JP3256921B2 - 光学式キーボード装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンピュータ、
ワードプロセッサ、ファックス或いは複写機など、事務
機、ＯＡ機器の操作入力部とされているキーボード装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のキーボード装置９０の構
成の例を示すのが図１２であり、このキーボード装置９
０は操作パネル９１の面にキー釦９２が設けられている
ものであり、例えば複写機などを操作するときには前記
キー釦９２の適宜なものを押すことで、希望する動作、
例えば拡大コピーなど選択実行させるものである。

【０００３】また、その内部の構成は、１個のキー釦９
２毎に１個のタクトスイッチ９３が設けられているもの
であり、このときに、前記タクトスイッチ９３は操作パ
ネル９１に所定の間隔を有して支持されているプリント
基板９４に取付られて、前記キー釦９２に一定のストロ
ークを与えるものとされている。

【０００４】そして、前記キー釦９２を押すとタクトス
イッチ９３内のメカニカル接点がその押圧により接触
し、これにより複写機など本体側は何が指示されたのか
を知るものとなる。尚、実際には前記キー釦９２には機
能を現す表示装置が設けられていることが多いが、本発
明とは直接的には関与しないので、ここでの図示および
説明は省略する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構成のキーボード装置９０においては、第一に
は、一個のキー釦９２毎に一個のタクトスイッチ９３が
必要とされるものであるので、例えば英字、数字（アル
ファニューメリック）の入力が要求されるときなどには
キーボード装置９０の製作に必要とする部品点数も組立
工数も膨大なものとなり、これによりキーボード装置９
０が非常に高価なものとなる問題点を生じている。

【０００６】また、第二には、前記タクトスイッチ９３
が０．３mm程度と極めて少ないストロークのものであ
り、且つ、操作パネル９１に支持されるプリント基板９
４に取付けられて所定間隔を保持するものとされている
ことで、例えば径時変化あるいは環境温度の変化などで
前記プリント基板９４に反りを生じたときには、前記タ
クトスイッチ９３に押圧されることなく投入されるもの
を生じ、これによりキーボード装置９０全体が機能を失
う問題点も生じ、これらの点の解決が課題とされるもの
となっていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的な手段として、一個のビー
ム状光源と、該ビーム状光源の光路中を横切る複数の移
動ミラーが配設された定速回転の回転板と、マトリック
ス状に配置されたキー釦の夫々の行および桁に対応し前
記キー釦が押されたときには光路が遮蔽される位置とし
て配置された第一固定ミラーと、前記第一固定ミラーか
らの光を一個の受光素子に向けて反射する第二固定ミラ
ーとからなり、前記移動ミラーは前記回転板の回転に伴
って行桁または桁行の順で順次に前記第一固定ミラーに
前記ビーム状光源からの光を配賦して行くことを特徴と
する光学式キーボード装置を提供することで課題を解決
するものである。

【０００８】

【実施例】つぎに、本発明を図に示す一実施例に基づい
て詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に
係る光学式キーボード装置（以下、キーボード装置１と
称する）であり、このキーボード装置１は操作パネル２
の面上にマトリックス状に複数のキー釦３（Ａ〜Ｉ）が
配設され、複写機などの操作のために用いられるもので
ある点は従来例のものと同様である。尚、ここでは前記
キー釦３は３Ａから３Ｉ迄の９個が３行×３桁のマトリ
ックス状として配置されているものとして説明を行う。

【０００９】図２は本発明のキーボード装置１の構成を
示すものであり、このキーボード装置１には例えば半導
体レーザなど投射距離により拡散することの少ない一個
のビーム状光源４が設けられ、その照射方向前方には複
数の移動ミラー６を配設した回転板５が設けられ、この
回転板５はモータなどにより定速回転を行うものとされ
ている。

【００１０】ここで、前記移動ミラー６の数は基本的に
前記キー釦３が配置されたマトリックスの行と桁との数
の和に対応するものであり、更に必要に応じては後に説
明する検出の位置基準とするための１個の基準移動ミラ
ー７が設けられるものとされている。従って、この実施
例の場合には前記キー釦３（Ａ〜Ｉ）が３行×３桁のマ
トリックスであるので移動ミラー６は６Ａ〜６Ｆの６個
となる。

【００１１】そして、前記回転板５はその回転する面を
前記操作パネル２の面と略平行として設けられ、この面
上に略直立するように前記移動ミラー６Ａ〜６Ｆおよび
基準移動ミラー７が設けられて、前記回転板５の回転に
より前記移動ミラー６Ａ〜６Ｆおよび基準移動ミラー７
はビーム状光源４の光路中を順次に横切るものとされて
いる。

【００１２】上記ビーム状光源４、回転板５および移動
ミラー６Ａ〜６Ｆを更に詳細に示すものが図３〜図５で
あり、前記移動ミラー６Ａ〜６Ｆは前記回転板５の円周
方向に例えば１５°など等角度の位置に設けられるもの
とされ、従って、図中に矢印Ｒで示す回転板５の反時計
方向への回転に伴って、移動ミラー６Ａ→６Ｂ→６Ｃ→
６Ｄ→６Ｅ→６Ｆの順にビーム状光源４の光路中を横切
るものとなる。

【００１３】このときに、前記移動ミラー６Ａ〜６Ｆ中
の移動ミラー６Ａ、６Ｂ、６Ｃはマトリックス状とされ
た前記キー釦３（Ａ〜Ｉ）の行に対応するものであり、
図４に示すようにビーム状光源４からの光を図中にＸ方
向で示すように行方向と略直交する方向に反射する角度
とした反射面が設けられ（図２も併せて参照されたい）
ている。同時に、前記移動ミラー６Ａ〜６Ｃの夫々は前
記回転板５の回転の中心からの距離に差が設けられて、
前記したＸ方向に向かうときの夫々の反射光は略平行と
なるようにされて、位置的に重複を生じないものとされ
ている。

【００１４】一方、移動ミラー６Ｄ、６Ｅ、６Ｆはマト
リックス状とされた前記キー釦３（Ａ〜Ｉ）の桁に対応
するものであり、これに従い、図５に示すようにビーム
状光源４からの光を図中にＹ方向で示すように桁方向と
略直交する方向に光を反射する反射面が設けられる。
尚、回転板５の回転の中心からの距離に差が設けられて
いる点は上記と同様である。

【００１５】再び図２を参照して、上記のように回転板
５と移動ミラー６（Ａ〜Ｆ）とで所定数のＸ方向とＹ方
向とに分割が行われた光線の夫々の光路中には第一固定
ミラー８Ａ〜８Ｆが配置されている。このときに、第一
固定ミラー８Ａは前記移動ミラー６Ａにより生じるＸ方
向に向かう光線の光路中に設けられ、この光路を前記キ
ー釦３Ａ、３Ｂおよび３Ｃとで成るマトリックスの第一
列と一致するものと変換する。

【００１６】同様に、第一固定ミラー８Ｂは前記移動ミ
ラー６Ｂからの光を第二列に一致させ、第一固定ミラー
８Ｃは移動ミラー６Ｃからの光を第三列に一致させる。
また、第一固定ミラー８Ｄは前記移動ミラー６Ｄにより
生じるＹ方向に向かう光線の光路中に設けられ、この光
路を前記キー釦３Ａ、３Ｄおよび３Ｇとで成るマトリッ
クスの第一桁と一致するものと変換し、第一固定ミラー
８Ｅは第二桁と一致させ、第一固定ミラー８Ｆは第三桁
と一致させる。

【００１７】ここで、前記第一固定ミラー８（Ａ〜Ｆ）
からの光線の光路Ｌとキー釦３（Ａ〜Ｉ）との位置関係
を示すものが図６であり、前記キー釦３には遮蔽部３ａ
が設けられていて、このキー釦３を押したときにはスプ
リング３ｂの偏寄力に抗してキー釦３は下がるものとな
り、前記遮蔽部３ａは光路Ｌ中に進入して遮蔽するもの
となる。

【００１８】このようにして、各行および桁を通過した
後の夫々の光線の光路中には第二固定ミラー９が夫々に
設けられ、それらの光線の全てを１個の受光素子１０に
入射させるものとしている。従って、前記キー釦３の何
れもが押されていない状態では図６に示すように受光素
子１０の出力には等間隔の６個の電気パルスＰ１〜Ｐ６
が得られるものとなる。

【００１９】次いで、前記基準移動ミラー７の構成につ
いて説明を行う。上記の説明のように移動ミラー６が６
Ａ〜６Ｆの６個であり、これが回転板５の面上に１５°
間隔で配置されていたとすると、前記回転板５の面上に
は最大限４組の移動ミラー６（Ａ〜Ｆ）を配置すること
が可能（図３参照）となる。

【００２０】しかしながら、このときには先の組の最後
の移動ミラー６Ｆと、続く組の最初の移動ミラー６Ａと
の間隔もまた同じ１５°となるので、前記した電気パル
スも電気パルスＰ６に続き等間隔で電気パルスＰ１が続
き、何れが電気パルスＰ１であるかの判定が不能とな
り、後に説明する押されたキー釦３の特定も不可能とな
る。

【００２１】これに備えて設けられるものが基準移動ミ
ラー７であり、先の組の最後の移動ミラー６Ｆと、続く
組の最初の移動ミラー６Ａとの間に例えば７．５°の間
隔をもって設置され、そして、この基準移動ミラー７か
らの反射光は前記キー釦３の動作に関与することなく、
例えば第二固定ミラー９を増設するなどして前記受光素
子１０に入射させる（図２参照）ものとされている。

【００２２】前記基準移動ミラー７が設けられたこと
で、先の組の最後の移動ミラー６Ｆと、続く組の最初の
移動ミラー６Ａとの間隔が等間隔であるときにも、前記
受光素子１０から生じる出力には電気パルスＰ６と電気
パルスＰ１との間には図８に示すように位置基準パルス
Ｐ７を生じるものとなり、これにより、電気パルスＰ１
の位置の認定を容易なものとする。

【００２３】次いで、本発明のキーボード装置１の作用
および効果について説明を行う。上記の構成としたこと
で、例えばキー釦３Ａが押された場合には、第一固定ミ
ラー８Ａと、第一固定ミラー８Ｄからの光が遮蔽され、
受光素子１０からの出力には図９に示すように電気パル
スＰ１と電気パルスＰ４とが欠落したものが得られるも
のとなる。

【００２４】即ち、出力から電気パルスＰ１〜Ｐ６から
欠落した欠落した行と桁とを知り、その交点を求めれ
ば、押されたキー釦３の位置が判明するものとなり、よ
って、本発明のキーボード装置１の構成においては、こ
の実施例で説明した３行×３桁に限定されるものでな
く、前記した移動ミラー６、第一固定ミラー８などを
行、桁の数に対応させることでいかなるキー釦３の数に
も対応させることが可能となるものである。

【００２５】このときに、本発明の構成では前記した行
と桁の数が予めに定まっていれば、移動ミラー６は回転
板５と一体形成が可能であり、また、第一固定ミラー８
および第二固定ミラー９は操作パネル２などと一体成形
が可能となるので、基本的な部品点数はキー釦３の数に
それほど影響を受けず、従って、キー釦３の数の増加に
より部品点数が増加したり、組立工数が増加するなどを
生じない。

【００２６】図１０に示すものは本発明の別な実施例で
あり、前の実施例では基準移動ミラー７からの光も１個
の受光素子１０で受光するものとしていたが、この実施
例では副受光素子１１を設け、前記基準移動ミラー７か
らの光はこの副受光素子１１で受光する構成としたもの
である。

【００２７】図１１に示すものは、上記の構成としたと
きの受光素子１０および副受光素子１１からの出力であ
り、このようにすることで基準パルスＰ７は行、桁を示
す電気パルスＰ１〜Ｐ６とは独立して得られるものとな
り、例えば回転板５の回転に不均一を生じていたときに
も、位置基準パルスＰ７が生じたときからの数を単純に
計数することで電気パルスＰ１〜Ｐ６の特定が可能とな
り、確実性、信頼性が一層に向上する。尚、上記以外の
作用、効果は前の実施例と同様であるので、個々での詳
細な説明は省略する。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、１
個のビーム状光源からの光を回転板および移動ミラーに
より所定の複数に分割して第一固定ミラーによりキー釦
の行および桁に対応させ、更にこれらの光を第二固定ミ
ラーにより１個の受光素子に入射させるものとしたこと
で、キー釦の行および桁の数に対応して回転板と移動ミ
ラー、操作パネルと第一固定ミラーおよび第二固定ミラ
ーなどの一体成形を可能な構成とし、前記キー釦の数の
増加により部品点数および組立工数が増加するのを避け
て、この種のキーボード装置のコストダウンに極めて優
れた効果を奏するものである。

【００２９】また、上記の構成としたことで、キー釦は
光線を遮蔽すれば良いものとなり、ストロークには基本
的に制約を受けないものとなる。従って、予めに操作パ
ネルの径時変化、熱変形などに備えて充分なストローク
の確保が可能となり、例えば上記の変形による誤投入な
どを生じることがないものとなり信頼性も向上させる効
果を奏する。

【００３０】更には、基準移動ミラーを設けて位置基準
パルスを得るものとしたことで、前記回転板上に複数組
の移動ミラーが設けられたときにも、電気パルスの順位
の判定を容易なものとして、誤動作などの発生を防ぎ、
一層の信頼性の向上を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光学式キーボード装置の一実施
例を示す斜視図である。

【図２】 同じ実施例の内部の構成を示す説明図であ
る。

【図３】 同じ実施例の回転板の部分を示す説明図であ
る。

【図４】 同じ実施例のＸ方向側の移動ミラーの作用を
示す説明図である。

【図５】 同じくＹ方向側の移動ミラーの作用を示す説
明図である。

【図６】 同じ実施例のキー釦の構成を示す断面図であ
る。

【図７】 同じ実施例の出力を示す説明図である。

【図８】 同じ実施例の位置基準パルスの出力例を示す
説明図である。

【図９】 同じ実施例のキー釦が押された状態の出力を
示す説明図である。

【図１０】 同じく本発明に係る光学式キーボード装置
の別の実施例を示す説明図である。

【図１１】 別の実施例の出力を示す説明図である。

【図１２】 従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１……光学式キーボード装置 ２……操作パネル ３、３Ａ〜３Ｉ……キー釦 ４……ビーム状光源 ５……回転板 ６、６Ａ〜６Ｆ……移動ミラー ７……基準移動ミラー ８、８Ａ〜８Ｆ……第一固定ミラー ９……第二固定ミラー １０……受光素子 １１……副受光素子 Ｐ１〜Ｐ６……電気パルス Ｐ７……位置基準パルス

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一個のビーム状光源と、該ビーム状光源
   の光路中を横切る複数の移動ミラーが配設された定速回
   転の回転板と、マトリックス状に配置されたキー釦の夫
   々の行および桁に対応し前記キー釦が押されたときには
   光路が遮蔽される位置として配置された第一固定ミラー
   と、前記第一固定ミラーからの光を一個の受光素子に向
   けて反射する第二固定ミラーとからなり、前記移動ミラ
   ーは前記回転板の回転に伴って行桁または桁行の順で順
   次に前記第一固定ミラーに前記ビーム状光源からの光を
   配賦して行くことを特徴とする光学式キーボード装置。
2. 【請求項２】 前記回転板には前記キー釦の行列に対応
   する第一固定ミラーとは関与しない方向に光を反射させ
   る１個の基準移動ミラーが設けられ、この基準移動ミラ
   ーからの反射光の受光出力により位置基準パルスを得て
   いることを特徴とする請求項１記載の光学式キーボード
   装置。