DE3307336C2

DE3307336C2 - Opto-electric keyboard

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.The invention relates to an opto-electric keyboard in which the respective light paths are deflected by actuating the key (1) by inserting a 45 ° reflective plane (3) on the key shaft (1a) into that of a pulsed light source (L) emitted light beam (5) is introduced and the light beam (5) leads to a detector (D) which, if the key (1) is not pressed, since the light beam (5) in this state does not reflect the key field through the in the key shaft ( 1a) arranged bores (1b or 1c) leaves, is kept in the passive state.

Description

Die Erfindung betrifft eine opto-elektrische Tastatur, insbesondere für den Fernmeldebereich nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an opto-electric keyboard, in particular for the telecommunications sector according to the Preamble of claim 1.

Bisher sind zwei Tastaturformen im wesentlichen bekanntgeworden: So far, two types of keyboard have essentially become known:

a) Kontakttastatura) Contact keyboard

mit dem Nachteil endlicher Lebensdauer — abhängig von der Kontaktlebensdauer —, einem altersabhängigen Übergangswiderstand der Kontakte und den erheblichen Kosten für das Kontaktmaterial undwith the disadvantage of a finite service life - depending on the contact life - an age-dependent one Contact resistance of the contacts and the considerable cost of the contact material and

b) Widerstandsmattenb) Resistance mats

bei denen durch Koordinatenmessung des Widerstandes der Betätigungspunkt der Tastatur ermittelt wird.in which the actuation point of the keyboard is determined by measuring the co-ordinates of the resistance will.

Es besteht daher die Notwendigheit, eine Tastatur zu entwickeln, die folgende Anforderungen erfüllt:There is therefore a need to have a keyboard too develop that meets the following requirements:

a) verschleißfreie Kontaktgabe (möglichst durch berührungslose Kontakte),a) wear-free contact (if possible by means of non-contact contacts),

b) eindeutige Funktionsgabe, d. h. die Doppelbelätigung von Tasten muß zu eindeutigen Aussagen führen,b) clear function, d. H. the double actuation of keys must lead to unambiguous statements to lead,

c) einfache Herstellbarkeit aus möglichst wenigen unterschiedlichen Teilen (Kunststoff) mit entsprechend geringen Präzisionsanforderungen,c) easy to manufacture from as few different ones as possible Parts (plastic) with correspondingly low precision requirements,

d) möglichst geringer Leistungsverbrauch (Wunschwert 0), d) the lowest possible power consumption (desired value 0),

e) Ausgabe eines mitroprozessor-kompatiblen Signals (Zeilen/Spaltendecodierung).e) Output of a signal compatible with the processor (row / column decoding).

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.These requirements are expediently met by a keyboard with matrix-shaped light paths can be interrupted by pressing a key. In this way the key press can after Rows and columns are decoded (one-of-n decoding for rows and columns). The multiple actuation of buttons at the same time leads to invalid electrical signals.

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. The disadvantage of this arrangement is the constant operational readiness of the optical paths, i. H. all channels and all receivers must be in operation. A further complicating factor is that the receiver is in the bright state Consume a much higher current than in the dark state (dark current). The popularity of this arrangement is for this reason not particularly high so far.

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.Publications have become known that use the direct radiation between the transmitter and receiver, d. H. Use active optical paths that are interrupted by keys. There are the light paths matrix in two levels (IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 23, No. 11 of April 1981, P. 4998-4999) or arranged in several levels in DE-PS 12 60 550. Both publications have Devices that reduce the power consumption on the active optical paths.

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.The IBM Technical Disclosure Bulletin publication uses scanning techniques that include lines and Columns are queried sequentially (pulse operation), so that only one optical receiver is required.

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.The DE-PS 12 60 550 uses light storage elements (fluorescent plates), which by a light source in be charged in a pulse train; The light source is only switched on continuously when it is active. A sensor system ensures that the light storage is adequately filled.

Beide Verfahren verfugen daher über eine relativ aufwendige Zusatztechnik, um Energie zu sparen.Both methods therefore have a relatively complex one Additional technology to save energy.

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.The invention is therefore based on the object of developing an arrangement which avoids the above-mentioned disadvantages, in particular a high power consumption. The advantages resulting from the invention are described in more detail in the description of the figures.
The solution to this problem consists in the characterizing measures of claim 1.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dar-Advantageous further refinements are characterized in the subclaims Un.
An exemplary embodiment is shown in the drawings.

gestelltposed

Es zeigtIt shows

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 a key on the keypad with the Light paths are on one level and have different light colors, F i g. 1 a the button after actuation,

F i g. 1 b eine Draufsicht, wobei der Tastenschaft keine Bohrungen aufweist und lichtdurchlässig ist im unbetätigten Zustand der Taste,F i g. 1 b a plan view, with the key shaft none Has holes and is translucent when the button is not pressed,

F i g. Ic gleiche Ansicht wie in F i g. Ib mit betätigter to Taste,F i g. Ic same view as in FIG. Ib with activated to Button,

F i g. 2 die Spaltendecodierung,F i g. 2 the column decoding,

F i g. 3 die Zeilendecodierung,F i g. 3 the row decoding,

F i g. 4 die Lichtverteilung mit einer Multiwege-Anordnung und F i g. 5 die Lichtverteilung mit einer Filteranordnung.F i g. 4 the light distribution with a multi-way arrangement and F i g. 5 the light distribution with a filter arrangement.

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.As the F i g. 1 shows, the luminous flux 5 emanating from a pulsed light source L is passed through a matrix-shaped keyboard arrangement and leaves the keyboard without being reflected, ie the light path does not find any detectors D in the idle state. The key shaft la has two intersecting bores Ib, Ic for this purpose.

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.After pressing button 1 - as FIG. 1 a shows - a plane 3 which reflects at 45 ° to the light path is lowered into the light path, so that the light beam 5 of the pulsed light source L is directed onto a detector D. This detector D thus changes from the previous dark current to the light current during the pulse phases of the pulsed light source L. This has the advantage that the receiver, which belongs to a light path, is operated with the very low dark current during the entire rest period. A bright current is only required during operation and during the light pulse, so that considerable energy savings compared to previously known arrangements are possible.

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.Another solution is shown in Figs. Ib and Ic. The key shaft la is translucent here, but the one in FIG. 1 illustrated bores Ib, Ic. Another advantage arises when the diameter of the key shaft la is equal to the diameter of the bores \ b. Ic is reduced and the light paths between the light source L and detector Din run solid bodies (optical fiber), since then the key shaft la acts as a collecting lens and focuses the light emerging from the feeder fiber into the receiving fiber - as Fig. Ib shows. This makes the optical power losses very small.

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.In this possible solution, the reflective plane 3 is formed as a polished section 3a, which occurs when a key is pressed - like the fig. Ic shows - how a reflective surface works.

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. The F i g. FIG. 2 shows the column decoding in a two-level matrix shown in FIG. 3 shows the associated line decoding with the pulsed light sources L and the detectors 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.Another advantage of the invention can be seen in the arrangement of only one light source L ′ , which replaces the large number of pulsed light sources L. The light from the light source L ' is - as FIG. 4 shows - brought to the place of the pulsed light sources L through optical conductors 6.

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.The F i g. 5 shows the light distribution from the light source L ' to the pulsed light sources L with a filter arrangement. In the optical conductor 6, the light is deflected at the cut surfaces 7.

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.If several keys are pressed at the same time, something that deviates from the »one-out-of-n decoding« occurs Signal for the rows and columns, which electrically as is evaluated as invalid.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Opto-electric keyboard in which the respective light path between transmitter and receiver is established by pressing a key, characterized in that after pressing the key (1) a on the key shaft (la) arranged at 45 ° reflective plane (3) is introduced into the light beam (5) emitted by a pulsed light source (L) and directs it to a detector (D) which, when the key (1) is not pressed, because the light beam (5) in this state does not reflect the keypad through the im Key shaft (ta) arranged holes (16 or ic) leaves, is held in a passive state.

2. Opto-electric keyboard according to claim 1, characterized in that the key shaft (la ^ two intersecting bores (16, IcJ are arranged.

3. Opto-electric keyboard according to claim 1, characterized in that the light paths on two Lay planes and have the same light color.

4. Opto-electric keyboard according to claim 1, characterized in that the light paths on one Lie flat and have different colors of light.

5. Opto-electric keyboard according to Claims 1 to 4, characterized in that a pulsed light source (L ') distributes the light to a plurality of pulsed light sources (L) via optical conductors (6) and a distributor (4).

6. Opto-electric keyboard according to claim 5, characterized in that the light from the pulsed light source (L ') is directed at the cut surfaces (7) of the optical conductor (6) to the pulsed light sources (L) .

7. Opto-electric keyboard in which the respective light path between the transmitter and receiver is produced by pressing a key, characterized in that the key (1) has a translucent key shaft (Xa) on which a bevel (3a) formed below 45 ° standing reflective plane (3) is arranged, which is inserted into the light beam (5) emitted by a pulsed light source (L) after pressing the button (1) and directs this to a detector (D) which, if the button is not pressed (1), since the light beam (5) in this state leaves the key field unreflected through the translucent key shaft (\ a) , is kept in the passive state.