專利名稱：頻率光碼矩陣輸入模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及的一種頻率光碼矩陣輸入模塊，是一種當按鍵按下時，鍵反射面反射行光信號至由分光器、多個含有接收器的光電轉換電路構成的光編碼器，光編碼器輸出鍵碼的分光器光電開關電路。
背景技術：
參見圖11已知的鍵反射光電開關電路，采用按鍵按下時，鍵反射面將行光信號發射器發出的不同頻率光信號直接反射至列接收器，為了區分各鍵的鍵碼，每一列必須有一套有光電轉換電路的列接收器與鍵反射面直接對應，以計算機鍵盤為例，其共有6行21列，該方案共需有21個列接收器(含21套光電轉換電路)與按鍵的鍵反射面直接對應，此技術方案需在鍵盤長度方向上布置光電轉換電路21套，使21個接收管分別與各列鍵對應(圖11僅為6列鍵)，僅固定21套列接收器所需的印制板就長約400mm，該技術方案所需元件數量大、電路龐大且結構復雜、生產成本高、不易采取防水措施、不易組織批量生產，其生產成本是傳統觸點薄膜鍵盤的幾倍，嚴重影響了光電鍵盤的推廣使用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是由分光器、5個光接收器及5個光電轉換電路組成的光編碼器，替代27個光接收器及27個光電轉換電路。
為解決上述技術問題，本發明采用采用了按鍵按下時，鍵反射面反射行信號至由分光器、5個光接收器及5個光電轉換電路組成的光編碼器時，光編碼器輸出鍵碼。
其特征是其一個或多個光輸出端分別指向接收器20的分光器18有分光光路16形成時，由分光器18、與發射器11對應的鍵反射面13、多個含有接收器20的光電轉換電路構成的光編碼器19輸出鍵碼。
分光器18可以是鍵反射面13上的一個或多個按一定的對應排列關系分別與接收器20相對應的單元反射面31，也可以是一個或多個按一定的對應排列關系分別與接收器20相對應的透明棱鏡27組、平面光導組、光導纖維26組、光槽反射面30組。
其同一列的鍵反射面13反射來至接收器20的光經分光器18后，其分光光路16與接收器20的對應排列關系相同；不同列的鍵反射面13反射來至接收器20的光經分光器18后，其分光光路16與接收器20的對應排列關系不相同。
其分光光路16可以由鍵反射面13上的一個或多個單元反射面31分別反射來至發射器11的光信號至接收器20形成；也可由鍵反射面13反射來至發射器11的光信號至與接收器20相對應的透明棱鏡27、平面光導、光導纖維26、光槽反射面30等由其分光形成。
其分光器18由單元平面光導21、單元平面光導22、單元平面光導23三層疊加構成，分光器18的各單元平面光導的光輸入端按一定的排列分別與鍵反射面13對應；分光器18的各單元平面光導的光輸出端分別與接收器20一一對應。
其單元反射面31是鍵反射面13上的一部分，鍵反射面13是由一個或多個與一個或多個接收器20一一對應的單元反射面31組成，單元反射面31反射來至發射器11的光至接收器20形成分光光路16。
其鍵反射面13分別與一個或多個光導纖維26的一端對應；光導纖維26的另一端以不同的排列分別與一個或多個接收器20一、一對應。
其鍵反射面13分別與一個或多個光槽反射面30對應；一個或多個光槽反射面30以不同的排列分別與一個或多個接收器20一、一對應。
其鍵反射面13分別與一個或多個透明棱鏡27對應；一個或多個透明棱鏡(27)以不同的排列分別與一個或多個接收器20一、一對應。
其在發射器(11)的另一端有其一端與發射器11對應；另一端與光纖接收管24對應的光纖25。
當發射器11采用光波發射器時，接收器20可以是光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等光敏器件；當發射器11采用電磁波、聲波時，接收器20也可以采用電磁波、聲波傳感器。
本發明具有結構簡單、使用光電元件數量小(以計算機鍵盤為例，其共有6行21列，已有技術方案共需含有21套接收器的光電轉換電路，本發明僅需含有5套接收器的光電轉換電路，產生2的5次方個鍵碼)，且接收器不需與列鍵的反射面直接對應，含有接收器的光電轉換電路可設置在與發射器、主控芯片同一張印制板上，其具有電路結構緊湊簡單，生產成本低，易組織批量生產的特點，可以很方便地對一小塊印制板采取密封措施，以達到整體防水，甚至可以在水中使用的要求。低成本的頻率光碼矩陣輸入模塊可廣泛應用于計算機鍵盤、IC卡電話鍵盤、自動提款機鍵盤、各類家用電器遙控、電話鍵盤、功能開關、薄膜開關等領域。
圖1是本發明的主視2是圖1的A-A剖視3是本發明的一種光導分光器的第三層光導圖4是本發明的一種光導分光器的第二層光導圖5是本發明的一種光導分光器的第一層光導圖6是本發明的多列、多行方案圖7是本發明的光纖分光器圖8是本發明的棱鏡分光器圖9是本發明的光槽反射面分光器圖10是本發明的單元反射面分光器圖11已知技術的鍵反射面、多接收器方案圖12是本發明的光電轉換電路具體實施方式
實施例1參見圖1、2本發明由橫排列的按鍵、發射器11、彈性體7、殼體、鍵反射面13、光編碼器19、光電輸入電路控制器(圖中未表示)等構成。
參見圖1面板3呈中部下凹的平板形，在其中部呈方形的下凹底面4上有均布橫排列的面板貫穿孔9，底板6呈平板形，面板3與底板6通過四根立柱5連接成中空的且板面相互平行的殼體，在底板6的左部附近的下表面有分別安裝有發射器11、接收器20的左豎立板12。
參見圖1鍵帽1與鍵導向體2的上部固連構成按鍵，彈性體7的底面與底板6的上表面連接，其上部與鍵導向體2的臺肩10的底面連接，鍵導向體2的中上部的外表面與面板3上的面板貫穿孔9滑動配合，在彈性體7彈力作用下臺肩10的上表面被壓在下凹的底面4的下表面。
參見圖1、2橫排列的按鍵的鍵導向體2上的臺肩10向下的延伸部有鍵反射面13，臺肩10的延伸部向下穿過彈性體7上部的貫穿孔穿入底板貫穿孔8內，應使臺肩10的上表面被壓在下凹的底面4的下表面時，接收器20、發射器11的發射、接收光信號的軸線所在的平面低于縱橫排列的若干鍵反射面13，即應使按鍵未按下時縱橫排列的若干鍵反射面13不會反射發射器11發出的光信號。
應使各行按鍵1分別按下時，Y0的發射器11分別與相應行Y0的各鍵反射面13相對應、Y1發射器11與Y1各鍵反射面13相對應、Y2發射器11與Y2各鍵反射面13相對應。
參見圖2、圖12光編碼器19由含有接收器20的光電轉換電路33、鍵反射面13、分光器18構成；分光器18由單元平面光導21、單元平面光導22、單元平面光導23三層疊加構成，分光器18的各單元平面光導的光輸入端按一定的排列分別與鍵反射面13對應；分光器18的各單元平面光導的光輸出端分別與接收器20一一對應，參見圖3單元平面光導21的光輸入端分別與X1、X2、X5、X6各列的鍵反射面13對應；其光輸出端與b接收器20對應。
參見圖4單元平面光導22的光輸入端分別與X3、X4、X5、X6各列的鍵反射面13對應；其光輸出端與a接收器20對應。
參見圖5單元平面光導23的光輸入端分別與X0、X2、X4、X6各列的鍵反射面13對應；其光輸出端與c接收器20對應。
與發射器11相對應的各鍵反射面13反射發射器11發出的光信號，形成鍵反射光14，鍵反射光14入射由單元平面光導21、單元平面光導22、單元平面光導23三層疊加構成的分光器18，在其內形成分光光路16。
應使同一列的鍵反射面13反射來至接收器20的光經分光器18后，其分光光路16與接收器20的對應排列關系相同；不同列的鍵反射面13反射來至接收器20的光經分光器18后，其分光光路16與接收器20的對應排列關系不相同。
發射器11與輸入電路控制器(圖中未表示)電氣連接。發射器11可以是通常的LED、半導體激光管、紅外管等光源。
參見圖12含有接收器20的光電轉換電路33與輸入電路控制器(圖中未表示)電氣連接。接收器20可以是通常的光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等光敏器件，含有接收器20的光電轉換電路33為通常的光電轉換電路。
參見圖2當縱橫排列的鍵帽1未被按下時，接收器20接收不到發射器11發出的光信號；以X5Y1處鍵帽1被按下為例，X5Y1處的鍵帽1被按下時，鍵帽1推動與之相連的鍵導向體2克服彈性體7的彈力向下移動，鍵導向體2向下移動一定距離時，鍵導向體2上的X5Y1鍵反射面13反射與該鍵相對應的Y1發射器11發射的光信號，由于X5Y1處的鍵反射面13，與分光器18的單元平面光導21、單元平面光導單元22的光輸入端對應，鍵反射光14進入分光器18后分光，在單元平面光導21、單元平面光導22內分別形成分光光路16，由于單元平面光導21、單元平面光導22的光輸出端分別與b接收器20、a接收器20分別對應，輸入b接收器20、a接收器20的光再經光電轉換電路放大輸出高電平，由于c接收器20無光輸入與之相連的光電轉換電路輸出低電平，光電轉換電路33將X5列的鍵碼110輸入電路控制器(圖中未表示)。
頻率光碼矩陣輸入模塊的輸入電路控制器(圖中未表示)，根據c、b、a接收器20處高低電平(110)的判別X5列的按鍵1按下。
根據c、b、a接收器20處高低電平的不同組合，確定列，每列的鍵碼對應關系如下001--X0列、010--X1列、011--X2列、100--X3列、101--X4列、110--X5列、111--X6列其行鍵的確定采用輸入電路控制器(圖中未表示)以幾毫秒的頻率依秩接通、斷開Y0、Y1、Y2行的發射器11，每接通一個發射器11在其發出光信號的同時掃描檢測接收器20有無光信號輸入，依秩接通一次檢測一次，當Y1處的發射器11發出光信號的同時輸入電路控制器(圖中未表示)掃描檢測到接收器20有鍵碼110輸入，輸入電路控制器(圖中未表示)從而判定Y1行鍵帽1按下。輸入電路控制器(圖中未表示)根據X，Y從而確定X5Y1處鍵帽1被按下。
實施例2參見圖6在左豎立板12上部安裝有光纖接收管24，光纖25的光輸入端位于底板6的右邊并與發射器11相對應，光纖25的光輸出端分別與e、f、g光纖接收管24對應。
光纖25的分布排列可采用圖6的排列方式；當行數Y較多時也可采用實施例1的分光器18排列方案，參見圖12此圖中的接收管20為光纖接收管24，含有光纖接收管24的光電轉換電路33與輸入電路控制器(圖中未表示)電氣連接。
鍵未按下時，縱橫排列的若干鍵反射面13不會反射、遮斷發射器11發出的光信號。以X5Y1處鍵帽1被按下為例，X5Y1處的鍵帽1被按下時，X5Y1處鍵反射面13在反射發射器11發出的光信號，形成鍵反射光14的同時，遮斷fY1行光纖25的輸入光，與Y0、Y2行分別對應的eY2、gY0光纖25的輸入光未被遮斷，通過光纖25的導光與eY2、gY0光纖對應的接收管24接收到光，fY1光纖接收管24不能接收到光，含有光纖接收管24的光電轉換電路33將編碼信號輸入電路控制器(圖中未表示)，輸入電路控制器(圖中未表示)從而判別Y1行有鍵帽1被按下。
其余與實施例1同實施例3參見圖7分光器18由其光輸入端按一定的排列分別與鍵反射面13對應；其光輸出端分別與接收器20對應的光導纖維26組構成，光編碼器19由光導纖維26組、鍵反射面13、含有接收器20的光電轉換電路33構成。當有鍵反射光14入射光導纖維26的光輸入端時，分光光路16在光導纖維26的內表面形成。
一根或多根光導纖維26的一端貫穿豎立板17的板面，分別與各列的鍵反射面13相對應；光導纖維26的另一端固定后，分別與接收器20對應。
鍵反射面13與接收器20的對應關系如下X0鍵反射面13--光導纖維26--a接收器20X1鍵反射面13--光導纖維26-b接收器20X2鍵反射面13--光導纖維26(兩根)--a、b接收器20X3鍵反射面13--光導纖維26----c接收器20X4鍵反射面13--光導纖維(兩根)26--a、c接收器20X5鍵反射面13--光導纖維(兩根)26--b、c接收器20X6鍵反射面13--光導纖維(叁根)26----a、b、c接收器20其余與實施例1同。
實施例4參見圖8分光器18由其棱鏡反射面28分別與鍵反射面13、接收器20按一定排列對應的透明棱鏡27組構成，光編碼器19由透明棱鏡27組、鍵反射面13、含有接收器20的光電轉換電路33構成。
鍵反射光14入射X5-a、X5-b處透明棱鏡27時，該處的兩個透明棱鏡27的棱鏡反射面28分別反射入射光形成分光光路16，鍵反射光14入射棱鏡反射面28，形成與a、b接收器20對應的兩束分光光路16，兩束分光光路16穿過前方的透明棱鏡27入射a、b接收器20。
鍵反射面13與棱鏡反射面28的對應關系如下
X0鍵反射面13----a棱鏡反射面28--a接收器20X1鍵反射面13----b棱鏡反射面28-b接收器20X2鍵反射面13----a、b棱鏡反射面28(兩個)--a、b接收器20X3鍵反射面13-----c棱鏡反射面28---c接收器20X4鍵反射面13----a、c棱鏡反射面28(兩個)--a、c接收器20X5鍵反射面13----b、c棱鏡反射面28(兩個)--b、c接收器20X6鍵反射面13----a、b、c棱鏡反射面28(叁個)---a、b、c接收器20其余與實施例1同。
實施例5參見圖9分光器18由光槽反射面30組、接收器20按一定排列對應關系構成，光編碼器19由光槽反射面30組、鍵反射面13、含有接收器20的光電轉換電路33構成。
鍵反射光14入射光槽反射面30，在a、b光槽29的內形成分光光路16。
鍵反射面13與光槽反射面30的對應關系如下X0鍵反射面13----a光槽反射面30----a接收器20X1鍵反射面13-----b光槽反射面30----b接收器20X2鍵反射面13----a、b光槽反射面30(兩個)----a、b接收器20X3鍵反射面13-----c光槽反射面30------c接收器20X4鍵反射面13----a、c光槽反射面30(兩個)-----a、c接收器20X5鍵反射面13----b、c光槽反射面30(兩個)-----b、c接收器20X6鍵反射面13----a、b、c光槽反射面30(叁個)-----a、b、c接收器20其余與實施例1同。
實施例6
參見圖10單元反射面31是鍵反射面13上的一部分，鍵反射面13由一個或多個分別與發射器11、接收器20對應的單元反射面31構成。分光器18由其單元反射面31組、接收器20按一定對應排列關系構成，光編碼器19由單元反射面31組、鍵反射面13、含有接收器20的光電轉換電路33構成。
分光光路16由鍵反射面13上的一個或多個單元反射面31反射光信號形成，當按鍵1按下時，形成按一定排列關系與接收器20對應的分光光路16，應使同一列的鍵反射面13的一個或多個單元反射面31分別與一個或多個的接收器20對應關系相同。
X0列的各鍵反射面13都具有一個與a接收器20對應的單元反射面31；X1列的各鍵反射面13都具有一個與b接收器20對應的單元反射面31；X2列的各鍵反射面13都具有兩個分別與a、b接收器20一一對應的單元反射面31；X3列的各鍵反射面13都具有一個與c接收器20對應的單元反射面31；X4列的各鍵反射面13都具有兩個分別與a、c接收器20一一對應的單元反射面31；X5列的各鍵反射面13都具有兩個分別與b、c接收器20一一對應的單元反射面31；X6列的各鍵反射面13都具有叁個分別與a、b、c接收器20一一對應的單元反射面31。
其余與實施例1同。
權利要求
1.本發明的一種頻率光碼矩陣輸入模塊，包括輸入電路控制器、機殼、彈性體、其特征是其一個或多個光輸出端分別指向接收器(20)的分光器(18)有分光光路(16)形成時，由分光器(18)、與發射器(11)對應的鍵反射面(13)、多個含有接收器(20)的光電轉換電路構成的光編碼器(19)輸出鍵碼。
2.根據權利要求1所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊的分光器(18)可以是鍵反射面(13)上的一個或多個按一定的對應排列關系分別與接收器(20)相對應的單元反射面(31)，也可以是一個或多個按一定的對應排列關系分別與接收器(20)相對應的透明棱鏡(27)組、平面光導組、光導纖維(26)組、光槽反射面(30)組。
3.根據權利要求1或2所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其同一列的鍵反射面(13)反射來至接收器(20)的光經分光器(18)后，其分光光路(16)與接收器(20)的對應排列關系相同；不同列的鍵反射面(13)反射來至接收器(20)的光經分光器(18)后，其分光光路(16)與接收器(20)的對應排列關系不相同。
4.根據權利要求1、2或3所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其分光光路(16)可以由鍵反射面(13)上的一個或多個單元反射面(31)分別反射來至發射器(11)的光信號至接收器(20)形成；也可由鍵反射面(13)反射來至發射器(11)的光信號至與接收器(20)相對應的透明棱鏡(27)、平面光導、光導纖維(26)、光槽反射面(30)等由其分光形成。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其分光器(18)由單元平面光導(21)、單元平面光導(22)、單元平面光導(23)三層疊加構成，分光器(18)的各單元平面光導的光輸入端按一定的排列分別與鍵反射面(13)對應；分光器(18)的各單元平面光導的光輸出端分別與接收器(20)一一對應。
6.根據權利要求1、2、3或4所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其單元反射面(31)是鍵反射面(13)上的一部分，鍵反射面(13)是由一個或多個與一個或多個接收器(20)一一對應的單元反射面(31)組成，單元反射面(31)反射來至發射器(11)的光至接收器(20)形成分光光路(16)。
7.根據權利要求1、2、3或4所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其鍵反射面(13)分別與一個或多個光導纖維(26)的一端對應；光導纖維(26)的另一端以不同的排列分別與一個或多個接收器(20)一、一對應。
8.根據權利要求1、2、3或4所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其鍵反射面(13)分別與一個或多個光槽反射面(30)對應；一個或多個光槽反射面(30)以不同的排列分別與一個或多個接收器(20)一、一對應。
9.根據權利要求1、2、3、或4所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其鍵反射面(13)分別與一個或多個透明棱鏡(27)對應；一個或多個透明棱鏡(27)以不同的排列分別與一個或多個接收器(20)一、一對應。
10.根據權利要求1、2、3、4、5、7、8或9所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊其在發射器(11)的另一端有其一端與發射器(11)對應；另一端與光纖接收管(24)對應的光纖(25)。
11.根據權利要求1、2、3、4、5、7、8、9或10所述的頻率光碼矩陣輸入模塊，其特征在于所說的頻率光碼矩陣輸入模塊當發射器(11)采用光波發射器時，接收器(20)可以是光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等光敏器件；當發射器(11)采用電磁波、聲波時，接收器(20)也可以采用電磁波、聲波傳感器。
全文摘要
本發明的一種頻率光碼矩陣輸入模塊，包括輸入電路控制器、機殼、彈性體、其特征是其一個或多個光輸出端分別指向接收器20的分光器18有分光光路16形成時，由分光器18、與發射器11對應的鍵反射面13、多個含有接收器20的光電轉換電路構成的光編碼器19輸出鍵碼。本發明具有結構簡單、成本與傳統鍵盤基本相當、使用光電元件數量小(僅需含有5套含接收器的光電轉換電路，產生2的5次方個鍵碼，共計32組鍵碼)，且接收器不需與列鍵的反射面直接對應，含有接收器的光電轉換電路可設置在與發射器、主控芯片同一張印制板上，其具有電路結構緊湊簡單，生產成本低，易組織批量生產的特點，可以很方便地對一小塊印制板采取密封措施，以達到鍵盤整體防水，甚至可以在水中使用的要求。頻率光碼矩陣輸入模塊可廣泛應用于計算機鍵盤、IC卡電話鍵盤、自動提款機鍵盤、各類家用電器遙控、電話鍵盤、功能開關、薄膜開關等領域。
文檔編號G02B27/00GK101072024SQ20061014911
公開日2007年11月14日 申請日期2006年11月17日 優先權日2006年5月8日
發明者陳 峰 申請人:陳 峰