TWI678716B

TWI678716B - 光軸鍵盤

Info

Publication number: TWI678716B
Application number: TW107142474A
Authority: TW
Inventors: 陳希聖; Xi-sheng CHEN; 徐德平; Te-Ping Hsu
Original assignee: 達方電子股份有限公司; Darfon Electronics Corp.
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2019-12-01
Also published as: TW202020908A

Abstract

本發明提供一種光軸鍵盤，其中該光軸鍵盤可包含複數個按鍵單元以及一模式切換電路，該複數個按鍵單元中之任一按鍵單元可包含一紅外光產生器、一偵測元件以及一開關裝置。該偵測元件耦接至該任一按鍵單元之一輸出端子，並且該開關裝置之一第一端子以及一第二端子分別耦接至該輸出端子以及該模式切換電路。另外，在該光軸鍵盤之一休眠模式下，該模式切換電路將該第二端子拉至一參考電壓之電壓位準，並且當該任一按鍵單元被按下時，該開關裝置會被導通以使得該輸出端子之電壓位準被拉至該參考電壓之電壓位準，因而喚醒該光軸鍵盤。

Description

光軸鍵盤

本發明係關於光軸鍵盤，尤指一種在休眠模式下節省耗電的光軸鍵盤。

由於光軸鍵盤係利用紅外光產生器所產生之紅外光以及相對應的偵測元件來運作，為了在休眠時能因為使用者按下按鍵而被喚醒，光軸鍵盤需要定期地開啟紅外光產生器才能進行判斷是否有按鍵被按下，相關技術會因而有額外的紅外光產生器（例如紅外光發光二極體（infrared light emitting diode, IR LED））與偵測元件（例如光電晶體（phototransistor, PT））的耗電問題。因此，需要一種新穎的光軸鍵盤，能在休眠模式下減少額外的耗電，且在使用者按下按鍵後能將該光軸鍵盤喚醒。

本發明之一目的在於提供一種光軸鍵盤，以在該光軸鍵盤的休眠模式下減少其內的紅外光產生器與偵測元件的耗電。

本發明之另一目的在於提供一種光軸鍵盤，以使得在該光軸鍵盤的休眠模式下，能在不增加額外耗電的狀況下判斷是否有按鍵被按下，以決定是否喚醒該光軸鍵盤。

本發明至少一實施例提供一種光軸鍵盤，其中該光軸鍵盤可包含複數個按鍵單元以及一模式切換電路，且該複數個按鍵單元中之任一按鍵單元可包含一紅外光產生器、一偵測元件以及一開關裝置，其中該紅外光產生器可用來產生紅外光。該偵測元件係耦接至該任一按鍵單元之一輸出端子，其中該輸出端子透過一負載元件耦接至一第一參考電壓，而該開關裝置之一第一端子以及一第二端子分別耦接至該輸出端子以及該模式切換電路。另外，該偵測元件可用來偵測該紅外光以在該輸出端子產生一偵測訊號，其中在該光軸鍵盤之一休眠模式下，該模式切換電路將該第二端子拉至一第二參考電壓之電壓位準，並且當該任一按鍵單元被按下時，該開關裝置會被導通以使得該輸出端子之電壓位準被拉至該第二參考電壓之電壓位準，因而喚醒該光軸鍵盤。

本發明至少一實施例提供一種光軸鍵盤，其中該光軸鍵盤可包含複數個按鍵單元以及一控制電路，且該複數個按鍵單元中之至少一部分按鍵單元中之任一按鍵單元可包含一紅外光產生器、一偵測元件、一第一負載元件以及一第二負載元件。該偵測元件可耦接至所述至少一按鍵單元之一輸出端子，該第一負載元件之一第一端子以及一第二端子分別耦接至該控制電路以及該紅外光產生器，以及該第二負載元件之一第一端子以及一第二端子分別耦接至該控制電路以及該偵測元件。另外，該紅外光產生器可用來產生紅外光，且該偵測元件可用來偵測該紅外光以在該輸出端子產生一偵測訊號。

本發明至少一實施例提供一種光軸鍵盤，其中該光軸鍵盤包含一底板、一導通板、一電路板以及複數個按鍵單元。該底板係耦接至一參考電壓，該導通板係設置於該底板上方且耦接至一喚醒端子，該電路板係置於該導通板上方，以及該複數個按鍵單元係設置於該電路板上方，其中該複數個按鍵單元中之任一按鍵單元可包含一鍵身、一紅外光產生器、一偵測元件、一十字軸以及一遮光板。該紅外光產生器以及該偵測元件均耦接至該電路板，其中該紅外光產生器可用來產生紅外光，且該偵測元件可用來偵測該紅外光。該遮光板係附著於該十字軸，其中該十字軸可用來接收外部施力，且當該十字軸因為外部施力而被下壓時，該遮光板同時被往下移動並遮擋該紅外光，以使得該偵測元件產生一偵測訊號。另外，當該任一按鍵單元因外部施力而被下壓時，該導通板因接觸到該底板而在該喚醒端子產生一喚醒訊號。

本發明的好處在於，本發明所提供的光軸鍵盤能在休眠模式下減少其內的紅外光產生器與偵測元件的耗電，此外，在這樣的省電機制下，使用者按下按鍵後即可將此光軸鍵盤喚醒。因此，本發明能在沒有副作用或較不會帶來副作用的情況下，減少光軸鍵盤在休眠模式時的耗電。

第1圖為依據本發明一實施例之複數個按鍵單元{100_1, 100_2, 100_3, 100_4}與相關電路的示意圖，其中上述相關電路包含選擇電路{121, 122}、模式切換電路{141,142}以及負載元件諸如負載電阻{R1, R2, R3, R4, R5, R6}，並且本發明所提供的光軸鍵盤可包含第1圖所示之複數個按鍵單元{100_1, 100_2, 100_3, 100_4}與上述相關電路。在本實施例中，按鍵單元100_1可包含一紅外光產生器諸如發光二極體（light emitting diode, LED）101_1（例如一紅外光發光二極體）、一偵測元件諸如光電晶體（phototransistor, PT）102_1、一開關裝置103_1以及安裝於發光二極體101_1與光電晶體102_1之間的一遮光板B1，其中開關裝置103_1係依據按鍵單元100_1是否被按下來決定是否為導通，也就是說，開關裝置103_1以及遮光板B1同時動作。另外，發光二極體101_1可透過負載電阻R1耦接至選擇電路121，而光電晶體102_1耦接至按鍵單元100_1之一輸出端子PT1，其中輸出端子PT1透過負載電阻R2耦接至一第一參考電壓諸如參考電壓VREF1。在本實施例中，發光二極體101_1可產生（或發出）紅外光，光電晶體102_1可依據是否偵測（或接收）到發光二極體101_1所產生的紅外光以在輸出端子PT1產生一偵測訊號，尤其，遮光板B1係用於當按鍵單元100_1被按下時遮擋發光二極體101_1所產生的紅外光，以使得光電晶體102_1在輸出端子PT1產生該偵測訊號，其中開關裝置103_1之一第一端子（即其上方的端子）以及一第二端子（即其下方的端子）分別耦接至輸出端子PT1以及模式切換電路141，且模式切換電路141另耦接至一第二參考電壓諸如參考電壓VREF2（例如接地電壓）。其他按鍵單元均為與按鍵單元100_1類似的架構，例如，按鍵單元100_2可包含發光二極體101_2、光電晶體102_2、開關裝置103_2以及安裝於發光二極體101_2與光電晶體102_2之間的一遮光板B2；又例如，按鍵單元100_3可包含發光二極體101_3、光電晶體102_3、開關裝置103_3以及安裝於發光二極體101_3與光電晶體102_3之間的一遮光板B3；再舉一例，按鍵單元100_4可包含發光二極體101_4、光電晶體102_4、開關裝置103_4以及安裝於發光二極體101_4與光電晶體102_4之間的一遮光板B4。

在該光軸鍵盤之一休眠模式（sleep mode）下（例如該光軸鍵盤的控制器接收到一休眠指令，停止進行按鍵掃描使得選擇電路121與122皆保持關閉），發光二極體{101_1, 101_2, 101_3, 101_4}不會發出紅外光而使得輸出端子{PT1, PT2, PT3, PT4}均保持在一第一電壓位準（諸如參考電壓VREF1的電壓位準），其中在該休眠模式下，該光軸鍵盤的控制器可透過一控制訊號MODE將模式切換電路141與142設為導通，以將按鍵單元100_1中的開關裝置103_1的第二端子拉至一第二電壓位準（諸如參考電壓VREF2之電壓位準），其中按鍵單元100_2、100_3以及100_4均進行類似的操作。當該光軸鍵盤的使用者按下複數個按鍵單元{100_1, 100_2, 100_3, 100_4}中之任一者，被按下的按鍵單元中的開關裝置會被導通，使得所述被按下的按鍵單元的輸出端子之電壓位準被拉至該第二電壓位準。由於當該控制器在休眠模式下偵測到輸出端子ROW_OUT1（其耦接至輸出端子PT1與PT2）與ROW_OUT2（其耦接至輸出端子PT3與PT4）中任一者的電壓位準從該第一電壓位準被拉至第二電壓位準，該控制器就會喚醒該光軸鍵盤以進入啟動模式（active mode），並進行按鍵掃描操作，例如，按鍵單元100_2被按下使得開關裝置103_2被導通，按鍵單元100_2的輸出端子PT2會從該第一電壓位準被拉至該第二電壓位準，並輸出至輸出端子ROW_OUT1，該光軸鍵盤即因此被喚醒。另外，在該光軸鍵盤之該啟動模式下，模式切換電路141與142不會導通，也就是說，輸出端子PT1、PT2、PT3與PT4的電壓位準不會因為其對應的開關裝置導通而受到影響，按鍵輸入與按鍵掃描等操作即可正常的進行。

請注意，第1圖所示之架構只是為了說明之目的，並非為本發明之限制。例如，本實施例中所使用的電晶體不限於N型電晶體或P型電晶體；又例如，參考電壓VREF1的電壓位準可大於參考電壓VREF2的電壓位準，或者參考電壓VREF2的電壓位準可大於參考電壓VREF1的電壓位準；再舉一例，本發明之光軸鍵盤可為(2 * 2)的光軸鍵盤、(6 * 30)的光軸鍵盤…等中之任一種光軸鍵盤。相關領域者於閱讀第1圖以及以上說明後應可了解上述不同架構的實施方式，為簡明起見在此不贅述。

第2圖為依據本發明一實施例之複數個按鍵單元{200_1, 200_2, 200_3, 200_4}與控制電路220的示意圖，且控制電路220可包含一第一開關電路諸如電壓開關電路120以及一第二開關電路諸如選擇電路121，其中本發明所提供之光軸鍵盤可包含第2圖所示之複數個按鍵單元與控制電路220。按鍵單元{200_1, 200_2, 200_3, 200_4}可為與第1圖所示之按鍵單元{100_1, 100_2, 100_3, 100_4}類似的架構。以按鍵單元200_1為例，按鍵單元200_1可包含一紅外光產生器諸如發光二極體101_1，以用來產生紅外光，且可另包含耦接至按鍵單元200_1之一輸出端子的一偵測元件諸如光電晶體102_1，以用來偵測該紅外光以在按鍵單元200_1之該輸出端子產生一偵測訊號，此外，一第一負載元件諸如負載電阻R1之一第一端子（上方端子）以及一第二端子（下方端子）分別耦接至控制電路220（尤指控制電路220中的選擇電路121）以及發光二極體101_1，以及一第二負載元件諸如負載電阻R2之一第一端子（上方端子）以及一第二端子（下方端子）分別耦接至控制電路220（尤指控制電路220中的電壓開關電路120）以及光電晶體102_1。為簡明起見，與第1圖之實施例重複的相關細節在此不贅述。

在本實施例中，選擇電路121係耦接於一參考電壓諸如參考電壓VREF1與負載電阻R1之該第一端子之間，其中選擇電路121可依據一第一控制訊號決定是否導通，舉例來說，在休眠模式下，該光軸鍵盤中之一控制器可傳送一關閉訊號以使選擇電路121關閉以節省電源，其中該關閉訊號可作為該第一控制訊號的例子。另外，電壓開關電路120係耦接於一參考電壓諸如參考電壓VREF1與負載電阻R2之該第一端子之間，其中電壓開關電路120依據一第二控制訊號決定是否導通，例如，電壓開關電路120可依據控制訊號ENABLE來產生電壓訊號V _PT，並將電壓訊號V _PT傳送至負載電阻R2之該第一端子，其中在休眠模式下，該光軸鍵盤中之該控制器可依據控制訊號ENABLE來關閉電壓開關電路120（例如將電壓訊號V _PT的電壓位準拉至一低位準）以節省電源，但本發明不限於此。

第3圖為依據本發明一實施例之複數個按鍵單元{200_1, 200_2, 200_3, 200_4}與控制電路320的示意圖。相較於第2圖所示之控制電路220，控制電路320僅包含選擇電路121，其中負載電阻R1之該第一端子與負載電阻R2之該第一端子均耦接至控制電路320中之一共同端子CM，且選擇電路121亦耦接至共同端子CM。此外，如第3圖所示，負載電阻R7以與R2類似的方式耦接於選擇電路122與按鍵單元200_2之間，類似地，負載電阻R8以與R5類似的方式耦接於選擇電路122與按鍵單元200_4之間，但本發明不限於此。在本實施例中，該光軸鍵盤中之該控制器可在休眠模式下透過選擇電路121一併控制供應給發光二極體101_1與光電晶體102_1的電源，以達到省電的目的，類似地，該控制器可在休眠模式下透過選擇電路122一併控制供應給發光二極體101_2與光電晶體102_2的電源，但本發明不限於此。為簡明起見，與第2圖之實施例重複的相關細節在此不贅述。

第4圖為依據本發明一實施例之按鍵單元40的剖面圖，而第5圖則繪示第4圖所示之按鍵單元40的按壓狀態的例子。如第4圖所示，本發明所提供之光軸鍵盤可包含一底板12、一導通板14、一電路板16（例如一印刷電路板（printed circuit board, PCB））以及複數個按鍵單元，且複數個按鍵單元可包含按鍵單元40。底板12係耦接至一參考電壓諸如參考電壓VREF2（例如接地電壓），導通板14可設置於底板12的上方，以及電路板16可設置於導通板14的上方，其中導通板14可耦接至一喚醒端子諸如一喚醒引腳（wake up pin），例如，該光軸鍵盤中之一控制器可依據該喚醒端子的訊號變化來將該光軸鍵盤從一休眠模式中喚醒，以進入正常操作進行按鍵掃描。另外，上述複數個按鍵單元，例如按鍵單元40，可設置於電路板16的上方，其中按鍵單元40可包含一鍵身41、一紅外光產生器42（例如一紅外光發光二極體）、一偵測元件43（例如一光電晶體）、一十字軸44以及一遮光板45，其中紅外光產生器42與偵測元件43均耦接至電路板16並且分別用來產生紅外光以及偵測此紅外光。十字軸44可接受外部施力來作動，例如隨著外力被下壓或下推，且遮光板45係附著於十字軸44，也就是說，當十字軸44因為外部施力而被下壓時，遮光板45會同時被往下移動並遮擋紅外光產生器42所產生之紅外光，以使得偵測元件43因未能接收到此紅外光而產生一偵測訊號，其中該偵測訊號可用來判斷按鍵單元40是否被按下。在本實施例中，電路板16可透過至少一頂柱（諸如一或多個頂柱，例如頂柱15）與導通板14相連接，如第5圖所示，當按鍵單元40（尤指按鍵單元40中的鍵身41）因外部施力（以粗體箭頭表示）而被下壓時，電路板16與導通板14亦同時被下壓，使得導通板14因接觸到底板12將該喚醒端子之電壓位準拉至參考電壓VREF2的電壓位準，從而在該喚醒端子產生一喚醒訊號，該光軸鍵盤中之該控制器即可依據該喚醒訊號將該光軸鍵盤從該休眠模式中喚醒，以進行正常操作。

第6圖為依據本發明一實施例之按鍵單元50的剖面圖，而第7圖則繪示第6圖所示之按鍵單元50的按壓狀態的例子。如第6圖所示，按鍵單元50與按鍵單元40的主要差異在於，除了遮光板47外，一按壓棒48亦附著於十字軸46上；此外，相較於第4圖所示之電路板16，第6圖所示之電路板18之對應於按壓棒48之位置設置有一缺口，且電路板18未透過頂柱與導通板14相連接，但本發明不限於此。在本實施例中，如第7圖所示，當十字軸因外部施力（以粗體箭頭表示）而被下壓時，按壓棒48可穿過該缺口以施力於導通板14，使得導通板14因接觸到底板12而在該喚醒端子產生該喚醒訊號，該光軸鍵盤中之該控制器即可依據該喚醒訊號將該光軸鍵盤從該休眠模式中喚醒，以進行正常操作。為簡明起見，與第4至5圖之實施例重複之相關細節在此不贅述。

總結來說，本發明所提供的光軸鍵盤，能在休眠模式下減少其內的發光二極體及／或光電晶體的耗電，此外，本發明所提供的光軸鍵盤可依據對應的喚醒機制，使得此光軸鍵盤不會因為使用上述省電機制而無法偵測到使用者按下按鍵的行為，也就是說，此光軸鍵盤可順利地被喚醒並進行正常運作。因此，本發明能在沒有副作用或較不會帶來副作用的情況下，減少光軸鍵盤在休眠模式時的耗電。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100_1、100_2、100_3、100_4、 200_1、200_2、200_3、200_4‧‧‧按鍵單元

101_1、101_2、101_3、101_4‧‧‧發光二極體

102_1、102_2、102_3、102_4‧‧‧光電晶體

103_1、103_2、103_3、103_4‧‧‧開關裝置

120‧‧‧電壓開關電路

121、122‧‧‧選擇電路

141、142‧‧‧模式切換電路

220、320‧‧‧控制電路

B1、B2、B3、B4‧‧‧遮光板

R1、R2、R3、R4、 R5、R6、R7、R8‧‧‧負載電阻

PT1、PT2、PT3、PT4、 ROW_OUT1、ROW_OUT2‧‧‧輸出端子

CM‧‧‧共同端子

MODE‧‧‧控制訊號

12‧‧‧底板

14‧‧‧導通板

15‧‧‧頂柱

16、18‧‧‧電路板

40、50‧‧‧按鍵單元

41‧‧‧鍵身

42‧‧‧紅外光產生器

43‧‧‧偵測元件

44、46‧‧‧十字軸

45、47‧‧‧遮光板

48‧‧‧按壓棒

第1圖為依據本發明一實施例之複數個按鍵單元與相關電路的示意圖。第2圖為依據本發明一實施例之複數個按鍵單元與一控制電路的示意圖。第3圖為依據本發明一實施例之複數個按鍵單元與另一控制電路的示意圖。第4圖為依據本發明一實施例之一種按鍵單元的剖面圖。第5圖繪示第4圖所示之按鍵單元的按壓狀態的例子。第6圖為依據本發明一實施例之另一種按鍵單元的剖面圖。第7圖繪示第6圖所示之按鍵單元的按壓狀態的例子。

Claims

一種光軸鍵盤，其中該光軸鍵盤包含複數個按鍵單元以及一模式切換電路，且該複數個按鍵單元中之任一按鍵單元包含：一紅外光產生器，用來產生紅外光；一偵測元件，耦接至該任一按鍵單元之一輸出端子，用來偵測該紅外光以在該輸出端子產生一偵測訊號，其中該輸出端子透過一負載元件耦接至一第一參考電壓；以及一開關裝置，其中該開關裝置之一第一端子以及一第二端子分別耦接至該輸出端子以及該模式切換電路；其中在該光軸鍵盤之一休眠模式下，該模式切換電路將該第二端子拉至一第二參考電壓之電壓位準，並且當該任一按鍵單元被按下時，該開關裝置會被導通以使得該輸出端子之電壓位準被拉至該第二參考電壓之電壓位準，因而喚醒該光軸鍵盤。
如申請專利範圍第1項所述之光軸鍵盤，其中該開關裝置以及安裝於該紅外線產生器與該偵測元件之間的一遮光板同時動作。
如申請專利範圍第2項所述之光軸鍵盤，其中該遮光板係用於當該任一按鍵單元被按下時遮擋該紅外光，以使得該偵測元件在該輸出端子產生該偵測訊號。
一種光軸鍵盤，其中該光軸鍵盤包含複數個按鍵單元以及一控制電路，且該複數個按鍵單元中之至少一部分按鍵單元中之任一按鍵單元包含：一紅外光產生器，用來產生紅外光；一偵測元件，耦接至所述至少一按鍵單元之一輸出端子，用來偵測該紅外光以在該輸出端子產生一偵測訊號；其中一第一負載元件之一第一端子以及一第二端子分別耦接至該控制電路以及該紅外光產生器，以及一第二負載元件之一第一端子以及一第二端子分別耦接至該控制電路以及該偵測元件。
如申請專利範圍第4項所述之光軸鍵盤，其中該控制電路包含：一第一開關電路，耦接於一參考電壓與該第一負載元件之該第一端子之間，其中該第一開關電路依據一第一控制訊號決定是否導通；以及一第二開關電路，耦接於該參考電壓與該第二負載元件之該第一端子之間，其中該第二開關電路依據一第二控制訊號決定是否導通。
如申請專利範圍第4項所述之光軸鍵盤，其中該控制電路包含：一開關電路，耦接於一參考電壓與一共同端子之間，其中該第一負載元件之該第一端子與該第二負載元件之該第一端子互相耦接，並且耦接至該共同端子。
一種光軸鍵盤，包含：一底板，耦接至一參考電壓；一導通板，設置於該底板上方，耦接至一喚醒端子；一電路板，設置於該導通板上方；以及複數個按鍵單元，設置於該電路板上方，其中該複數個按鍵單元中之任一按鍵單元包含：一鍵身；一紅外光產生器，耦接至該電路板，用來產生紅外光；一偵測元件，耦接至該電路板，用來偵測該紅外光；一十字軸，用來接收外部施力；以及一遮光板，附著於該十字軸，其中當該十字軸因為外部施力而被下壓時，該遮光板同時被往下移動並遮擋該紅外光，以使得該偵測元件產生一偵測訊號；其中當該任一按鍵單元因外部施力而被下壓時，該導通板因接觸到該底板而在該喚醒端子產生一喚醒訊號。
如申請專利範圍第7項所述之光軸鍵盤，其中：該電路板透過至少一頂柱與該導通板相連接；其中當該鍵身因外部施力而被下壓時，該電路板與該導通板同時被下壓以使得該導通板因接觸到該底板而在該喚醒端子產生該喚醒訊號。
如申請專利範圍第7項所述之光軸鍵盤，其中：該任一按鍵單元另包含一按壓棒，附著於該十字軸；該電路板之對應於該按壓棒之位置設置有一缺口；其中當該十字軸因外部施力而被下壓時，該按壓棒穿過該缺口以施力於該導通板，使得該導通板因接觸到該底板而在該喚醒端子產生該喚醒訊號。