,該鍵盤按鍵包括一處理單元;其中該發光晶片發射該光線,該光線傳輸到該光軸,該光軸反射該光線至該收光晶片,該收光晶片感測該光軸反射之該光線並據以輸出一光電流訊號至該處理單元,以計算出該距離感測器與該光軸之距離。
其中當該距離感測器與該光軸之距離≦一預設距離(例如是2mm)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態:當該距離感測器與該光軸之距離>一預設距離(例如是2mm)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該距離感測器之該發光晶片發射一紅外光。
其中該處理單元根據該光電流訊號轉換成一相對應電壓,透過該相對應電壓判斷該鍵盤按鍵之使用狀態。
其中當該相對應電壓>一預設高電壓(例如是2.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態;當該相對應電壓<一預設低電壓(例如是0.4V)時,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態。
其中該彈性復位件可以是彈簧、彈片或彈簧及彈片之組合。
其中所述PCB上還設置有至少一發光二極體(Light emitting diode,LED)光源,所述LED光源對應於一光軸。
其中所述PCB上還設置有多個LED光源,每一LED光源對應於一光軸。
一種鍵盤按鍵,包括:一距離感測器,用以發射一光線;以及一光軸,係以可活動方式相對於該距離感測器設置,用以反射該光線至該距離感測器;當該光軸與該距離感測器相隔一第一距離,該距離感測器感測該光軸反射之該光線,並據以判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態;當該光軸與該距離感測器相隔一第二距離且該第一距離大於該第二距離,該距離感測器感測該光軸反射之該光線,並據以並據以判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態。
一種鍵盤按鍵,包括:一處理單元;一距離感測器用以發射一光線;以及一光軸,係以可活動方式相對於該距離感測器設置,用以反射該光線至該距離感測器;當該光軸與該距離感測器相隔一第一距離,該距離感測器感測該光軸反射之該光線,並據以輸出一第一光電流訊號至該處理單元,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一未受壓狀態;當該光軸與該距離感測器相隔一第二距離且該第一距離大於該第二距離時,該距離感測器感測該光軸反射之該光線,並據以輸比一第二光電流訊號至該處理單 元,該處理單元判斷該鍵盤按鍵為一受壓狀態。
所述之鍵盤按鍵更包括一彈性復位件,用以提供該光軸向上移動復位的功能。
所述之鍵盤按鍵更包括一LED光源,對應於該光軸。
其中該光軸可以是黑軸、青軸、白軸、紅軸或茶軸,黑軸觸發距離短,青軸段落感且清脆,聲音清楚酷似拔片開關,茶軸段落感較鈍感。
所述之鍵盤按鍵,更包括一彈性復位件,用以提供該光軸向上移動復位的功能。
所述之鍵盤按鍵更包括一LED光源,對應於該光軸。
其中該光軸可以是黑軸、青軸、白軸、紅軸或茶軸,黑軸觸發距離短,青軸段落感且清脆,聲音清楚酷似拔片開關,茶軸段落感較鈍感。
一種電競鍵盤,包括上述任一鍵盤按鍵。
一種電視鍵盤,包括上述任一鍵盤按鍵。
一種鍵盤按鍵,包括:一基板;一底座,設置於該基板之上方,並具有一開口;一光軸,設置於該底座之上方,並可移動於該開口之內外;一距離感測器,設置於該基板上,並相對於該開口,用以發射一光線,使該光軸可以反射該光線,該距離感測器可以感測該軸體反射之該光線,藉此判斷該軸體是否被按壓而移動;一第一復位件,設置於該光軸及該底座之間,具有一第一彈性係數,該第一復位件用以於該光軸移動時被壓縮;以及一第二復位件,設置於該光軸及該基板之間,具有一第二彈性 係數,該第二復位件用以於該光軸移動一距離之後被壓縮,其中該第二彈性係數大於該第一彈性係數,使得該鍵盤按鍵具有雙/多/無段壓力感應。
一種鍵盤按鍵,包括一基板;一底座,設置於該基板之上方,並具有一開口;一光軸,設置於該底座之上方,並可移動於該開口之內外;一距離感測器,設置於該基板上,並相對於該開口,用以發射一光線,使該光軸可以反射該光線,該距離感測器可以感測該軸體反射之該光線,藉此判斷該軸體是否被按壓而移動;一復位件,設置於該光軸及該底座之間,具有一第一彈性係數及一第二彈性係數,該復位件用以於該光軸移動時被壓縮一第一距離時具有該第一彈性係數,該復位件用以於該光軸繼續移動時被壓縮一第二距離時具有該第二彈性係數,其中該第二彈性係數大於該第一彈性係數,使得該鍵盤按鍵具有雙/多/無段壓力感應。
其中,第一復位件可以是彈簧、彈片、金屬、塑膠、橡膠、高分子材料及上述任意組合。此外,第一彈性係數可以是線性或非線性彈性係數。
其中,第二復位件可以是彈簧、彈片、金屬、塑膠、橡膠、高分子材料及上述任意組合。此外,第二彈性係數可以是線性或非線性彈性係數。另外,上述鍵盤按鍵可以應用於家電產品、車用產品、工用產品、3C產品、光學鍵盤、電子鋼琴等電子產品上。
一種鍵盤按鍵,在鍵帽和光軸具有透光區和不透光區,光軸之透光區與鍵帽之透光區相連,其中光軸具有第一不透光區的和第二不透光區,其中第一和第二不透光區為相互對應;按鍵未受壓時,可見光發光元件及感光元件間之光路徑,其中光可從光軸之透光區經鍵帽之透光區出 光;按鍵受壓時,光路徑被光軸之不透光區遮斷,感測元件偵測步道光以判定按鍵為受壓狀態。
一種鍵盤按鍵,在鍵帽和光軸具有透光區和不透光區,光軸之透光區與鍵帽之透光區相連,其中光軸的第一不透光區長度短於第二不透光區;按鍵受壓時,光路徑被光軸之第二不透光區遮斷,但仍可以從光軸之透光區經鍵帽之透光區出光,感測元件偵測步道光以判定按鍵為受壓狀態。
一種鍵盤按鍵,在鍵帽和光軸具有透光區和不透光區,藉由距離感測器發出可見光並偵測按鍵是否為受壓狀態;當按鍵受壓或未受壓時,光路徑從可見光發光單元發射,經不透光區反射至感測單元,感測單元計算其距離,藉由及距離以偵測按鍵的受壓狀態,其中可見光均可經透光區出光。
一種鍵盤按鍵,在鍵帽和光軸具有透光區和不透光區,藉由距離感測器偵測按鍵是否為受壓狀態,其中更包含一可見光發光元件;當按鍵受壓或未受壓時,光路徑從距離感測器的發光單元發射,經不透光區反射至感測單元,感測單元計算其距離,藉由及距離以偵測按鍵的受壓狀態,其中藉由一可見光發光元件,使可見光可經透光區出光。
為讓上述目的、技術特徵及優點更明顯易懂,下文以較佳的實施例配合所附圖式進行詳細說明。
10、20、30‧‧‧鍵盤按鍵、按鍵
101‧‧‧基板
1011‧‧‧表面
1012‧‧‧凹槽
102‧‧‧距離感測器
102A‧‧‧發光元件
102B‧‧‧感光元件
102C‧‧‧封裝元件
103‧‧‧底座
103A‧‧‧貫穿孔
103B‧‧‧中空柱體
104‧‧‧軸件
104A‧‧‧軸部
104A’‧‧‧另一軸部
104B‧‧‧按壓部
104C‧‧‧透光區
104D‧‧‧不透光區
104D1‧‧‧短區
104D2‧‧‧長區
1041、1044‧‧‧頂面
1042、1042’、1043‧‧‧底面
105‧‧‧復位件、第一復位件
105A‧‧‧第二復位件
105A1‧‧‧柱部
105A2‧‧‧角錐部
105B‧‧‧第三復位件
106‧‧‧蓋體
1061‧‧‧開口
302‧‧‧光學感測器
302A‧‧‧可見光發光元件、發光元件
302A’‧‧‧不可見光發光元件、發光元件
302B‧‧‧感光元件
L、L1、L2‧‧‧光線
R‧‧‧感測範圍
P1、P2‧‧‧第一位置、第二位置
S1、S2、S3‧‧‧第一按壓階段、第二按壓階段、第三按壓階段
F1、F2、F3‧‧‧力量
D1、D2、D3、D4‧‧‧距離
第1A圖係依據本創作第一較佳實施例之鍵盤按鍵之立體示意圖; 第1B圖係第1A圖所示之鍵盤按鍵之元件分解圖;第2A圖係第1B圖所示之軸部與距離感測器之示意圖(按壓前);第2B圖係第1B圖所示之軸部與距離感測器之另一示意圖(按壓後);第3A圖係為1B圖所示之距離感測器之電路示意圖;第3B圖係為1B圖所示之距離感測器之距離與電流之關係圖;第4A圖係為第1A圖所示之鍵盤按鍵之運作示意圖(按壓前);第4B圖係為第1A圖所示之鍵盤按鍵之另一運作示意圖(按壓後);第5A圖至第5D圖係依據本創作的第二較佳實施例之鍵盤按鍵的各運作示意圖;第6圖係第5A圖所示之鍵盤按鍵的按壓力量與按壓行程之變化圖;第7A圖係依據本創作的第二較佳實施例之鍵盤按鍵的另一實施態樣之示意圖;第7B圖係第7A圖之鍵盤按鍵的按壓力量與按壓行程之變化圖;第8A圖至第8C圖係依據本創作的第二較佳實施例之鍵盤按鍵的其他實施態樣之示意圖;第9A圖係依據本創作的第二較佳實施例之鍵盤按鍵的又一實施態樣之示意圖;第9B圖係第9A圖之鍵盤按鍵的按壓力量與按壓行程之變化圖;第10A圖係依據本創作的第二較佳實施例之鍵盤按鍵的再一實施態樣之示意圖;第10B圖係第10A圖之鍵盤按鍵的按壓力量與按壓行程之變化圖;第11A圖及第11B圖係依據本創作的第三較佳實施例之按鍵鍵盤的示 意圖;第12A圖及第12B圖係依據本創作的第三較佳實施例之按鍵鍵盤的另一實施態樣之示意圖;及第13A圖及第13B圖係依據本創作的第三較佳實施例之按鍵鍵盤的又一實施態樣之示意圖。
以下將具體地描述根據本創作之部分具體實施例;惟,在不背離本創作之精神下,本創作尚可以多種不同形式之實施例來實踐,不應將本創作保護範圍解釋為限於說明書所陳述者。另,上述創作內容中的各實施態樣的技術內容亦可作為實施例的技術內容,或是作為實施例的可能變化態樣。
請參閱第1A圖及第1B圖所示,其為依據本創作的第一較佳實施例的鍵盤按鍵10(下稱按鍵10)的立體示意圖、及對應各元件之分解圖。按鍵10可為一光軸式鍵盤之按鍵,且可包括一基板101、一距離感測器102、一底座103及一軸件104等;各元件將依序進一步說明如下。
基板101可包括印刷電路(塑膠)基板、陶瓷基板或金屬基板等本技術領域中應知悉的基板類型,而本實施例之基板101係以印刷電路基板為例。此外,基板101可為鍵盤之電路主板的一部分;換言之,若干個按鍵10之基板101可為鍵盤之電路主板的不同部分,且該些基板101彼此可一體相連。基板101亦可為獨立之元件,然後設置或連接至鍵盤之電路主板。
請配合參閱第2A圖及第2B圖(其為第1B圖所示之軸件 104與距離感測器102的示意圖),距離感測器102設置於基板101上,其可設置於基板101之表面1011上,或是設置於基板101之凹槽1012內。距離感測器102包含一發光元件102A及一感光元件102B,兩者相並排,且位於距離感測器102之同個封裝元件(或稱封裝材料或結構)102C中,換言之,發光元件102A及感光元件102B並非獨立設置於基板101之兩元件。其中,發光元件可以是發光、出光或光發射晶片,感光元件可以是收光、感光或光接收晶片。
發光元件102A之出光面及感光元件102B之受光面皆與基板101之表面1011同向(即法線方向相同)。此外,發光元件102A可包括一不可見光發光元件(例如發射一紅外線),而感光元件102B對應地包括一不可見光之感光元件(例如感測紅外線)。發光元件102A亦可實現為包括一可見光發光元件(如後述的第三較佳實施例中)。
請另配合參閱第3A圖及第3B圖所示,其為第1B圖所示之距離感測器102之電路示意圖及距離與電流之關係圖(電氣特性圖)。發光元件102A及感光元件102B共同地距離定義一感測範圍R(如後述之第4A圖所示),或稱工作距離;感測範圍R係沿著基板101之表面1011的法線方向。於感測範圍R內若有物體(如軸件104)時,發光元件102A所發射之光線可被該物體反射、然後被感光元件102B感測到,從而使感光元件102B輸出電訊號。感光元件102B所輸出之電訊號的電流會隨著物體與距離感測器102之間的距離而變化,當距離越大時,電訊號的電流越小。因此,可從感光元件102B所輸出之電訊號的電流(或其轉換成的電壓),來判斷物體之遠近。距離感測器102所配合之電子元件(電阻等)及電路 等可設置或包括於基板101中,亦可以包括於距離感測器102本身中。
另說明的是,依據製造商的不同,距離感測器102的電氣特性(感測範圍R)會有所不同,不限定上述例示者;此外,距離感測器102可搭配不同之電子元件或電路,不限定上述例示者。
請復參第1A圖及第1B圖所示,底座103亦設置於基板101上,且可設置於基板101之表面1011上,或者部分地伸入、插入至基板101。此外,底座103可分離地(detachably)固定至基板101,即,底座103與基板101可藉由卡扣等方式而相固定,然後使用者可藉由一工具(如拔軸器)將底座103從基板101分離,俾以更換底座103(及其上之光軸104);底座103亦可牢牢地固定至基板101,讓使用者難以自行更換。
底座103設置於基板101時,可覆蓋及圍繞距離感測器102,因此,從底座103之上方係難以觀察到距離感測器102。底座103不會接觸到距離感測器102,且不會位於距離感測器102之感測範圍R內;換言之,發光元件102A之光線不會被底座103之某一部分反射至感光元件102B。
底座103可包含一貫穿孔103A,貫穿孔103A之軸線可垂直於基板101之表面1011,且貫穿孔103A可位於底座103之中央;貫穿孔103A還可由底座103另所包括的一中空柱體103B來形成。貫穿孔103A還位於距離感測器102上,且較佳地,位於正上方;因此,從貫穿孔103A之開口可觀察到距離感測器102。
軸件104係可移動地設置於底座103上,且包含一軸部104A及一按壓部104B。軸部104A係可移動地設置於底座103之貫穿孔103A 中,即軸部104A可相對貫穿孔103A垂直地滑移;軸部104A之截面形狀可對應於貫穿孔103A之開口形狀,且軸部104A之截面尺寸可略小於貫穿孔103A之開口尺寸;另,軸部104A之長度可大於貫穿孔103A之長度,故軸部104A之下端可移動至貫穿孔103A之外,位於底座103之下。
軸部104A係包含一頂面1041及一底面1042。軸部104A可由不透光的材料所製成,俾以光線反射(或散射),而較佳地,至少軸部104A之底面1042可更包括銀等光高反射率之金屬或反射材料,俾以增加反射光線之能量(該材料可鍍於底面1042上)。又或者,軸部104A可由透光的材料所製成,但至少底面1042為不透光或反光者。另,距離感測器102之發光元件102A及感光元件102B可位於軸部104A的底面1042之正下方,且其出光面及受光面小於底面1042。
按壓部104B則設置於軸部104A之頂面1041,且按壓部104B之截面係大於軸部104A之截面,故按壓部104B不會伸入至貫穿孔103A中。按壓部104B另可包含一可拆卸、更換的鍵帽(圖未示)。
較佳地,按鍵10尚可包括一復位件105及一蓋體106,該復位件105係設置於按壓部104B之下、並圍繞軸部104A,此外,復位件105係設置於底座103上、且圍繞貫穿孔103A(中空柱體103B)而間接地圍繞軸部104A。復位件105被按壓部104B及底座103夾置,故復位件105不會脫離底座103。並且,復位件105可被外力擠壓或壓縮而儲存彈性位能,並待外力消失時,釋放該彈性位能,以使軸件104上移;其中,復位件105可包括彈簧、彈片或其組合。蓋體106設置於底座103上,且遮蔽軸部104A及復位件105,但按壓部104B可從蓋體106之開口1061部分地露出。蓋 體106及底座103可夾置軸件104,使得軸件104不會從底座103脫離。
上述之底座103、按壓部104B、復位件105及蓋體106結構上類似機械式鍵盤之按鍵的既有元件,因此其技術內容可供本實施例參照,但底座103內可不需容置機械式開關等觸發元件。
接著,將更具體說明按鍵10之運作或使用方式。除了配合參閱第2A圖及第2B圖所示外,亦請參閱第4A圖及第4B圖所示,其為第1A圖所示之按鍵10之運作示意圖(其中殼體106係省略,且底座103之結構簡化,俾以更清楚地表示距離感測器102與軸件104之作動關係)。
如前所述,軸件104之軸部104A可移動地設置於底座103之貫穿孔103A中,而其移動範圍被按壓部104B與底座103及蓋體106等之間的干涉而定義。也就是,軸部104A可下移至按壓部104B抵靠於底座103之中空柱體103B、可上移至按壓部104B抵靠於蓋體106。軸部104A移動時,可使其底面1042可選擇地位於一第一位置P1及一第二位置P2之間,即軸部104A上移至一極限位置時,底面1042處於第一位置P1,而軸部104A下移至另一極限位置時,底面1042處於第二位置P2。
第一位置P1至第二位置P2皆限制於距離感測器102的感測範圍R內,故軸部104A之底面1042僅能於感測範圍R內移動,無法超出;因此,無論底面1042位於第一位置P1及第二位置P2之間的任一處,發光元件102A所發出的光線L可不間斷地被軸部104A的底面1042反射至感光元件102B,從而使感光元件102B持續地輸出電訊號。
更具體而言,如第2A圖及第4A圖所示,當使用者未按壓軸件104之按壓部(鍵帽)104B時,軸部104A之底面1042係處於第一位 置P1、與距離感測器102相距較遠;此時,感光元件102B感測到較少的反射光線L,故輸出相對最小電流的電訊號。如第2B圖及第4B圖所示,當使用者開始按壓該按壓部104B時,軸部104A之底面1042漸漸地接近距離感測器102,從而使越來越多的光線L被反射至感光元件102B;當感光元件102B接受越多之光線L時,產生越大電流之電訊號(如第3B圖所示)。當按壓到底而使軸部104A之底面1042處於第二位置P2時,感光元件102B所產生的電訊號具有相對最大的電流。
因此,如下表所示,鍵盤之一處理器或電路(圖未示,如數位邏輯TTL)可藉由判斷電訊號之電流IC(ON)(測量所對應的電壓V),來判斷按壓部104B是否被使用者按壓;舉例而言,當電壓大於一預設高電壓(例如是2.4V),可判定為「被按壓(ON)」,而電壓小於一預設低電壓(例如是0.4V)時,可判定為「未按壓(OFF)」,而電壓處於一預設低電壓(例如是0.4V)至一預設高電壓(例如是2.4V)之間時,可判斷為「按壓中」。
藉此,按鍵10可藉由光線L來觸發表示按鍵10被按壓的 電訊號,不是透過機械式來觸發,且只要按鍵10一旦被按壓,距離感測器102所輸出的電訊號立即有變化,故觸發速度及觸發行程比起機械式鍵盤而言,更佳,與利用反射鏡或綾鏡的光軸式鍵盤相比,亦更佳。再者,按鍵10可隨著按壓程度而輸出不同的電訊號,以實現類比控制或三維觸控(3D touch)等的功能。此外,除了軸件104外,按鍵10並不需反射鏡、稜鏡等其他光學結構來導引光線,故按鍵10能具有較簡化的結構配置及/或較低之成本。
接著說明依據本創作其他較佳實施例之鍵盤按鍵,各實施例之技術內容(包含上述第一較佳實施例)可相互參照或應用,故相同或相似部分將省略或簡略描述。
請參閱第5A圖至第5D圖所示,其為依據本創作的第二較佳實施例的鍵盤按鍵20的各示意圖,鍵盤按鍵20(下稱按鍵20)亦為光軸式鍵盤之按鍵,且與按鍵10相同地包括一基板101、一距離感測器102、一底座103、一軸件104及一復位件(第一復位件)105等;此外,按鍵20更包括另一復位件(第二復位件)105A,以提供至少二段變化之按壓力量。
如第5A圖所示,第二復位件105A可設置於基板101上,且位於軸部104A之下,並初始地與軸部104A相距,未有對軸部104A施力。第二復位件105A可為彈簧、彈片、彈塊或其組合,且其彈性係數可相異於第一復位件105的彈性係數。相對而言,第一復位件105與按壓部104B相連、抵靠,且初始地就對按壓部104B施力。另,第二復位件105A係包括一柱部105A1,以使其彈性係數為實質地定值。
更具體而言,請配合參閱第6圖(其為按鍵20之按壓力量 與按壓行程之變化圖)所示,當使用者之手指尚未按壓軸件104(按壓部104B之鍵帽)時,軸部104A之底面1042與距離感測器102初始地相距一第一距離D1(如第5A圖),底面1042位於第一位置P1(如第4A圖所示);接著,使用者開始按壓軸件104而使底面1042下移至接觸第二復位件105A(如第5B圖及第5C圖),此時,底面1042與距離感測器102相距一第二距離D2。此按壓過程可稱為第一按壓階段S1,其中,第一復位件105施加至按壓部104B之力量F1為:第一復位件105之彈性係數K1與第一復位件105之變形量(D1-D2)的乘積,即F1=K1(D1-D2);換言之,隨著按壓量之增加,使用者會感受(承受)到按壓力量F1變大。
然後,使用者更進一步按壓軸件104,使得第二復位件105A被底面1042按壓而變形(如第5D圖所示),此時,底面1042與距離感測器102相距一第三距離D3,而底面1042位於第二位置P2(如第4B圖所示)。此按壓過程可稱為第二按壓階段S2,其中,第一復位件105施加至按壓部104B之力量F1為F1=K1(D1-D3);而第二復位件105A施加至軸部104A之力量F2為:第二復位件105A之彈性係數K2與第二復位件105A之變形量(D2-D3)的乘積,即F2=K2(D2-D3);因此,使用者會同時感受到第一復位件105的力量F1及第二復位件105A的力量F2。
由此可知,於第一按壓階段S1(第5A圖至第5C圖所示),使用者可感受到較小的力量(F1),而於第二按壓階段S2(第5C圖至第5D圖所示),使用者可感受到較大的力量(F1與F2),藉此判斷按鍵20的按壓量或按壓階段為何。此外,當按鍵20處於第二按壓階段S2時,與鍵盤相電性連接的電子裝置或產品可啟動相對應的軟體或硬體功能;舉例 而言,於文字輸入時,使用者輕按該按鍵20可輸入一字元,而使用者重按該按鍵20時,可輸入另一字元。
另說明的是,第二復位件105A之彈性係數K2可大於第一復位件105之彈性係數K1,且兩者都為固定值;因此,於各按壓階段中,按壓力量與按壓量係呈現線性變化。
上述第二復位件105A除了可為柱狀(固定之彈性係數)及設置於基板101上之實施態樣外,於其他實施態樣中,第二復位件105A可包含其他形狀及/或設置於其他元件上;以下將列舉可能的實施態樣中。
請參閱第7A圖及第7B圖所示,第二復位件105A可包括一角錐部105A2、一截錐部或一圓頂部等,俾使第二復位件105A之截面為變化者,因此其彈性係數K2a並非定值。以角錐部105A2為例,當軸部104A之底面1042按壓第二復位件105A時(即第二按壓階段S2),第二復位件105A的受力之截面積係由小變大,而第二復位件105A施加至軸部104A之力量F2為:F2=K2a(D2-D3)。整體上,第二按壓階段S2的按壓力量為F1+F2、且按壓力量與按壓量呈曲線性(非線性)變化;此外,第二按壓階段S2的按壓力量與第一按壓階段S1的按壓力量係較為平順銜接,從而讓使用者感受到較平順的按壓力量變化。
請參閱第8A圖所示,第二復位件105A可設置於軸部104A之底面1042上,且第二復位件105A之錐頂係朝向基板101;當軸部104A下移至第二位置P2時,第二復位件105A接觸基板101、且被軸部104A按壓。請參閱第8B圖所示,第二復位件105A還可係設置於按壓部104B之一底面1043上,且第二復位件105A之數目可為二個以上,並為對稱地設 置;當軸部104A下移至第二位置P2時,第二復位件105A接觸底座103、且被按壓部104B按壓,從而對按壓部104B施加力量。由此可知,第二復位件105A不限定被軸部104A按壓而變形,軸件104之其他部分亦可使第二復位件105A變形。
請參閱第8C圖所示,於此實施態樣,按鍵20之軸件104更包含另一軸部104A’,該另一軸部104A’係設置於軸部104A旁,兩者相併排,且都可移動地設置底座103之貫穿孔103A中。距離感測器102設置於軸部104A下,而第二復位件105A設置於基板101上、並位於另一軸部104A’之下;第二復位件105A亦可設置於另一軸部104A’之底面1042’上(圖未式)。如此,當軸部104A與另一軸部104A’一起下移至第二位置P2時,第二復位件105A被另一軸部104A’之底面1042’按壓而變形,並對另一軸部104A’施加力量。
請參閱第9A圖及第9B圖,按鍵20更包含一第三復位件105B,且第三復位件105B係設置於第二復位件105A上。第三復位件105B具有一第三彈性常數K3,並且第三彈性常數的K3之彈性係數可大於第一復位件105之彈性係數K1、但小於第二復位件105A之彈性係數K2(K1<K3<K2)。
按鍵20可有至少三按壓階段。於第二按壓階段S2中,第三復位件105B會被軸部104A按壓,第三復位件105B的變形量為「第二距離D2減去第三距離D3(D2-D3)」,故第三復位件105B施加於軸部104A的力量F3為「F3=K3(D2-D3)」。因此,第二按壓階段S2中,使用者會感受到第一復位件105的力量F1及第三復位件105B的力量F3。
接著於第三按壓階段S3中,第二復位件105A被軸部104A按壓而變形,軸部104A之底面1042此時與距離感測器102相距一第四距離D4;第二復位件105A的變形量為「第三距離D3減去第四距離D4(D3-D4)」,故第二復位件105A施加於軸部104A的力量F2為「F2=K2(D3-D4)」。因此,第三按壓階段S3中,使用者會感受到第一復位件105至第三復位件105B的力量F1、F2及F3。
請參閱第10A至10B圖,於此實施態樣中,第一復位件105及第二復位件105A可一體地相連、且具有不同之彈性係數。此外,第二復位件105A亦設置於底座103上、並圍繞軸部104A。第一復位件105及第二復位件105A可為一由上而下漸寬之螺旋圓錐狀的錐形彈簧,也就是,第一復位件105及第二復位件105A係分別為一錐形彈簧之一上部及一下部;因此,第一復位件105及第二復位件105A的彈性係數為非固定、隨著錐形彈簧之直徑增加而變化。如此,第一復位件105及第二復位件105A所產生的力量F1、F2與第一復位件105及第二復位件105A的變形量係呈曲線、連續地變化。藉此,使用者按壓軸件104時,會感受到按壓力量平順地增加,較不會感受到力量的段差;換言之,按鍵20的按壓階段可稱為無段變化。
藉此,按鍵20可提供至少二按壓階段,且每一段所需的力量不同,故使用者能依據按壓力量的變化,來判斷按鍵20的按壓階段。此外,於不同的按壓階段中,距離感測器102可輸出不同電流的電訊號,從而啟動對應的功能。再者,第二復位件105A可應用於機械式鍵盤之按鍵中,亦可應用於其他光軸式鍵盤之按鍵中,換言之,其第二復位件105A不 限定與距離感測器102搭配應用,此時按鍵20可為機械式鍵盤或其他光軸式鍵盤之按鍵。
請參閱第11A圖及第11B圖所示,其為依據本創作的第三較佳實施例的鍵盤按鍵30的示意圖,鍵盤按鍵30(下稱按鍵30)亦為光軸式鍵盤之按鍵,且與按鍵10相同地包括一基板101(圖未示,可參考前述實施例)、一底座103、一軸件104及一復位件105等,而不同的是,按鍵30所包含的一光學感測器302。
具體而言,光學感測器302設置及電性連接於基板101上、且位於底座103之下,也就是,光學感測器302之接點或接腳連接至基板101,而光學感測器302之封裝元件等可固定或抵扣於底座103。光學感測器302可為距離感測器、光遮斷器等利用光線來觸發電訊號之器件;以光遮斷器為例,光學感測器302包含一可見光發光元件302A(下稱發光元件302A)及一感光元件302B,兩者位於貫穿孔103A的兩側,或基板上(圖未示)。發光元件302A可發出一可見光光線L1(下稱光線L1),然後感光元件302B朝向發光元件302,俾以能接受該光線L1;該光線L1具有一定的發散角度。
如第11A圖所示,軸件104未被按壓時,感光元件302B可接收光線L1而產生較大電流的電訊號;如第11B圖所示,若軸件104被按壓時,軸部104A會遮蔽發光元件302A,進而使感光元件302B無法接收到光線L1,則感光元件302B產生較小電流的電訊號。因此,藉由量測該電訊號之電流(或對應之電壓),可按斷軸件104是否被按壓。
發光元件302A之光線L1除了用以觸發按壓訊號外,還可 用以照亮軸件104之按壓部104B,作為背光之光源用。
具體而言,軸件104除了包含軸部104A及按壓部104B(含鍵帽)外,更包含了一透光區104C及一不透光區104D,透光區104C及不透光區104D各從按壓部104B之一頂面1044延伸至軸部104A,且不透光區104D係環繞透光區104C;此外,透光區104C還延伸至軸部104A之底面1042,但不透光區104D僅延伸至軸部104A之一部分。透光區104C及不透光區104D係由透光及不透光材料來分別形成,或者,透光區104C係為軸件104之中空部分等;又或者,軸件104係由可透光材料來形成,然後再將不透光材料形成(塗或鍍)於軸件104之表面的特定部分。
如第11A圖所示,當軸件104未被按壓時(軸部104A之底面1042位於第一位置P1),透光區104C可與發光元件302A耦合(或稱光耦合,表示一者所發出之光線可進入及/或通過另一者)。也就是,透光區104C位於發光元件302A與感光元件302B之間,然後部分的光線L1橫向地通過透光區104C而被感光元件302B接收,而部分的光線L1則向上地進入透光區104C中、被不透光區104D導引,最後從按壓部104B之頂面1044射出。因此,使用者若觀察到按壓部104B之頂面1044有發亮時,可判斷軸件104未被按壓。
如第11B圖所示,當軸件104已被按壓時(軸部104A之底面1042位於第二位置P2),透光區104C未與發光元件302A耦合。也就是,此時不透光區104D位於發光元件302A與感光元件302B之間,而透光區104C則位於發光元件302A與感光元件302B之下方,且位於光線L1之照射範圍外。如此,發光元件302A會被不透光區104D遮蔽而使感光元 件302B無法接收到光線L1,且同時,光線L1也難以進入到透光區104C內,難以從按壓部104B之頂面1044射出。因此,使用者若觀察到按壓部104B之頂面1044未有發亮時,可判斷軸件104已被按壓。
接著將說明按鍵30之光學感測器302及軸件104之其他實施態樣。
請參閱第12A圖及12B圖,於此實施態樣中,軸部104A之底面1042位於第一位置P1及第二位置P2時,發光元件302A皆與透光區104C耦合,使得按壓部104B之頂面1044皆發亮。
具體而言,軸件104之不透光區104D包含一短區104D1及一長區104D2,短區104D1的延伸長度小於長區104D2的延伸長度,且短區104D1靠近發光元件302A,而長區104D2設置成對立於短區104D1、且靠近感光元件302B。對應於短區104D1及長區104D2之長度差異,透光區104C的於短區104D1下方的部分係較長。另外,於第一位置P1時,短區104D1之下端及長區104D2之下端皆高於發光元件302A,所以發光元件302A之光線L1不會被短區104D1及長區104D2遮蔽;而於第二位置P2時,僅有短區104D1之下端高於發光元件302A。
更具體而言,如第12A圖所示,當軸件104未被按壓時,軸部104A之透光區104C與發光元件302A耦合,部分的光線L1通過透光區104C而被感光元件302B接收,而部分的光線L1進入透光區104C中、再從按壓部104B之頂面1044射出。如第12B圖所示,當軸件104已被按壓時,軸部104A之透光區104C仍與發光元件302A耦合(透光區104C仍位於發光元件302A與感光元件302B之間),但不透光區104D之長區104D2 亦位於發光元件302A與感光元件302B之間而遮蔽感光元件302B。因此,光線L1會被長區104D2反射而無法被感光元件302B接收,但大部分的光線L1會進入到透光區104C內,從按壓部104B之頂面1044射出。
藉此,使用者可從按壓部104B之頂面1044的發亮程度,來判斷軸件104已被按壓(較亮)或未被按壓(較暗)。
請參閱第13A圖,於此實施態樣中,光學感測器302係實施成一類似按鍵10之距離感測器102,故光學感測器302位於軸部104A之下,且發光元件302A之光線L1係不斷地被軸部104A之底面1042反射至感光元件302B所接收。更具體而言,透光區104C及不透光區104D兩者延伸至軸部104A之底面1042,而部分之光線L1進入透光區104C、然後從按壓部104B之頂面1044射出,另一部份之光線L1則射向不透光區104D,並被反射至感光元件302B。
此外,當軸件104未被按壓時,大部分的光線L1可進入透光區104C而從按壓部104B之頂面1044射出:此時感光元件302B接收到較少光線L1,故產生較小電流之電訊號。當軸件104已被按壓時,大部分的光線L1會被不透光區104D反射至感光元件302B接收,而少部分的光線L1進入到透光區104C而從頂面1044射出;此時感光元件302B產生較大電流的電訊號。
藉此,使用者可從按壓部104B之頂面1044的發亮程度,來判斷軸件104已被按壓(較暗)或未被按壓(較亮)。
另外,請參閱第13B圖,按鍵30之光學感測器302可更包含一不可見光發光元件302A’(下稱發光元件302A’),其與發光元件302A 或感光元件302B相併排,而且與感光元件302B共同作為距離感測器。具體而言,發光元件302A’係不斷地發出不可見光之光線L2(下稱光線L2),且光線L2係被延伸至底面1042之不透光區104D反射至感光元件302B。發光元件302A所發出的光線L1則進入透光區104C中而從頂面1044射出。藉此,使用者可從按壓部104B之頂面1044的發亮程度,來判斷軸件104已被按壓(較暗)或未被按壓(較亮)。
綜上所述,本創作所提出之鍵盤按鍵可有較簡化的結構配置及/或較低之成本,且能較快速地觸發按壓訊號,並能依據按壓程度不同,產生不同數值的按壓訊號,以實現類比控制或三維觸控之功能。此外,本創作所提出之鍵盤按鍵可讓其按壓力道隨著按鍵的按壓程度而有變化,俾以使用者判斷按鍵的按壓程度。再者,本創作所提之鍵盤按鍵可讓其光學感測器用以觸發按壓訊號外,同時作為背光用,以節省成本,並且能依據其按壓程度,改變光線的射出量。
上述的實施例僅用來例舉本創作的實施態樣,以及闡釋本創作的技術特徵,並非用來限制本創作的保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本創作所主張的範圍,本創作的權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

Claims (22)

  1. 一種鍵盤按鍵,包含:一基板;一距離感測器,設置於該基板上、包含一發光元件及一感光元件,以定義一感測範圍;一底座,設置於該基板上、且包含一貫穿孔,該貫穿孔係位於該距離感測器之上;以及一軸件,包含一按壓部及一軸部,該按壓部設置於該軸部之一頂面,而該軸部可移動地設置於該底座之貫穿孔中,以使該軸部之一底面可選擇地位於一第一位置及一第二位置之間、且限制於該感測範圍內。
  2. 如請求項1所述之鍵盤按鍵,其中,該距離感測器位於該貫穿孔之正下方。
  3. 如請求項1或2所述之鍵盤按鍵,其中,該發光元件係為一不可見光發光元件。
  4. 如請求項1或2所述之鍵盤按鍵,其中,至少該軸部之該底面為反光者。
  5. 如請求項1或2所述之鍵盤按鍵,更包含一復位件,該復位件設置於該按壓部之下、並圍繞該軸部。
  6. 如請求項5所述之鍵盤按鍵,其中,該復位件為彈簧、彈片或其組合。
  7. 一種鍵盤按鍵,包含:一基板;一底座,設置於該基板上、且包含一貫穿孔;一軸件,包含一按壓部及一軸部,該按壓部設置於該軸部之一頂面,而該軸部可移動地設置於該底座之貫穿孔中,以使該軸部之一底面可選擇地位於一第一位置及一第二位置之間; 一第一復位件,位於該按壓部之下、並圍繞該軸部;以及一第二復位件,係於該軸部之該底面位於該第二位置時,被該軸件按壓。
  8. 如請求項7所述之鍵盤按鍵,更包含一距離感測器,該距離感測器設置於該基板上、位於該軸部之下、且包含一發光元件及一感光元件。
  9. 如請求項7所述之鍵盤按鍵,其中,該第二復位件包含一角錐部、一截錐部、一圓頂部或一柱部。
  10. 如請求項7至9任一項所述之鍵盤按鍵,其中,該第二復位件係設置於該基板上、並位於該軸部之下。
  11. 如請求項7至9任一項所述之鍵盤按鍵,其中,該第二復位件係設置於該軸部之該底面。
  12. 如請求項7至9任一項所述之鍵盤按鍵,其中,該第二復位件係設置於該按壓部之一底面。
  13. 如請求項7至9任一項所述之鍵盤按鍵,更包含一第三復位件,該第三復位件係設置於該第二復位件上。
  14. 如請求項7至9任一項所述之鍵盤按鍵,其中,該軸件更包含另一軸部,該另一軸部係設置於該軸部旁;其中,該第二復位件係設置於該基板上、並位於該另一軸部之下,或者該第二復位件設置於該與該另一軸部之一底面。
  15. 如請求項7至9任一項所述之鍵盤按鍵,其中,該第一復位件及該第二復位件係一體地相連、且具有不同之彈性係數。
  16. 如請求項7至9任一項所述之鍵盤按鍵,其中,該第一復位件及該第二復位件係分別為一錐形彈簧之一上部及一下部。
  17. 一種鍵盤按鍵,包含: 一基板;一光學感測器,設置於該基板上、且包含一可見光發光元件及一感光元件;一底座,設置於該基板上、且包含一貫穿孔,該貫穿孔係位於該光學感測器之上;以及一軸件,包含一按壓部及一軸部,該按壓部設置於該軸部上,而該軸部可移動地設置於該底座之貫穿孔中,以使該軸部之一底面可選擇地位於一第一位置及一第二位置之間;其中,該軸件更包含一透光區及一不透光區,該透光區及該不透光區各從該按壓部延伸至該軸部,且該不透光區係環繞該透光區,其中,當該軸部之該底面位於該第一位置及該第二位置之至少一者時,該可見光發光元件與該透光區係耦合。
  18. 如請求項17所述之鍵盤按鍵,其中,該軸部之該底面位於該第一位置時,該可見光發光元件與該透光區耦合,而該軸部之該底面位於該第二位置時,該不透光區遮蔽該可見光發光元件。
  19. 如請求項17所述之鍵盤按鍵,其中,該軸部之該底面位於該第一位置及該第二位置時,該可見光發光元件與該透光區皆耦合。
  20. 如請求項19所述之鍵盤按鍵,其中,該軸部之該底面位於該第二位置時,該不透光區遮蔽該感光元件。
  21. 如請求項19所述之鍵盤按鍵,其中,該光學感測器係位於該軸部之下。
  22. 如請求項21所述之鍵盤按鍵,其中,該光學感測器更包含一不可見光發光元件。
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TWI685868B (zh) * 2019-05-14 2020-02-21 群光電子股份有限公司 鍵盤

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