DE3307336C2

DE3307336C2 - Opto-elektrische Tastatur

Info

Publication number: DE3307336C2
Application number: DE19833307336
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. 4790 Paderborn Heumann; Werner Dipl.-Ing. John; Gerd Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Mrozynski; Jens Dr. Weber
Original assignee: Krone GmbH
Current assignee: HEUMANN, MARTIN, DIPL.-ING., 2863 RITTERHUDE, DE J
Priority date: 1983-03-02
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE3307336A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine opto-elektrische Tastatur, bei der die jeweiligen Lichtwege durch die Betätigung der Taste (1) umgelenkt werden, indem eine am Tastenschaft (1a) angeordnete, unter 45° stehende reflektierende Ebene (3) in den von einer gepulsten Lichtquelle (L) ausgesendeten Lichtstrahl (5) eingeführt wird und den Lichtstrahl (5) zu einem Detektor (D) leitet, der bei Nichtbetätigung der Taste (1), da der Lichtstrahl (5) in diesem Zustand unreflektiert das Tastenfeld durch die im Tastenschaft (1a) angeordneten Bohrungen (1b bzw. 1c) verläßt, im passiven Zustand gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine opto-elektrische Tastatur, insbesondere für den Fernmeldebereich nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bisher sind zwei Tastaturformen im wesentlichen bekanntgeworden:

a) Kontakttastatur

mit dem Nachteil endlicher Lebensdauer — abhängig von der Kontaktlebensdauer —, einem altersabhängigen Übergangswiderstand der Kontakte und den erheblichen Kosten für das Kontaktmaterial und

b) Widerstandsmatten

bei denen durch Koordinatenmessung des Widerstandes der Betätigungspunkt der Tastatur ermittelt wird.

Es besteht daher die Notwendigheit, eine Tastatur zu entwickeln, die folgende Anforderungen erfüllt:

a) verschleißfreie Kontaktgabe (möglichst durch berührungslose Kontakte),

b) eindeutige Funktionsgabe, d. h. die Doppelbelätigung von Tasten muß zu eindeutigen Aussagen führen,

c) einfache Herstellbarkeit aus möglichst wenigen unterschiedlichen Teilen (Kunststoff) mit entsprechend geringen Präzisionsanforderungen,

d) möglichst geringer Leistungsverbrauch (Wunschwert 0),

e) Ausgabe eines mitroprozessor-kompatiblen Signals (Zeilen/Spaltendecodierung).

Diese Forderungen werden zweckmäßigerweise durch eine Tastatur erfüllt, bei der matrixförmige Lichtwege durch Betätigen einer Taste unterbrochen werden. Auf diese Weise kann die Tastenbetätigung nach Zeilen und Spalten decodiert werden (eins-aus-n-Decodierung für Zeilen und Spalten). Die mehrfache Betätigung von Tasten zur gleichen Zeit führt zu ungültigen elektrischen Signalen.

Nachteil dieser Anordnung ist die ständige Betriebsbereitschaft der optischen Wege, d. h. alle Sender und alle Empfänger müssen in Betrieb sein. Dabei kommt erschwerend hinzu, daß die Empfänger im Hellzustand einen ungleich höheren Strom verbrauchen als im Dunkelzustand (Dunkelstrom). Die Popularität dieser Anordnung ist aus diesem Grunde bisher auch nicht sonderlichhoch.

Es sind Veröffentlichungen bekanntgeworden, die die direkte Strahlung zwischen Sender und Empfänger ausnutzen, d. h. aktive optische Pfade verwenden, die durch Tasten unterbrochen werden. Dabei sind die Lichtwege matrixförmig in zwei Ebenen (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 23, No. 11 vom April 1981, S. 4998—4999) oder in mehreren Ebenen bei der DE-PS 12 60 550 angeordnet. Beide Veröffentlichungen haben Einrichtungen, die den Leistungsverbrauch auf den aktiven optischen Wegen verringern.

Die IBM Technical Disclosure Bulletin Veröffentlichung benutzt Scan-Verfahren, nach denen Zeilen und Spalten sequentiell abgefragt werden (Pulsbetrieb), so daß nur ein optischer Empfänger erforderlich wird.

Die DE-PS 12 60 550 benutzt Lichtspeicherelemente (fluoreszierende Platten), die durch eine Lichtquelle in einer Pulsfolge aufgeladen werden; nur im aktiven Betriebszustand wird die Lichtquelle dauernd eingeschaltet. Eine Sensorik sorgt für eine hinreichende Füllung der Lichtspeicher.

Beide Verfahren verfugen daher über eine relativ aufwendige Zusatztechnik, um Energie zu sparen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu entwickeln, die die oben erwähnten Nachteile, insbesondere einen hohen Stromverbrauch vermeidet. Die sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile sind in der Figurenbeschreibung näher beschrieben.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Maßnahmendes Anspruches 1.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dar-

gestellt

Es zeigt

F i g. 1 eine Taste des Tastenwahlblockes, bei dem die Lichtwege auf einer Ebene liegen und unterschiedliche Lichtfarben besitzen, F i g. 1 a die Taste nach der Betätigung,

F i g. 1 b eine Draufsicht, wobei der Tastenschaft keine Bohrungen aufweist und lichtdurchlässig ist im unbetätigten Zustand der Taste,

F i g. Ic gleiche Ansicht wie in F i g. Ib mit betätigter to Taste,

F i g. 2 die Spaltendecodierung,

F i g. 3 die Zeilendecodierung,

F i g. 4 die Lichtverteilung mit einer Multiwege-Anordnung und F i g. 5 die Lichtverteilung mit einer Filteranordnung.

Wie die F i g. 1 zeigt, wird der von einer gepulsten Lichtquelle L ausgehende Lichtstrom 5 durch eine matrixförmige Tastaturanordnung geleitet und verläßt unreflektiert das Tastenfeld, d. h. der Lichlweg findet im Ruhezustand keine Detektoren D vor. Der Tastenschaft la weist hierzu zwei sich kreuzende Bohrungen Ib, Ic auf.

Nach Betätigung der Taste 1 wird — wie die Fig. la zeigt — in den Lichtweg eine unter 45° zum Lichtweg reflektierende Ebene 3 gesenkt, so daß der Lichtstrahl 5 der gepulsten Lichtquelle L auf einen Detektor D gelenkt wird. Dieser Detektor D geht damit vom bisherigen Dunkelstrom in den Hellstrom während der Pulsphasen der gepulsten Lichtquelle L über. Dadurch entsteht der Vorteil, daß der Empfänger, der zu einem Lichtweg gehört, während der ganzen Ruhepause mit dem sehr geringen Dunkelstrom betrieben wird. Nur während des Betriebsfalls und während des Lichtpulses wird ein Hellstrom benötigt, so daß eine erhebliche Energieeinsparung gegenüber bisher bekannten Anordnungen möglich ist.

Eine weitere Lösung ist in den Fig. Ib und Ic dargestellt. Hier ist der Tastenschaft la lichtdurchlässig, dafür fehlen die in F i g. 1 dargestellten Bohrungen Ib, Ic. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Durchmesser des Tastenschaftes la auf den Durchmesser der Bohrungen \b. Ic reduziert wird und die Lichtwege zwischen Lichtquelle L und Detektor Din Festkörpern verlaufen (optische Faser), da dann der Tastenschaft la als Sammellinse wirkt und das aus der Zubringerfaser austretende Licht in die Abnehmerfaser fokussiert — wie Fig. Ib zeigt —. Damit werden die Verluste der optischen Leistung sehr klein.

Die reflektierende Ebene 3 wird bei dieser Lösungsmöglichkeit als Anschliff 3a ausgebildet, der bei Tastenbetätigung — wie die F i g. Ic zeigt — wie eine reflektierende Fläche wirkt.

Die F i g. 2 zeigt die Spaltendecodierung in einer Zweiebenen-Matrix, die Fi g. 3 zeigt die dazugehörige Zeilendecodierung mit den gepulsten Lichtquellen L und den Detektoren D.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist durch die Anordnung nur einer Lichtquelle L' zu sehen, die die Vielzahl der gepulsten Lichtquellen L ersetzt. Das Licht der eo Lichquelle L' wird — wie die Fig.4 zeigt — durch optische Leiter 6 an die Stelle der gepulsten Lichtquellen L gebracht.

Die F i g. 5 zeigt die Lichtverteilung von der Lichtquelle L' zu den gepulsten Lichtquellen L mit einer FiI-teranordnung. Im optischen Leiter 6 wird das Licht an den Schnittflächen 7 umgelenkt.

Bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Tasten entsteht ein von der »eins-aus-n-Decodierung« abweichendes Signal for die Zeilen und Spalten, das elektrisch als ungültig bewertet wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Opto-elektrische Tastatur bei der der jeweilige Lichtweg zwischen Sender und Empfänger durch Betätigen einer Taste hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Betätigung der Taste (1) eine am Tastenschaft (la) angeordnete, unter 45° stehende reflektierende Ebene (3) in den von einer gepulsten Lichtquelle (L) ausgesendeten Lichtstrahl (5) eingeführt wird und diesen zu einem Detektor (D) leitet, der bei Nichtbetätigung der Taste (1), da der Lichtstrahl (5) in diesem Zustand unreflektiert das Tastenfeld durch die im Tastenschaft (ta) angeordneten Bohrungen (16 bzw. ic) verläßt, in passivem Zustand gehalten wird.

2. Opto-elektrische Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Tastenschaft (la^zwei sich kreuzende Bohrungen (16, IcJ angeordnet sind.

3. Opto-elektrische Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwege auf zwei Ebenen liegen und die gleiche Lichtfarbe besitzen.

4. Opto-elektrische Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwege auf einer Ebene liegen und unterschiedliche Lichtfarben besitzen.

5. Opto-elektrische Tastatur nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine gepulste Lichtquelle (L') über optische Leiter (6) und einen Verteiler (4) das Licht an eine Vielzahl von gepulsten Lichtquellen (L) verteilt.

6. Opto-elektrische Tastatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von der gepulsten Lichtquelle (L') an den Schnittflächen (7) der optischen Leiter (6) zu den gepulsten Lichtquellen (L) gelenkt wird.

7. Opto-elektrische Tastatur bei der der jeweilige Lichtweg zwischen Sender und Empfänger durch Betätigen einer Taste hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Taste (1) einen lichtdurchlässigen Tastenschaft (Xa) besitzt, an dem eine als Anschliff (3a) ausgebildete, unter 45° stehende reflektierende Ebene (3) angeordnet ist, welche nach Betätigung der Taste (1) in den von einer gepulsten Lichtquelle (L) ausgesendeten Lichtstrahl (5) eingeführt wird und diesem zu einem Detektor (D) leitet, der bei Nichtbetätigung der Taste (1), da der Lichtstrahl (5) in diesem Zustand unreflektiert das Tastenfeld durch den lichtdurchlässigen Tastenschaft (\a) verläßt, in passivem Zustand gehalten wird.