對無段落感按鍵產生力回饋信號的方法以及鍵盤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種對無段落感按鍵產生力回饋信號的方法以及鍵盤，本發(fā)明的方法包含下列步驟：按壓具段落感按鍵，該具段落感按鍵具有段落感彈性體；依據該具段落感按鍵受壓過程中的第一加速度變化值以及周期信號產生第一振動回饋信號；以及于按壓該無段落感按鍵時，送出該第一振動回饋信號至該無段落感按鍵；其中該周期信號的頻率為指尖敏感的生理觸覺振動頻率，且該周期信號的頻率介于100～500赫茲之間。本發(fā)明采用了實體具有段落感按鍵受壓及釋放過程中的加速度變化值，結合手指尖端敏感的生理觸覺振動頻率響應，并進行多種不同的結合可能，以達到觸覺仿真的效果，同時可藉以提高手指的回饋感受。
【專利說明】對無段落感按鍵產生力回饋信號的方法以及鍵盤
【技術領域】
[0001]本發(fā)明有關一種對無段落感按鍵產生力回饋信號的方法以及鍵盤，尤指一種在具有無段落感按鍵的鍵盤中，模擬實體按鍵的力回饋信號產生的方法以及鍵盤。
【背景技術】
[0002]隨著鍵盤薄型化的趨勢，鍵盤高度顯著縮小，傳統具有較大按壓行程的機械式按鍵結構已難以適用，故目前薄型鍵盤多采用小行程的按鍵或觸碰式按鍵的設計。然而，無論是小行程的按鍵或是觸碰式按鍵，使用者均難以感受到按壓回饋，導致于實際使用時使用者時有無法確認按壓操作是否完成的情況，造成不少操作上的困擾。另外，目前亦有另以振動器產生振動以提供使用者按壓回饋的鍵盤，但這一類振動器的設計僅止于提供單調的振動回饋，無法提供使用者明確的按鍵按壓實感，且這樣的設計多位于原本按鍵結構之外，再加上振動器的結構，如此設計將增加鍵盤厚度，與鍵盤薄型化的趨勢背道而馳。
【發(fā)明內容】
[0003]有鑒于上述問題，本發(fā)明的目的之一在提供一種可以在具有無段落感按鍵的鍵盤上提供真實按鍵力回饋的信號產生方法，并將這種方法應用在如壓電鍵盤之類具有無段落感按鍵的鍵盤上，使薄型鍵盤除了具備薄型化的優(yōu)點外，同時能提供相當于機械鍵盤或薄膜鍵盤的按鍵回饋觸感。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明提出一種對無段落感按鍵產生力回饋信號的方法，包含下列步驟:按壓具段落感按鍵，該具段落感按鍵具有段落感彈性體；依據該具段落感按鍵受壓過程中的第一加速度變化值以及周期信號產生第一振動回饋信號；以及于按壓該無段落感按鍵時，送出該第一振動回饋信號至該無段落感按鍵；其中該周期信號的頻率為指尖敏感的生理觸覺振動頻率,且該周期信號的頻率介于100?500赫茲之間。
[0005]作為可選的技術方案，按壓該具段落感按鍵是于薄膜開關鍵盤或機械開關鍵盤上按壓該具段落感按鍵。
[0006]作為可選的技術方案，該第一加速度變化值是利用激光干涉儀量測該具段落感按鍵受壓時的位移變化值或速度變化值而得。
[0007]作為可選的技術方案，該第一加速度變化值是依據該位移變化值進行二次微分或依據該速度變化值進行一次微分而得。
[0008]作為可選的技術方案，該方法更包含下列步驟:
[0009]釋放被按壓的該具段落感按鍵；
[0010]依據該具段落感按鍵釋放過程中的第二加速度變化值以及該周期信號產生第二振動回饋信號；以及
[0011]于釋放該無段落感按鍵時，送出該第二振動回饋信號至該無段落感按鍵。
[0012]作為可選的技術方案，該第二加速度變化值是利用激光干涉儀量測并依據該具段落感按鍵釋放時的位移變化值進行二次微分或依據速度變化值進行一次微分而得。[0013]作為可選的技術方案，該第一振動回饋信號以及該第二振動回饋信號是依據該周期信號分別對該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值進行調變而產生。
[0014]作為可選的技術方案,該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值中具有最大加速度絕對值且該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值共包含復數個區(qū)間，每一該區(qū)間皆具有區(qū)間最大加速度絕對值，該第一振動回饋信號由該第一加速度變化值的各區(qū)間的該最大加速度絕對值與該最大加速度絕對值的比值分別乘以該周期信號后，再相加而產生，該第二振動回饋信號由該第二加速度變化值的各區(qū)間的該最大加速度絕對值與該最大加速度絕對值的比值分別乘以該周期信號后，再相加而產生。
[0015]作為可選的技術方案,該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值中具有最大加速度絕對值且該第一加速度變化值包含復數個區(qū)間，每一該區(qū)間皆具有區(qū)間最大加速度絕對值，該第一振動回饋信號由該第一加速度變化值的各區(qū)間的該最大加速度絕對值與該最大加速度絕對值的比值分別乘以該周期信號后，再相加而產生。
[0016]作為可選的技術方案，該第一振動回饋信號由該周期信號與該第一加速度變化值相乘、相加或相減而產生；或該第二振動回饋信號由該周期信號與該第二加速度變化值相乘、相加或相減而產生。
[0017]作為可選的技術方案，送出該第二振動回饋信號至該無段落感按鍵包含步驟:由該無段落感按鍵所屬的壓電鍵盤內的處理器于該無段落感按鍵釋放期間，將該第二振動回饋信號傳送至該無段落感按鍵的壓電致動器產生振動。
[0018]作為可選的技術方案，送出該第一振動回饋信號至該無段落感按鍵包含步驟:由該無段落感按鍵所屬的壓電鍵盤內的處理器于該無段落感按鍵受壓期間，將該第一振動回饋信號傳送至該無段落感按鍵的壓電致動器產生振動。
[0019]本發(fā)明更提出一種鍵盤，包含按鍵及處理器，該按鍵具有壓電致動器；處理器儲存有第一振動回饋信號，該處理器用來于該按鍵受壓期間，傳送該第一振動回饋信號給該壓電致動器以產生振動；其中該第一振動回饋信號是依據周期信號所產生，該周期信號的頻率為指尖敏感的生理觸覺振動頻率，且該周期信號的頻率介于100?500赫茲之間。
[0020]作為可選的技術方案，具段落感按鍵被按壓后可得第一加速度變化值，該第一振動回饋信號是將該周期信號與該第一加速度變化值運算后所產生。
[0021]作為可選的技術方案，該處理器另儲存有第二振動回饋信號，該處理器用來于該按鍵釋放期間，傳送該第二振動回饋信號給該壓電致動器以產生振動，其中該第二振動回饋信號是依據釋放被按壓的該具段落感按鍵而得的第二加速度變化值以及依據該周期信號所產生。
[0022]作為可選的技術方案，該第一振動回饋信號以及該第二振動回饋信號是依據該周期信號分別對該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值進行調變而產生。
[0023]本發(fā)明又提出一種具有力回饋功能的鍵盤，包含:按鍵、制動器以及處理器；致動器鄰近于該按鍵；處理器儲存有受壓回饋信號，于該按鍵從釋放到受壓期間，該處理器傳送該受壓回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出受壓振動給該按鍵，其中該受壓回饋信號包含:
[0024]第一時段波形，具有第一最大振幅，且該第一最大振幅方向為第一方向；
[0025]第二時段波形，具有第二最大振幅，且該第二最大振幅方向為第二方向，該第一方向與該第二方向反方向，且該第二最大振幅大于該第一最大振幅；以及
[0026]第三時段波形，具有第三最大振幅，且該第三最大振幅方向為該第一方向，且該第三最大振幅大于該第二最大振幅。
[0027]作為可選的技術方案，該處理器更儲存有釋放回饋信號，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器傳送該釋放回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出釋放振動給該按鍵，其中該釋放回饋信號包含:
[0028]第四時段波形，具有第四最大振幅，且該第四最大振幅方向為該第一方向；
[0029]第五時段波形，具有第五最大振幅，且該第五最大振幅方向為該第二方向，且該第四最大振幅大于該第五最大振幅；以及
[0030]第六時段波形，具有第六最大振幅，且該第六最大振幅方向為該第一方向，且該第五最大振幅大于該第六最大振幅。
[0031]作為可選的技術方案，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器再次傳送該受壓回饋信號給該致動器，以再次驅動該致動器輸出該受壓振動給該按鍵。
[0032]作為可選的技術方案，該致動器為壓電致動器或人工肌肉致動器。
[0033]本發(fā)明還提出一種具有力回饋功能的鍵盤，包含:按鍵、制動器以及處理器；致動器鄰近于該按鍵；處理器儲存有受壓回饋信號，于該按鍵從釋放到受壓期間，該處理器傳送該受壓回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出受壓振動給該按鍵，其中該受壓回饋信號由受壓模型波形和周期信號運算而合成，該周期信號頻率介于100?500赫茲之間，該受壓模型波形包含:
[0034]第一時段波形，具有固定的第一預定振幅；
[0035]第二時段波形，具有固定的第二預定振幅，且該第二預定振幅大于該第一預定振幅；以及
[0036]第三時段波形，具有固定的第三預定振幅，且該第三預定振幅小于該第一預定振幅。
[0037]作為可選的技術方案，該處理器更儲存有釋放回饋信號，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器傳送該釋放回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出釋放振動給該按鍵，其中該釋放回饋信號由釋放模型波形和該周期信號運算而合成，該釋放模型波形包含:
[0038]第四時段波形，具有固定的第四預定振幅；
[0039]第五時段波形，具有固定的第五預定振幅，且該第五預定振幅大于該第四預定振幅；以及
[0040]第六時段波形，具有固定的第六預定振幅，且該第六預定振幅小于該第五預定振幅。
[0041]作為可選的技術方案，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器再次傳送該受壓回饋信號給該致動器，以再次驅動該致動器輸出該受壓振動給該按鍵。
[0042]作為可選的技術方案，該致動器為壓電致動器或人工肌肉致動器。
[0043]本發(fā)明又提出一種具有力回饋功能的鍵盤，包含:按鍵、制動器以及處理器；致動器鄰近于該按鍵；處理器儲存有受壓回饋信號，于該按鍵從釋放到受壓期間，該處理器傳送該受壓回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出受壓振動給該按鍵，其中該受壓回饋信號由受壓模型波形和周期信號運算而合成，該周期信號頻率介于100?500赫茲之間，該受壓模型波形包含:
[0044]第一時段波形,具有第一最大振幅；
[0045]第二時段波形，具有第二最大振幅，且該第二最大振幅大于該第一最大振幅；以及
[0046]第三時段波形，具有第三最大振幅，且該第三最大振幅大于該第二最大振幅。
[0047]作為可選的技術方案，該處理器，更儲存有釋放回饋信號，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器傳送該釋放回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出釋放振動給該按鍵；
[0048]其中該釋放回饋信號是由釋放模型波形和該周期信號運算而合成，該釋放模型波形包含:
[0049]第四時段波形，具有第四最大振幅；
[0050]第五時段波形，具有第五最大振幅，且該第五最大振幅小于該第四最大振幅；
[0051]第六時段波形，具有第六最大振幅，且該第六最大振幅小于該第五最大振幅。
[0052]作為可選的技術方案，該第一最大振幅、該第三最大振幅、該第四最大振幅以及該第六最大振幅的方向為第一方向，該第二最大振幅以及該第五最大振幅的方向為第二方向，該第一方向與該第二方向反方向。
[0053]作為可選的技術方案，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器再次傳送該受壓回饋信號給該致動器，以再次驅動該致動器輸出該受壓振動給該按鍵。
[0054]作為可選的技術方案，該致動器為壓電致動器或人工肌肉致動器。
[0055]與現有技術相比，本發(fā)明應用在壓電鍵盤或具有力回饋的鍵盤上的力回饋信號的產生方法，在具有小行程的按鍵或是觸碰式按鍵，而訴求輕薄化的鍵盤中，仍能提供相當于實體的機械按鍵或薄膜按鍵的回饋觸感，兼具輕薄與良好的操作經驗的雙重優(yōu)勢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0056]圖1為本發(fā)明在鍵盤上產生力回饋信號的方法的流程示意圖。
[0057]圖2為段落感彈性體受壓及釋放時的受力與行程的關系圖。
[0058]圖3為鍵盤的功能方塊示意圖。
[0059]圖4為本發(fā)明所產生的振動回饋信號的第一實施例波形的示意圖。
[0060]圖5為本發(fā)明所產生的振動回饋信號的第三實施例波形的示意圖。
[0061]圖6為本發(fā)明第三實施例的受壓模型波形和釋放模型波形示意圖。
[0062]圖7至圖9為本發(fā)明所產生的振動回饋信號的第五至第七實施例波形的示意圖。
【具體實施方式】
[0063]為使對本發(fā)明的目的、構造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細說明如下。
[0064]請參考圖1，圖1為本發(fā)明在鍵盤上產生力回饋信號的方法的流程示意圖。本發(fā)明的方法100包含下列步驟:
[0065]步驟110:選擇一個欲模擬的實體鍵盤，其按鍵具有段落感彈性體；
[0066]步驟130:于該實體鍵盤上按壓并釋放其中一個具段落感按鍵；
[0067]步驟150:測量該按鍵鍵帽在按壓及釋放過程中所具有的加速度值；[0068]步驟170:依據該加速度隨時間的變化值以及周期信號，產生振動回饋信號；
[0069]步驟190:于按壓無段落感按鍵時，送出該振動回饋信號至該無段落感按鍵。
[0070]本發(fā)明的方法100中的前三個步驟110?150，首先要取得真實的按壓釋放單顆具有段落感按鍵的過程中，該按鍵鍵帽所具有的加速度數據。在步驟UO中，選擇一個欲模擬的實體鍵盤；例如一個薄膜開關鍵盤或一個機械開關鍵盤，且按鍵具有段落感彈性體(例如:rubber dome、metal dome或其他回復力有段落變化的彈片)。當該按鍵被使用者按壓時，該段落感彈性體提供的回復力強度有段落變化。請參考圖2，圖2為段落感彈性體受壓及釋放時的受力與行程的關系圖。如圖2所示:在按鍵鍵帽受力經歷按壓階段而向下移動的過程中，段落感彈性體在受到大于峰值力Fl(Peak Force)的力量時，段落感彈性體會產生挫曲(buckling)的反應使按鍵急速下降直到接觸到底板，此時所受的力稱為接觸力F2(Contact Force)。當施加在按鍵的力量開始松開時,則先釋放原先壓縮在彈性體的力量直到回彈力F3(Return Force),接著彈性體開始反彈直到回彈峰力F4(Return PeakForce)之后反彈力幾乎呈線性直到原點。由圖2可知，段落感彈性體提供的回復力會有「先逐漸加大，然后再逐漸減小」的變化區(qū)段。
[0071]接著在步驟130中，對該實體鍵盤的其中一個具段落感按鍵上按壓并釋放；步驟130可以采用機械裝置，使其具有接近人手指按壓力量，然后模擬人手指按壓并釋放該按鍵的動作。在步驟150中，當該機械裝置按壓并釋放按鍵時，測量該按鍵鍵帽在按壓及釋放過程中所具有的加速度值；具體的方式例如可以利用激光干涉儀量測記錄該按鍵鍵帽被按壓及釋放過程中不同時間點的位移或速度，再將測得的速度資料微分(若是位移資料則進行二次微分)后，即可得到加速度與時間的關系(即加速度隨時間的變化值)。在步驟150所測量并運算而得的該按鍵鍵帽加速度變化值即為該具段落感的按鍵鍵帽在受壓及釋放過程中，該具段落感的按鍵鍵帽所承受到:(a)使用者手指向下按壓力量，和(b)段落感彈性體向上回彈力，共同作用后合力的變化。
[0072]由于人類手指尖端的R受器(Ruffini ending)敏感的生理觸覺振動頻率在100?500Hz之間，因此在設計按鍵的力回饋信號時，將指尖敏感的生理觸覺振動頻率一并考慮進來。如步驟170所述，依據步驟150所測量而得的該加速度值，其隨時間的變化值為加速度變化值，加上周期信號的調變之后，即產生振動回饋信號，而該振動回饋信號則在之后實際觸壓無段落感按鍵(例如壓電按鍵)時，傳送至該無段落感按鍵，使觸壓該無段落感按鍵的使用者指尖能感受到接近按壓實體機械或薄膜按鍵的力回饋觸感，如步驟190所示。
[0073]請參考圖3，圖3為鍵盤的功能方塊示意圖。鍵盤I為一種薄型鍵盤，其具有小行程或是觸碰式的按鍵2，其下并沒有足夠高度和空間來容置傳統的段落感彈性體。按鍵2具有致動器3，其中致動器3的類型可以是一種壓電致動器或是一種人工肌肉(Artificialmuscle)致動器，因此鍵盤I可為一種壓電鍵盤或是以人工肌肉作為力回饋裝置的力回饋鍵盤。另外，致動器3也可以獨立于按鍵2，并且設置于鄰近按鍵2之處以提供適當的力回饋振動。鍵盤I另包含了處理器4、后端驅動電路5，其連接方式如圖2所示。在圖1所描述的方法100中，步驟170所產生的振動回饋信號儲存于處理器4內，當按鍵2受壓而觸發(fā)按鍵2的感測電路時，處理器4即將該振動回饋信號輸出至后端驅動電路5以將該振動回饋信號轉換為模擬信號并進行準位調整以及信號放大后，將該振動回饋信號傳送至致動器3，使致動器3產生仿真的振動。在其他實施例中，也可以省略后端驅動電路5，直接由處理器4將該振動回饋信號轉換為模擬信號并進行準位調整以及信號放大后，再傳送至致動器3;如此當使用者手指按壓按鍵時，藉以讓使用者手指能感受到模擬的按壓段落感。
[0074]如前所述，在圖1的步驟170中，依據該加速度變化值以及該周期信號，產生振動回饋信號。其中該振動回饋信號是由該加速度變化值依據該周期信號進行調變(相加、相減、相乘)或直接采用該加速度變化值而生成。以下說明本發(fā)明產生該振動回饋信號的數種實施例，且為說明方便，步驟150所量測而得的加速度變化值表示為A ;該周期信號表示為H，其為一個固定振幅、固定頻率的正弦波，且頻率為前述指尖敏感的生理觸覺振動頻率；另外該振動回饋信號則表示為C。
[0075]第一實施例
[0076]請參考圖4，圖4為本發(fā)明所產生的振動回饋信號的第一實施例波形的示意圖。在圖4中，第一實施例的波形10僅包含在步驟150中所量測得的加速度變化值A，亦即波形10直接采用加速度變化值A，因此驅動致動器3的振動回饋信號C=A。在圖4中，振動回饋信號C可再細分為第一振動回饋信號以及第二振動回饋信號(也就是說，加速度變化值A可再細分為按壓階段的第一加速度變化值以及釋放階段的第二加速度變化值)，并儲存在處理器4中。因此當使用者按壓按鍵2時，于按壓階段(按鍵2由釋放到受壓期間)，處理器4傳送該第一振動回饋信號給致動器3，以驅動致動器3輸出受壓振動給按鍵2。于釋放階段(按鍵2由受壓到釋放期間)，處理器4傳送該第二振動回饋信號給致動器3，以驅動致動器3輸出釋放振動給按鍵2。
[0077]更具體來說，在圖4的實施例中，該第一振動回饋信號包含了第一時段波形11、第二時段波形12以及第三時段波形13，其中第一時段波形11具有第一最大振幅111，且第一最大振幅111的方向為第一方向L1 ;第二時段波形12具有第二最大振幅121，且第二最大振幅121的方向為第二方向L2。如圖所示，第一方向L1與第二方向L2反方向，此外，第二最大振幅121大于第一最大振幅111。至于第三時段波形13則具有第三最大振幅131，第三最大振幅131的方向與第一時段波形11的方向相同，為第一方向L1,且第三最大振幅131大于第二最大振幅121。
[0078]該第二振動回饋信號包含了第四時段波形14、第五時段波形15以及第六時段波形16，其中第四時段波形14具有第四最大振幅141，且第四最大振幅141的方向為第一方向L1 ;第五時段波形15具有第五最大振幅151,且第五最大振幅151的方向為第二方向L2。此外，第四最大振幅141大于第五最大振幅151。至于第六時段波形16則具有第六最大振幅161,第六最大振幅161的方向為第一方向L1,且第五最大振幅151大于第六最大振幅161。
[0079]第二實施例
[0080]當欲節(jié)省處理器4內部儲存空間時，處理器4亦可只儲存上述第一實施例中的第一振動回饋信號(包含第一時段波形11、第二時段波形12以及第三時段波形13)，而舍棄不儲存上述第一實施例中的第二振動回饋信號(包含第四時段波形14、第五時段波形15以及第六時段波形16)。如此當使用者按壓按鍵2時，于按壓階段(按鍵2由釋放到受壓期間)，處理器4傳送該第一振動回饋信號給致動器3，以驅動致動器3輸出該受壓振動給按鍵
2。于釋放階段(按鍵2由受壓到釋放期間)，處理器4再次傳送該第一振動回饋信號給致動器3，以再次驅動致動器3輸出該受壓振動給按鍵2?；蛘咛幚砥?僅于按壓階段傳送該第一振動回饋信號給致動器3，而在釋放階段則不傳送任何信號。[0081]第三實施例
[0082]請參考圖5，圖5為本發(fā)明所產生的振動回饋信號的第三實施例波形的示意圖。在圖5中，第三實施例的波形20的振動回饋信號C是依據該周期信號H對受壓模型波形和釋放模型波形進行調變后產生。
[0083]請參考圖6，圖6為該受壓模型波形和釋放模型波形，該受壓模型波形和釋放模型波形產生方式如下:圖5的上半部為加速度變化值A，其包含了復數個區(qū)間Cl?C6，且考量正負方向加速度后，決定出Cl?C2，，C4?C5各個區(qū)間的區(qū)間最大加速度絕對值；亦即第一區(qū)間Cl具有區(qū)間最大加速度絕對值al，第二區(qū)間C2具有區(qū)間最大加速度絕對值a2，第四區(qū)間C4具有區(qū)間最大加速度絕對值a4，而第五區(qū)間C5具有區(qū)間最大加速度絕對值a5。其中由于第三區(qū)間C3為手指按壓鍵帽到最低位置的時間區(qū)段，第六區(qū)間C6為手指釋放鍵帽到最高位置的時間區(qū)段，雖第三區(qū)間3有局部的干擾信號而仍有區(qū)間最大加速度絕對值a3，但實際情況中該二區(qū)間最大加速度絕對值均直接設定為O。在這些區(qū)間中，定義最大加速度絕對值為a，且a=最大值(&1，&2，&3，&4，&5)，因此在本實施例中，&=&4。接著求出每一區(qū)間的區(qū)間最大加速度絕對值與最大加速度絕對值a的比值h。以圖4上半部舉例而言:
[0084]第一區(qū)間Cl 的比值 hl=al/a=0.77/2.03=0.38 ；
[0085]第二區(qū)間C2 的比值 h2=a2/a=l.74/2.03=0.86 ；
[0086]第三區(qū)間C3的比值h3=0 ;(手指按壓鍵帽到最低位置，加速度為O)
[0087]第四區(qū)間C4 的比值 h4=a4/a=2.03/2.03=1 ；
[0088]第五區(qū)間C5 的比值 h5=a5/a=0.9/2.03=0.45 ；
[0089]第六區(qū)間C6的比值h6=0 ；(手指釋放鍵帽到最高位置,加速度為O)。
[0090]經由上述運算后，得到圖5的受壓模型波形(Cl?C3)和釋放模型波形(C4?C6)。其中受壓模型波形包含第一時段波形31，具有固定的第一預定振幅311、第二時段波形32，具有固定的第二預定振幅321、以及第三時段波形33，具有固定的第三預定振幅331。其中第二預定振幅321大于第一預定振幅311，且第三預定振幅331小于第一預定振幅311。至于釋放模型波形則包含了第四時段波形34，具有固定的第四預定振幅341、第五時段波形35，具有固定的第五預定振幅351、以及第六時段波形36，具有固定的第六預定振幅361。其中該第五預定振幅351小于第四預定振幅341，且第六預定振幅361小于第五預定振幅351。
[0091]由以上得出受壓模型波形和釋放模型波形后，再分別與該周期信號H運算合成。更具體而言，該周期信號H分別乘以各區(qū)間的比值以決定振幅大小后，形成各區(qū)間的時段波形。因此在圖5下半部中，最后所產生的第一時段波形21具有固定的第一預定振幅211，第二時段波形22具有固定的第二預定振幅221，第三時段波形23具有固定為O的第三預定振幅231，第四時段波形24具有固定的第四預定振幅241，第五時段波形25具有固定的第五預定振幅251，第六時段波形26具有固定為O的第六預定振幅261。其中每一時段波形的頻率為周期信號H的頻率，而第三類波形20的振動回饋信號C即為各時段波形相加，亦即 C=21+22+23+24+25+26。
[0092]以上第三實施例的波形20是由加速度變化值A和手指尖端敏感的周期信號H運算后產生，其仿真原理為:
[0093](I)將按鍵按壓過程區(qū)分為三時間區(qū)段:(a)段落感彈性體(rubber dome)挫曲(snap)前的變形階段，(b)段落感彈性體挫曲后的變形階段，(C)鍵帽按壓到最低位置階段；
[0094](2)將按鍵釋放過程區(qū)分為三時間區(qū)段:(d)段落感彈性體仍有挫曲狀態(tài)下的變形階段，(b)段落感彈性體挫曲消失后的變形階段，(C)鍵帽釋放到最高位置階段；
[0095](3)在相同頻率條件下，致動器3的振幅強度與該時間區(qū)段的「區(qū)間最大加速度絕對值」成正比。
[0096]如此一來，藉由改變致動器3在每一時間區(qū)段中的振幅強度，來模擬按鍵2在每一時間區(qū)段中所展現的力回饋強弱，以達到仿真的效果。
[0097]第四實施例
[0098]當欲節(jié)省處理器4內部儲存空間時，處理器4亦可只儲存上述第三實施例中的受壓模型波形(即第一區(qū)間Cl、第二區(qū)間C2以及第三區(qū)間C3)。亦即當使用者按壓按鍵2時，于按壓階段(按鍵2由釋放到受壓期間)，處理器4傳送該受壓回饋信號(=21+22+23)給致動器3，以驅動致動器3輸出該受壓振動給按鍵2。于釋放階段(按鍵2由受壓到釋放期間)，處理器4再次傳送該受壓回饋信號給致動器3，以再次驅動致動器3輸出該受壓振動給按鍵2 ;如此使用者在按壓和釋放過程中均感受到相同的振動?；蛘咛幚砥?僅于按壓階段傳送該受壓回饋信號給致動器3，而在釋放階段則不傳送任何信號。
[0099]第五實施例
[0100]請參考圖7，圖7為本發(fā)明所產生的振動回饋信號的第五實施例波形的示意圖。該第五實施例的波形40的振動回饋信號C也依據該周期信號H對該加速度變化值A進行相力口、相減或相乘等調變產生。例如在圖7中，加速度變化值A與周期信號H相乘產生了振動回饋信號C，即C=A*H，而該振動回饋信號C可再細分為受壓階段的第一振動回饋信號以及釋放階段的第二振動回饋信號。
[0101]其中第一振動回饋信號包含第一時段波形41,具有第一最大振幅411、第二時段波形42，具有第二最大振幅421、以及第三時段波形43，具有第三最大振幅431。其中第二最大振幅421大于第一最大振幅411，且第三最大振幅431大于第二最大振幅421。
[0102]其中第二振動回饋信號包含了第四時段波形44，具有第四最大振幅441、第五時段波形45，具有第五最大振幅451、以及第六時段波形46，具有第六最大振幅461。其中第五最大振幅451小于第四最大振幅441，且第六最大振幅461小于第五最大振幅451。
[0103]在上述的第五實施例的波形40中，第一最大振幅411、第三最大振幅431、第四最大振幅441以及第六最大振幅461的方向為第一方向L1，而第二最大振幅421以及第五最大振幅451的方向為第二方向L2,且第一方向L1與第二方向L2反方向。
[0104]第六實施例
[0105]請參考圖8，振動回饋信號C的產生方式類似于第五實施例的波形40的產生過程，圖7的第六實施例的波形50的振動回饋信號C是由加速度變化值A與周期信號H相減產生，即 C=A-H。
[0106]第七實施例
[0107]請參考圖9，振動回饋信號C的產生方式類似于第五實施例的波形40的產生過程，而圖9的第七實施例的波形60的振動回饋信號C是由加速度變化值A與周期信號H相加產生，即C=A+H。[0108]類似地，當欲節(jié)省處理器4內部儲存空間時，處理器4亦可只儲存上述第五、六、七實施例中的第一振動回饋信號(包含前三個時段波形)，而舍棄不儲存上述第五、六、七實施例中的第二振動回饋信號(包含后三個時段波形)。如此當使用者按壓按鍵2時，于按壓階段(按鍵2由釋放到受壓期間)，處理器4第一次傳送該第一振動回饋信號給致動器3。于釋放階段(按鍵2由受壓到釋放期間)，處理器4第二次傳送該第一振動回饋信號給致動器3?；蛘咛幚砥?僅于按壓階段傳送該第一振動回饋信號給致動器3，而在釋放階段則不傳送任何信號。
[0109]由以上各實施例可知，本發(fā)明的鍵盤力回饋信號的產生方法應用在薄型化的平面鍵盤或壓電鍵盤，采用了實體按鍵受壓及釋放過程中的加速度變化值所形成的受壓模型波形以及釋放模型波形，結合手指尖端敏感的生理觸覺振動頻率響應，并進行多種不同的結合可能，以達到觸覺仿真的效果，同時可藉以提高手指的回饋感受。
[0110]本發(fā)明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已揭露的實施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的專利保護范圍。
【權利要求】
1.一種對無段落感按鍵產生力回饋信號的方法，其特征在于包含下列步驟: 按壓具段落感按鍵，該具段落感按鍵具有段落感彈性體； 依據該具段落感按鍵受壓過程中的第一加速度變化值以及周期信號產生第一振動回饋信號；以及 于按壓該無段落感按鍵時，送出該第一振動回饋信號至該無段落感按鍵； 其中該周期信號的頻率為指尖敏感的生理觸覺振動頻率，且該周期信號的頻率介于100-500赫茲之間。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:按壓該具段落感按鍵是于薄膜開關鍵盤或機械開關鍵盤上按壓該具段落感按鍵。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于:該第一加速度變化值是利用激光干涉儀量測該具段落感按鍵受壓時的位移變化值或速度變化值而得。
4.如權利要求 3所述的方法，其特征在于:該第一加速度變化值是依據該位移變化值進行二次微分或依據該速度變化值進行一次微分而得。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于該方法更包含下列步驟: 釋放被按壓的該具段落感按鍵； 依據該具段落感按鍵釋放過程中的第二加速度變化值以及該周期信號產生第二振動回饋信號；以及 于釋放該無段落感按鍵時，送出該第二振動回饋信號至該無段落感按鍵。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于:該第二加速度變化值是利用激光干涉儀量測并依據該具段落感按鍵釋放時的位移變化值進行二次微分或依據速度變化值進行一次微分而得。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于:該第一振動回饋信號以及該第二振動回饋信號是依據該周期信號分別對該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值進行調變而產生。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于:該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值中具有最大加速度絕對值且該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值共包含復數個區(qū)間，每一該區(qū)間皆具有區(qū)間最大加速度絕對值，該第一振動回饋信號由該第一加速度變化值的各區(qū)間的該最大加速度絕對值與該最大加速度絕對值的比值分別乘以該周期信號后，再相加而產生，該第二振動回饋信號由該第二加速度變化值的各區(qū)間的該最大加速度絕對值與該最大加速度絕對值的比值分別乘以該周期信號后，再相加而產生。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于:該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值中具有最大加速度絕對值且該第一加速度變化值包含復數個區(qū)間，每一該區(qū)間皆具有區(qū)間最大加速度絕對值，該第一振動回饋信號由該第一加速度變化值的各區(qū)間的該最大加速度絕對值與該最大加速度絕對值的比值分別乘以該周期信號后，再相加而產生。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于:該第一振動回饋信號由該周期信號與該第一加速度變化值相乘、相加或相減而產生；或該第二振動回饋信號由該周期信號與該第二加速度變化值相乘、相加或相減而產生。
11.如權利要求5所述的方法，其特征在于:送出該第二振動回饋信號至該無段落感按鍵包含步驟:由該無段落感按鍵所屬的壓電鍵盤內的處理器于該無段落感按鍵釋放期間，將該第二振動回饋信號傳送至該無段落感按鍵的壓電致動器產生振動。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于:送出該第一振動回饋信號至該無段落感按鍵包含步驟:由該無段落感按鍵所屬的壓電鍵盤內的處理器于該無段落感按鍵受壓期間，將該第一振動回饋信號傳送至該無段落感按鍵的壓電致動器產生振動。
13.—種鍵盤，其特征在于包含: 按鍵，具有壓電致動器；以及 處理器，儲存有第一振動回饋信號，該處理器用來于該按鍵受壓期間，傳送該第一振動回饋信號給該壓電致動器以產生振動； 其中該第一振動回饋信號是依據周期信號所產生，該周期信號的頻率為指尖敏感的生理觸覺振動頻率,且該周期信號的頻率介于100-500赫茲之間。
14.如權利要求13所述的鍵盤，其特征在于:具段落感按鍵被按壓后可得第一加速度變化值，該第一振動回饋信號是將該周期信號與該第一加速度變化值運算后所產生。
15.如權利要求14所述的鍵盤，其特征在于:該處理器另儲存有第二振動回饋信號，該處理器用來于該按鍵釋放期間，傳送該第二振動回饋信號給該壓電致動器以產生振動，其中該第二振動回饋信號是依據釋放被按壓的該具段落感按鍵而得的第二加速度變化值以及依據該周期信號所產生。
16.如權利要求15所述的鍵盤，其特征在于:該第一振動回饋信號以及該第二振動回饋信號是依據該周期信號分別對該第一加速度變化值以及該第二加速度變化值進行調變而產生。
17.—種具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于包含: 按鍵； 致動器，鄰近于該按鍵；以及 處理器，儲存有受壓回饋信號，于該按鍵從釋放到受壓期間，該處理器傳送該受壓回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出受壓振動給該按鍵，其中該受壓回饋信號包含: 第一時段波形，具有第一最大振幅，且該第一最大振幅方向為第一方向； 第二時段波形，具有第二最大振幅，且該第二最大振幅方向為第二方向，該第一方向與該第二方向反方向，且該第二最大振幅大于該第一最大振幅；以及 第三時段波形，具有第三最大振幅，且該第三最大振幅方向為該第一方向，且該第三最大振幅大于該第二最大振幅。
18.如權利要求17所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:該處理器更儲存有釋放回饋信號，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器傳送該釋放回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出釋放振動給該按鍵，其中該釋放回饋信號包含: 第四時段波形，具有第四最大振幅，且該第四最大振幅方向為該第一方向； 第五時段波形，具有第五最大振幅，且該第五最大振幅方向為該第二方向，且該第四最大振幅大于該第五最大振幅；以及 第六時段波形，具有第六最大振幅，且該第六最大振幅方向為該第一方向，且該第五最大振幅大于該第六最大振幅。
19.如權利要求17所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器再次傳送該受壓回饋信號給該致動器，以再次驅動該致動器輸出該受壓振動給該按鍵。
20.如權利要求19所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:該致動器為壓電致動器或人工肌肉致動器。
21.一種具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于包含: 按鍵； 致動器，鄰近于該按鍵；以及 處理器，儲存有受壓回饋信號，于該按鍵從釋放到受壓期間，該處理器傳送該受壓回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出受壓振動給該按鍵，其中該受壓回饋信號由受壓模型波形和周期信號運算而合成，該周期信號頻率介于100-500赫茲之間，該受壓模型波形包含: 第一時段波形，具有固定的第一預定振幅； 第二時段波形，具有固定的第二預定振幅，且該第二預定振幅大于該第一預定振幅；以 及 第三時段波形，具有固定的第三預定振幅，且該第三預定振幅小于該第一預定振幅。
22.如權利要求21所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:該處理器更儲存有釋放回饋信號，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器傳送該釋放回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出釋放振動給該按鍵，其中該釋放回饋信號由釋放模型波形和該周期信號運算而合成，該釋放模型波形包含: 第四時段波形，具有固定的第四預定振幅； 第五時段波形，具有固定的第五預定振幅，且該第五預定振幅大于該第四預定振幅；以及 第六時段波形，具有固定的第六預定振幅，且該第六預定振幅小于該第五預定振幅。
23.如權利要求21所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器再次傳送該受壓回饋信號給該致動器，以再次驅動該致動器輸出該受壓振動給該按鍵。
24.如權利要求21所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:該致動器為壓電致動器或人工肌肉致動器。
25.—種具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于包含: 按鍵； 致動器，鄰近于該按鍵；以及 處理器，儲存有受壓回饋信號，于該按鍵從釋放到受壓期間，該處理器傳送該受壓回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出受壓振動給該按鍵，其中該受壓回饋信號由受壓模型波形和周期信號運算而合成，該周期信號頻率介于100-500赫茲之間，該受壓模型波形包含: 第一時段波形，具有第一最大振幅； 第二時段波形，具有第二最大振幅，且該第二最大振幅大于該第一最大振幅；以及 第三時段波形，具有第三最大振幅，且該第三最大振幅大于該第二最大振幅。
26.如權利要求25所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:該處理器，更儲存有釋放回饋信號，于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器傳送該釋放回饋信號給該致動器，以驅動該致動器輸出釋放振動給該按鍵； 其中該釋放回饋信號是由釋放模型波形和該周期信號運算而合成，該釋放模型波形包含: 第四時段波形，具有第四最大振幅； 第五時段波形，具有第五最大振幅，且該第五最大振幅小于該第四最大振幅； 第六時段波形，具有第六最大振幅，且該第六最大振幅小于該第五最大振幅。
27.如權利要求26所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:該第一最大振幅、該第三最大振幅、該第四最大振幅以及該第六最大振幅的方向為第一方向，該第二最大振幅以及該第五最大振幅的方向為第二方向，該第一方向與該第二方向反方向。
28.如權利要求26所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:于該按鍵從受壓到釋放期間，該處理器再次傳送該受壓回饋信號給該致動器，以再次驅動該致動器輸出該受壓振動給該按鍵。
29.如權利要求2 5所述具有力回饋功能的鍵盤，其特征在于:該致動器為壓電致動器或人工肌肉致動器。
【文檔編號】H01H13/85GK103456540SQ201310347228
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權日:2013年8月9日
【發(fā)明者】陳湘鳳, 吳健民, 徐智文, 李子魁, 高黃曉, 王治安, 陳飛雅 申請人:蘇州達方電子有限公司, 達方電子股份有限公司