一种基于光通道的输入设备的制作方法

1.本实用新型涉及输入设备技术领域，尤其是涉及了一种基于光通道的输入设备。


背景技术：

2.输入设备是向计算机输入数据和信息的设备，是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一，常见的如键盘、鼠标等输入装置都属于输入设备。输入设备是人或外部与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。
3.目前，键盘、鼠标等按键式输入设备，通常是按键和电路板配合使用，由于涉及到电信号，键盘都需要做防水结构，否则进水时会损坏键盘。对于键盘这种较为简单的输入设备，防水结构使得键盘的结构较为复杂；此外，电路普遍采用矩阵方式实现按钮触发检测较为复杂，且电路板和按键开关或键轴等均有一定的使用寿命，一定时间或使用次数较多后，按键会出现不灵敏或连发等问题而影响使用。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中所存在的问题，本实用新型提出了一种基于光通道的输入设备。
5.一种基于光通道的输入设备，包括基体和分别设置在所述基体上的触发机构及光控单元，所述光控单元包括控制器、光源、光接收识别单元和光总线单元，所述控制器分别连接所述光接收识别单元和输入设备的输出端口，并控制连接所述光源，所述光源通过所述光总线单元连通所述光接收识别单元，所述光总线单元对应所述触发机构设置。
6.基于上述，所述光总线单元包括一个或多个光通道和有色光介质，所述光源通过多个所述光通道连通所述光接收识别单元；相邻两个所述光通道之间对应所述有色光介质设置有间隙，所述有色光介质设置在所述触发机构的底部，所述触发机构为按键。
7.基于上述，所述光通道为光传导介质，光传导介质设置在所述基体内，相邻两个所述光传导介质的端头同轴心设置。
8.基于上述，每个按键底部设置唯一颜色的有色光介质。
9.基于上述，所述基体内设置有间隙，所述间隙的顶部设置有连通所述间隙的轴孔；所述按键的底部设置有连接轴，所述连接轴活动套设在所述轴孔内，所述有色光介质设置在所述连接轴的底部。
10.基于上述，所述连接轴外套设有弹簧，所述弹簧的一端设置在所述按键底部，所述弹簧的另一端设置在所述基体上。
11.基于上述，所述光源为白色光源、rgb光源、红外光源、紫外线光源或全光谱光源；所述光接收识别单元为颜色传感器或光谱传感器。
12.基于上述，还包括照明单元、移动识别单元和外设参考单元，所述照明单元和所述移动识别单元分别设置在所述基体内，所述照明单元对应所述移动识别单元和所述外设参
考单元设置。
13.基于上述，所述照明单元为照明光源或光传导介质，所述移动识别单元为颜色传感器，所述外设参考单元为设置有渐变色的鼠标垫，所述鼠标垫上颜色rgb值由下至上、由左至右依次增大或减小。
14.基于上述，所述基体为控制底板，所述控制底板内设置有空腔，所述光控单元设置在所述空腔内且所述光接收识别单元朝上设置在所述控制底板的顶部中心，所述光总线单元为光通道，光通道的末端对应所述触发机构和所述光接收识别单元设置在所述控制底板的顶部；所述触发机构为色板，所述色板上颜色rgb值由下至上、由左至右依次增大，所述色板对应所述光接收识别单元活动放置在所述控制底板上。
15.本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过光总线代替现有的电路板结构，并通过光源和光接收识别单元配合按键实现键盘的输入功能，由于键盘的绝大多数区域无电性结构，大大降低了对防水性的要求，也不再需要防水结构，简化了键盘的结构，且由于基本无需用到电路板结构，无矩阵电路，节能，无触点，键盘的使用寿命也大大提升。
附图说明
16.图1是本实用新型的部分剖视结构示意图。
17.图2是本实用新型的按键按下后的剖视结构示意图。
18.图3是本实用新型的控制底板实施例的结构示意图。
19.附图标记说明：1.基体；2.空腔；3.光源；4.限位结构；5.弹簧；6.按键；7.连接轴；8.有色光介质；9.间隙；10.轴孔；11.光传导介质；12.控制底板；13.限位边框；14.读头；15.色板。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1和图2所示，一种基于光通道的输入设备，包括基体和分别设置在所述基体上的触发机构及光控单元，所述光控单元包括控制器、光源、光接收识别单元和光总线单元，所述控制器分别连接所述光接收识别单元和输入设备的输出端口，并控制连接所述光源，所述光源通过所述光总线单元连通所述光接收识别单元，所述光总线单元对应所述触发机构设置。本实施例中，触发机构为按键。
22.使用时，输入设备如键盘等与主设备如电脑主机等正常连接后，控制器控制光源工作发光，光源的光通过光总线单元后传输至光接收识别单元，由光接收识别单元对接收的光的颜色进行识别，控制器判断识别出的颜色对应的按键信息后，将判断的按键信息发送至主设备。实际中，控制器内存储有颜色与按键信息的关联对应信息表，在获取到识别出的颜色后，由控制器根据识别出的颜色对对应的按键信息进行查询和获取。
23.具体的，所述光总线单元包括多个光通道和有色光介质，所述光源通过多个所述
光通道连通所述光接收识别单元；相邻两个所述光通道之间对应所述有色光介质设置有间隙，所述有色光介质设置在所述按键的底部。本实施例中，所述光通道为光传导介质，光传导介质设置在所述基体内，相邻两个所述光传导介质的端头同轴心设置；有色光介质也为光传导介质，其本身带有一定的颜色，如带有某种颜色的有机玻璃或者塑料等透光材料介质，以方便光的传播。光源发出的光在光传导介质内传播，相邻两个光传导介质之间有间隙，光源的光由一个光传导介质经过间隙进入另一个光传导介质传播时，光强有所损耗，因此实际中键盘上对应的多个按键可分为多组，每组为一个光总线单元。采用多组光通道时，可以采用多个光源，或采用一个光源配合分光器等光分设备，为多组光通道提供光源。本实施例中，22-24个按键为一组，以避免过多的按键导致衰耗过大，光传导介质为导光纤维、导光管、导光柱或导光条等。本实施例中，颜色模式选用rgb模式，也即所述光源为白色光源或rgb光源，所述光接收识别单元为颜色传感器，用于识别所接收的光的颜色的rgb值，在其他实施例中，颜色模式还可选用cmyk模式、hsb模式或lab颜色模式等，光接收识别单元还可采用光谱传感器。本实施例中，白光的rgb值是255、225、255，rgb模式可表示的颜色有1677万种，足够满足按键数量的选择要求，现实中，按键对应的颜色优先选用透光率高且区别较大的颜色，便于提高识别正确率和多键同时按下的识别正确率。键盘上同一含义的按键，如左右ctrl键、shift键、alt键等，可使用同一个颜色表示，也可以分别用不同的颜色区分。颜色传感器型号为tcs34725、tcs230或tcs3200。在其他实施例中，颜色传感器的型号还可以采用as7262、as7263、as7341系列等可见光谱传感器，对应选择合适的光源等。现实中，按键之间距离较近，且按键下方是连接轴，连接轴下方是有色光介质，且间隙在轴孔下方，键帽对轴孔有遮挡作用，连接轴对轴孔也有封堵作用，因此外界光源不会对间隙处的传输光造成干扰，而光通道是密闭设置在基体内的，因此也不会受到外界光源的影响；现实中，颜色识别ic自身的进光处对应设置有红外线紫外线滤光片以滤除环境光，因此也不会受到外界光源的干扰。在光总线单元中，按下一个按键后，按键底部的有色光介质插入所述间隙内，光源的光从一个光传导介质传输入另一个光传导介质时，经过有色光介质的作用后，颜色发生变化，也即光接收识别单元接收到的光的颜色发生变化，根据接收和识别出的光的颜色，获取该颜色对应的按键信息，即可获知按下的按键。实际中，每个按键底部设置的有色光介质的颜色各不相同，也即在同一个键盘上，每个按键底部的有色光介质的颜色都是唯一的。在需要使用组合键时，组合键按下后，光源的光在光通路中会经过两个或多个按键的有色光介质，根据识别出的颜色的rgb值获取对应的组合按键信息。
24.所述基体内设置有间隙，所述间隙的顶部设置有连通所述间隙的轴孔；所述按键的底部设置有连接轴，所述连接轴活动套设在所述轴孔内，所述有色光介质设置在所述连接轴的底部。所述连接轴外套设有弹簧，所述弹簧的一端设置在所述按键底部，所述弹簧的另一端设置在所述基体上。按键为常规的按键，现实中还采用按键现有的限位结构，也即限制按键只能上下移动而不能发生相对周向旋转，实际中按键设置限位机构，也即根据需要设置按键底部距离轴孔顶部的距离，当按键底部抵压在轴孔顶部时，按键向下移动达到最大行程，此时有色光介质插入在两个光传导介质之间。连接轴与轴孔相适配，使得连接轴的轴壁与轴孔的孔壁贴合，此外轴孔有一定的长度，使得轴孔顶部距离间隙有一定距离，避免外界光进入造成干扰。
25.实际中，基体内设置有一空腔，控制器、光源和光接收识别单元设置在空腔内，光
源的发光端头和光接收识别单元的接收端部突出空腔密闭设置并与光传导介质连通，控制器通过有线或无线与主设备电性连接，采用有线方式时，空腔内的控制器可通过导线和usb接口等与主设备连接，空腔在导线的穿孔处做防水密封。采用现有的无线方式时，还需配置常规的电池仓等，电池仓与空腔的导线连通处也做防水结构处理。使得键盘本身的按键部分基本无防水需求，且键盘和按键部分基本都为纯机械结构，不涉及电路板，使得键盘和按键的使用寿命也大大提升。
26.上述实施例中按键的触发方式同样适用于其他按键式设备，如鼠标等。此外，在用于鼠标时，鼠标还包括照明单元、移动识别单元和外设参考单元，所述照明单元和所述移动识别单元分别设置在所述基体内，所述照明单元对应所述移动识别单元和所述外设参考单元设置。具体的，所述照明单元为照明光源或光传导介质，所述移动识别单元为颜色传感器，所述外设参考单元为设置有渐变色的鼠标垫，所述鼠标垫上颜色rgb值由下至上、由左至右依次增大；颜色传感器和照明单元分别设置在鼠标底部。实际中颜色传感器连接控制器，照明光源对应设置在鼠标底部，将鼠标垫上一处照亮，反射的光线由颜色传感器识别出鼠标垫上照亮区域的颜色rgb值后，由控制器获取该颜色rgb值对应的鼠标垫上的相对位置，在移动鼠标过程中，持续获取颜色rgb值的变化，即可转换为鼠标在鼠标垫上的相对移动方向和速度。也即鼠标内有两组光源和颜色传感器，一组光源和颜色传感器用于提供有色光源和识别按键动作，另一组光源和颜色传感器用于对鼠标底部的鼠标垫进行照明和对鼠标垫反射的光进行颜色识别。渐变色鼠标垫上，渐变色的生成规则如：g值为155，r值从0-255横向增加,b值从0-255纵向增加等。
27.现实中，也可将鼠标和键盘通过光传导介质连接为一体使用，也即共用同一光源、控制器和内部的颜色传感器等，在该方式下，键盘内的光源通过一路光纤连通鼠标后，光纤末端设置在鼠标底部并对应鼠标垫设置，光纤回路的一端也设置在鼠标底部并对应鼠标垫和光纤发光端设置，光纤回路的另一端对应键盘内的颜色传感器设置。该种共用一个光源和一个颜色传感器的结构方式，也可以在单独鼠标内使用。
28.如图3所示，在该实施例中，用于实现触控板功能，所述基体为控制底板12，所述控制底板12内设置有空腔，所述光控单元设置在所述空腔内且所述光接收识别单元朝上设置在所述控制底板的顶部中心，所述光总线单元为光通道，光通道的末端对应所述触发机构和所述光接收识别单元设置在所述控制底板的顶部；所述触发机构为色板15，所述色板15上颜色rgb值由下至上、由左至右依次增大，所述色板15对应所述光接收识别单元活动放置在所述控制底板上。实际中控制底板顶部对应色板设置有限位边框13，避免移动色板时色板15滑出控制底板12，限位边框13的长宽分别为色板长宽的两倍，光接收识别单元为颜色传感器，读头14朝上设置在底板上，光通道的末端与颜色传感器对应设置。使用时，色板15放置在控制底板顶部且带有渐变颜色的面朝向控制底板，通过手指使色板在控制底板12上滑动，光源通过光通道末端照亮色板15底部的一处，颜色传感器识别出该处的rgb颜色值，由于色板相对于颜色传感器在滑动，所以照亮的色板的位置在变化，继而颜色传感器的度数根据rgb颜色值的变化判断色板的移动的方向和位移量，从而转换为鼠标指针的位移和移动方向情况。具体使用时，如中指压住色板并移动色板，直线移动时识别并转换为鼠标指针的移动；中指压住色板15，食指逆时针旋转色板15一定角度并复原，此时颜色传感器检测到的色板15底部颜色值变化轨迹对应为弧型轨迹，与常规移动色板15的直线轨迹不同，在
该轨迹模式下，变化角度在预设角度内，控制器默认为该操作为单击，超出该角度则认为是双击，从而转换为鼠标的单双击操作；中指压住色板15，食指逆时针旋转色板15一定角度且不复原，此时移动色板，控制器默认为是左击拖动操作。同理，中指压住色板15，无名指顺时针旋转色板15一定角度并复原，可转换为鼠标的右键单击操作。
29.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。