JP3600226B2 - 光電式キーボードを用いるデータ伝送方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電式キーボードを用いるデータ伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電式キーボードが公知である（例えば特許文献１参照）。従来技術によれば、光電式キーボードは赤外線送光器及び赤外線受光器を有し、相互に対応する赤外線送光器及び赤外線受光器は以下のように相対的に配置されている。すなわち、キー面が操作された場合、例えば指がキー面に置かれているかまたはその近傍にある場合に、赤外線送光器から放射された光は実質的に専らこの赤外線送光器に対応する赤外線受光器によって受信されるように逆方向に反射されるように配置されている。これに加え赤外線送光器及び赤外線受光器を相対して相応に調整する以外にも、赤外線を反射するカバーないし赤外線を反射しないカバーが設けられている。このやり方で、相応のキー面に指が触れることによってキーが操作された場合に、指において反射された光を送出した赤外線送光器に対応する赤外線受光器とは異なる赤外線受光器によって、この指に起因する反射が検出されてしまうことが回避される。すなわち反射され戻ってきた光が１つ以上の赤外線受光器によって検出された場合には、どのキーが操作されたのかをもはや一義的に確定することができず、ないしはキーが１つだけ操作されたのかまたは２つ同時に操作されたのか否かは明白ではない。
【０００３】
したがって従来の光電式キーボード（例えば特許文献１参照）では、相対する２つのキーの最小限に可能とされる間隔は以下のことにより制限されている。すなわち、キーのキー面に置かれた指における反射によって、このキーの赤外線送光器からの光が、このキーに隣接するキーの赤外線受信器へと到達することは許されない。それに加え、２つの相互に隣接するキーの最小限可能な間隔は相対して以下のことにより制限されている。すなわち反射条件が良好であれば、キーが部分的にしか作動しない場合、例えば指がただ１つのキーのキー面以外にも置かれている場合には複数のキーの操作が推量される。
【０００４】
公知の光電式キーボードにおける別の問題は、日光の照射が強い場合のように、集中的に光が入射する場合には、キーの操作を確実に検出することができないということである。何故ならば集中的に照射された受光器は既に過制御されてしまっているからである。他方ではキーの操作の検出は反射条件が悪い場合、例えば黒い手袋を被った指でもってキーが操作された場合には困難である。最後に、光が実質的にキーを操作する指からの反射として、またキーパネルによらない反射、すなわち殊にキーパネルの外面によらない反射として受信されるという要求を満たすことは実際には困難である。何故ならばこのために、キーパネルからの送光器ならびに受光器の距離は非常に精確に保たれなければならないからである。例えば反射が複数回行われることによって、要求される距離の僅かな偏差は既に誤検出につながる。
【０００５】
【特許文献１】
欧州特許公開（ＥＰ−Ａ１）第０６１８６８０号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、操作されるキーに隣接するキーが操作されているキーとして誤って検出される危険が生じることなく、簡単且つ確実なやり方でキーの１つの操作を検出することができる光電式キーボードを用いる、伝送速度が改善されたデータ伝送方法を提供することである。
【０００７】
この課題は、光電式キーボードが光透過性のキーパネル、少なくとも２つのキー面、少なくとも２つの送光器及び少なくとも２つの受光器を有し、キー面はキーパネルの表面の一方の側に設けられ且つ隣接しており、送光器及び受光器はキーパネルの他方の側に設けられ且つ同様に隣接しており、１つのキー面、１つの送光器及び１つの受光器がそれぞれ相互に対応付けられており、１つのキーのキー面が操作された場合には、このキーの送光器から送出された光が、操作されたキー面において反射され、このキーの受光器へと差し込むことによってキー面、送光器及び受光器が機能的に１つのキーを形成し、少なくとも１つの受光器及び少なくとも１つの送光器と接続されている通信装置が設けられており、この通信装置と接続されている受光器には増幅器が後置接続されており、通信装置が、この通信装置と接続されている送光器及びこの通信装置と接続されている受光器を制御し、この通信装置と接続されている送光器を介して送出されるデータ及びこの通信装置と接続されている受光器によって受信されるデータを外部装置との通信に使用し、増幅器を中央制御評価回路が制御し、外部装置からデータが伝送される間はこの増幅器の増幅率を低減することによって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、中央制御評価回路によって、所定の時間ウィンドウ内に相互に隣接する送光器からその都度光が１つだけ送出され、この送光器に対応するキー面だけが照明されているよう。すなわち本発明によれば、それぞれ相互に隣接する２つの送光器のうち常に１つだけがアクティブであることが要求される。すなわち１つのキーが例えば８つの別のキーによって囲まれている場合、８つのキーにそれぞれ所属する送光器は、中央のキーがアクティブであるならば非アクティブでなければならない。送光器がアクティブであるキーからさらに離れた位置にあるキーであれば、同時に送光器をアクティブにすることができる。「誤った」受光器へと光が反射されることに基づく誤検出の問題は、キーが互いに十分な距離をおいている場合、すなわち「相互に隣接していない」場合には生じない。それにもかかわらず問題となっている誤検出に関する最大限の安全性は、本発明の有利な実施形態によれば、中央制御評価回路によって同時には常に１つの送光器しかアクティブにできないことによって保証されている。
【０００９】
同時に常に１つの送光器しかアクティブにできないか否か、または相互には隣接しない複数の送光器を同時にアクティブにできるか否かに依存せずに、本発明の有利な実施形態によれば、受光器は中央制御評価回路と接続されており、受光器を中央制御評価回路によって、対応する送光器がアクティブである受光器のみが評価されるように制御することができる。このやり方で、誤検出の危険は実質的に完全に排除される。何故ならば中央制御評価回路によって設定される時間ウィンドウ内では常に、相互に対応する１つの送光器及び１つの受光器のみがアクティブであり、ないしは相対して対応する送光器と受光器のそれらの対がアクティブであるので、誤検出の危険は生じない。本発明のこの有利な実施形態において受光器によって反射が受信される場合には、この反射はこの受光器に対応するキー面が操作されたことにしか起因しない。これによって対応する送光器から送出された光が逆方向に反射されている。
【００１０】
すなわち本発明の前述した有利な実施形態によれば、光電式キーボードは相互に対応する送光器及び受光器の全ての対が相前後して対毎にアクティブにされるように動作される。通常使用される赤外線受光器の典型的な検出時間が１ｍｓよりも短い場合を考慮すれば、相互に対応する送光器及び受光器の対を約１ｋＨｚまたはそれ以上の周波数でもって時間的に連続してアクティブにすることができる。さらに、指によるキーの操作が典型的に少なくとも１ｓであることを考慮すれば、最大で十数個のキーを有する典型的なキーフィールドの場合にはキーの操作を前述のやり方で容易に検出することができるということは明白である。
【００１１】
測定装置用の光電式キーボードの機能及び実用は一般的に、測定装置を光電式キーボードでもって調整及び制御できるということである。それに応じて光電式キーボードのキーの操作は操作信号の形成と結合されている。この測定信号は測定装置において所望の機能を生ずる。本発明の有利な実施形態によれば選択されたキーと関係する機能に対して、中央制御及び表示回路によって制御される表示器が設けられているということは合理的且つ有益である。
【００１２】
最後に、本発明の有利な実施形態によれば、中央制御評価回路がマイクロコントローラによって形成されている。ここでマイクロコントローラには、光電式キーボードのキー数に相応する個数の入力側を有するアナログ・ディジタル変換器を設けることができる。アナログ・ディジタル変換器をマイクロコントローラに相応に統合することは必ずしも必要ではないが、光電式キーボードの構成をコンパクトなものにする。最後に本発明の有利な実施形態によれば、マイクロコントローラに設けられたアナログ・ディジタル変換器の各入力側と各受光器との間にはそれぞれ増幅器が設けられており、この増幅器は受光器から送出された信号を増幅する。
【００１３】
光電式キーボードの有利な実施形態では、通信装置も設けられており、少なくとも１つの送光器及び／又は少なくとも１つの受光器がこの通信装置と接続されており、送光器及び／又は受光器を、送光器から送出されたデータないし受光器によって受信されたデータを外部装置との通信のために使用できるように、通信装置によって制御することができる。この実施形態は前述の本発明による光電式キーボードにおいても、従来の光電式キーボードにおいても使用することができる。相応に構成された光電式キーボードは、外部装置と測定装置との間の無線データ伝送を付加的な装置を要せずに実現される点においては有利である。すなわち、この無線通信のために固有の送受信装置は必要ない。何故ならば、それぞれ１つの送光器と受光器でもって構成された光電式キーボードの既存のキーが使用されるからである。したがってこのような方式のデータ伝送用の測定装置の装備に関する付加的な負担は非常に僅かである。ここでは勿論、この方式で外部装置と通信をしている間は、光電式キーボードを従来の意味において使用することはできない。
【００１４】
本発明の有利な実施形態によれば、送光器は対応する受光器と一緒に外部装置と通信するために使用することができる。すなわち、送光器と受光器を有する正に１つのキーが外部装置との通信に責任を負う。このことは、この方式での通信用の接続端子を備えた外部装置のオプトエレクトロニクスキーボードへの必要とされる調整を容易にする。
【００１５】
外部装置を光電式キーボードに正確に調整することは、本発明の有利な実施形態によれば、送光器が複数の受光器、有利には全ての受光器と共に外部装置との通信のために使用できることによってさらに容易になる。例えば全ての受光器を「同時に」使用することもでき、すなわち複数の受光器をいわば何時でも「準備状態」とすることができる。このことは外部装置との通信の開始を容易にする。
【００１６】
それに加え本発明の有利な実施形態によれば、受光器の増幅を調整することができるので、データを伝送する場合には増幅を低減することができる。これによってデータ伝送の帯域幅が拡大され、伝送速度が高められる。今日では１１５Ｋボーまでの最大データ伝送速度を達成することができる。例えばこの方式のデータ伝送速度を少なくとも部分的にＩｒＤＡ規格に適合させることが可能であり、すなわち連続的な非同期伝送、双方向伝送及び短いパルス（１ビットの３／１６長）によるＨレベルの伝送を行うことができる。データ伝送のアクティブ化は通知過程によって開始される。この通知過程は、外部装置から送信され通常のキー操作時の測定装置によって識別される特別なパルス列によって行われるか、しかしながらデータ伝送を確立しようとする測定装置の周期的な試行によっても行うことができる。
【００１７】
上記から演繹され提示された別の課題は、本発明によれば光電式キーボードを制御するための冒頭で述べた方法を基礎として、送光器が相互に隣接する送光器のうちの１つだけがその都度アクティブであるように時間的に制御されることによって解決される。
【００１８】
本発明の方法の有利な実施形態によれば、それぞれの受光器によって受信された信号の評価は、別の受光器によって受信された少なくとも１つの別の信号に依存して行われる。すなわち個々の受信器が時間的に相前後して検査された後に、個々の受光器によって受信された光信号の比較が行われる。このことは例えば、キーフィールドへ集中的に光が入射し、その結果受光器が過制御されている場合には、殊に有利に操作されるキーの検出に使用することができる。この場合、例えばキー面に置かれた指において反射された光の検出は困難であろう。しかしながらここでは指によって光が遮られる。このことは、操作されるキーに対応する受光器は他の受光器と比較すると異なる信号を供給する。
【００１９】
さらに本発明の有利な実施形態によれば、超過した場合には反射をキーの操作と見なす閾値が少なくとも１つの別のキー、有利には他の全てのキーと比較される。したがって従来の光電式キーボードと比較すると実質的に感度を改善することができ、その結果例えば黒い手袋で覆われた指によって生じる反射が弱いものであっても検出することができる。
【００２０】
光電式キーボードを制御するための本発明による方法のその他の有利な実施形態は、本発明の光電式キーボードの前述した有利な実施形態と類似している。
【００２１】
詳細には、本発明の光電式キーボードならびに光電式キーボードを制御するための本発明の方法を実施且つ発展させる可能性は複数存在する。これに関しては、独立請求項に並記された請求項並びに以図面を参照する以下の本発明の有利な実施形態の説明に示されている。
【００２２】
【実施例】
図１には、概略的に本発明の有利な実施例による測定装置用の光電式キーボードの領域が断面図で示されている。光電式キーボードは光透過性のキーパネル１を有し、このキーパネル１は上方に向けられた側において２つのキー面２を有する。各キー面２の下方には送光器３及び受光器４がそれぞれ１つずつ設けられている。送光器３は赤外線光である光を上方に、ここでは実質的にキーパネル１の面に対して垂直に送出する。指５がキープレートのキー面２に置かれることによって１つのキーが操作された場合には、送光器３から送出された光が指５において反射され、反射された光は少なくとも部分的に受光器４へと反射し、その結果受光器４によって検出された光信号を介して、相応のキーが操作されたことを検出することができる。
【００２３】
本発明の有利な実施例による測定装置用の光電式キーボードの概略的な構成が図２から見てとれる。ここでは中央制御評価回路６が設けられており、この中央制御評価回路６は全ての送光器３ならびに全ての受光器４と接続されていることが重要である。ここではそれぞれ４つの送光器３ならびにそれぞれの送光器３に対応する４つの受光器４が図示されており、これらの送光器３及び受光器４は一列に配置されている。したがって中央の２つの受光器３ないし送光器４にはそれぞれ送光器ないし受光器４が２つずつ隣接しており、一方外側の送光器３ないし受光器４にはそれぞれ送光器３ないし受光器４が１つだけ隣接している。
【００２４】
中央制御評価回路６は送光器３とそれぞれスイッチ７を介して接続されている。スイッチ７を介して、それぞれの送光器３を中央制御評価回路６によって制御することが可能である。スイッチ７は時間的に相前後して中央制御評価回路６によってアクティブにされるので、その都度送光器３は１つだけがアクティブであり、すなわち光を送出する。
【００２５】
受光器４にはそれぞれ増幅器８が後置接続されており、この増幅器８は受光器４から送出された信号を増幅する。この増幅された信号はアナログ・ディジタル変換器９へと供給され、このアナログ・ディジタル変換器９は受光器４の個数に相応する個数の入力側を有する。このアナログ・ディジタル変換器９においては、受光器４から送出されたアナログ信号がディジタル化され、次いで中央制御評価回路６に供給される。この中央制御評価回路６は、ここで記述する本発明の有利な実施例によればマイクロコントローラとして構成されている。
【００２６】
図２から明らかになる本発明の有利な実施例による光電式キーボードの機能は、スイッチ７を介して時間的に相前後してアクティブにされる送光器３に依存して、中央制御評価回路６によって、アクティブにされた送光器３にそれぞれ対応する受光器４から生じる信号のみが評価されるということである。このやり方によって、受光器４によって信号が検出された場合には実際に相応のキーが操作されているということ、すなわち信号は対応する送光器３から送出された光の反射に起因するということが保証される。したがって光の「誤った」受光器４への反射による操作キーの誤検出は実質的に回避されている。
【００２７】
中央制御評価回路６には表示制御装置１０を介して、光電式キーボードによって選択された機能を表示する表示器１１が接続されている。このやり方で、光電式キーボードを備える測定措置のユーザには、キーを操作した直後にユーザがこのキーによってどの機能を選択したかが通知される。これによって検査メカニズム及び安全性メカニズムが導入される。
【００２８】
図３からは、本発明の別の実施例による光電式キーボードが見てとれる。本発明の別の実施例による図３から明らかになる光電式キーボードの構成は、付加的にコンパレータ１２が設けられているという点を除き、実質的に前述した光電式キーボードの構成に相応する。矢印でもって示唆されているように、このコンパレータ１２と接続された増幅器８は、増幅能力に関して中央制御評価回路６によって制御される。
【００２９】
さらに図３に示した本発明の有利な実施例によれば、送光器３及び受光器４が外部装置と通信するために使用される。このために、太い矢印で示したように、右から２番目の送光器３ならびに左から２番目の受光器４が対応するスイッチ７ないし対応する増幅器８を介して中央制御評価回路６によって制御される。すなわち外部装置と通信するために設けられた送光器３は対応するスイッチ７を介して、送光器３によって形成された光データを所定のフォーマット及びプロトコルに応じて、外部装置が受信及び理解できるように制御される。外部装置から送出された光データは前述の受光器４によって受信され、コンパレータ１２に供給され、このコンパレータ１２は光データに包含された情報を評価し、中央制御評価回路６に転送する。
【００３０】
外部装置から送出された光データを受信するために設けられた受光器４に対応する増幅器８の増幅を中央制御評価回路６によって制御することができ、外部装置からデータが伝送される場合には低減される。すなわち増幅器８の増幅を低減することにより、獲得できる帯域幅が拡大しならびに実行可能な伝送速度が高まる。このやり方で、現在の最高データ伝送速度である１１５Ｋボーまでのデータ伝送速度を実現できる。
【００３１】
外部装置と本発明の有利な実施例による光電式キーボードとの間のデータ伝送は、通知過程によってアクティブにされる。ここでは一方では、通知過程を外部装置から送出され、また通常のキーボード操作において光電式キーボードによって検出される特別なパルス列によって開始することができる。他方では通知過程を、外部装置とのデータ伝送を確立しようとする光電式キーボードの周期的な試行によって開始できる。本発明の前述した実施例による伝送特性は、部分的にＩｒＤＡ規格に適応されている。連続的非同期伝送、双方向伝送ならびに短いパルス（１ビットの３／１６長）によるＨレベルの伝送が可能である。最終的に光電式キーボードと外部装置との間においてデータ伝送がもはや行われない場合には、光電式キーボードを再び通常のキーボード操作のために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】指によって操作されるキーを備えた、本発明の有利な実施例による光電式キーボードの一部の概略的断面図である。
【図２】本発明の有利な実施例による光電式キーボードの概略的な構成である。
【図３】本発明の別の有利な実施例による光電式キーボードの概略的な構成である。
【符号の説明】
１ キーパネル、 ２ キー面、 ３ 送光器、 ４ 受光器、 ５ 指、 ６ 中央制御評価回路、 ７ スイッチ、 ８ 増幅器、 ９ アナログ・ディジタル変換器、 １０ 表示制御装置、 １１ 表示器、 １２ コンパレータ

Claims (1)

1. 測定装置の光電式キーボードを用いるデータ伝送方法において、
   該光電式キーボードが光透過性のキーパネル（１）、少なくとも２つのキー面（２）、少なくとも２つの送光器（３）及び少なくとも２つの受光器（４）を有し、前記キー面（２）は前記キーパネル（１）の表面の一方の側に設けられ且つ隣接しており、前記送光器（３）及び前記受光器（４）は前記キーパネル（１）の他方の側に設けられ且つ同様に隣接しており、
   １つのキー面（２）、１つの送光器（３）及び１つの受光器（４）がそれぞれ相互に対応付けられており、１つのキーのキー面（２）が操作された場合には、該キーの送光器（３）から送出された光が、該操作されたキー面（２）において反射され、該キーの受光器（４）へと差し込むことによって該キー面（２）、該送光器（３）及び該受光器（４）が機能的に１つのキーを形成し、
   少なくとも１つの受光器（３）及び少なくとも１つの送光器（４）と接続されている通信装置（１２）が設けられており、該通信装置（１２）と接続されている前記受光器（４）には増幅器（８）が後置接続されており、
   前記通信装置（１２）が、該通信装置（１２）と接続されている前記送光器（３）及び該通信装置（１２）と接続されている前記受光器（４）を制御し、該通信装置（１２）と接続されている前記送光器（３）を介して送出されるデータ及び該通信装置（１２）と接続されている受光器（４）によって受信されるデータを外部装置との通信に使用し、
   前記増幅器（８）を中央制御評価回路（６）が制御し、前記外部装置からデータが伝送される間は該増幅器（８）の増幅率を低減することを特徴とする、測定装置の光電式キーボードを用いるデータ伝送方法。

Images