JPH0316005B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0316005B2
JPH0316005B2 JP58501355A JP50135583A JPH0316005B2 JP H0316005 B2 JPH0316005 B2 JP H0316005B2 JP 58501355 A JP58501355 A JP 58501355A JP 50135583 A JP50135583 A JP 50135583A JP H0316005 B2 JPH0316005 B2 JP H0316005B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
blocking
grooves
base member
molded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58501355A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59500434A (en
Inventor
Richaado Ai Eri
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Unisys Corp
Original Assignee
Unisys Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unisys Corp filed Critical Unisys Corp
Priority claimed from PCT/US1983/000343 external-priority patent/WO1983003313A1/en
Publication of JPS59500434A publication Critical patent/JPS59500434A/en
Publication of JPH0316005B2 publication Critical patent/JPH0316005B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

関連出願の参照 この出願は、以下に列挙された類似の主題を扱
う出願に関連し、これらの出願はすべて本願出願
と同一の譲受人に譲渡されかつ本願出願と同時に
出願されている。 Wunnava V.Subbarao,Richard I.Ely,Carl
E.MosierおよびJames E.Andreeの名義で1982年
3月16日に出願されたUSSN358,825「フアイバ
ラツプキーボードおよびスイツチ」 Richard I.ElyおよびWunnava V.Subbaraoの
名義で1982年3月16日に出願されたUSSN358,
823「多面光学薄膜スイツチ装置」 Wunnava V.Subbarao,Richard I.Elyおよび
Carl E.Mosierの名義で1982年3月16日に出願さ
れたUSSN358,824「フアイバ光学キーを有する
モールド光学キーボード」 Richard I.Elyの名義で1982年3月16日に出願
されたUSSN358,822「単面光学薄膜スイツチお
よびキーボード」 発明の背景 1 発明の分野 この発明は光・光学スイツチおよびキーボード
に関し、より特定的には平プレーナモノリシツク
光・光学スイツチおよびキーボード装置に関す
る。 2 先行技術の説明 フアイバ光学キーボードおよびスイツチは、初
期の光・光学キーボードの1対1の要求と異な
り、必要な発光ダイオード(LED)および検出
器の数を減少させるので、興味あるものである。 1つのLEDは一束のフアイバを照らすことが
でき、各フアイバはキーボード上のの別々のキー
へと続く。各キーではさらに別のフアイバがその
伝送された光を受けて、それを光検出器に伝え
る。もしキーが押下げられておれば、光はキーの
ステムまたはブレードによつて妨げられ、検出器
は動作信号として光がないことを「検知」する。
LEDと検出器とを多重化することによつてキー
ボードマトリクスにおいて各行に対しただ1つの
LEDが必要であり、また各列に対しただ1つの
検出器のみが必要である。 フアイバ光学キーボードの持つ問題点は、すべ
てのフアイバをキーボードマトリクスアレイ内に
成形しおよび/または組立てることの困難さにあ
る。オートメーシヨン化することは困難であり、
またアセンブリのコストはおそらくLEDと検出
器の数を減少させることによるコストの節約を圧
倒するであろう。 それゆえにこの発明の主たる目的は、新しく、
新規なかつこれまで明らかにされなかつた方法
で、これらのおよび他の問題を解決することであ
る。 この発明他の目的は、個々のフアイバ要素また
は素子に対する必要性または要求を避けることに
よつてアセンブリ問題を克服することである。 この発明のもう1つの目的は、キーボードマト
リクスの形で、一体的な、モールドされた、集積
光学アセンブリを提供することである。 発明の概要 集積されモールドされた一体的な光学アセンブ
リは、行および列に配置された垂直配列溝のマト
リクスを有する、低屈折率物質の平坦なプレーナ
プラスチツク基礎部材を備え、前記溝は前記プレ
ーナ部材の一方表面内にモールドされた前記行を
形成し、また前記溝はこの部材の反対側の平行平
面内にモールドされた前記列を形成する。この行
および列の溝は第2の高屈折率型のプラスチツク
材料で満たされて、(フアイバの束を用いること
から生じる円形タイプのものではなくむしろ)平
坦な方形導波管を効果的に作り出す。水平行は基
礎部材の頂部に形成され、垂直列は基礎部材の底
部に形成される。各行および列の交差点付近には
曲がつたタツプが配置され、各曲がつたタツプは
その終端部間に窓または通し開口を有する。行の
タツプは列のタツプ方向(すなわち交差点の中間
方向)に曲がり、それによつて水平行導波管から
の光は垂直列導波管に(すなわちマトリクスの頂
部から底部へ)伝達される。不透明部材のような
光遮断素子またはキーブレードは、開口内で相互
に移動可能であり、関連した光検出器に対し光を
交互に遮断しおよび遮断しない。 上側と下側の導波管の間の光の連結を増加させ
るために、キーボードは一方が黒で一方が透明な
2つの異なつたプラスチツク材料から形成されて
もよい。透明部分は、それが交差点領域に入ると
き、光を伝達する。透明部分は、2つの導波管の
間にあるギヤツプの有効光学厚さを減少する。こ
のことは、水面下にある物体が実際にあるよりも
表面に近く見えるという効果と類似している。 さらに、上側および下側の導波管の間での光連
結におけるさらに別の増加が、レンズをキーブレ
ード内にモールドすることによつて作り出され得
る。 【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の技術による構造の概略的
平面図である。第1A図は、第1図における丸囲
み領域の部分断面図である。第1B図は、第1A
図の装置の正面図である。第2図は、第1図の構
造の大幅に拡大された一部分であり、上側および
下側の導波管の間にある窓を示す。第2A図は、
曲がつたタツプまたは連結機構の一方を詳細に示
す図面である。第3図は、第2図における丸囲み
部分の拡大した詳細な側断面図である。 好ましい実施例の説明 この発明の装置は一体的な単一の集積されたモ
ールド光学アセンブリを与え、アセンブリは好ま
しい実施例においては、キーボードマトリクスと
して示される。 第1図に示されるように、頂部および底部表面
12および14をそれぞれ有する、一般的に長方
形または正方形の外周の、単一の透明プラスチツ
クの硬片10はモールドされて、わずかにアンダ
ーカツトされた複数の水平行16を与え、それら
の行16は、部材10の一方の外周端から部材1
0の反対側の外周端にわずかな距離だけ延びてい
る、表面12の頂部表面18内の凹部または溝を
形成する。同様にアンダーカツトされた凹部また
は溝22を有する複数の列20は、その反対側表
面14内にモールドされる。 溝18と溝22(頂部と底部)の間の交差領域
において、上側および下側の曲つたタツプ24お
よび26がそれぞれ第1図に示すように設けら
れ、第1A図および第2図においてさらに明瞭に
示されている。第3図の拡大図において理解され
るように、上側のタツプ24は2つの方向に、す
なわちその発端から離れて、および対向表面14
から上側に延びる対向した上側に曲がつたタツプ
26方向に下がつて、曲げられている。 2つのタツプ24および26が交差するほぼ正
確な中間点で、窓または開口28が部材10内に
形成され、第3図に極めて明瞭に示されるよう
に、その部材内へとかつこれを通じて延びる。 低屈折率の物質N2の基礎平板部材10を成形
しかつ溝18および20内に高屈折率の物質N1
をモールドすることによつて、光発生器32から
の光30は行の溝18内へとかつこれを通じて伝
達され、タツプ24を介し、開口28を横切り、
下側のタツプ26を介して列の溝22内に入り、
列の光受信器34によつて受取られる。緩やかに
曲がつたタツプ24および26は、実質的に減衰
なしでギヤツプを横切る光30を導くということ
に注意されたい。 第1A図および第3図に概略的に示された(光
通過位置にある)キー構造36は、透明な光通過
部分40(または第1A図に見れるような開口4
1)と光遮断部分42とを有するブレード38を
含む。キー36は押下げられた位置に示され、光
通過部分40は上側および下側の導波管18およ
び22の2つの対面した端部44および46にそ
れぞれ隣接しており、そのため光30は開口41
を横断通過して光受信器34で信号を形成する。 復帰バネ(図示せず)によつてキー36を解放
すると、光遮断部分42がギヤツプ領域28内に
押し上げられ、それによつて光30は光受信器か
ら遮断される。キーブレードは、透明部分40お
よび不透明または黒部分42を含む。 開口41および基礎38のパラメータおよび材
料を適当に選択することによつて、第1A図のレ
ンズ48がキー溝造36に採用されることがで
き、それによつて上側および下側の導波管チヤネ
ル間の光の連結を増加することができる。
REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS This application relates to the applications dealing with similar subject matter listed below, all of which are assigned to the same assignee and filed concurrently with the present application. Wunnava V. Subbarao, Richard I. Ely, Carl
USSN 358,825 filed March 16, 1982 in the names of E. Mosier and James E. Andree, ``Flexible Keyboard and Switches,'' filed March 16, 1982 in the names of Richard I. Ely and Wunnava V. Subbarao. USSN 358, filed on
823 “Multi-sided optical thin film switch device” Wunnava V.Subbarao, Richard I.Ely and
USSN 358,824 filed in the name of Carl E. Mosier on March 16, 1982 ``Molded Optical Keyboard with Fiber Optical Keys'' USSN 358 filed in the name of Richard I. Ely on March 16, 1982 , 822 "Single-Sided Optical Thin Film Switch and Keyboard" BACKGROUND OF THE INVENTION 1 Field of the Invention This invention relates to optical/optical switches and keyboards, and more particularly to planar monolithic optical/optical switches and keyboard devices. 2 Description of the Prior Art Fiber optical keyboards and switches are interesting because they reduce the number of light emitting diodes (LEDs) and detectors required, unlike the one-to-one requirements of early light-to-optical keyboards. One LED can illuminate a bunch of fibers, each fiber leading to a separate key on the keyboard. At each key, yet another fiber receives the transmitted light and transmits it to a photodetector. If the key is pressed down, the light is blocked by the key's stem or blade and the detector "senses" the absence of light as an activation signal.
Only one for each row in the keyboard matrix by multiplexing the LEDs and detectors.
LEDs are required and only one detector for each column is required. A problem with fiber optical keyboards is the difficulty of molding and/or assembling all the fibers into a keyboard matrix array. Difficult to automate;
Also, the cost of assembly will likely overwhelm the cost savings from reducing the number of LEDs and detectors. Therefore, the main purpose of this invention is to
The object is to solve these and other problems in a new and hitherto undisclosed manner. Another object of this invention is to overcome assembly problems by avoiding the need or requirement for individual fiber elements or elements. Another object of the invention is to provide a one-piece, molded, integrated optical assembly in the form of a keyboard matrix. SUMMARY OF THE INVENTION An integrated molded monolithic optical assembly comprises a flat planar plastic base member of low refractive index material having a matrix of vertically arranged grooves arranged in rows and columns, the grooves extending from the planar member. The rows are molded into one surface of the member, and the grooves form the columns molded into an opposite parallel plane of the member. This row and column groove is filled with a second high-index type of plastic material, effectively creating a flat rectangular waveguide (rather than the circular type that results from using fiber bundles). . Horizontal rows are formed at the top of the base member and vertical columns are formed at the bottom of the base member. A curved tap is located near the intersection of each row and column, each curved tap having a window or through-opening between its terminal ends. The row taps turn in the direction of the column taps (ie, toward the middle of the intersection), so that light from the horizontal parallel waveguides is transmitted to the vertical column waveguides (ie, from the top to the bottom of the matrix). Light blocking elements or keyblades, such as opaque members, are reciprocally movable within the aperture and alternately block and unblock light to associated photodetectors. To increase the optical coupling between the upper and lower waveguides, the keyboard may be formed from two different plastic materials, one black and one transparent. The transparent part transmits light when it enters the intersection area. The transparent portion reduces the effective optical thickness of the gap between the two waveguides. This is similar to the effect that objects underwater appear closer to the surface than they actually are. Furthermore, yet another increase in optical coupling between the upper and lower waveguides can be created by molding a lens into the keyblade. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic plan view of a structure according to the technique of the present invention. FIG. 1A is a partial cross-sectional view of the circled area in FIG. 1. FIG. Figure 1B is
FIG. 3 is a front view of the device shown in FIG. FIG. 2 is a greatly enlarged portion of the structure of FIG. 1, showing the window between the upper and lower waveguides. Figure 2A shows
Figure 2 shows a detail of one of the curved taps or coupling mechanisms. FIG. 3 is an enlarged detailed side sectional view of the circled portion in FIG. 2. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The apparatus of the present invention provides a unitary, single integrated molded optical assembly, which in the preferred embodiment is shown as a keyboard matrix. As shown in FIG. 1, a single hard piece of clear plastic 10 of generally rectangular or square perimeter having top and bottom surfaces 12 and 14, respectively, is molded and slightly undercut. A plurality of horizontal rows 16 are provided, the rows 16 extending from one outer circumferential edge of the member 10 to the member 1.
A recess or groove is formed in the top surface 18 of the surface 12 that extends a small distance to the outer circumferential edge opposite the 0. A plurality of rows 20 having similarly undercut recesses or grooves 22 are molded into the opposite surface 14. In the intersection area between groove 18 and groove 22 (top and bottom), upper and lower curved taps 24 and 26, respectively, are provided as shown in FIG. 1 and more clearly in FIGS. 1A and 2. is shown. As can be seen in the enlarged view of FIG.
It is bent downward in the direction of opposing upwardly curved taps 26 extending upwardly from the top. At approximately the exact midpoint where the two taps 24 and 26 intersect, a window or aperture 28 is formed in the member 10 and extends into and through the member, as shown most clearly in FIG. The base plate member 10 is formed of a low refractive index material N 2 and the high refractive index material N 1 is formed in the grooves 18 and 20.
By molding the light 30 from the light generator 32 into and through the row groove 18, through the tap 24 and across the aperture 28,
into the column groove 22 via the lower tap 26;
is received by optical receivers 34 in the array. Note that the gently curved taps 24 and 26 direct light 30 across the gap with substantially no attenuation. The key structure 36 shown schematically in FIGS. 1A and 3 (in a light passing position) has a transparent light passing portion 40 (or opening 4 as seen in FIG. 1A).
1) and a light blocking portion 42. Key 36 is shown in the depressed position with light passing portion 40 adjacent two facing ends 44 and 46 of upper and lower waveguides 18 and 22, respectively, such that light 30 is transmitted through the aperture. 41
and forms a signal at the optical receiver 34. Releasing the key 36 by a return spring (not shown) forces the light blocking portion 42 into the gap region 28, thereby blocking the light 30 from the optical receiver. The keyblade includes a transparent portion 40 and an opaque or black portion 42. By appropriately selecting the parameters and materials of the aperture 41 and the base 38, the lens 48 of FIG. It is possible to increase the light coupling between the two.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 屈折率N2を有する光伝導材料からなる基礎
部材を備え、 前記基礎部材は表面および裏面の複数の光伝導
溝を含み、前記溝は直交アレイに配列され、前記
基礎部材の裏面側の垂直溝は前記基礎部材の表面
側の水平溝と直角であり、 各水平溝および垂直溝の交差点の近傍に配置さ
れ、前記水平溝および垂直溝の各々に接続される
1対のタツプ部材をさらに備え、前記水平溝に接
続されるタツプと前記垂直溝に接続されるタツプ
とは、その各々の端部が向かいあうように形成さ
れ、 各々の前記1対のタツプの各々のタツプが向か
い合う位置に形成され、前記基礎部材内へ延びる
窓をさらに備え、光発生手段から光受信手段への
各々の前記1対のタツプを通じて伝達される光を
遮断してスイツチ閉成を指示するために、前記各
窓内で移動するように配列される光遮断/非遮断
部材をさらに備える、モールド光学導波管スイツ
チング装置。 2 前記基礎部材は、平らな部材であり、かつ屈
折率N2を有する光伝導材料からモールドされる、
請求の範囲第1項記載の装置。 3 前記基礎部材の前記表面および裏面の溝の
各々は、屈折率N1の光伝導材料からモールドさ
れ、N1>N2である、請求の範囲第1項記載の装
置。 4 前記各タツプは前記水平面から緩やかに曲が
つており、前記タツプは前記垂直面からその対向
部材方向に曲がつている、請求の範囲第1項記載
の装置。 5 前記光遮断/非遮断部材は、不透明な光遮断
部分および光伝達部分を有するプラスチツク素子
を含む、請求の範囲第1項記載の装置。 6 前記モールド光学導波管スイツチング装置
は、単一の一体的な平坦なプレーナモノリシツク
構造を含み、前記溝および装置はともに同時に充
填されかつ成形されてモールドされて、スイツチ
可能な光伝導チヤンネルの直交アレイを与える、
請求の範囲第1項記載の装置。 7 前記光遮断/非遮断部材は、レンズ手段をさ
らに含み、隣接タツプ間の前記光連結を増加して
光出力を効果的に増加する、請求の範囲第1項記
載の装置。
Claims: 1. A base member made of a photoconductive material having a refractive index N 2 , the base member including a plurality of light conductive grooves on the front and back sides, the grooves being arranged in an orthogonal array, The vertical grooves on the back side of the member are perpendicular to the horizontal grooves on the front side of the base member, and a pair of vertical grooves are arranged near the intersection of each horizontal groove and the vertical groove and connected to each of the horizontal groove and the vertical groove. further comprising a tap member, wherein the tap connected to the horizontal groove and the tap connected to the vertical groove are formed such that their respective ends face each other; further comprising windows formed in opposing positions and extending into the base member, for blocking light transmitted through each of the pair of taps from the light generating means to the light receiving means to instruct the switch to close. The molded optical waveguide switching device further comprises a light blocking/non-blocking member arranged to move within each of the windows. 2. The base member is a flat member and is molded from a photoconductive material having a refractive index N 2 .
An apparatus according to claim 1. 3. The apparatus of claim 1, wherein each of the grooves on the front and back surfaces of the base member is molded from a photoconductive material with an index of refraction N1 , with N1 > N2 . 4. The apparatus of claim 1, wherein each of said taps is gently curved from said horizontal surface, and said tap is curved from said vertical surface toward its opposing member. 5. The device of claim 1, wherein the light blocking/non-blocking member comprises a plastic element having an opaque light blocking portion and a light transmitting portion. 6. The molded optical waveguide switching device includes a single unitary planar monolithic structure, wherein the groove and the device are both simultaneously filled and molded to form a switchable light-conducting channel. gives an orthogonal array,
An apparatus according to claim 1. 7. The apparatus of claim 1, wherein said light blocking/non-blocking member further includes lens means to increase said light coupling between adjacent taps to effectively increase light output.
JP58501355A 1982-03-16 1983-03-15 Molded optical waveguide switching device Granted JPS59500434A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US358826 1982-03-16
PCT/US1983/000343 WO1983003313A1 (en) 1982-03-16 1983-03-15 Molded optical waveguide switching apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59500434A JPS59500434A (en) 1984-03-15
JPH0316005B2 true JPH0316005B2 (en) 1991-03-04

Family

ID=22174882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58501355A Granted JPS59500434A (en) 1982-03-16 1983-03-15 Molded optical waveguide switching device

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JP (1) JPS59500434A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62275230A (en) * 1986-05-23 1987-11-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical gate matrix switch

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53144353A (en) * 1977-05-23 1978-12-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical path switch
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Publication number Publication date
JPS59500434A (en) 1984-03-15

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