[發明專利]計算機輸入裝置

在審

• 申請號: 201980052638.0
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN112543903A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 詹姆士·黑斯廷斯·克拉克;約翰·邁克爾·麥考利夫;阿奇博爾德·J·克拉克
• 申請（專利權）人: 索納斯有限公司
• 主分類號: G06F3/02
• 分類號: G06F3/02;G10H1/34;H03K17/965
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張娜;顧麗波

一種用于計算機輸入裝置的感測系統。感測系統包括附接到鍵頂部或按鈕的致動器。致動器可沿軸線移動或者是鉸接的。感測系統還包括用于將偏置力施加至沿軸線定向的致動器的偏置元件。感測系統還包括與致動器相關聯的致動器運動傳感器。致動器運動傳感器包括被配置為由致動器移動并且具有諧振頻率的無源諧振電路、被配置為以諧振頻率激勵無源諧振電路的有源諧振電路、利用諧振頻率下的RF驅動信號來驅動有源諧振電路的傳感器驅動器、以及用于檢測來自被驅動的致動器運動傳感器的RF信號的電平以感測致動器的位置和/或速度的檢測器。

技術領域

本發明涉及用于諸如鍵盤(例如，QWERTY鍵盤)、游戲控制器和計算機鼠標的計算機輸入裝置的感測系統。

背景技術

計算機鍵盤通常使用機械開關或類似的接觸裝置來感測鍵的單個敲擊位置，其中，開關的閉合用于檢測鍵按下事件，而開關的斷開用于檢測鍵釋放事件。因此，這些機械開關具有二進制(開/關)響應。此外，鍵在致動(切換)點處的物理按下取決于開關的機械構造，并且在不改變開關本身的情況下不可能改變致動點。然而，在不同的情況下或不同的操作者會偏愛與或多或少地按下鍵(致動距離)相對應的不同致動點。例如，對于打字而言，通常優選長致動距離，而對于玩計算機游戲而言，通常優選短致動距離。機械開關的另一個局限性是一種稱為開關彈跳(switch-bounce)的現象，開關的接觸階段和釋放階段包括若干持續時間為幾毫秒的短時間接觸釋放周期。這限制了開關的響應速度。

一些鍵盤使用霍爾效應傳感器，其中，永磁體相對于霍爾探頭移動以感測位置。磁傳感器降低了被污垢和濕氣污染的敏感性，但它們還有其他缺陷，包括對外部磁場和附近黑色金屬運動的干擾以及溫度變化的敏感性。傳感器還受到磁滯現象的影響，并且每個鍵上都需要永磁體和磁傳感器，這使得它們很昂貴。

游戲控制器用作計算機游戲的輸入裝置，以控制計算機游戲中角色的移動和/或動作。通常，游戲控制器包括多個開關，每個開關具有二進制響應，從而導致打開或關閉的運動和/或動作，而在這些極端情況之間不受控制。更高級的游戲控制器額外地包括一個或多個模擬操縱桿控件，由此操縱桿相對于中心位置的相對位移可用于控制游戲中的相對運動和/或動作，從而允許對角色進行精細控制，改善游戲體驗。但是，這種精細控制僅適用于操縱桿控件，而不適用于開關。

電腦鼠標用作計算機的輸入裝置，其中，通過鼠標的移動(通常在操作者的桌子上)可以在計算機屏幕上引起光標(指針)的相應移動。此外，鼠標具有一個或多個按鈕，這些按鈕連接至具有二進制響應的開關。盡管鼠標的移動會將精確的位置信息發送到計算機，但是按鈕只能發送與開關狀態有關的二進制開/關信息。

盡管可能有用，但是用于計算機輸入裝置的模擬開關并不容易獲得，并且有一些限制。

游戲控制器操縱桿中使用的位置傳感器通常是電位器。但是，電位器的可靠性很差，因為電位器抽頭經常與電阻材料發生物理接觸，從而導致磨損。此外，電位器運動的物理阻力會對開關的觸覺產生負面影響。

在US 8,922,399中描述了一種用于模擬開關的力敏輸入裝置。其使用光反射率作為位置傳感器的基礎，但是該方法和通常的光學方法受到一些限制，包括：對檢測到的位置的高度非線性響應；對溫度變化和環境光變化的敏感性；以及對污垢、灰塵或濕氣的污染的敏感性。此外，光學部件和輔助電子元件可能很昂貴。

電容式位置傳感器對電磁干擾、操作者手的位置以及溫度敏感，這使得將其用作模擬開關中的位置傳感器是不切實際的。

發明內容

因此，一方面，提供了一種用于計算機輸入裝置的感測系統。計算機輸入裝置可以是例如計算機鍵盤、鼠標、操縱桿或游戲控制器(游戲板)。計算機鍵盤可以是字母數字鍵盤。符號可以用于拉丁腳本或非拉丁腳本，并且/或者可以包括例如東亞語言的字符。