键盘技术

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IBM制造的第一款家用机械键盘

电脑键盘可以按照其按键开关所使用的技术进行分类。大部分电脑键盘有80到110个按键开关,其段落感、键程(输入字符所需的按键距离)因技术而异。

种类[编辑]

薄膜键盘[编辑]

薄膜键盘横截面。为表示清楚,对下三层厚度进行了夸大。

薄膜键盘(英语:Membrane Keyboard)经常由三层组成。顶层薄膜由一个框架支撑,其底部涂有一些导电的材料。底层中有一些断开的导电材料。当顶层薄膜被按下导致两层接触时,电路被接通。

最基本的平板薄膜键盘常见于微波炉复印机等需要防水防尘的电器。由于此类键盘没有段落感,这些电器多有按键音或按键灯提示。一些早期的个人电脑,如Sinclair ZX80ZX81Atari 400,也使用这类键盘。

后来的薄膜键盘通过修改顶层薄膜的结构和机制,提高了键程和段落感。这些键盘使用一个带柄的吸盘按下顶层薄膜。

拱形开关
拱形开关式键盘,用手指按下圆拱即接通电路
Membrane keyboard.jpg

火山口式导套

改良式导套

剪刀脚开关
剪刀式键盘结构

剪刀脚开关(英语:Scissor Switch)是在拱形开关的基础上增加了剪刀形机械支撑的键盘。

屈蹲弹簧轴(英语:Buckling-spring Switch

由IBM公司所设计与生产机械键盘,共有两代。初代为Model F,于1981年推出,使用屈蹲弹簧轴并电容侦测。第二代,亦是较为出名的一代,于1985年所推出之IBM Model M Enhanced Keyboard英语Model_M_Keyboard键盘,此键盘的配位型式奠定日后所有键盘的基础。据说,Model F的设计初衷就是为克服横梁弹簧轴(英语:Beam Spring)的两大问题:其一是轴体繁复、造价过高,其二是横梁弹簧轴(英语:Beam Spring)轴的高度过高,不符合当时逐渐抬头的人体工学原则。

静电容键盘[编辑]

Topre轴(英语:Topre Switch

机械开关键盘[编辑]

机械键盘(英语:Mechanical Keyboard)是一种键盘的类型,每一个按键都由一个独立的微动开关(Switch,通称为“轴”)组成,因此按键段落感较强。

机械键盘历史沿革[编辑]

键盘略分为三种型式:机械键盘、薄膜键盘、电容键盘;机械键盘于薄膜键盘之前被发明,是世界上最早使用的键盘型式,随着PC的发明,机械键盘也随之引进做为PC的标准输入装置,其盛行期约在1980至1995年,随着橡胶帽薄膜键盘低制造成本与盛行,造价相对高昂的机械键盘逐渐被薄膜键盘所取代。

机械键盘的种类[编辑]

在机械键盘盛行期,依轴心可略分:IBM、ALPS、Cherry MX、MLK、Mitsumi或其他轴等。

横梁弹簧轴(英语:Beam-spring Switch
由IBM公司设计及生产之键盘采用,专利于1971年申请,并于同年开始生产,至1981年左右停产。因造价高昂,采用此科技的键盘多应用于大型电脑之终端机或其他高阶电脑,轴体下方使用电容侦测。
ALPS
日本ALPS公司所推出的机械键盘轴心,在机械键盘盛行期市占率最高,其中以BIG FOOT系列(又称ALPS原生轴)最为广泛使用,其外观特色在与键帽接口为口字型,1985年台湾福华与ALPS公司技术合作生产键盘及键盘用开关,后推出ALPS演生轴,如ALPS简易轴。
Cherry[1][2]
创立于1953年美国伊利诺伊州Cherry公司,在1984年取得专利所推出Cherry MX轴,其外观特色在与键帽接口为十字型,虽有不错的制造品质,但因成本较高,在机械键盘盛行期(1980-1995)Cherry销售量远低于ALPS,市场仅见应用于高阶服务器或 PC。
其他轴
台湾白轴,于1988年推出并取得专利,结合Cherry外观与ALPS按压力值的机械轴心,与键帽接口为十字型[3]

机械键盘的轴体[编辑]

目前市面上销售的机械键盘绝大多数使用Cherry公司的MX轴,在专利保护结束之后,开始有越来越多不同的轴体出现在市面上(如:凯华)。MX系列轴体常见的有茶轴青轴黑轴以及红轴四种,并有白轴灰轴绿轴等少见或停产轴体。

轴体类型 键程 触发行程 初始压力 触发压力 段落压力 段落行程 触底压力 触发声音
青轴(MX Blue) 4-0.5mm 2.2±0.6 mm 25 cN min. 50 ± 15 cN 60 ± 15 cN 1.75mm 60 cN max.
绿轴(MX Green) 4-0.5mm 2.2±0.6 mm 25 cN min. 70 ± 15 cN 80 ± 15 cN 1.75mm 90 cN max.
奶轴(MX White) 4-0.5mm 2.2±0.6 mm 30 cN min. 70 ± 20 cN 80 ± 20 cN 2mm 90 cN max. 有(较小)
茶轴(MX Brown) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 45 ± 15 cN 55 ± 15 cN 1.25mm 60 cN max. 有(较小)
白轴(MX Clear) 4-0.5mm 2±0.6 mm 40 ± 15 cN 55 ± 20 cN 65 ± 20 cN 1.25mm 100 cN max.
红轴(MX Red) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 45 ± 15 cN 60 cN max.
黑轴(MX Black) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 60 ± 20 cN 90 cN max.
灰轴(MX Linear Grey) 4-0.4mm 2±0.6 mm 30 cN min. 80 ± 25 cN 120 cN max.
橘轴(MX Orange) 4-0.05mm 1.9±0.4 mm 20 cN min. 45 ± cN 55 cN max.
黄轴(MX Yellow) 3.5mm 1.2±0.3 mm 20 cN min. 45 ± cN 70 cN max.
银轴(MX Silver) 3.4mm 1.2±0.4 mm 30 cN min. 45 ± 15 cN 60 cN max.
紫轴(MX Purple) 4-0.0 1.5±mm 20 cN min. 45± cN 60 cN max.

表格说明:

  • cN (centi Newton):百分之一牛顿或厘牛顿,也叫厘牛、克力;1N=100cN。
  • 触发:开关闭合,计算机接收到键盘电子信号。
  • 总行程:开关的轴芯(十字柱)完成整个运动过程的位移长度。
  • 触发行程:轴芯部分完成触发的位移长度。
  • 初始压力:外物下按开关在轴芯即将发生位移时受到的压力。
  • 触发压力:外物下按开关到触发时受到的压力。
  • 段落压力:外物下按开关到段落点时受到的压力。
  • 触底压力:外物下按开关到底部时受到的压力。
  • 触发声音:外物下按开关到触发时的声音。

注:白轴(MX Clear)和奶轴(MX White)的中文名称对应英文相当容易搞混,其原因在于:MX Clear相较于MX White要早进入华人市场,因为轴体是白色的,Clear这个字亦有洁净的意思,所以MX Clear就直接翻译为白轴。而后到的MX White则翻译为奶轴。

霍尔效应键盘[编辑]

光学键盘[编辑]

光轴

传统机械键盘需要透过金属接点触发,而光轴则是透过光线触发,借此避免传统机械轴在按压弹簧时的反弹跳延迟。当使用者按下按键时,会有一道光束立刻通过轴心,在按键触发时便同步传送对应的讯号给电脑。

现况[编辑]

近年来电玩竞技盛行,机械键盘的独特手感,使得机械键盘的关注度正慢慢回升,目前市面上常见的机械键盘,大部分使用Cherry英语Cherry (keyboards)公司(Cherry,通称樱桃)的MX机械轴(十字口),但也有少见的ALPS轴(方口)机械键盘,主要集中在低价位及少部分台湾产机械键盘上,另也有自行设计之机械轴,如Logitech推出了使用欧姆龙代工的Romer-G机械轴的键盘。

随着Cherry MX轴专利过期[4],市场开始出现以Cherry MX机械轴作为设计对象之类似产品,如:凯华轴、冠泰轴、高特轴、佳达隆轴等[5],如中国的雷柏公司(RAPOO)推出过使用借鉴Cherry MX轴的TCC轴机械键盘产品。

由于原厂ALPS原生轴与简易轴停产多年,IROCKS为复刻ALPS手感,重新设计轴体 (十字口) 并取得消音专利,于2016 Computex年推出ALPS手感自有轴。

参考资料[编辑]

  1. ^ About CHERRY. Cherry. [2015-08-29]. (原始内容存档于2015年3月17日). 
  2. ^ CHERRY机械键盘历史. Youku 优酷. 
  3. ^ 台灣黑軸與台灣白軸的樣式. 键谈坊. [2015-08-30]. 
  4. ^ Low profile switch. [2015-08-29] (英语). A low profile switch key has a base which slidingly supports a pushbutton. The pushbutton is slidingly engaged with a plunger body by a lost motion connection 
  5. ^ 刘达仁. 新鍵軸登場 入門機械鍵盤巡禮. PCM电脑广场. 2014-08-19 [2015-08-29]. 

外部链接[编辑]

键盘制造公司[编辑]