CN106877855A - 光学式开关键盘 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学式开关键盘，包括一电路板总成以及多个按键。该电路板总成包括一电路板、多个出光元件、多个光接收器以及多个照射光源，且每一按键对应一该出光元件、一该光接收器以及一该照射光源。多个所述出光元件以及多个所述光接收器设置于该电路板下方，以避免来自该电路板上方的环境光干扰。多个所述照射光源设置于该电路板上方，该照射光源所向上射出的光线穿经由透光材质所制成的一触发件，并照射至一键帽，以产生视觉效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种键盘，特别涉及一种装配光学式开关的键盘。
背景技术
键盘为现代人使用电脑所不可或缺的设备。键盘上面有许多按键，供使用者按压以输入指令。传统键盘具有很多种产生按键信号的按键设计。例如机械式按键使用导电接脚触发电路开关而产生按键触发信号，而光学式按键设计则通过光线的接收或阻断的变化而产生按键触发信号。
现有的光学式开关9的结构为，如图1所示，按键部84设置于电路板83上方，以供一使用者作按压。负责产生导通信号的一出光器81与一接收器82则相对设置且位于按键部84与电路板83之间。如此一来，于使用者下压按键时，按键部84得伸出一遮挡臂84a以阻断出光器81与接收器82之间的光路经，接收器82无法接收到来自出光器81的光，而光学式开关9此时相应产生一触发信号。从图中明显可见，现有的光学式开关9，其出光器81、接收器82以及按键部84皆设置于电路板83的相同一侧，即按键部84、出光器81以及接收器82皆设置于电路板83上方。但是，由于每个按键部84与按键部84之间存在有间隙，故若依上述设置，灰尘/液体容易从按键部84与按键部84之间的间隙飘入/渗入而停留于电路板83上方，此将严重干扰接收器82无法精密地接收来自出光器81的光线进而产生信号误判，影响精准度。因此，现有光学式开关仍需要改善。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光学式开关键盘，通过将用以产生导通信号的出光元件以及光接收器设置于电路板下方，而按键设置于电路板上方，由此以避免光接收器受到异物及环境光的干扰，而提高光学式按键的判断灵敏度以及准确度。
本发明的一较佳实施概念，在于提供一种光学式开关键盘，包括：
一电路板总成，包括：
一电路板；
多个出光元件，设置于该电路板的一下表面，每一该出光元件向外发射光线；
多个光接收器，设置于该电路板的该下表面，每一该光接收器相对应于一该出光元件设置，以接收来自该出光元件所发射的一光线而产生一导通信号；以及
多个照射光源，设置于该电路板，且电性连接于该电路板；以及
多个按键，设置于该电路板的该上表面，且每一该按键对应于一该出光元件、一该光接收器以及一该照射光源，每一该按键包括：
一键帽；
一壳体，设置于该键帽下方；以及
一触发件，连接该键帽并穿入该壳体内部，该触发件具有一透光区，该照射光源所射出的该光线穿经该触发件的该透光区而照射至该键帽的一底面；
其中，当该触发件位于一第一位置时，该光接收器接收来自该出光元件的该光线，当该触发件位于一第二位置时，该光接收器未接收来自该出光元件的该光线，使该电路板依据该导通信号的改变而相应产生一开关信号。
于一较佳实施例中，该光学式开关键盘还包括一键盘底座，该键盘底座设置于该电路板总成的下方，该键盘底座包括多个遮光壁，每一该遮光壁环绕界定出一容置空间，以容置相对应的一该出光元件以及一该光接收器且同时遮蔽环境光，其中，该出光元件以及该光接收器信号连接于该电路板。
于一较佳实施例中，该电路板具有多个穿孔，每一该按键对应设置于一该穿孔上方，该触发件具有一光挡部，当该触发件下移时，该光挡部穿入该穿孔且伸出于该出光元件所发射的该光线的一行进路径上。
于一较佳实施例中，当该触发件位于该第一位置时，该出光元件所发射的该光线照射至该光接收器，当该触发件位于该第二位置时，该光挡部穿入该穿孔且伸出于该出光元件所发射的该光线的该行进路径上，使该出光元件所发射的该光线被该光挡部遮挡截断而未照射至该光接收器。
于一较佳实施例中，该光挡部具有一反射面，当该触发件位于该第二位置时，该出光元件所发射的该光线未照射至该光接收器，当该触发件位于该第一位置时，该光挡部穿入该穿孔且伸出于该出光元件所发射的该光线的该行进路径上，使该出光元件所发射的该光线经该反射面照射至该光接收器。
于一较佳实施例中，每一该按键还包括一弹性元件，该弹性元件的一第一端部抵顶于该触发件，该弹性元件的一第二端部抵顶于该壳体；其中，当该键帽被按压时，该触发件可下移位于该第二位置，当该键帽被释放时，该触发件通过该弹性元件回复至该第一位置。
于一较佳实施例中，该弹性元件套设该触发件，且该弹性元件的一第二端部容纳该照射光源，使该照射光源所射出的该光线向上穿经该触发件的该透光区。
于一较佳实施例中，该电路板还包括多个扩散透镜，每一该扩散透镜覆盖一该照射光源，使该照射光源所发出的一光线行经该扩散透镜后均匀扩散。
于一较佳实施例中，每一该按键具有至少一定位柱，该电路板具有多个定位孔，其中，每一该按键对应设置于至少一该定位孔上方，且该按键的该至少一定位柱***该电路板相应的该至少一该定位孔以作固定。
于一较佳实施例中，每一该按键还包括一簧片，设置于该壳体内，当该键帽被一使用者向下按压时，该触发件下移而致动该簧片使之产生一回馈声响以及一按压手感。
于一较佳实施例中，该照射光源设置于该电路板的该上表面，或是该照射光源设置于该电路板的该下表面。.
本发明至少具有如下有益效果：
本发明光学式开关键盘通过将出光元件以及光接收器设置于电路板的下方，出光元件以及光接收器就可避免来自上方的灰尘、液体或光线的干扰，以维持高精度的信号检测。并且，通过在电路板的上方设置多个照射光源，每个照射光源直接对以透光材料制成的触发件照射，而使整个键盘底面呈现发光的效果。
附图说明
图1为本发明现有光学式开关键盘的两个光学式开关的剖面示意图。
图2为本发明光学式开关键盘的俯面示意图。
图3为本发明光学式开关键盘的单个光学式开关的立体示意图。
图4为本发明光学式开关键盘的单个光学式开关的***示意图。
图5为本发明第一实施例中按键未被按压而触发件位于第一位置时的剖面示意图。
图6为本发明第一实施例中按键未被按压而触发件位于第一位置时的另一剖面示意图。
图7为本发明第一实施例中按键被按压而触发件位于第二位置时的剖面示意图。
图8为本发明第一实施例中按键被按压而触发件位于第二位置时的另一剖面示意图。
图9为本发明第二实施例的按键未被按压而触发件位于第一位置时的剖面示意图。
图10为本发明第二实施例的按键被按压而触发件位于第二位置时的剖面示意图。
图11为本发明第三实施例的按键未被按压而触发件位于第一位置时的剖面示意图。
图12为本发明第三实施例的按键被按压而触发件位于第二位置时的剖面示意图。
图13为本发明光学式开关键盘的配置有扩散透镜的单个按键的剖面示意图。
【符号说明】
1 光学式开关键盘 2 电路板总成
20 电路板 20a 上表面
20b 下表面 20c 穿孔
20d 定位孔 20e 扩散透镜
21 出光元件 21’ 出光元件
21” 出光元件 22 光接收器
22’ 光接收器 22” 光接收器
25 照射光源 3 按键
3’ 按键 3” 按键
31 键帽 31’ 键帽
32 壳体 321 上壳体
321a 上开口 322 下壳体
322a 定位柱 33 触发件
33’ 触发件 33” 触发件
33a、33b 触发件的相对两端 33c 光挡部
33c’ 光挡部 33c” 光挡部
33d 反射面 33e 光线透孔
34 弹性元件 34a 第一端部
34b 第二端部 35 簧片
4 键盘外壳 5 键盘底座
53 遮光壁 81 出光器
82 接收器 83 电路板
84 按键部 84a 遮挡臂
9 现有的光学式开关
具体实施方式
如图2所示，图2为本发明光学式开关键盘的俯面示意图。本发明光学式开关键盘1包括一电路板总成2、多个按键3以及一键盘外壳4，多个按键3排列设置于电路板总成2上，以共同组合成多个光学式开关。键盘外壳4包覆电路板总成2的环周缘且包围多个按键3，而构成键盘样貌。
为方便描述起见，接下来图3以及图4特别仅绘示出单个光学式开关来作说明，图3为本发明光学式开关键盘的单个光学式开关的立体示意图，图4为本发明光学式开关键盘的单个光学式开关的***示意图。本发明按键3包括一键帽31、一壳体32、一触发件33、一弹性元件34以及一簧片35。键帽31设置于最外端，以一般正常键盘的使用摆置情形来说，键帽31位于最顶端，以供一使用者作按压。壳体32设置于键帽31下方，即壳体32位于键帽31和电路板总成2之间。其中，壳体32可拆分为一上壳体321以及一下壳体322，以便于组装时得以容纳装入触发件33、弹性元件34以及一簧片35。
本发明按键3与电路板20的组装结构为，每一下壳体322具有一定位柱322a，电路板20具有多个定位孔20d，每一按键3对应设置于定位孔20d上方，且每一按键3的定位柱322a***电路板20的相应一定位孔20d之中，以作固定。于一较佳实施方式中，每一按键3具有两定位柱322a，插设于电路板20的相应两定位孔20d中。簧片35的作用是，于键帽31被一使用者向下按压时，且触发件33同步下移的过程中，簧片35被致动而产生一回馈声响，由此以同步增加按压时的听觉效果以及一按压手感。
进一步而言，触发件33容置于壳体32内，且触发件33的相对两端的其中一端33a经上壳体321的一上开口321a穿出上壳体321，并卡掣连接于键帽31的一底面。触发件33的相对两端的其中另一端33b则受弹性元件34所抵顶，其中，弹性元件34的一第一端部34a抵顶于触发件33，弹性元件34的一第二端部34b抵顶于下壳体322。由此设置，使得键帽31于接受该使用者的向下按压施力时，触发件33亦受力朝向电路板总成2移动而压挤弹性元件34，使弹性元件34储存有弹性位能。因此，于键帽31未被按压前，键帽31以及触发件33位于一第一位置(如图5所示)，当键帽31被按压时，键帽31以及触发件33受力向下移动至一第二位置(如图7所示)。当该使用者释放按键3后，键帽31以及触发件33即可通过弹性元件34释放其所储存的弹性位能而被推回至该第一位置，此即为按键3的受压及复归所呈现的作动。
接下来介绍电路板总成2。请继续参阅图4，本发明电路板总成2包括一电路板20、多个出光元件21、多个光接收器22以及多个照射光源25。按键3设置于电路板20的上方，出光元件21以及光接收器22设置于电路板20的下方，且出光元件21以及光接收器22信号连接于电路板20。较佳地，按键3设置于电路板20的一上表面20a，出光元件21以及光接收器22设置于电路板20的一下表面20b。至于照射光源25可以设置于电路板20的上表面20a或下表面20b，若是照射光源25设置于电路板20的下表面20b，需使电路板20搭配设置有光通孔(图未示)以使照射光源25的光能向上穿过电路板20并朝远离电路板20的方向发射。其中，出光元件21以及光接收器22的功用是，出光元件21向外发射光线且可被相对应的光接收器22接收，进而产生一导通信号。
再者，为使出光元件21与光接收器22之间的光线的接收状态，能因应到该使用者按压键帽的动作而改变，故电路板20被设计为具有多个贯穿孔20c，以供触发件33可从电路板20上方向下穿入电路板20并伸出至电路板20下方。
进一步来说，每一触发件33具有一光挡部33c，其中，每一按键3对应设置于一穿孔20c上方使得一光挡部33c得以相对应于一穿孔20c设置。因此，于使用者按压键帽31而带动触发件33下移时，光挡部33c穿入穿孔20c且伸出于电路板20的下表面20b，且位于出光元件21所发射的光线的一行进路径上。
本发明出光元件21以及光接收器22的实施方式详述如下。如图5至图8所示，图5及图6为本发明第一实施例中按键未被按压而触发件位于第一位置时的两种不同方向的剖面示意图；图7及图8为本发明第一实施例中按键被按压而触发件位于第二位置时的两种不同方向的剖面示意图。于本发明第一实施例中，出光元件21的一出光方向以及光接收器22的一入光方向未直线相对(请参阅图6及图8)，且该出光方向实质上垂直于该入光方向。其导通的方式为，光挡部33c具有一反射面33d，与该出光方向以及该入光方向实质上呈45度角，当按键3尚未被按压而触发件33位于该第一位置时，触发件33尚未下移进入至与出光元件21及光接收器22相同的水平高度，故出光元件21所发射的光线无法照射至光接收器22(如图5以及图6)。于按键3被按压而键帽31以及光挡部33c下移至于该第二位置时，光挡部33c穿出穿孔20c且下移伸出至位于与出光元件21及光接收器22相同的水平高度，即伸出至位于出光元件21所发射的该光线的该行进路径上，使出光元件21所发射的光线照射于光挡部33c的反射面33d后，光路径改变转射向光接收器22，并进入光接收器22(如图8)，使电路板20产生该导通信号。并依据该导通信号从无到有的改变，进而相应产生一开关信号。
另一方面，出光元件21以及光接收器22的设置位置亦不仅限于上述，亦可以变化成如图9及图10所示，图9为本发明第二实施例的按键未被按压而触发件位于第一位置时的剖面示意图，图10为本发明第二实施例的按键被按压而触发件位于第二位置时的剖面示意图。于本发明第二实施例中，出光元件21’的一出光方向以及光接收器22’的一入光方向直线相对。其中，光挡部33c为遮挡光线之用。当按键3’尚未被按压而触发件33’位于一第一位置时，触发件33’的光挡部33c’尚未下移至与出光元件21’及光接收器22’相同的水平高度，故出光元件21’所发射的光线照射至光接收器22’。当键帽31’被按压而触发件33’位于一第二位置时，光挡部33c’下移穿出穿孔20c且伸出至与出光元件21’及光接收器22’相同的水平高度，即位于出光元件21’所发射的该光线的该行进路径上，使出光元件21’所发射的该光线被光挡部33c遮挡截断而无法继续照射至光接收器22’。由此使电路板20依据该导通信号从有到无的改变，而相应产生一开关信号。
于第三实施例中，其元件及结构相似于第二实施例，如图11及图12所示，图11为本发明第三实施例的按键未被按压而触发件位于第一位置时的剖面示意图，图12为本发明第三实施例的按键被按压而触发件位于第二位置时的剖面示意图。于本发明第三实施例中，出光元件21”的一出光方向以及光接收器22”的一入光方向直线相对。其中，光挡部33c”为遮挡光线之用，且光挡部33c”具有一光线透孔33e。当按键3”尚未被按压而触发件33”位于一第一位置时，出光元件21”所发射的光线被光挡部33c”遮挡截断而未照射至光接收器22”，当按键3”已被按压而触发件33”被下压至一第二位置时，光挡部33c”穿出穿孔20c且下移伸出至电路板20下方，并使光线透孔33e位于出光元件21”所发射的该光线的该行进路径上，使出光元件21”所发射的光线行经光线透孔33e而照射至光接收器22”。由此使电路板20依据该导通信号从无到有的改变，而相应产生一开关信号。
请再参考图4，当然，本发明光学式开关键盘1还包括一键盘底座5，键盘底座5设置于电路板总成2的下方，键盘底座5包括多个遮光壁53，遮光壁53共同环绕界定出一容置空间，以容置相对应的一出光元件21以及一光接收器22且有遮蔽环境光的功效。
除此之外，因出光元件21以及光接收器22设置于电路板20的下方，故电路板20的上方即可腾出空间设置照射光源25。触发件33具有一透光区(图未示)，位于电路板20的上表面20a的照射光源25所发射出的光线，会穿经触发件33的该透光区而照射至键帽31的一底面，作为发光之效。于一较佳实施方式中，触发件33整体皆为透光材料所一体制成，即整个触发件33皆属透光区，以达到透光效率的最大化。
就细部结构上而言，本发明的弹性元件34的第二端部34b会容纳照射光源25，以便于照射光源25所射出的该光线直接向上穿经触发件33。除此之外，如图13所示，电路板20还包括多个扩散透镜20e，每一扩散透镜20e设置于触发件33及照射光源25之间，且每一扩散透镜20e覆盖一照射光源25，使照射光源25所发出的一光线行经扩散透镜20e后得以均匀扩散。
综上所述，本发明光学式开关键盘通过将出光元件以及光接收器设置于电路板的下方，出光元件以及光接收器就可避免来自上方的灰尘、液体或光线的干扰，以维持高精度的信号检测。并且，通过在电路板的上方设置多个照射光源，每个照射光源直接对以透光材料制成的触发件照射，而使整个键盘底面呈现发光的效果。
上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，以及阐释本发明的技术特征，而非用于限制本发明的保护范畴。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围。因此，本发明的权利保护范围应如后述的权利要求所列。
Claims (11)
1.一种光学式开关键盘，包括：
一电路板总成，包括：
一电路板；
多个出光元件，设置于该电路板的一下表面，每一该出光元件向外发射光线；
多个光接收器，设置于该电路板的该下表面，每一该光接收器相对应于一该出光元件设置，以接收来自该出光元件所发射的一光线而产生一导通信号；以及
多个照射光源，设置于该电路板，且电性连接于该电路板；以及
多个按键，设置于该电路板的该上表面，且每一该按键对应于一该出光元件、一该光接收器以及一该照射光源，每一该按键包括：
一键帽；
一壳体，设置于该键帽下方；以及
一触发件，连接该键帽并穿入该壳体内部，该触发件具有一透光区，该照射光源所射出的该光线穿经该触发件的该透光区而照射至该键帽的一底面；
其中，当该触发件位于一第一位置时，该光接收器接收来自该出光元件的该光线，当该触发件位于一第二位置时，该光接收器未接收来自该出光元件的该光线，使该电路板依据该导通信号的改变而相应产生一开关信号。
2.如权利要求1所述的光学式开关键盘，还包括一键盘底座，该键盘底座设置于该电路板总成的下方，该键盘底座包括多个遮光壁，每一该遮光壁环绕界定出一容置空间，以容置相对应的一该出光元件以及一该光接收器且同时遮蔽环境光，其中，该出光元件以及该光接收器信号连接于该电路板。
3.如权利要求1所述的光学式开关键盘，其中该电路板具有多个穿孔，每一该按键对应设置于一该穿孔上方，该触发件具有一光挡部，当该触发件下移时，该光挡部穿入该穿孔且伸出于该出光元件所发射的该光线的一行进路径上。
4.如权利要求3所述的光学式开关键盘，其中当该触发件位于该第一位置时，该出光元件所发射的该光线照射至该光接收器，当该触发件位于该第二位置时，该光挡部穿入该穿孔且伸出于该出光元件所发射的该光线的该行进路径上，使该出光元件所发射的该光线被该光挡部遮挡截断而未照射至该光接收器。
5.如权利要求3所述的光学式开关键盘，其中该光挡部具有一反射面，当该触发件位于该第二位置时，该出光元件所发射的该光线未照射至该光接收器，当该触发件位于该第一位置时，该光挡部穿入该穿孔且伸出于该出光元件所发射的该光线的该行进路径上，使该出光元件所发射的该光线经该反射面照射至该光接收器。
6.如权利要求3所述的光学式开关键盘，其中每一该按键还包括一弹性元件，该弹性元件的一第一端部抵顶于该触发件，该弹性元件的一第二端部抵顶于该壳体；其中，当该键帽被按压时，该触发件可下移位于该第二位置，当该键帽被释放时，该触发件通过该弹性元件回复至该第一位置。
7.如权利要求6所述的光学式开关键盘，其中该弹性元件套设该触发件，且该弹性元件的一第二端部容纳该照射光源，使该照射光源所射出的该光线向上穿经该触发件的该透光区。
8.如权利要求6所述的光学式开关键盘，其中该电路板还包括多个扩散透镜，每一该扩散透镜覆盖一该照射光源，使该照射光源所发出的光线行经该扩散透镜后均匀扩散。
9.如权利要求1所述的光学式开关键盘，其中每一该按键具有至少一定位柱，该电路板具有多个定位孔，其中，每一该按键对应设置于至少一该定位孔上方，且该按键的该至少一定位柱***该电路板相应的该至少一该定位孔以作固定。
10.如权利要求1所述的光学式开关键盘，其中每一该按键还包括一簧片，设置于该壳体内，当该键帽被一使用者向下按压时，该触发件下移而致动该簧片使之产生一回馈声响以及一按压手感。
11.如权利要求1所述的光学式开关键盘，其中该照射光源设置于该电路板的该上表面，或是该照射光源设置于该电路板的该下表面。
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