一种采用数字图像处理技术的光电按键开关制造技术

本发明专利技术涉及一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，包括键帽、键轴、滑块、壳体、发光芯片、共焦光学系统、光学图像传感器和PCB板，键帽驱动连接键轴，键轴穿入壳体内，滑块与键轴固定连接，滑块、发光芯片、共焦光学系统和光学图像传感器均设于壳体内，发光芯片和光学图像传感器分别与PCB板电连接，滑块、发光芯片、共焦光学系统和光学图像传感器配合安装使得发光芯片发出来的光线最终入射到光学图像传感器中；该光电按键开关除了可以识别按键开关的导通和断开之外，还可以精确地识别按键下压的方向和速度，以及可以识别按键前后方向平移的方向和速度；除了可以体现游戏动作和装备的速度和力量之外，还可以体现动作的方向和全方位特征。

Photoelectric key switch using digital image processing technology

The invention relates to a photoelectric switch by using digital image processing technology, including a keycap, a key shaft, slider, shell, luminous chip, confocal optical system, optical image sensor and PCB board, keycap drive connection shaft, shaft penetrates into the casing, the slider and the key shaft is fixedly connected, the slider, the luminous chip, confocal optical system and optical image sensor are arranged in the shell, a luminous chip and optical image sensor are respectively connected with the PCB plate, the slider, luminous chip, confocal optical system and optical image sensor with the installation of the light emitting chip to send out the final light incident to the optical image sensor; the photoelectric switch can identify key switch switch on and off, can accurately identify the direction and speed of the keys under pressure, and can identify the key before and after Fang Xiangping In addition to the speed and power of the game action and equipment, it can also reflect the direction of the movement and the full range of features.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及键盘组件
，具体涉及一种采用数字图像处理技术的光电按键开关。
技术介绍
随着电竞游戏的普及，电竞游戏的发展更加复杂及多元化，电竞动作更加复杂多变、五花八门，这对电脑的辅助输入设备(如键盘、鼠标或游戏杆)提出了更高的要求，除了要体现游戏动作和装备的速度和力量之外，还要体现动作的方向和全方位特征(如跳跃、急转弯、前后转向等)。高端的电脑辅助设备要求精准、及时和全方位地控制各种动作的特征，现有的机械轴键盘和普通光电式的按键开关已经跟不上电竞游戏的发展。现有光电式的按键开关技术基本上都是采用模拟的光敏器件(譬如光敏三级管)作为电流触发的传感器，光敏元件有一段区间的触发电流可以随入射光的强弱呈线性变化，在此区间之外就呈饱和或者断开状态。基本原理为：发光器件发出光线，经过光学系统进行导光和会聚，最后耦合到光敏器件中，当按键下压或者上升时，键轴上的活动器件对光学系统的光路进行联通或者隔断，从而触发光敏元件相连电路的导通和断开，实现按键开关的控制。虽然有些开关可以根据传感器触发电流的大小基本实现线性控制，但其控制电路完全是模拟电路，而不是精确数字式的。因此，目前市场上亟需一种能够精确体现动作的方向和全方位特征(如跳跃、急转弯、前后转向等)的数字式光电按键开关。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，该光电按键开关除了识别按键开关的导通和断开之外，还可以全面精确地识别按键下压(或上升)的方向和速度，以及可以识别按键前后方向(垂直于纸面方向)平移的方向和速度；因此，该光电按键开关除了可以体现游戏动作和装备的速度和力量之外，还可以体现动作的方向和全方位特征(如跳跃、急转弯、前后转向等)，实用性好，可靠性高。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，包括键帽、键轴、滑块、壳体、发光芯片、共焦光学系统、光学图像传感器和PCB板，所述键帽驱动连接所述键轴，所述键轴穿入所述壳体内，所述滑块与所述键轴固定连接，所述滑块、所述发光芯片、所述共焦光学系统和所述光学图像传感器均设于所述壳体内，所述壳体与所述PCB板可拆卸连接，所述发光芯片和所述光学图像传感器分别与所述PCB板电连接，所述滑块、所述发光芯片、所述共焦光学系统和所述光学图像传感器配合安装使得发光芯片发出来的光线最终入射到光学图像传感器中。其中，所述壳体内还设有弹性件，所述弹性件与所述键轴配合安装给键轴提供回弹力。其中，所述弹性件为弹片或弹簧。其中，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体可拆卸连接。其中，所述滑块靠近所述共焦光学系统的侧面为粗糙面。其中，所述粗糙面为空白的粗糙面。其中，所述粗糙面为雕刻有便于图像识别的图案的粗糙面。其中，所述图案为方格图案、线条图案、圆环图案、圆点图案、波兰纹图案或星形图案。其中，所述共焦光学系统包括聚光系统和成像系统，所述聚光系统和所述成像系统具有共同的焦点。其中，所述聚光系统包括第一棱镜，所述成像系统包括第二棱镜，所述第一棱镜与所述第二棱镜固定连接形成组合棱镜。其中，所述第一棱镜包括菲涅尔面、第一倾斜全反射面、第二倾斜全反射面、第一非球面和第一竖直平面，所述菲涅尔面设于所述发光芯片的正上方，所述第一倾斜全反射面设于所述菲涅尔面的上方，所述第二倾斜全反射面错位设于所述第一倾斜全反射面的上方，所述第一竖直平面设于所述第一倾斜全反射面与所述第二倾斜全反射面之间，所述第一非球面设于所述第一竖直平面靠近所述滑块的一侧，所述第一棱镜将发光芯片发出来的光线会聚到靠近滑块的一侧的一点上。其中，所述第二棱镜包括第二非球面、第三倾斜全反射面和第二竖直平面，所述第二非球面设于所述光学图像传感器的正上方，所述第三倾斜全反射面设于所述第二非球面的正上方，所述第二竖直平面设于所述第一竖直平面与所述第三倾斜全反射面之间，所述第二棱镜将滑块反射回来的光线成像到光学图像传感器上。其中，所述发光芯片与所述光学图像传感器互相平行，所述发光芯片与所述PCB板互相平行。其中，所述第一非球面和所述第二非球面的表达式为其中z为弧矢的高度，c＝1/R为非球面顶点位置的曲率，其为曲率半径R的倒数，k为锥度系数，r为非球面径向坐标值，αi为非球面多项式的系数。其中，所述第一棱镜包括菲涅尔面、第一倾斜全反射面、第二倾斜全反射面、第一非球面和第二非球面，所述菲涅尔面设于所述发光芯片的正上方，所述第一倾斜全反射面设于所述菲涅尔面的上方，所述第二倾斜全反射面错位设于所述第一倾斜全反射面的上方，所述第二非球面设于所述第一倾斜全反射面与所述第二倾斜全反射面之间，所述第一非球面设于所述第二非球面靠近所述滑块的一侧，所述第一棱镜将发光芯片发出来的光线会聚到靠近滑块的一侧的一点上。其中，所述第二棱镜包括第三非球面、第三倾斜全反射面和第四非球面，所述第三非球面设于所述光学图像传感器的正上方，所述第三倾斜全反射面设于所述第三非球面的正上方，所述第四非球面设于所述第二非球面与所述第三倾斜全反射面之间，所述第二棱镜将滑块反射回来的光线成像到光学图像传感器上。其中，所述发光芯片与所述光学图像传感器互相平行，所述发光芯片与所述PCB板互相平行。其中，所述第一非球面、所述第二非球面和所述第三非球面的表达式为其中z为弧矢的高度，c＝1/R为非球面顶点位置的曲率，其为曲率半径R的倒数，k为锥度系数，r为非球面径向坐标值，αi为非球面多项式的系数。其中，所述第一棱镜包括菲涅尔面和水平平面，所述菲涅尔面设于所述发光芯片的正上方，所述水平平面设于所述菲涅尔面的正上方，所述水平平面的正上方设有倾斜分光片，所述第一棱镜和所述倾斜分光片组合使用将发光芯片发出来的光线会聚到靠近滑块的一侧的一点上。其中，所述倾斜分光片朝向所述滑块的侧面上镀有半反半透膜，所述倾斜分光片背向所述滑块的侧面上镀有增透膜。其中，所述增透膜为1/4波长增透膜。其中，所述第二棱镜包括非球面、倾斜全反射面和竖直平面，所述非球面设于所述光学图像传感器的正上方，所述倾斜全反射面设于所述非球面的正上方，所述竖直平面设于所述倾斜分光片与所述倾斜全反射面之间，所述第二棱镜将滑块反射回来的光线成像到光学图像传感器上。其中，所述发光芯片与所述光学图像传感器互相平行，所述发光芯片与所述PCB板互相平行。其中，所述非球面的表达式为其中z为弧矢的高度，c＝1/R为非球面顶点位置的曲率，其为曲率半径R的倒数，k为锥度系数，r为非球面径向坐标值，αi为非球面多项式的系数。其中，所述第二棱镜包括第一非球面、倾斜全反射面和第二非球面，所述第一非球面设于所述光学图像传感器的正上方，所述倾斜全反射面设于所述第一非球面的正上方，所述第二非球面设于所述倾斜分光片与所述倾斜全反射面之间，所述第二棱镜将滑块反射回来的光线成像到光学图像传感器上。其中，所述发光芯片与所述光学图像传感器互相平行，所述发光芯片与所述PCB板互相平行。其中，所述第一非球面和所述第二非球面的表达式为其中z为弧矢的高度，c＝1/R为非球面顶点位置的曲率，其为曲率半径R的倒数，k为锥度系数，r为非球面径向坐标值，αi为非球面多项式的系数。其中，所述聚光系统包括棱镜，所述棱镜包括菲涅尔面、第一倾斜全反射面、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：包括键帽、键轴、滑块、壳体、发光芯片、共焦光学系统、光学图像传感器和PCB板，所述键帽驱动连接所述键轴，所述键轴穿入所述壳体内，所述滑块与所述键轴固定连接，所述滑块、所述发光芯片、所述共焦光学系统和所述光学图像传感器均设于所述壳体内，所述壳体与所述PCB板可拆卸连接，所述发光芯片和所述光学图像传感器分别与所述PCB板电连接，所述滑块、所述发光芯片、所述共焦光学系统和所述光学图像传感器配合安装使得发光芯片发出来的光线最终入射到光学图像传感器中。

【技术特征摘要】
1.一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：包括键帽、键轴、滑块、壳体、发光芯片、共焦光学系统、光学图像传感器和PCB板，所述键帽驱动连接所述键轴，所述键轴穿入所述壳体内，所述滑块与所述键轴固定连接，所述滑块、所述发光芯片、所述共焦光学系统和所述光学图像传感器均设于所述壳体内，所述壳体与所述PCB板可拆卸连接，所述发光芯片和所述光学图像传感器分别与所述PCB板电连接，所述滑块、所述发光芯片、所述共焦光学系统和所述光学图像传感器配合安装使得发光芯片发出来的光线最终入射到光学图像传感器中。2.根据权利要求1所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述壳体内还设有弹性件，所述弹性件与所述键轴配合安装给键轴提供回弹力。3.根据权利要求2所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述弹性件为弹片或弹簧。4.根据权利要求1或3所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体可拆卸连接。5.根据权利要求4所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述滑块靠近所述共焦光学系统的侧面为粗糙面。6.根据权利要求5所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述粗糙面为空白的粗糙面。7.根据权利要求5所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述粗糙面为雕刻有便于图像识别的图案的粗糙面。8.根据权利要求7所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述图案为方格图案、线条图案、圆环图案、圆点图案、波兰纹图案或星形图案。9.根据权利要求6或8所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述共焦光学系统包括聚光系统和成像系统，所述聚光系统和所述成像系统具有共同的焦点。10.根据权利要求9所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述聚光系统包括第一棱镜，所述成像系统包括第二棱镜，所述第一棱镜与所述第二棱镜固定连接形成组合棱镜。11.根据权利要求10所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述第一棱镜包括菲涅尔面、第一倾斜仝反射面、第二倾斜仝反射面、第一非球面和第一竖直平面，所述菲涅尔面设于所述发光芯片的正上方，所述第一倾斜全反射面设于所述菲涅尔面的上方，所述第二倾斜全反射面错位设于所述第一倾斜全反射面的上方，所述第一竖直平面设于所述第一倾斜全反射面与所述第二倾斜全反射面之间，所述第一非球面设于所述第一竖直平面靠近所述滑块的一侧，所述第一棱镜将发光芯片发出来的光线会聚到靠近滑块的一侧的一点上。12.根据权利要求11所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述第二棱镜包括第二非球面、第三倾斜仝反射面和第二竖直平面，所述第二非球面设于所述光学图像传感器的正上方，所述第三倾斜仝反射面设于所述第二非球面的正上方，所述第二竖直平面设于所述第一竖直平面与所述第三倾斜仝反射面之间，所述第二棱镜将滑块反射回来的光线成像到光学图像传感器上。13.根据权利要求12所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述发光芯片与所述光学图像传感器互相平行，所述发光芯片与所述PCB板互相平行。14.根据权利要求13所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述第一非球面和所述第二非球面的表达式为其中z为弧矢的高度，c＝1/R为非球面顶点位置的曲率，其为曲率半径R的倒数，k为锥度系数，r为非球面径向坐标值，αi为非球面多项式的系数。15.根据权利要求10所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述第一棱镜包括菲涅尔面、第一倾斜全反射面、第二倾斜全反射面、第一非球面和第二非球面，所述菲涅尔面设于所述发光芯片的正上方，所述第一倾斜仝反射面设于所述菲涅尔面的上方，所述第二倾斜全反射面错位设于所述第一倾斜全反射面的上方，所述第二非球面设于所述第一倾斜全反射面与所述第二倾斜全反射面之间，所述第一非球面设于所述第二非球面靠近所述滑块的一侧，所述第一棱镜将发光芯片发出来的光线会聚到靠近滑块的一侧的一点上。16.根据权利要求15所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述第二棱镜包括第三非球面、第三倾斜全反射面和第四非球面，所述第三非球面设于所述光学图像传感器的正上方，所述第三倾斜全反射面设于所述第三非球面的正上方，所述第四非球面设于所述第二非球面与所述第三倾斜全反射面之间，所述第二棱镜将滑块反射回来的光线成像到光学图像传感器上。17.根据权利要求16所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述发光芯片与所述光学图像传感器互相平行，所述发光芯片与所述PCB板互相平行。18.根据权利要求17所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述第一非球面、所述第二非球面和所述第三非球面的表达式为其中z为弧矢的高度，c＝1/R为非球面顶点位置的曲率，其为曲率半径R的倒数，k为锥度系数，r为非球面径向坐标值，αi为非球面多项式的系数。19.根据权利要求10所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述第一棱镜包括菲涅尔面和水平平面，所述菲涅尔面设于所述发光芯片的正上方，所述水平平面设于所述菲涅尔面的正上方，所述水平平面的正上方设有倾斜分光片，所述第一棱镜和所述倾斜分光片组合使用将发光芯片发出来的光线会聚到靠近滑块的一侧的一点上。20.根据权利要求19所述的一种采用数字图像处理技术的光电按键开关，其特征在于：所述倾斜分光片朝向所述滑块的侧面上镀有半反半透膜，所述倾斜分光片背向所述滑块的侧面上镀有增透膜。21.根据权利要求20所述的一种采用数...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎欢标，
申请(专利权)人：东莞市长资实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44