CN202948405U - 光学感测式键盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种光学感测式键盘，其包含一键盘，用于输入字键信号；一框座，其是一体包覆于该键盘周围的矩形框架；至少一影像感测模块，其分别组设于该框座的端侧适当位置，其中该影像感测模块包括一影像传感器及一光源，且该光源投射的光线形成一感测区，当隔空感应物体遮断感测区的部分光线时，经由该影像传感器及信号处理作业以解析出手势滑移或点击等隔空触控坐标信息，进而运算出相对应的触控坐标指令信号，以达到键盘弹性按键及隔空感应触控键盘的双重使用功能。

Description

光学感测式键盘

技术领域

本实用新型是关于一种感测式键盘，特别是指一种具有按压及隔空触控作用的键盘。 

背景技术

目前处于计算机科技高度发展及信息传输迅速普及的年代，其中触控屏幕技术已长期使用多年，目前现有技术的触控技术有电阻式、表面电容、投射电容、红外线、表面声波(SAW)以及光学影像等。有关触控屏幕技术已广泛应用于手机、个人计算机、笔记本型计算机与显示器等实用商品上，其中红外线触控技术由沿着显示器两侧的影像传感器阵列及沿着相对侧的相对应红外(IR)光源(诸如LED)阵列组成，但为了提高分辨率及灵敏度，其需要装设密集的传感器及IR光源，而致使制造成本相对过于昂贵，实有加以改良的必要。 

此外，触控屏幕技术所适用的范围尚有其限制，如果应用的场合不适合以手势直接在屏幕上操作，便难以使用实施触控屏幕的功能，例如挂设于墙壁上的超大型尺寸的电视屏幕，其除了制作成本较高外，而且使用者不能便利地触碰及触控其屏幕，而造成操控上的不便，实有加以改良的必要。 

经查，中国台湾公告第201037563号“光学感应式键盘以及具光学感应式键盘的电子设备”专利申请，其包括一键盘主体以及一操作板，该键盘主体具有一容纳空间，且该键盘主体的前侧设有连通于该容纳空间的开口，而该键盘主体的前侧近两端处各设有一光源及一检测器，该操作板电连接于该键盘主体，能收纳于该键盘主体的容纳空间内，且于使用时能使少部分自该键盘主体的开口移出，其中该键盘主体上的该等光源射出的光线于该操作板上交集成一工作区，以令该检测器撷取该工作区内的影像。然而，由于该操作板是可收纳式，而使用者操作时除了将其放置于桌面之外，而其亦可能在各种空间不大 的情况下使用(例如:膝上、车上等)，故该抽拉式的设计于使用操控时会很不方便，且其容纳空间设计会占据一定比例的键盘面积，故而会影响且增加整体键盘的体积，而造成使用上的困扰，实有加以改良的必要。 

有鉴于此，本案发明人遂以其多年从事计算机键盘相关产品的制造及设计实务经验，而积极研究改良，并经多次实物样品制作及测试，进而具体改良现有技术的计算机键盘的上述缺点，终致完成本实用新型。 

实用新型内容

本实用新型提供一种光学感测式键盘，其欲解决的问题是针对现有技术大型触控屏幕操作不便，及现有技术光学感应式键盘的抽拉式操作板较占空间的缺点；而本实用新型即针对现有技术感应式键盘的缺点问题，而加以研发改良，以达到整合隔空触控感应式鼠标及按键键盘的使用功能。 

本实用新型是一种光学感测式键盘，包括： 

一键盘，用于输入字键信号； 

一框座，其是一体包覆于该键盘周围的矩形框架，且该矩形框架相较于该键盘向上凸伸有一第一侧框、一第二侧框、一前框及一底框；以及 

至少一影像感测模块，其设置于该框座的内壁面，该影像感测模块包括一影像传感器及投射光线于该键盘顶面上方预定距离内及该框座的矩形框架范围内形成一感测区的一光源，其中该影像传感器是一CMOS影像传感器且该光源是一红外线发光二极管。 

作为优选，其中该键盘包含多个键帽、多个架桥、一薄膜电路板以及一底板；其中，该键帽是一按压元件并枢设于该架桥的顶面；该架桥是一枢接连动元件且于其底缘枢接该底板的顶面；该薄膜电路板组设于该架桥及底板之间的字键按触导通板；该底板是一压接组设于该薄膜电路板底面的支撑板体。 

作为优选，其中该影像感测模块电连接用于接收该影像传感器检测的光影变化信号并处理解析出手势滑移或点击等隔空触控坐标信 息，进而运算出相对应的触控坐标指令信号的一信号处理单元。 

作为进一步优选，还包括用于切换选择操作模式的一开关单元、用于辨识字键按压信号及隔空触控坐标指令信号的一信号检知单元及用于接收该字键按压信号或手势隔空触控坐标指令信号，并将其传输至一计算机主机的一信号传输单元，其中该信号检知单元电连接于该键盘及该信号处理单元，该开关单元电连接于该信号检知单元，该信号传输单元电连接于该信号检知单元。 

作为优选，其中该第一侧框、该第二侧框及该前框的内壁面贴附有用于呈现投射光线被部分遮住所产生阴影的光影反射信号的多个反射片。 

本实用新型还提供一种光学感测式键盘，其包括: 

一键盘，用于输入字键信号，且于键盘的数字键周围位置组设有一矩形框座；以及 

至少一影像感测模块，其分别设置于该矩形框座的内壁面，各该影像感测模块包括一影像传感器及投射光线于该矩形框座的范围内形成一感测区的一光源，其中该影像传感器是一CMOS影像传感器且该光源是一红外线发光二极管。 

作为优选，其中该键盘包含多个键帽、多个架桥、一薄膜电路板以及一底板；其中，该键帽是一按压元件并枢设于该架桥的顶面；该架桥是一枢接连动元件且于其底缘枢接该底板的顶面；该薄膜电路板组设于该架桥及底板之间的字键按触导通板；该底板是一压接组设于该薄膜电路板底面的支撑板体。 

作为优选，其中该影像感测模块电连接用于接收该影像传感器检测的光影变化信号并处理解析出手势滑移或点击等隔空触控坐标信息，进而运算出相对应的触控坐标指令信号的一信号处理单元。 

作为进一步优选，还包括用于切换选择操作模式的一开关单元、用于辨识字键按压信号及隔空触控坐标指令信号的一信号检知单元及用于接收该字键按压信号或手势隔空触控坐标指令信号，并将其传输至一计算机主机的一信号传输单元，其中，该信号检知单元电连接于该键盘及该信号处理单元，该开关单元电连接于该信号检知单元，该信号传输单元电连接于该信号检知单元。 

作为优选，其中该框座的侧框的内壁面贴附有用于呈现投射光线被遮住所产生阴影的光影反射信号的多个反射片。 

本实用新型的光学感测式键盘与现有技术相比，所具有的有益效果在于，当隔空感应物体遮断感测区的部分光线时，经由该影像传感器及信号处理作业以解析出手势滑移或点击等隔空触控坐标信息，进而运算出相对应的触控坐标指令信号，以达到键盘弹性按键及隔空感应触控键盘的双重使用功能。 

有关本实用新型的实际使用方案及操作功能，则请配合参阅如下实施方式的详细说明，具体了解本实用新型的技术特征及使用效果。 

附图说明

图1是本实用新型的光学感测式键盘的外部立体结构示意图。 

图2是根据图1沿A-A剖线的局部放大剖面示意图，其是显示于感测区的预定高度范围内所感测到手指隔空触控的操作方案。 

图3是接续图2的局部放大剖面示意图，其是显示于感测区的水平范围内所感测到手指隔空触控的操作方案。 

图4是根据图1的俯视示意图，其是显示使用者于不同手势隔空触控的操作方案。 

图5是本实用新型的光学感测式键盘的***框图。 

图6是本实用新型的光学感测式键盘的第二实施例的外部立体结构示意图，其显示触控感测区设置于键盘的数字键周围位置。 

图7是本实用新型的光学感测式键盘的第二实施例的另一外部立体结构示意图，其与图6的差异处是将触控感测区内的键盘数字键替换组装成一平面触控板。 

图8是本实用新型的光学感测式键盘的第三实施例的立体结构示意图，其是显示影像感测模块分别设置于框座上的对应三角位置方案。 

图9是接续图8的侧视示意图，其是显示使用者手势隔空感应触控的方案。 

主要附图标记说明 

10．．．．键盘 

101...平面触控板 

11...．键帽 

12....架桥 

13...．薄膜电路板 

14．．．．底板 

20、20A．．框座 

201．．．．第一侧框 

202．．．．第二侧框 

203．．．．前框 

204．．．．底框 

21、21A．．反光片 

30、30A．．影像感测模块 

301．．．．影像传感器 

302．．．．光源 

33...．．信号处理单元 

40．...．信号检知单元 

50...．．开关单元 

60．．．．．信号传输单元 

70．．．．．计算机主机 

具体实施方式

本实用新型是有关一种光学感测式键盘，首先请配合参阅图1至图5的第一实施例所示，本实用新型的光学感测式键盘包括：一键盘10、一框座20及二影像感测模块30；其中， 

该键盘10，用于输入字键信号，其包含多个键帽11、多个架桥12、一薄膜电路板13以及一底板14；其中，该键帽11是一按压元件并枢设于该架桥12的顶面；该架桥12是一枢接连动元件且于其底缘枢接该底板14的顶面；该薄膜电路板13组设于该架桥12及底板14之间的字键按触导通板；该底板14，其是一压接组设于该薄膜电路板13底面的支撑板体； 

该框座20，其是一体包覆于该键盘10周围的矩形框架，且该矩形框架相较于该键盘10向上凸伸有一第一侧框201、一第二侧框202、一前框203及一底框204，而该键盘10可置换为一平面触控板或是其它平面电子装置，其中于该第一侧框201、第二侧框202及前框203的内壁面贴附有多个反射片21，以呈现投射光线被遮住所产生阴影的光影反射信号； 

该影像感测模块30，其分别组设于该框座20的底框204两端侧位置，其中各该影像感测模块30包括一影像传感器301及一光源302，其中，该光源302是一发出光线的元件，例如发光二极管LED，而当避免其它日常光线的干扰时，其较佳使用不可见光，例如红外线或远红外线，且该光源302投射的光线于各该键帽11顶面上方预定距离内及该框座20的矩形框架范围内形成一虚拟的感测区，当隔空感应物体(如手指)遮断该虚拟感测区的部分光线时，本实用新型利用光源接收遮断技术，故其会影响到该影像感测模块30的影像传感器301后续所接收到的光影强度变化信号，即由于手势遮断部分光线位置(如水平距离、上下垂直高度及光线角度等参数)则会导致光影变化信号，继而该接收的影像感测信号传送至一信号处理单元33，经由信号处理作业以解析出手势滑移或点击等隔空触控坐标信息，进而运算出相对应的触控坐标指令信号；特别的是，该影像传感器301是一CMOS（互补式金属氧化物半导体）影像传感器，且其具有广角摄取影像功能，至于，该影像感测模块30的组设位置及数量也可依影像分辨率的需要而决定，即该影像感测模块30可分别位设于该框座20内侧的四个对角或其它适当位置，以达到更精确执行多点触控及检测触控位置的辨识效果。 

再请配合参阅图5，本实用新型的光学感测式键盘还包含有一开关单元50、一信号检知单元40及一信号传输单元60；其中， 

该信号检知单元40电连接于该键盘10及该信号处理单元33，其辨识字键按压信号及辨识隔空触控坐标指令信号； 

该开关单元50电连接于该信号检知单元40，且其具有切换选择按键模式或隔空触控模式的功能，当该开关单元50切换至按键模式时，则该信号检知单元40则选择取样该字键按压信号，并将其传输至一信 号传输单元60；另外，当该开关单元50切换至隔空触控模式时，则该信号检知单元40则选择取样手势隔空感应触控信号，并将其传输至一信号传输单元60； 

该信号传输单元60电连接于该信号检知单元40，且其用于接收一字键按压信号或手势隔空感应触控信号，并将其传输至一计算机主机70，藉此，该字键按压信号或手势隔空感应触控信号经由该计算机主机70的信号处理后，并将其键盘输入信号显示于一计算机屏幕。此外，该信号传输单元60可为无线型的蓝牙(Bluetooth)传输器或有线型的通用串行总线USB传输器，有关以上电子元件皆电连接于一电池（图未示），因其属现有技术，故不赘述。 

续请参考图6及图7，其是本实用新型的光学感测式键盘的第二实施例，其主要将隔空触控感测区设置于一键盘10上的数字键位置，即其于一键盘10上的数字键周围组设有一矩形框座20A（如图6），或于该矩形框座20A内将数字键替换组装成一平面触控板101（如图7），而于该框座20A的侧框的内壁面适处贴附有多个反射片21A及至少装设有一影像感测模块30A，而由该影像感测模块30A投射的光线于该框座20A的矩形框架范围内形成一虚拟的感测区，以能够用于检测该感测区内的隔空手势触控操作信号； 

再请参考图8及图9，其是本实用新型的光学感测式键盘的第三实施例方案，其是显示该影像感测模块30分别组设于该框座20上的对应三角位置方案，即该影像感测模块30分别组设于该底框204的两端侧及该前框203的中央位置，以达到更精确执行多点触控及检测触控位置的辨识效果。 

有关本实用新型的特征构造及具体功效，则仅作扼要说明如下：本实用新型的光学感测式键盘，其属于一种具有按压及隔空感应触控作用的键盘装置，其通过该影像感测模块30具有感应物体(如手指)隔空移位触控信号的功能，并利用一开关单元50的切换键以选择按键模式或隔空感应触控模式，达到键盘弹性按键及隔空移位触控键盘的双重使用功能。 

Claims (10)

1.一种光学感测式键盘，其特征在于，包括: 

一键盘，用于输入字键信号； 

一框座，其是一体包覆于该键盘周围的矩形框架，且该矩形框架相较于该键盘向上凸伸有一第一侧框、一第二侧框、一前框及一底框；以及 

至少一影像感测模块，其设置于该框座的内壁面，该影像感测模块包括一影像传感器及投射光线于该键盘顶面上方预定距离内及该框座的矩形框架范围内形成一感测区的一光源，其中该影像传感器是一CMOS影像传感器且该光源是一红外线发光二极管。 

2.依据权利要求1所述的光学感测式键盘，其特征在于，该键盘包含多个键帽、多个架桥、一薄膜电路板以及一底板；其中，该键帽是一按压元件并枢设于该架桥的顶面；该架桥是一枢接连动元件且于其底缘枢接该底板的顶面；该薄膜电路板组设于该架桥及底板之间的字键按触导通板；该底板是一压接组设于该薄膜电路板底面的支撑板体。 

3.依据权利要求1所述的光学感测式键盘，其特征在于，该影像感测模块电连接用于接收该影像传感器检测的光影变化信号并处理解析出手势滑移或点击等隔空触控坐标信息，进而运算出相对应的触控坐标指令信号的一信号处理单元。 

4.依据权利要求3所述的光学感测式键盘，其特征在于，还包括用于切换选择操作模式的一开关单元、用于辨识字键按压信号及隔空触控坐标指令信号的一信号检知单元及用于接收该字键按压信号或手势隔空触控坐标指令信号，并将其传输至一计算机主机的一信号传输单元，其中该信号检知单元电连接于该键盘及该信号处理单元，该开关单元电连接于该信号检知单元，该信号传输单元电连接于该信号检知单元。 

5.依据权利要求1所述的光学感测式键盘，其特征在于，该第一侧框、该第二侧框及该前框的内壁面贴附有用于呈现投射光线被部分遮住所产生阴影的光影反射信号的多个反射片。 

6.一种光学感测式键盘，其特征在于，包括: 

一键盘，用于输入字键信号，且于键盘的数字键周围位置组设有一矩形框座；以及 

至少一影像感测模块，其分别设置于该矩形框座的内壁面，各该影像感测模块包括一影像传感器及投射光线于该矩形框座的范围内形成一感测区的一光源，其中该影像传感器是一CMOS影像传感器且该光源是一红外线发光二极管。 

7.依据权利要求6所述的光学感测式键盘，其特征在于，该键盘包含多个键帽、多个架桥、一薄膜电路板以及一底板；其中，该键帽是一按压元件并枢设于该架桥的顶面；该架桥是一枢接连动元件且于其底缘枢接该底板的顶面；该薄膜电路板组设于该架桥及底板之间的字键按触导通板；该底板是一压接组设于该薄膜电路板底面的支撑板体。 

8.依据权利要求6所述的光学感测式键盘，其特征在于，该影像感测模块电连接用于接收该影像传感器检测的光影变化信号并处理解析出手势滑移或点击等隔空触控坐标信息，进而运算出相对应的触控坐标指令信号的一信号处理单元。 

9.依据权利要求8所述的光学感测式键盘，其特征在于，还包括用于切换选择操作模式的一开关单元、用于辨识字键按压信号及隔空触控坐标指令信号的一信号检知单元及用于接收该字键按压信号或手势隔空触控坐标指令信号，并将其传输至一计算机主机的一信号传输单元，其中，该信号检知单元电连接于该键盘及该信号处理单元，该开关单元电连接于该信号检知单元，该信号传输单元电连接于该信号检知单元。 

10.依据权利要求8所述的光学感测式键盘，其特征在于，该框座的侧框的内壁面贴附有用于呈现投射光线被遮住所产生阴影的光影反射信号的多个反射片。 

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