JPH048888B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 本発明は光学式キーボードに関するものであ
り、更に詳しくいえば容易にキーボードに製作し
得る形成した通常の光伝送部材を有する光学式キ
ーボードに関するものである。

背景技術 従来の光学式キーボードは任意のキーの下方へ
の押下が光源と光りセンサ間で伝達される光の通
過を遮断するように配列されたキーマトリクスか
ら成る。これらキーは行列マトリクスで配列され
るので、一般に各行及び各列に対して光源及び光
センサがある。行のセンサ及び列のセンサの両方
のタエツクは押下されたキーの同定を指示するた
めに行われる。このようなキーボードは適正に押
下されたキーを正しく表示するけれども、それら
は後述のＮ個のキー・ロールオーバ機能を与える
ものではない。同じ行又は同じ列における２つ以
上のキーが同時に押下される場合、システムがこ
のように押下されたこれらのキーを識別する機能
をＮ個のキー・ロールオーバ機能という。以下、
このような機能をキー・ロールオーバ機能と称す
る。これらの型のキーボードは製造上の利点を与
える通常の光伝送部材より成る成形部品から容易
に組立てることができる。

米国特許第3856127号は各行のキーに関連する
光源及び各列のキーに関連する光センサを有する
マトリクス・キーボード装置をその第７図及び第
８図に開示している。個々の光学フアイバの束は
各光源から発するように配置され、スイツチ遮断
装置に隣接した異なる列位置で終端する各束に
個々のフアイバを有する行に沿つて横切るように
配列される。

第２の光学フアイバの束は各センサから発し、
スイツチ遮断装置に隣接した異なる行位置で終端
する各束の個々のフアイバを有する各列に沿つて
横切つている。行の光源は逐次に作動され、その
作動された光源から導かれる光学フアイバを隣接
して有する任意のスイツチ遮断装置の作動によつ
て隣接した列の光学フアイバを介してそのスイツ
チと関連した行のセンサに伝送される光は遮断さ
せられる。従つて、同一行の多数のスイツチは作
動され、キーの押下の多重指示を対応する列セン
サに与える。更に、同一行のキーの多重同時押下
は計時された逐時出力信号を同一列のセンサに与
え、それによつて押下されたすべてのキーを指示
する。従つて、このキーボードはＮ個のキー・ロ
ールオーバの能力を持つている。しかしながら、
このキーボードは、キーの作動が光の遮断を行う
よう各列の光学フアイバが各対応する行の光学フ
アイバと正確に整列されなければならないので、
その組立てが非常に複雑になる。更に、各フアイ
バは光源及びセンサに対して適正に配置されなけ
ればならない。更に、際どい位置に置かれたフア
イバが機械の振動で変位しないようにするために
フアイバは機械のフレームに正しく固定されなけ
ればならない。従つて、キーボードは適正な作業
順序で組立てそして保持するのが難しい。

発明の開示 本発明の目的は、従来技術の上記欠点を克服
し、同一行又は同一列の２つ以上のキーが同時に
押下された場合、これらの識別を可能にするキ
ー・ロールオーバ機能を有する光学式キーボード
装置を提供することにある。

Ｎ個のキー・ロールオーバの能力を有する成形
光学式キーボードを得るために、本発明のキーボ
ードはキーボード検出アセンブリを形成するよう
容易に一緒に折られ得る２つの独得な形をした光
伝送部材を備えている。この光伝送部材は、光が
光源から共通の列光伝送路に沿つて種々の行光伝
送路へ、それから共通の行光路に沿つてセンサに
伝送されるように光伝送路に沿つて光を曲げるた
めの反射面を形成している。キー作動部を支持す
るもう１つの成形アセンブリは検出アセンブリに
対して設けられ、それによつて各光伝送路を個々
に決め且つ整列する必要を除く。この後者のアセ
ンブリは光伝導部材の１つとまた成形される。

本発明を実施するための最良の態様 第１図を参照すると、本発明によつて構成され
部分的に組立てられたキーボード・アセンブリ１
１の透視図が示されている。このキーボード・ア
センブリ１１は第１の光伝送部材１３ａ，１３
ｂ，１３ｃと、第２の光伝送部材１５と、キー作
動アセンブリ１７と、複数の光源アセンブリ１９
と、複数のセンサ・アセンブリ２１とを含んでい
る。

キー作動アセンブリ１７は支持プレート２３、
キーボタン２５（２５ａ乃至２５ｃ）、キー・ス
テム２７、遮断装置２９及びスプリング３１を含
んでいる。キーボタン２５の押下はスプリング３
１を圧縮させ、キー・ステムが支持プレート２３
を通して下方へ動かされ、遮断装置２９を光路遮
断位置へ動かす。第２の光伝送部材１５に形成さ
れた溝３３は遮断装置２９を機械的に底に達しな
いですべての光りを遮断するために下降するため
に下降することを可能にする。

複数の光源アセンブリ１９上にある作動された
光源３７から発し、複数のセンサ・アセンブリ２
１上にあるセンサ３９に達する光ビーム３６の光
線３５は、遮断装置２９により遮断されない場
合、このような光線３５が移動する光路を示して
いる。光源３７はそれに関連する所定の光束分布
を有する通常の発光ダイオードでよい。第１の光
伝送に材１３ｃの端面４１は光源３７からのエネ
ルギを光をわずかに収束する第１光伝送部材１３
ｃに沿つて再指向するために円形のレンズ状に形
成されている。光ビーム３６が第１の光伝送部材
１３ｃの下部を横切ると、それはその光ビームの
一部を下方へ曲げる又は反射する面４３ａ〜４３
ｃに突き当たる。各行のキーに対する各第１の光
伝送部材１３ａ〜１３ｃ内には面４３が形成され
ている。第１の光伝送部材１３ｃの各面４３の面
積は他の面４３のそれと異つている。各面４３の
面積は第１の光伝送部材１３ｃ内の光ビーム３６
の各分割に対して下方へ曲げられた光エネルギー
が等しくなるように設計されている。面４３ａは
面４３ｅよりも光源３７に近いので面４３ａの面
積は面４３ｅのそれよりも小さい。したがつて、
面４３ａ〜４３ｅの面積はその関連する光源３７
からの距離に逆比例する。

第１の光伝送部材１３ｃの第２の面４５ａ〜４
５ｅは光ビーム３６の初期の移動方向に対しほぼ
直交又は垂直の方向に見える右方へこの光を再指
向するのに使用される。このように指向される
と、分割された光ビーム３６は複数のセンサ・ア
センブリ２１の全体な方向へ指向される。

第１の光伝送部材１３ａ〜１３ｃはアクリル・
プラスチツクのような透明なプラスチツク材料か
ら形成されている。第１の光伝送部材へ入る光束
の大部分は全内部反射現象のためその中に留ま
る。面４３及び４５は光エネルギーの進行方向を
変えるようにその光エネルギー全部を全内部反射
により反射するに十分大きい表面積を持つように
設計されている。一旦その光ビーム３６が面４５
から反射されると、それらは第１の光伝送部材１
３ｃの面４７を通過しそして、遮断装置２９によ
り阻止されない場合、対になつた４９ａ〜４９ｅ
で第２の光伝送部材１５に入る。面４７ａ〜４７
ｅ及び４９ａ〜４９ｅの各々は光の漏れを最小し
且つ光透過を最大にするように１つの対として設
計されている。第２の光伝送部材１５もアクリ
ル・プラスチツクのような透明なプラスチツク材
料から形成されている。

面４９ａ〜４９ｅを通つて第２の光伝送部材に
入る光は全内部反射又は面５１ａ〜５１ｅから面
５３及び５５への屈折を用いる面４７及び４９の
設計によつて反射される。面５３及び５５は光を
第２の光伝送部材１５の特定の部分に閉じ込める
ために使用される。光線３５は光が面５７ｅから
センサ３９の能動素子に照射されることを示して
いる。面５７ｅは光センサ３９上に集束するよう
に設計されている。

図示のように、複数の第１の光伝送部材１３
ａ，１３ｂ，１３ｃがあり、それはキーボード・
アセンブリ１１の各行に対して１つの光伝送部材
がある。更に、第２の光伝送部材１５は光が伝送
される異なる行を指定するように溝６１で分割さ
れる。第１の光伝送部材１３は支持プレート２３
と共に単一の部品として形成され、第２の光伝送
部材１５は溝６１のない単一の片又は溝６１によ
り示されるように分割された複数の片として形成
される。

第２図を参照すると、キーボード・アセンブリ
１１の一部の側断面図が示される。図示のよう
に、キーボタン２５が押下されると遮断装置２９
は第１の光伝送部材１３の面４７と第２の光伝送
部材１５の面４９間の光路を遮断する。

第３図、第４図、第５図を参照すると、第１の
光伝送部材１３ｃの平面図、側面図、端面図がそ
れぞれ示されている。この特定な説明では、第１
の光伝送部材１３ｃは２つの部分７１及び７３及
び他のレンズ並びに面４１から形成される。部分
７３は面４３ａ、４３ｂ、４３ｄを含むように形
状にされ、一方部分７１は面４３ｅ、４３ｃを有
する。これらの図は面４３及び４７の寸法を変え
て示している。

第６図及び第７図は第２の光伝送部材１５の一
部の側面図及び端面図である。図示のように、第
２の光伝送部材１５は単片で、溝６１′を有し、
面４９ｄ及び面４９ｅは同一寸法で示されてい
る。面４９ｄ及び４９ｅは第４図の面４７の各面
に対応して形成される。更に、溝６１′は除去さ
れてもよい。

第１図を再び参照してキーボード・アセンブリ
１１の動作を説明する。光源８１，８３，３７は
一時に１つずつ順次に作動される。例えば、光源
３７が作動されると、第１の光伝送部材１３ｃだ
けが複数の光源アセンブリ１９上の１つの光源か
ら光を受信する。この光は前述のように反射され
るので、光は面４７ａ〜４７ｅのすべてを通して
同時に発し、第２の光伝送部材１５を通して伝送
され、複数のセンサ・アセンブリ２１にあるセン
サ３９，８５〜８８によつて同時に受光される。
この複数のセンサ・アセンブリ２１上にあるセン
サによるこのような同時受光は第１の光伝送部材
１３ｃを通つて伝送された光と関連したキーが押
下されなかつたことを指示する。

光源８３がオンになる時、第１の光伝送部材１
３を通して伝送される光ビームは面９１ａ〜９１
ｅから同様に発生する。しかしながら、面９１ｅ
から発する光は遮断装置２９により第２の光伝送
部材１５に入るのを阻止される。従つて、センサ
３９は光源８３からの光の存在を検出しない。光
源８３が作動されセンサ３９が光源８３の作動期
間中光を検出できなかつたことを論理装置が理解
するので、キーボタン２５ａが押下されたことを
この論理装置が検出し得ることは極めて明らかな
ことである。

この論理装置が同時のキー押下を検出し得るＮ
個のキー・ロールオーバが設けられている。例え
ば、キーボタン２５ｂがキーボタン２５ａと同時
に押下された場合、光源８３から発した光はセン
サ８５に達しない。センサ３９及び８５の両方が
光源８３からの光をその作動時間中検出できない
ので論理装置は２つのキーが押下されたことを指
示することができる。従つて、第１の光伝送部材
１３ａ〜１３ｃに関連する行のすべてのキーボタ
ン２５の同時押下はこの論理回路によつて検出さ
れることができる。

同様に、キーボタン２５ｃがキーボタン２５ａ
と同時に押下された場合、光源８１が作動される
とその光源からの光はセンサ３９によつて検出さ
れない。然る後、光源８３が作動されるとセンサ
３９によつて光は検出されない。従つて、ロジツ
クはキー２５ｃ及び２５ａの両方が同時に押下さ
れたという指示を与える。キー２５ａ，２５ｂ及
び２５ｃが同時に押下された場合、センサ３９だ
けが光源８１からの光をその作動時間中検出する
ことができず、然る後センサ３９及び８５の両方
が光源８３の作動時間中光を検出することができ
ない。従つて、システム論理装置は３つのキーボ
タンすべてが押下されたことを判定できる。

第８図を参照すると、本発明のキーボードの検
出論理回路１０１の該略図が示される。この回路
１０１はマイクロプロセツサ１０３及びデコー
ダ／ドライバ回路１０５を含んでいる。このマイ
クロプロセツサはバス１０７上の刻時された出力
信号をデコーダ／ドライバ回路１０５へ供給する
ようにプログラムされる。一方、デコーダ／ドラ
イバ回路１０５は線１０９上の出力信号を対応す
る複数の発光ダイオード（LED）１１１に供給
する。これらの発光ダイオードは第１図の光源ア
センブリ１９上の光源３７，８１，８３に相当す
る。線１０９上に供給された信号は相互に排他的
であり、時間的に順序づけられる。更に、マイク
ロプロセツサ１０３は線１１５によつてその入力
ポートに接続されたセンサ１１３に応動する。セ
ンサ１１３は第１図のセンサ３９，８５〜８８に
相当する。

第９図を参照すると、本発明のキーボード・ア
センブリの論理の流れ図が示される。第８図のマ
イクロプロセツサ１０３はブロツク１２１により
示されるようにパワー・オン（電源投入）の際そ
れのレジスタ及びアレーを初期設定させる。然る
後、ブロツク１２３により示されるようにレジス
タのカウントが１に等しくセツトされ、ブロツク
１２５により示されるように第１図の光源８１の
ような第１の発光ダイオード（LED）がオンに
される。ブロツク１２７により示されるような遅
延の後、ブロツク１２９により示されるように、
センサ３９，８５〜８８の出力が抽出され、ブロ
ツク１３１により示されるようにこれらセンサの
与えた指示が変化したかどうかを判定するような
テストが実行される。キーボタン２５（第１図）
が動作しないことを指示する変化がない場合、ブ
ロツク１３３により示めされるようにすべての光
源８１〜８３〜３７が逐次作動したかどうかを判
定するテストが行われ、もしそのように作動しな
かつた場合、ブロツク１３５により示めされるよ
うにそのカウントが増加されそしてブロツク１２
５により示めされるように付勢されるべき次の発
光ダイオードがオンにされる。すべての光源が付
勢されてしまつた場合、ブロツク１２３により示
めされるようにそのカウントは光源１に等しくセ
ツトされこの手順が再び繰返される。

キーの状態が前の質問状態から変化した時には
いつもブロツク１３１は変化情報を指示し、その
情報は一時フアイルに記憶されそして変化が検出
されたことを指示するためにフラグがセツトされ
る。特定のキー押下を指定する変化情報は第８図
のマイクロプロセツサ１０３によるその後の処理
のために記憶される。このマイクロプロセツサは
特定のキーボタン２５が作動したか否かを利用装
置へ指示する。これは一般にブロツク１３７によ
つて指示される。

以上の説明は互いに直角に交差する行及び列の
マトリクスにより本発明のキーボードを開示した
ものであるが、平行でない行及び列を持つた種々
のキーボード構成が本発明の精神逸脱することな
く使用可能であることは当業者には明らかであろ
う。更に、第１の光伝送部材を形成する独立した
部品が開示されているが、支持プレート２３と結
合して形成されているが、支持プレート２３と結
合して形成される単一の部品が第１の光伝送部材
に対して利用可能であることも明らかである。本
発明の効果はＮ個のキー・ロールオーバ機能を持
つた光学的キーボードを与えるのに比較的少数の
個別部品しか必要としないことである。

本発明はこの好ましい実施例を参照して詳しく
示され且つ説明されたけれども、上記の及びその
他の形状及び詳細部の変更が本発明の精神及び範
囲を逸脱することなく行われ得ることは当業者が
理解するところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて構成されたキーボー
ド・アセンブリの部分的透視図、第２図はキーボ
ード・アセンブリの一部の側断面図、第３図は第
１の光伝送部材の平面図、第４図は第１の光伝送
部材の側面図、第５図は第１の光伝送部材の端面
図、第６図は第２の光伝送部材の一部の側面図、
第７図は第２の光伝送部材の一部の端面図、第８
図は本発明のキーボードの検出論理回路の概略
図、第９図は本発明のキーボードの論理の流れ図
である。 ２５ａ，２５ｂ，２５cc……キー、８１，８
３，３７……光源、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……
第１の光伝送部材、１５……第２の光伝送部材、
２９……遮断装置、３９，８５，８６，８７，８
８……センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｍ行×Ｎ行のマトリクス状に配列された複数
   のキーと、 各列に対して少なくとも１つ設けられ、Ｎ個の
   光ビームを発生する少なくともＮ個の光源と、 各行に対して端子点を有し、各々は前記Ｎ個の
   光源の１つからＭ個の端子点まで伝送するために
   少なくともＮ個の共通光伝送路を有する第１の光
   伝送部材と、 各行に対して１つ設けられ、各々はＮ個の受光
   器を有する少なくともＭ個の共通光伝送路を有
   し、Ｍ個の光伝送路の各Ｎ個の受光器は、その間
   に光路を形成するために前記第１の光伝送部材の
   異なる光伝送路の端子点に整列されている第２の
   光伝送部材と、 各々が異なるキーの押下に応じ、キー押下の際
   その間の光路を遮断するために端子点と対応する
   受光器間に独特に位置する複数の遮断器と、 各々がその関連する第２の光伝送路に沿つて伝
   送する光の有無を検知するため前記Ｍ個の光送路
   の異なる１つに整列されているＭ個の光センサ
   と、 前記光源を時間的に逐次動作させ、押下された
   キーを指示する論理指示を与えるように前記セン
   サの出力信号を取り出すための論理装置とを備
   え、 前記第１の光伝送部材は、前記Ｎ個の光ビーム
   の各々の伝送路に沿つたＭ個の反射面を有し、各
   反射面はその関連する光ビームの一部を前記第１
   の伝送部材内のその第１の進行面から前記第１の
   伝送部材内の第２の進行面まで垂直に反射し、前
   記光ビーームの一部を前記第１の進行面から垂直
   に変位された前記第１の伝送部材内の第３の進行
   面に沿つて、前記第１の進行面の前記光ビームの
   進行方向にほぼ直交する方向に反射するためのＭ
   個の反射面を有し、 前記第２の光伝送部材は、光を各Ｍ個の共通光
   伝送路に沿つて前記受光器から前記光センサに指
   向するために前記Ｍ個の伝送路の各々に対して少
   なくともＮ個の反射面を有していることを特徴と
   する光学式キーボード。