JPH02312120A - スイッチマトリックス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 複数のスイッチをマトリックス状に配設させたスイッチ
マトリックス装置の構成に関し、機械的スイッチを使用
したものと同等の構成で光学的スイッチを利用し長寿命
化せしめることを目的とし、 発光素子、該発光素子のカソード電極端子に一端を接続
した抵抗、該カソード電極端子にコレクタ端子を接続し
該発光素子に対向する受光素子を具えたスイッチ部と、 該発光素子と受光素子との間の光路を開閉する操作部と
、 複数の該発光素子のアノード電極端子が接続された複数
の第１の配線と、 該第１の配線を介して該スイッチ部の被検電圧を検出す
る検出回路と、 複数の該抵抗の他端および該受光素子のエミッタ端子と
を接続した複数の第２の配線と、該第２の配線を１本ず
つ順次零ボルトに接続せしめる駆動回路と、 該被検電圧を所定の基準電圧と比較しその比較信号を出
力するコンパレータと、 を具えてなることを特徴とし構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、キーボードの如く複数個のスイッチをマトリ
ックス状に配設した装置、特に発光素子。

受光素子１発光素子に接続された抵抗を有するスイッチ
部と、発光素子と受光素子との光路を開閉する操作部等
を具えてなるスイッチマトリックス装置の構成に関する
。

コンピュータの入力装置等に利用されるスイッチマトリ
ックス装置（キーボード）は、近年、低コスト化に加え
高信頬性が要求されている。このため、低コストかつ高
僧転性のスイッチマトリックス装置の実現が望まれてい
た。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕スイッチ
部と操作部からなる複数のスイッチをマトリックス状に
配設し、操作されたスイッチを駆動回路および検出回路
によって検知するスイッチマトリックス装置に使用され
るスイッチは、スイッチ部に機械的可動部分を有するも
の、光素子（発光素子）または磁気素子（ホール素子等
）を利用しスイッチ部に機械的可動部分がないものに大
別される。

金属ばねやゴムばね等を利用し可動電極が固定電極に当
接する機械的可動部分を有するスイッチは、一般に広く
利用されているが、可動部の摩耗および変形等によって
比較的短寿命であり、特性が低下し易いという問題点が
ある。

発光素子と受光素子とを対向せしめたホトインタラプタ
の如く光学的手段を利用したスイッチは、スイッチ部が
機械的に損耗されないため長寿命であるが、各スイッチ
に最低４本の配線が必要であり、複数のスイッチをマト
リックス状に配設するスイッチマトリックス装置では、
駆動回路および検出回路に接続させる配線が輻幀化する
という問題点がある。

ホール素子の如く磁界変化を利用したスイッチは、光学
的手段によるスイッチと同様に機械的損耗がなく長寿命
であるが、機械的可動部分を有するスイッチおよび光学
的に動作するスイッチより高価であり、スイッチマトリ
ックス装置に利用することはコスト的に不適当であると
いう問題点がある。

本発明の目的は、光学的に動作するスイッチを利用し、
かつ、従来の機械的スイッチを利用したものと同等の構
成で各スイッチの動作が選択的に検知可能なスイッチマ
トリックス装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のスイッチマトリックス装置はその実施例を示す
第１図および第２図によれば、発光素子１０、発光素子
１０のカソード電極端子に一端を接続した抵抗１２．該
カソード電極端子にコレクタ端子を接続し発光素子１０
に対向する受光素子１１を具えたスイッチ部２１と、 発光素子１０と受光素子１１との間の光路を遮蔽手段（
遮蔽Ｆｉ）１３が開閉する操作部２２と、複数の発光素
子１０のアノード電極端子が接続された複数の第１の配
線１０〜１５と、 第１の配線１０〜】、を介して該スイッチ部の被検電圧
を検出する検出回路２と、 複数の抵抗１２の他端および受光素子１１のエミッタ端
子とを接続した複数の第２の配線３０〜３５と、第２の
配線３０〜３５を１本ずつ順次零ボルトに接続せしめる
駆動回路４と、 該被検電圧を所定の基準電圧と比較しその比較信号を出
力するコンパレータ５と、 を具えてなることを特徴とする特 〔作用〕 上記手段によれば、非操作（ｏｐｐ　）時のスイッチは
発光素子からの光が受光素子に入り該受光素子（受光ト
ランジスタ）をＯＮ状態とし、該スイッチには発光素子
と直列に接続された抵抗に流れる電流１ｒと受光素子に
流れる電流Ｉｏの和の電流が流れるようになる。そこで
、スイッチを操作し操作（ＯＮ）状態の発光素子からの
光が遮蔽手段によって遮られると、受光素子はＯＦＦ状
態となり、受光素子からの電流１ｏが零となり該スイッ
チに流れる電流はＩｒだけとなり、前記非操作時に比べ
て低電流になる。

かかるスイッチをマトリックス状に配設し、それらを駆
動回路と検出回路に接続すれば、選択的に操作されたス
イッチの検知が行われるようになる。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の実施例によるスイッチマ
トリックス装置（キーボード）を説明する。

第１図は本発明の一実施例ｄよるキーボードの構成を示
す模式回路図、第２図は第１図に示すスイッチのスイッ
チ部の模式回路図、第３図は第１図に示すスイッチの構
成例を示す模式側面図である。

第１図において、複数本（図は６本）のＹ配線（第１の
配線）１０〜１５は検出回路（セレクタ）２に接続し、
複数本（図は６本）のＸ配線（第２の配線）３０〜３５
は駆動回路（デコーダ）４に接続し、検出回路２にはコ
ンパレータ５が接続される。マトリックス状に配設され
た複数個（図は３６個）のスイッチ６は、一端がＹ配線
１０〜ｌ、の何れかに接続すると共に、他端がＸ配線３
０〜３５の何れかと接続する。

駆動回路４は、外部からのセレクト信号７により、電気
的に開放状態のＸ配線３０〜３５を順次零ボルトに接続
させるようになる。

検出回路２は、外部からのセレクト信号８により、Ｙ配
線１０〜ｌ、を順次コンパレーク５に接続させるように
なる。

スイッチ６に印加される供給電源電圧Ｖｃｃは、制限抵
抗９を介して各Ｙ配線１０〜１５に供給され、コンパレ
ータ５には電源電圧Ｖと基準電圧ＶＳとが印加される。

第２図および第３図において、スイッチ６は発光素子ｌ
Ｏ２発光素子１０のカソード電極端子に一端を接続した
抵抗１２．該カソード電極端子にコレクタ端子を接続し
発光素子ｌＯと対向する受光素子１１を具えたスイッチ
部２１と、発光素子１０と受光素子１１との間の光路を
遮蔽板１３が開閉する操作部２２とを具え、各発光素子
１０のアノード電極端子はＹ配線１０〜ｌ、の何れかに
接続し、抵抗１２の他端および受光素子１１のエミッタ
端子はＸ配線３０〜３、の何れかに接続される。

このように構成したキーボードにおいて、制限抵抗９の
抵抗値をＲ１発光素子１０に接続させた抵抗１２の抵抗
値を１１発光素子１０のドロップ電圧をＶｏ、受光素子
１１のドロップ電圧をＶＣ！とすれば、受光素子１１が
ｏｐｐ状態である非操作時のスイッチ６、即ち遮蔽板１
３が発光素子１０の光路を遮らないスイッチ６に流れる
電流Ｉ　ｏｆｆの電圧Ｖ。ｆｆは、イッチ６、即ち遮蔽
板１３が発光素子１０の光路を遮るスイッチ６に流れる
電流Ｉ。７の電圧Ｖ。１は、一般に発光素子１０のドロ
ップ電圧ＶＤ　〜１５２　Ｖ。

受光素子１１のドロップ電圧Ｖｃｘ＝１５２Ｖであり、
それらの素子１０．１１を使用しｒ＝２Ｒ，Ｖｃｃ−５
■とすれば、 Ｖｏｔｔ　””Ｖｏ　＋Ｖｃｅ　　〜２．４　ＶＶ　ｏ
ｎ＝　Ｖｃｃ　　１／３・（Ｖｃｃ　　Ｖ　ｏ　）　’
ｉ３５　Ｔ　Ｖとなる。

従って、検出基準電圧Ｖｓを３ｖに設定すれば、操作さ
れたスイッチ６と操作されないスイッチ６とは、コンパ
レータ５からの出力がＶｓ　　ＶｏｒｔまたはＶ　Ｓ　
　Ｖ　ｏ　ｎとなることによって識別されるようになる
。

第３図において、スイッチ６はホトインタラプタ３７と
直列抵抗１２からなるスイッチ部２１をプリント配線板
３１に実装し、複数の操作部２２が共通パネル３２によ
って連結状態に構成される。

操作部２２はパネル３２９手繰作によって押下されるキ
ー３３５キー３３の下面より垂下するスライダ３４゜キ
ー３３を常時押し上げているコイルばね３５にて構成し
、パネル３２には複数の筒状突起３６が形成されている
。そして、各筒状突起３６内にはスライダ３４が上下動
自在に嵌合し、各筒状突起３６の外側にキー３３を上方
に付勢するコイルばね３５が嵌挿され、スライダ３４の
下面より遮蔽板１３が垂下する。

スイッチ部２１は発光素子と受光素子との対向間に光路
３８が構成されており、キー３３の非操作（非押下）時
においてスイッチ部２１より上方に位置する遮蔽板１３
は、キー３３の操作（押下）によって光路３８を遮断す
るようになる。次いで、該操作を解除するとキー３３は
コイルばね３５が有する復元力によって押し上げられ、
光路３８は開通するようになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明はスイッチ部に発光素子と
受光素子と抵抗とを具え、該スイッチ部と操作部からな
る複数のスイッチをマトリックス状に配設し、それらを
駆動回路と検出回路とに接続させたことるこより、機械
的スイッチを使用した従来のものと同等の機能で長寿命
のスイッチマトリックス装置を提供できるようにした効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるキーボードの構成を示
す模式回路図、 第２図は第１図に示すスイッチのスイッチ部の模式回路
図、 第３図は第１図に示すスイッチの構成例を示す模式側面
図、 である。 図中において、 １０〜１５は第１の配線、 ２は検出回路、 ３０〜３Ｓは第２の配線、 ４は駆動回路、 ５はコンパレータ、 ６はスイッチ、 １０は発光素子、 １１は受光素子、 １２は発光素子の直列抵抗、 ２１はスイッチ部、 ２２は操作部、 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光素子（１０）、該発光素子（１０）のカソード電極
   端子に一端を接続した抵抗（１２）、該カソード電極端
   子にコレクタ端子を接続し該発光素子（１０）に対向す
   る受光素子（１１）を具えたスイッチ部（２１）と、該
   発光素子（１０）と受光素子（１１）との間の光路を開
   閉する操作部（２２）と、 複数の該発光素子（１０）のアノード電極端子が接続さ
   れた複数の第１の配線（１＿０〜１＿５）と、該第１の
   配線（１＿０〜１＿５）を介して該スイッチ部の被検電
   圧を検出する検出回路（２）と、 複数の該抵抗（１２）の他端および該受光素子（１１）
   のエミッタ端子とを接続した複数の第２の配線（３＿０
   〜３＿５）と、 該第２の配線（３＿０〜３＿５）を１本ずつ順次零ボル
   トに接続せしめる駆動回路（４）と、 該被検電圧を所定の基準電圧と比較しその比較信号を出
   力するコンパレータ（５）と、 を具えてなることを特徴とするスイッチマトリックス装
   置。