JP2009181525A - キー入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押下されたキーの検出にミスが起き難い技術を提供することである。
【解決手段】所定の位置に設けられたキーと、前記キーに対して取り付けられる反射手段と、押下されるキーの反射手段に対して設けられた発光手段と、前記発光手段から発光された光を受光する受光手段とを有することを特徴とする。反射光の検出によって判定するものであるから、マトリックス状に配置された一群のキーの全ての周囲（四つの周囲）に受光手段を設ければ、発光手段からの光が全て受光されるようになり、従来の場合と比較して、塵埃との相違が判別が可能となる。従って誤検出がそれだけ少なくなる。
【選択図】図１

Description

本発明はキー入力装置に関する。

従来より、パーソナルコンピュータ等に光学式のキー入力装置が使用されている。この光学式のキー入力装置は、複数のキーに対応して発光素子と受光素子と遮蔽板とが設けられたものである。すなわち、キーがユーザにより押下されると、キーが下方に移動し、このキーの下方を通過している光が遮蔽板によって遮断される。従って、発光素子から受光素子に到達していた光が遮蔽板によって遮蔽されたことを検出することで、押下されたキーが検出される。

例えば、特許文献１には、複数の光路があり、各光路の一端には光源が備えられ、他端には受光器が備えられ、各光路は複数のグループに分けられ、又、複数のキースイッチがあり、各キースイッチは複数の群に分けるか、全体で一つの群とし、ここである光路のグループは、複数のキースイッチの群に割り当てられることもあることを前提に、最低でも二つの光路のグループが各キースイッチの群に割り当てられ、そして各キースイッチは、そのキースイッチの群のため割り当てられた複数の光路のグループから、各光路のグループ一つにつき基本的に一本の光路が、そのキースイッチの近傍を通り、そしてそのキースイッチはキートップを押すと、それにより前記キースイッチの近傍を通るすべての光路を遮断するものであることを特徴とするキースイッチ群が開示されている。そして、どのキースイッチが押されたかについては、各光路の一端に設けられた受光器の出力の状態の変化の組み合わせを調べることにより判断している。
特開２００４−３８９０５号公報（第２−４頁、第１図）

しかしながら、このような関連技術におけるキー入力装置では、光が遮断されることにより押下されたキー（入力キーとも言う。）を検出している為、装置内にゴミ等の遮蔽物が混入すると、この遮蔽物がキーの下方を通過する光を遮断する。そして、この場合には、キーが押下されたと誤検出されてしまう問題が有った。

従って、本発明が解決しようとする課題は、押下されたキーの検出にミスが起き難い技術を提供することである。

以上の課題を解決する為に、本発明に係るキー入力装置は、所定の位置に設けられたキーと、前記キーに対して取り付けられた反射手段と、押下されたキーの反射手段に対向して設けられた発光手段と、前記発光手段から発光して前記反射手段で反射された光を受光する受光手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、キー入力の検出にミスが少なくなる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、第１の実施形態におけるキー入力装置１００の全体構成を示す説明図である。

例えば、パーソナルコンピュータのキーボード等に用いられるキー入力装置１００は、複数のキー１と、発光素子２と、受光素子３と、反射板４と、検出部３０とを備えている。

キー１は、例えばマトリックス状に設けられている。すなわち、例えば直交座標（Ｘ−Ｙ座標）における（Ｎ，Ｍ（Ｎ，Ｍ＝整数）で示される位置にキー１が配置されている。例えば、図１に示される如く、Ｘ座標、Ｙ座標で示す位置（１，１），（１，２），（１，３），……，（２，１），（２，２），（２，３），……に、キー１が、各々、配置されている。そして、キー１がユーザにより押下されると、キー１は下方に移動し、情報の入力が行われるようになっている。

発光素子２は各キー１に対応して設けられている。すなわち、マトリックス状に配置された一群のキー１の周囲、即ち、Ｘ座標方向において、一群のキー１の側部（一側部）に一群の発光素子２が並べられて設けられている。例えば、図１に示される如く、（１，１），（１，２），（１，３）…（１，Ｍ）に対応した位置で、一群のキー１の外側の位置に一つの発光素子２が設けられている。又、（２，１），（２，２），（２，３）…（２，Ｍ）に対応した位置で、一群のキー１の外側の位置に一つの発光素子２が設けられている。同様に、（Ｎ，１），（Ｎ，２），（Ｎ，３）…（Ｎ，Ｍ）に対応した位置で、一群のキー１の外側の位置に一つの発光素子２が設けられている。そして、各発光素子２は、後述の反射板４と対向するように設けられている。すなわち、キー１が押下された時、この降下したキー１の下側に設けられた反射板４によって発光素子２の光が反射されるように発光素子２が配置されている。

尚、発光素子２は異なった時間で順に発光するように制御されている。例えば、図１における左側に位置する発光素子から右側に位置する発光素子へと順に発光して行くようになっている。そして、同時に発光が行われることは無い。例えば、数μ秒〜数ｍ秒毎の間隔で順に発光する。すなわち、時分割で発光を行うようになっている。

受光素子３も各キー１に対応して設けられている。すなわち、マトリックス状に配置された一群のキー１の周囲、即ち、Ｙ座標方向において、一群のキー１の側部（一側部）に一群の受光素子３が並べられて設けられている。例えば、図１に示される如く、（１，１），（２，１），（３，１）…（Ｎ，１）に対応した位置で、一群のキー１の外側の位置に一つの受光素子３が設けられている。又、（１，２），（２，２），（３，２）…（Ｎ，２）に対応した位置で、一群のキー１の外側の位置に一つの受光素子３が設けられている。同様に、（１，Ｍ），（２，Ｍ），（３，Ｍ）…（Ｎ，Ｍ）に対応した位置で、一群のキー１の外側の位置に一つの受光素子３が設けられている。そして、各受光素子３は、後述の反射板４と対向するように設けられている。すなわち、キー１が押下された時、発光素子２からの光が、降下したキー１の下側に設けられた反射板４によって反射され、この反射された反射光を受光素子３が受光するように配置されている。

反射板４は各発光素子２や各受光素子３に対向してキー１の下部に取り付けられたものである。そして、反射板４は、各発光素子２や各受光素子３に対向する側の面が反射面である。

例えば、図１中、（Ｎ，Ｍ）位置に在るキー１が押下された時、左からＮ番目に位置する発光素子２からの光が、（Ｎ，Ｍ）位置に在るキー１の下側に設けられた反射板４によって反射され、この反射された反射光を上からＭ番目に位置する受光素子３が検出する。従って、この発光・受光情報を検出部３０によって検出することで、（Ｎ，Ｍ）位置に在るキー１が押下されたことを検出（判定）している。すなわち、どのキーが押下されたかが判定できるようになっている。

（キー押下検出動作１）
続いて、第１の実施の形態におけるキー入力装置１００の動作について説明する。
例えば、（Ｈ，Ｉ（Ｈ，Ｉは自然数））位置に在るキー１がユーザにより押下された時の検出動作について説明する。

先ず、図１中、一番左側の位置に在る発光素子２から発光が行われる。そして、この発光素子２からの光が受光素子３によって受光されたか否かが検出される。Ｈ≠１ならば、反射板４が光路上には無いから、受光素子３による検出は無い。

次に、左から２番目の位置に在る発光素子２から発光が行われる。そして、この発光素子２からの光が受光素子３によって受光されたか否かが検出される。Ｈ≠２ならば、反射板４が光路上には無いから、受光素子３による検出は無い。

以下同様に行われる。

そして、左からＨ番目の位置に在る発光素子２から発光が行われる。この発光素子２からの光が受光素子３によって受光されたか否かが検出される。さて、（Ｈ，Ｉ）位置に在るキー１が押下されていることから、この光路上には反射板４が在る。従って、この反射板４によって発光素子２からの光が反射され、上からＩ番目の位置に在る受光素子３が反射光を検出するようになる。

この後、左から（Ｈ＋１）番目の位置に在る発光素子２から発光が行われる。そして、この発光素子２からの光が受光素子３によって受光されたか否かが検出される。しかしながら、この光路上には反射板４が無いから、受光素子３による検出は無い。

以下同様に繰り返して行われる。

以上の通り、第１の実施の形態におけるキー入力装置１００では、（Ｎ，Ｍ）位置に在るキー１が押下されると、左からＮ番目に位置する発光素子２からの光が（Ｎ，Ｍ）位置に在る反射板４により反射され、この反射光を上からＭ番目に位置する受光素子３が受光することから、このＮ番目の発光素子とＭ番目の受光素子との発光・受光情報によって、（Ｎ，Ｍ）位置に在るキー１が押下されたことを判定（検出）できる。

そして、反射板の代わりに遮蔽板が用いられた場合、光路上に塵埃が入り込んでいた場合には、遮蔽板と塵埃との相違が判別できないことから、従来の場合には、検出ミスが起きる。これに対して、反射板の場合には、反射光の検出によって判定するものであるから、マトリックス状に配置された一群のキー１の全ての周囲（四つの周囲）に受光素子３を設ければ、発光素子２からの光が全て受光されるようになり、従来の場合と比較して、塵埃との相違が判別が可能となる。従って誤検出がそれだけ少なくなる。尚、全周囲に設ける受光素子は受発光素子とすることが好ましい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図面を用いて説明する。
第１の実施形態では反射板が一枚であったが、第２の実施形態は２枚の反射板を用いた例である。
図２は第２の実施形態になるキー入力装置１００の全体構成を示す説明図である。

キー入力装置１００は、例えばパーソナルコンピュータのキーボード等に用いられたものである。このキー入力装置１００は、一群のキー１と、二枚の反射板４，５と、受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂと、検出部３０と、記憶部４０とを備えている。

尚、一群のキー１の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるから、詳細な説明は省略される。

但し、第１の実施形態の場合には、反射板４は、図１からも判る通り、例えば４５°（Ｘ軸方向に対して４５°）の角度であるように設けられていた。本実施形態では、反射板４は、図２からも判る通り、例えば４５°（Ｘ軸方向に対して４５°）の角度であるように設けられている。そして、更に追加された反射板５は、図２からも判る通り、例えば２２．５°（４５°／２）の角度であるように設けられている。尚、反射板４の下側の位置に反射板５が設けられている。更に、本実施形態の反射板４，５は、表裏の両面が反射面に形成されている。

さて、第１実施形態で設けられた発光素子２の代わりに、本実施形態では、受発光素子１０ａが設けられた。更に、一群のキー１の外側の位置において、受発光素子１０ａに対向して受発光素子１０ｂが設けられた。又、第１実施形態で設けられた受光素子３の代わりに、本実施形態では、受発光素子２０ａが設けられた。更に、一群のキー１の外側の位置において、受発光素子２０ａに対向して受発光素子２０ｂが設けられた。尚、これ等の受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂは、発光素子２と受光素子３とが隣接して組み合わされて構成されたものである。尚、受発光素子１０ａの発光素子２・受光素子３と受発光素子１０ｂの受光素子３・発光素子２とが対向するよう、又、受発光素子２０ａの発光素子２・受光素子３と受発光素子２０ｂの受光素子３・発光素子２とが対向するよう設けられている。又、受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂは押下されたキー１の反射板４，５に対応して設けられている。従って、受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂが或る長さを有するものであれば、一つの受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂで済むが、受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂが点状のものであれば、反射板４，５に対応して設けるには上下に二つ並べるようにする必要が有る。

さて、押下された一個または複数個のキーに対応して、何れの受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂから発光した光が何れの受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂで受光するかを関係つけた情報（テーブル）が、記憶部４０に記憶されている。

或いは、記憶部４０には、図３に示される情報（テーブル）が記憶されている。すなわち、全てのキー１が押下されていない場合において、受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂの中の何れかから発光した光が何れの受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂで受光したかの情報を記憶している。つまり、図２中、例えば一番左側に位置する受発光素子１０ａからの発光を受発光素子１０ｂが受光した旨の関係が「１」として、左から２番目に位置する受発光素子１０ａからの発光を受発光素子１０ｂが受光した旨の関係が「２」として、……、又、一番上側に位置する受発光素子２０ａからの発光を受発光素子２０ｂが受光した旨の関係が「Ｎ＋１」として、上から２番目に位置する受発光素子２０ａからの発光を受発光素子２０ｂが受光した旨の関係が「Ｎ＋２」として記憶されている。その他にも同様な関係で発光素子からの光を受光した受光素子との関係が記憶されている。

（キー押下検出動作２）
さて、本実施形態にあっても、キー１が一つしか押下されていない場合には、基本的に、前記実施形態の場合と同様にして、押下キーの検出が行われる。

但し、この場合、受発光素子１０ａからの光が反射板４で反射され、この反射光を受発光素子２０ａが受光する第１光路、受発光素子２０ａからの光が反射板５で反射され、この反射光を受発光素子１０ａが受光する第２光路、……と言った如く、受光素子が検出する光路が複数個有る。従って、この場合、何れかの光路上に塵埃が存在して光路が塞がれていても、何れか一つの光路上に塵埃が存在してなければ検出可能になる。従って、この点からも前記実施形態のものより本実施形態の方が優れている。尚、本実施形態の場合も、前述の通り、塵埃との相違が判別が可能である。

ところで、前記実施形態の場合において、例えば（１，１）位置のキーと（１，２）位置のキーとが共に押下された場合、反射面が一つしか無い反射板が一つしか無いので、（１，２）位置のキーが押下されたことを検出することは出来ない。

しかしながら、反射板が一つでも、反射面が表裏両面に形成されておれば、発行素子２と受光素子３を受発光素子に置き換えておけば、例えば（１，１）位置のキーと（１，２）位置のキーとが共に押下された場合でも、検出は可能になる。但し、この場合でも、例えば（１，１）位置のキーと（１，２）位置のキーと（２，２）位置のキーとが共に押下された場合、（１，２）位置のキーが押下されたことを検出することは出来ない。

（複数のキー押下検出動作）
しかしながら、本実施形態の如くに構成させていると、上記のような場合でも検出可能になる。

例えば、（１，１）（１，２）（２，１）（２，２）の各位置に在る計４個のキー１が押下された場合（図４参照）で説明する。

キー入力装置１００は、所定の時間間隔で、各受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂをＸ座標、Ｙ座標に沿って順々に発光させる。そして、発光された光を受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂで受光させる。この発光・受光された各受発光素子の関係が検出される。そうすると、予め、記憶部４０に記憶されている発光素子−受光素子−キーの関係から、何れのキーが押下されたかが判定（検出）できる。

或いは、次のようにしても何れのキーが押下されたかが判定（検出）できる。先ず、光を発光した側の受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂのＸ，Ｙ座標と、光を受光した側の受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂのＸ，Ｙ座標との組み合わせを収集して読み取る。例えば、図５に示される如く、時分割で光を発光した側の受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂの座標軸の位置情報と、光を受光した側の受発光素子１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂの座標軸の位置情報とを読み取る（ステップ５０２）。

次に、キー入力装置１００は、前記ステップ５０２において読み取った各組み合わせになる情報に基づいて、同時に押下された複数のキー１の全ての位置が含まれる範囲を判定する。すなわち、キー入力装置１００は、図３のテーブル５００の内容を参照し、発光した側と受光した側とが、テーブル５００で対応付けて記憶された組み合わせと一致しない組み合わせを抽出する。そして、この抽出した組み合わせに含まれる発光した側のＸ，Ｙ座標の範囲に基づいて、同時に押下された複数のキー１の全ての位置が含まれる範囲を判定する。ここでは、例えば図５に示されるように、ステップ５０２において読み取った組み合わせのうち、光を発光した受発光素子と光を受光した受発光素子とがテーブル５００で対応付けて記憶された組み合わせと一致しない組み合わせを抽出する。

そして、この抽出した組み合わせに含まれる発光した受発光素子のＸ，Ｙ座標に基づいて位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが全て含まれる範囲を判定する。

検出部３０は、ステップ５０３において判定した範囲の端部で、各組み合わせの中、光を発光した受発光素子と光を受光した受発光素子とが入れ替わった関係にある二つの組み合わせに基づいて、キー１の座標を検出する。すなわち、検出部３０は、各組み合わせを参照して、光を発光した受発光素子と光を受光した受発光素子とが入れ替わった関係にある二つの組み合わせを検出する。そして、これらの検出した二つの組み合わせに基づいて、押下されたキー１のＸ，Ｙ座標を確定する。例えば、検出部３０は、（１，１）に対応する受発光素子１０ａから発光した光を受発光素子２０ａが受光した情報と、（１，１）に対応する受発光素子２０ａから発光した光を受発光素子１０ａが受光した情報とに基づいて、位置Ａ（１，１）のキー１の座標を検出する（ステップ５０４）。

検出部３０は、ステップＳ５０２において読み取った各組み合わせのうち、２つの位置で受光されている組み合わせに基づいて、位置Ｂ（２，１）のキー１の座標を検出する（ステップ５０５）。

検出部３０は、ステップ５０３において判定した範囲の端部で、各組み合わせの中、光を発光した受発光素子と光を受光した受発光素子とが入れ替わった関係にある二つの組み合わせに基づいて、キー１の座標を検出する。すなわち、検出部３０は、各組み合わせを参照して、光を発光した受発光素子と光を受光した受発光素子とが入れ替わった関係にある二つの組み合わせを検出する。そして、これらの検出した二つの組み合わせに基づいて、押下されたキー１のＸ，Ｙ座標を確定する。例えば、検出部３０は、（２，２）に対応する受発光素子２０ｂから発光した光を受発光素子１０ｂが受光した情報と、（２，２）に対応する受発光素子１０ｂから発光した光を受発光素子２０ｂが受光した情報とに基づいて、位置Ｃ（２，２）のキー１の座標を検出する（ステップ５０６）。

検出部３０は、ステップ５０３において判定した範囲の端部で、各組み合わせの中、光を発光した受発光素子と光を受光した受発光素子とが入れ替わった関係にある二つの組み合わせに基づいて、キー１の座標を検出する。すなわち、検出部３０は、各組み合わせを参照して、光を発光した受発光素子と光を受光した受発光素子とが入れ替わった関係にある二つの組み合わせを検出する。そして、これらの検出した二つの組み合わせに基づいて、押下されたキー１のＸ，Ｙ座標を確定する。例えば、検出部３０は、（１，２）に対応する受発光素子１０ａから発光した光を受発光素子２０ａが受光した情報と、（１，２）に対応する受発光素子２０ａから発光した光を受発光素子１０ａが受光した情報とに基づいて、位置Ｄ（１，２）のキー１の座標を検出する（ステップ５０７）。尚、ステップ５０３において判定した範囲内で、隣接する位置Ａ，Ｂ，Ｃの各座標のキー１が既に検出されていることから、消去法により、（１，２）に対応する位置の受発光素子２０ａから発光された光が（１，２）に対応する位置の反射板４で反射されていると判定する。そして、押下されたキー１のＸ座標を確定し、これらの確定したＸ，Ｙ座標を位置Ｄ（１，２）のキー１の座標として確定する。

以上のように、本実施の形態におけるキー入力装置１００では、複数のキー１が押下されたことに応じて、受発光素子からの光を反射板４，５により互いに異なる角度で反射させ、この反射光を受光させることで、押下された各キー１を検出するようにした。

従って、前記実施形態の場合では検出され難かった複数キーの押下の場合でも対応が可能になった。

尚、上記実施形態において、反射板４は、発光素子からの光を９０°の角度で反射させ、反射板５は、発光素子からの光を１３５°で反射させるようにしていたが、これに限られない。すなわち、上記実施形態の場合が最も簡単であるが、反射板４，５の設定角度を変更しても良い。

上記実施形態において、キー入力装置１００を実際にキーボードに用いた場合には、図６に示すような構成となる。このキーボードでは、「無変換」キーの位置Ｅに座標（１，３）のキー１が割り当てられる。また、「スペース」キーの位置Ｆに座標（２，３），（３，３）のキー１が割り当てられる。そして、これらの座標のキー１の押下が検出されると、これらの座標に対応付けられた機能が実行される。

又、本発明になるキー入力装置は、パーソナルコンピュータのキーボード等に限られず、自動販売機やその他の装置における一般的な入力装置にも適用できることは勿論である。

第１実施形態になるキー入力装置の概略図 第２実施形態になるキー入力装置の概略図 記憶部４０に記憶されている情報（テーブル）の説明図 第２実施形態になるキー入力装置において複数キーが押下された場合の説明図 第２実施形態におけるキー入力装置の動作を示すフローチャート 他の実施形態におけるキー入力装置の説明図

符号の説明

１ キー
２ 発光素子
３ 受光素子
４，５ 反射板
１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ 受発光素子
３０ 検出部
４０ 記憶部
１００ キー入力装置

Claims (8)

1. 所定の位置に設けられたキーと、
   前記キーに対して取り付けられた反射手段と、
   押下されたキーの反射手段に対向して設けられた発光手段と、
   前記発光手段から発光して前記反射手段で反射された光を受光する受光手段とを有する
   ことを特徴とするキー入力装置。
2. 発光手段はキーの周囲に設けられてなる
   ことを特徴とする請求項１のキー入力装置。
3. 反射手段は片面に反射面が形成された反射板である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のキー入力装置。
4. 反射手段は両面に反射面が形成された反射板である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のキー入力装置。
5. 反射手段は複数枚の反射板を有する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４何れかのキー入力装置。
6. キーはマトリックス状に配置されたキーであり、
   発光手段は、押下されたキーの反射手段に対して少なくとも２方向から光を発光する位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５何れかのキー入力装置。
7. 前記発光手段は時分割で光を発光する発光手段である
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６何れかのキー入力装置。
8. 発光手段から発光された光が受光手段で受光されているか否かを検出する検出手段を有する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７何れかのキー入力装置。
   

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