JPS61292831A - Optical key switch - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 透明平板に物体を接触させると物体が接触した部分で乱
反射された光が透明平板の中を伝播し、透明平板の一端
から外部に出射される。かかる現象を利用して安定に動
作ししかも騒音を発することの無い、寿命の長いキース
イッチを構成したものである。[Detailed Description of the Invention] [Summary] When an object is brought into contact with a transparent flat plate, light that is diffusely reflected at the contact portion of the transparent plate propagates through the transparent flat plate and is emitted to the outside from one end of the transparent flat plate. This phenomenon is utilized to construct a key switch that operates stably, does not emit noise, and has a long life.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は情報入力装置として用いられるキーボードに係
り、特にキーボードを構成する光キースイッチに関する
。The present invention relates to a keyboard used as an information input device, and more particularly to an optical key switch constituting the keyboard.

パーソナルコンピュータ等の電子機器に対する情報入力
装置として、キーボードの需要は増加の一途をたどって
おり事務所などで数多く使用されている、またキーボー
ドは電話機や電子レンジ等の電子機器にも組込まれてお
り、一般家庭で不特定多数の人々に広く利用されている
。かかる用途に用いられるキーボードは誰にでも容易に
取り扱えると共に、安定に動作ししかも騒音を発するこ
とが無く寿命の長いものでなければならない。The demand for keyboards as information input devices for electronic devices such as personal computers continues to increase, and many are used in offices, etc.Keyboards are also incorporated into electronic devices such as telephones and microwave ovens. , is widely used by an unspecified number of people in ordinary households. Keyboards used for such purposes must be easy for anyone to handle, operate stably, emit no noise, and have a long lifespan.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第５図はキーボードの従来例を示す分割斜視図である。 FIG. 5 is a divided perspective view showing a conventional example of a keyboard.

図においてキーボード回路開閉機構としてシート状スイ
ッチ１を使用しており、シート状スイッチｌは片面に接
点１１を含む導電性パターン１２が形成された二枚の絶
縁性シート１３および１４を、両面に接着剤が塗布され
且つ接点位置に孔１５を設けたシート状の絶縁スペーサ
１６を介して接点１１が対向するように貼着して構成し
ている。In the figure, a sheet-like switch 1 is used as a keyboard circuit opening/closing mechanism, and the sheet-like switch 1 has two insulating sheets 13 and 14 on which a conductive pattern 12 including contacts 11 is formed on one side, bonded on both sides. The contact points 11 are attached so as to face each other through a sheet-like insulating spacer 16 coated with an agent and provided with holes 15 at the contact points.

シート状スイッチ１の接点部上方には作動機構２が設け
られており、作動機構２は頭部にキートップ２１を嵌着
され上下動自在なスライダ２２と、スライダ２２を抱持
しガイドするハウジング２３と、ハウジング２３に固着
されスライダ２２のストロークを所望の大きさに変換す
るアクチュエータ２４とを具えている。An actuation mechanism 2 is provided above the contact portion of the sheet-like switch 1, and the actuation mechanism 2 includes a slider 22 having a key top 21 fitted to its head and movable up and down, and a housing that holds and guides the slider 22. 23, and an actuator 24 fixed to the housing 23 and converting the stroke of the slider 22 into a desired size.

キーボードはシート状スイッチ１を下方に設けた補強パ
ネル３１に接着剤３２によって貼着し、補強パネル３１
に図示していない適当なスペーサを介して螺着されたパ
ネル３２にハウジング２３を嵌着した後、これをモール
ド樹脂等からなる外装カバー３３および３４に収納する
ことによって構成される。The keyboard is attached with an adhesive 32 to a reinforcing panel 31 with a sheet-like switch 1 provided below, and the reinforcing panel 31
After fitting the housing 23 to the panel 32 which is screwed through a suitable spacer (not shown), the housing 23 is housed in exterior covers 33 and 34 made of molded resin or the like.

かかるキーボードにおいてキートップ２１を押下すると
アクチュエータ２４が絶縁性シート１３に形成された接
点１１を、絶縁性シート１４に形成された接点１１に圧
接せしめ導電性パターン１２の間が接続される。In such a keyboard, when the key top 21 is pressed down, the actuator 24 presses the contact point 11 formed on the insulating sheet 13 to the contact point 11 formed on the insulating sheet 14, and the conductive patterns 12 are connected.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし接点１１の接触面やアクチュエータ２４のばね特
性には′ばらつき′があり使用時間に応じて特性が変化
する。その結果接続が不完全になる等不安定な要素があ
り、またキートップ２１を押下するする際にキートップ
２１がハウジング２３に衝突して衝撃音を発生するとい
う問題があった。However, there are variations in the contact surface of the contact 11 and the spring characteristics of the actuator 24, and the characteristics change depending on the usage time. As a result, there is an unstable element such as incomplete connection, and there is also a problem in that when the key top 21 is pressed down, the key top 21 collides with the housing 23 and generates an impact sound.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第１図は本発明になる光キースイッチの原理を示す斜視
図である。なお企図を通し同じ対象物は同一記号で表し
ている。FIG. 1 is a perspective view showing the principle of the optical key switch according to the present invention. The same objects are represented by the same symbols throughout the plan.

上記問題点は第１図に示す物体４１を接触させる接触平
面４２を有する透明平板４３と、接触平面４２に対向す
る平面の方から物体４１が接触する位置を照射する光源
４４と、透明平板４３の一端に設けられ透明平板４３の
中を伝播してくる光を外部に導出する光学素子４５と、
光学素子４５によって導出された光を検知する光検知器
４６とを具えてなる本発明の光キースイッチによって解
決される。The above-mentioned problems are as follows: A transparent flat plate 43 having a contact plane 42 with which an object 41 comes into contact as shown in FIG. an optical element 45 provided at one end and guiding light propagating through the transparent flat plate 43 to the outside;
The present invention is solved by an optical key switch comprising a photodetector 46 for detecting the light emitted by an optical element 45.

〔作用〕[Effect]

第２図は本発明になる光キースイッチの動作を説明する
ための側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view for explaining the operation of the optical key switch according to the present invention.

第２図において接触平面４２に対向する平面の方から物
体４１例えば指または掌の接触する位置を光源４４によ
って照射しており、接触平面４２に物体４１が接触して
いない場合は光源４４から出た光は全て透明平板４３を
透過し外部に拡散する。In FIG. 2, a light source 44 illuminates the position where an object 41, for example, a finger or a palm, contacts from a plane opposite to the contact plane 42. When the object 41 is not in contact with the contact plane 42, light is emitted from the light source 44. All the light passes through the transparent flat plate 43 and is diffused to the outside.

しかし接触平面４２に物体４１を接触させると光源４４
から出た光が接触平面４２で乱反射され、接触平面４２
と対向する面に対する入射角が臨界角より小さい一部の
光は、接触平面４２に対向する面と空気の境界面を透過
して外部に拡散するが、入射角が臨界角より大きい残り
の光は接触平面４２或いは接触平面４２に対向する面と
空気の境界面で全反射され、透明平板４３の中を伝播し
て透明平板４３の端面から光学素子４５を経由して外部
に出射する。光学素子４５を経由して外部に出射する光
は光検知器４６によって検知しており、接触平面４２に
物体４１を接触させた場合のみ即ちキースイッチが押下
されたときのみ光検知器４６から電気信号が出力される
。However, when the object 41 is brought into contact with the contact plane 42, the light source 44
The light emitted from the contact plane 42 is diffusely reflected by the contact plane 42.
Some of the light whose incident angle with respect to the surface facing the contact plane 42 is smaller than the critical angle passes through the interface between the surface facing the contact plane 42 and the air and is diffused to the outside, but the remaining light whose incident angle is larger than the critical angle. is totally reflected at the contact plane 42 or the interface between the surface facing the contact plane 42 and the air, propagates through the transparent flat plate 43 and exits from the end face of the transparent flat plate 43 via the optical element 45 to the outside. The light emitted to the outside via the optical element 45 is detected by a photodetector 46, and only when the object 41 is brought into contact with the contact plane 42, that is, when the key switch is pressed, electricity is emitted from the photodetector 46. A signal is output.

かかる光キースイッチは特性の′ばうつき°が小さく、
しかも可動部分が無いために使用時間に応じて特性が変
化する不安定な要素や、部品同志の衝撃等によって発生
する騒音を無くすことができる。Such an optical key switch has small deviation in characteristics,
Furthermore, since there are no moving parts, it is possible to eliminate unstable elements whose characteristics change depending on the usage time and noise generated by impacts between parts.

〔実施例〕〔Example〕

以下添付図により本発明の実施例について詳細に説明す
る。第３図は本発明になる光キースイッチの一実施例を
示すブロック図、第４図は他の実施例を示す図で第４図
（ａ）は模式図、第４図中）および第４図（Ｃ１は動作
の説明図である。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the optical key switch according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing another embodiment. FIG. (C1 is an explanatory diagram of the operation.

第３図において本実施例に示す光キースイッチは物体４
１を接触させる位置が表示された接触平面４２を有する
透明平板４３と、物体４１が接触する位置を順次照射す
る複数個の光源４４と、複数個の光源４４を光らせる光
源選択回路５と、透明平板４３の中を伝播してくる光を
外部に導出する光学素子例えばホログラム４５と、導出
された光を検知する光検知器４６と、物体４１を接触さ
せた位置を検出する位置検出回路６とで構成されている
。In FIG. 3, the optical key switch shown in this embodiment is an object 4.
1, a plurality of light sources 44 that sequentially illuminate the positions where the object 41 contacts, a light source selection circuit 5 that illuminates the plurality of light sources 44; An optical element such as a hologram 45 that guides the light propagating through the flat plate 43 to the outside, a photodetector 46 that detects the guided light, and a position detection circuit 6 that detects the position where the object 41 is brought into contact. It consists of

光源選択回路５は光源毎に設けられた駆動回路５１と切
換え回路５２からなり、切換え回路５２は駆動回路５１
を順次選択しその駆動回路５１によって駆動される光源
４４を発光させると共に、発光した光源４４の位置を知
らせる信号即ち光源選択信号を出力する。接触平面４２
に物体４１を接触させ且つその位置を照射する光源４４
が発光すると、光源４４から出た光が物体４１を接触し
た部分の平面で乱反射され、透明平板４３の中を伝播し
ホログラム４５を経由して外部に導出される。なお図示
していないがホログラム４５の代わりに透明平板４３に
プリズムを当接せしめ、透明平板４３の中を伝播する光
を外部に導出することも可能である。The light source selection circuit 5 consists of a drive circuit 51 and a switching circuit 52 provided for each light source, and the switching circuit 52 is connected to the drive circuit 51.
are sequentially selected and the light source 44 driven by the drive circuit 51 is caused to emit light, and a signal indicating the position of the emitted light source 44, that is, a light source selection signal is output. contact plane 42
A light source 44 that brings an object 41 into contact with the object 41 and illuminates that position.
When the light source 44 emits light, the light emitted from the light source 44 is diffusely reflected by the plane of the part that is in contact with the object 41, propagates through the transparent flat plate 43, and is led out via the hologram 45. Although not shown, it is also possible to bring a prism into contact with the transparent flat plate 43 instead of the hologram 45, and to guide the light propagating through the transparent flat plate 43 to the outside.

また位置検出回路６は光源４４にそれぞれ対応するアン
ド回路６１を具えており、アンド回路６１には外部に導
出された光を検知する光検知器４６の出方信号と、切換
え回路５２から出力される光源選択信号とが入力されて
いる。したがって光検知器４６が光を検知すると物体４
１が接触した接触平面４２上の位置を照射する光源４４
に対応したアンド回路６１から信号が出力される。The position detection circuit 6 also includes an AND circuit 61 corresponding to each of the light sources 44, and the AND circuit 61 receives an output signal from the photodetector 46 that detects the light led to the outside, and an output signal from the switching circuit 52. A light source selection signal is input. Therefore, when the photodetector 46 detects light, the object 4
A light source 44 that illuminates the position on the contact plane 42 that is in contact with
A signal is output from the AND circuit 61 corresponding to .

このように位置検出回路６において光検知器４６の出力
信号と切換え回路５２から出力される光源選択信号とを
照合することによって、物体４１を接触させた接触平面
４２の位置即ち押下されたキースイッチを識別し、その
キースイッチに該当するコードを出力することが可能で
ある。In this way, the position detection circuit 6 compares the output signal of the photodetector 46 with the light source selection signal output from the switching circuit 52, thereby determining the position of the contact plane 42 with which the object 41 came into contact, that is, the pressed key switch. It is possible to identify the key switch and output the code corresponding to that key switch.

また第４図（ａ＋に示す実施例は物体４１を接触させる
位置が表示された接触平面４２を有する透明平板４３と
、接触平面４２の物体４１が接触する位置全体を常時照
射する光源４４と、透明平板４３の中を伝播してくる光
を外部に導出する光学素子例えばレンズ４５と、導出さ
れた光を検知する光検知器例えばラインセンサ４６とで
構成されている。The embodiment shown in FIG. 4 (a+) includes a transparent flat plate 43 having a contact plane 42 on which the position of contact with the object 41 is displayed, and a light source 44 that constantly illuminates the entire position of the contact plane 42 where the object 41 contacts. It is comprised of an optical element such as a lens 45 that guides light propagating through the transparent flat plate 43 to the outside, and a photodetector such as a line sensor 46 that detects the guided light.

光源４４は接触平面４２の物体４１が接触する位置全体
を常時照射しており、接触平面４２に物体４１を接触さ
せると光源４４から出た光が物体４１を接触した部分の
平面で乱反射され、透明平板４３の中を伝播しレンズ４
５を経由して外部に導出される。しかしレンズ４５によ
って光が集光する点は物体４１を接触させる接触平面４
２上の位置によって異なる。The light source 44 constantly illuminates the entire position of the contact plane 42 where the object 41 comes into contact, and when the object 41 comes into contact with the contact plane 42, the light emitted from the light source 44 is diffusely reflected by the plane of the part where the object 41 comes into contact. It propagates through the transparent flat plate 43 and passes through the lens 4.
5 to the outside. However, the point where the light is focused by the lens 45 is the contact plane 4 where the object 41 comes into contact.
It depends on the position on 2.

第４図中）においてＡＯ点に物体４１を接触させるとＡ
Ｏ点で乱反射された光のうち、接触平面４２或いはそれ
と対向する面と空気の境界面によって、一度も全反射さ
れることなく直接レンズ４５を経由して出射される光は
ラインセンサ４６上の点０に集光する。また接触平面４
２に対向する面と空気の境界面によって一度反射された
光は、等価的に点光源Ａｌからレンズ４５を経由して出
射される光となりラインセンサ４６上の点１に集光する
。更に接触平面４２或いはそれに対向する面と空気の境
界面によって二度反射された光は、等価的に点光源Ａ２
からレンズ４５を経由して出射される光となりラインセ
ンサ４６上の点２に集光する。When the object 41 is brought into contact with point AO in Fig. 4), A
Of the light diffusely reflected at point O, the light that is directly emitted via the lens 45 without being totally reflected by the contact plane 42 or the interface between the surface facing the contact plane 42 and the air is reflected on the line sensor 46. Focus the light on point 0. Also contact plane 4
The light once reflected by the interface between the surface facing the line sensor 2 and the air becomes light that is equivalently emitted from the point light source Al via the lens 45 and is focused on the point 1 on the line sensor 46. Furthermore, the light reflected twice by the contact plane 42 or the interface between the plane opposite thereto and the air is equivalently a point light source A2.
The light is emitted from the line sensor 45 via the lens 45 and is focused on a point 2 on the line sensor 46 .

同様に第４図（Ｃ）において８０点に物体４１を接触さ
せると８０点で乱反射された光のうち、接触平面４２或
いはそれと対向する面と空気の境界面によって、一度も
反射されることなく直接レンズ４５を経由して出射され
る光はラインセンサ４６上の点Ｏに集光する。また接触
平面４２に対向する面と空気の境界面によって一度反射
された光は、等価的に点光源Ｂ１からレンズ４５を経由
して出射される光となりラインセンサ４６上の点１に集
光する。更に接触平面４２或いはそれに対向する面と空
気の境界面によって二度反射された光は、等価的に点光
源Ｂ２からレンズ４５を経由して出射される光となりラ
インセンサ４６上の点２に集光する。Similarly, when the object 41 is brought into contact with 80 points in FIG. 4(C), the light that is diffusely reflected at the 80 points will not be reflected even once by the contact plane 42 or the interface between the surface facing it and the air. The light emitted directly via the lens 45 is focused on a point O on the line sensor 46. Furthermore, the light once reflected by the interface between the surface facing the contact plane 42 and the air becomes light that is equivalently emitted from the point light source B1 via the lens 45, and is focused on the point 1 on the line sensor 46. . Further, the light that is reflected twice by the contact plane 42 or the interface between the surface opposite thereto and the air becomes light that is equivalently emitted from the point light source B2 via the lens 45 and is focused at point 2 on the line sensor 46. Shine.

第４図（′ｂ）および第４図（Ｃ１を比較しても明らか
なように光が乱反射する位置、即ち物体４１を接触させ
る位置によって集光されるラインセンサ４６上の位置が
異なる。したがって接触平面４２の物体４１を接触させ
る位置とラインセンサ４６上の集光される位置との関係
を、キーボード等に内蔵された記憶装置に記憶させてお
くことによって、物体４１を接触させた接触平面４２の
位置即ち押下されたキースイッチを識別し、そのキース
イッチに該当するコードを出力することが可能である。As is clear from comparing FIG. 4('b) and FIG. 4(C1), the position on the line sensor 46 where the light is focused differs depending on the position where the light is diffusely reflected, that is, the position where the object 41 is brought into contact. By storing the relationship between the position of the contact plane 42 where the object 41 is brought into contact and the position where the light is focused on the line sensor 46 in a storage device built into a keyboard or the like, the contact plane with which the object 41 is brought into contact can be stored. It is possible to identify the position of 42, that is, the pressed key switch, and output a code corresponding to that key switch.

かかる光キースイッチは特性の“ばらつき°が小さく、
しかも可動部分が無いために使用時間に応じて特性が変
化する不安定な要素や、部品同志の衝撃等によって発生
する騒音を無くすことができる。Such optical key switches have small variations in characteristics,
Furthermore, since there are no moving parts, it is possible to eliminate unstable elements whose characteristics change depending on the usage time and noise generated by impacts between parts.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の如く本発明によれば安定に動作ししかも騒音を発
することの無い、寿命の長いキースイッチを提供するこ
とができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a key switch that operates stably, does not emit noise, and has a long life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明になる光キースイッチの原理を示す斜視
図、 第２図は光キースイッチの動作を説明するための側断面
図、 第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第４図は
本発明の他の実施例を示す図で第４図（ａ）は模式図、
第４図（ｂ）および第４図（Ｃ）は動作の説明図、 第５図はキーボードの従来例を示す分割斜視図、である
。図において ５は光源選択回路、　　６は位置検出回路、４１は接触
させる物体、　４２は接触平面、４３は透明平板、　　
　　４４は光源、４５は光学素子、　　　　４６は光検
知器、５１は駆動回路、　　　　５２は切換え回路、６
１はアンド回路、 をそれぞれ表す。 本会萌になう尤キース４ツ千昨浮罰り暑示す柵ネ地図第
１　図 Ｉ ＬＡ−ズイーノ→−の童力作Ｘ言楚［ｌ！Ｆ４＃５ため
１ゾげＴＲ６図第２　図 （ａ）Fig. 1 is a perspective view showing the principle of the optical key switch according to the present invention, Fig. 2 is a side sectional view to explain the operation of the optical key switch, and Fig. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4(a) is a schematic diagram,
FIG. 4(b) and FIG. 4(C) are explanatory diagrams of the operation, and FIG. 5 is a divided perspective view showing a conventional example of the keyboard. In the figure, 5 is a light source selection circuit, 6 is a position detection circuit, 41 is an object to be contacted, 42 is a contact plane, 43 is a transparent flat plate,
44 is a light source, 45 is an optical element, 46 is a photodetector, 51 is a drive circuit, 52 is a switching circuit, 6
1 represents an AND circuit, respectively. A map of the fence that shows the heat of Keith's four-year-old cheating on the main meeting Moe Figure I LA-Zuino →-'s child's work F4 #5 Tame 1 Zoge TR6 Figure 2 (a)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １）物体（４１）を接触させる接触平面（４２）を有す
る透明平板（４３）と、 該接触平面（４２）に対向する平面の方から該物体（４
１）が接触する位置を照射する光源（４４）と、該透明
平板（４３）の一端に設けられ該透明平板（４３）の中
を伝播してくる光を外部に導出する光学素子（４５）と
、 該光学素子（４５）によって導出された光を検知する光
検知器（４６）とを具えてなることを特徴とする光キー
スイッチ。 ２）順次発光する複数個の光源（４４）を具え光学素子
（４５）としてホログラムまたはプリズムを用いた特許
請求の範囲第１項記載の光キースイッチ。 ３）接触平面（４２）の物体（４１）が接触する位置全
体を常時照射している光源（４４）を具え、光学素子（
４５）としてレンズを、、また光検知器（４６）として
ラインセンサを用いた特許請求の範囲第１項記載の光キ
ースイッチ。[Claims] 1) A transparent flat plate (43) having a contact plane (42) with which an object (41) comes into contact;
1); and an optical element (45) provided at one end of the transparent flat plate (43) to guide the light propagating through the transparent flat plate (43) to the outside. An optical key switch comprising: and a photodetector (46) that detects the light emitted by the optical element (45). 2) An optical key switch according to claim 1, which comprises a plurality of light sources (44) that sequentially emit light and uses a hologram or a prism as an optical element (45). 3) A light source (44) that constantly irradiates the entire position of the contact plane (42) where the object (41) contacts, and an optical element (
The optical key switch according to claim 1, wherein a lens is used as the light detector (45), and a line sensor is used as the photodetector (46).