专利名称：频率光码矩阵输入模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及的一种频率光码矩阵输入模块，是一种当按键按下时，键反射面反射行光信号至由分光器、多个含有接收器的光电转换电路构成的光编码器，光编码器输出键码的分光器光电开关电路。
背景技术：
参见图11已知的键反射光电开关电路，采用按键按下时，键反射面将行光信号发射器发出的不同频率光信号直接反射至列接收器，为了区分各键的键码，每一列必须有一套有光电转换电路的列接收器与键反射面直接对应，以计算机键盘为例，其共有6行21列，该方案共需有21个列接收器(含21套光电转换电路)与按键的键反射面直接对应，此技术方案需在键盘长度方向上布置光电转换电路21套，使21个接收管分别与各列键对应(图11仅为6列键)，仅固定21套列接收器所需的印制板就长约400mm，该技术方案所需元件数量大、电路庞大且结构复杂、生产成本高、不易采取防水措施、不易组织批量生产，其生产成本是传统触点薄膜键盘的几倍，严重影响了光电键盘的推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是由分光器、5个光接收器及5个光电转换电路组成的光编码器，替代27个光接收器及27个光电转换电路。
为解决上述技术问题，本发明采用采用了按键按下时，键反射面反射行信号至由分光器、5个光接收器及5个光电转换电路组成的光编码器时，光编码器输出键码。
其特征是其一个或多个光输出端分别指向接收器20的分光器18有分光光路16形成时，由分光器18、与发射器11对应的键反射面13、多个含有接收器20的光电转换电路构成的光编码器19输出键码。
分光器18可以是键反射面13上的一个或多个按一定的对应排列关系分别与接收器20相对应的单元反射面31，也可以是一个或多个按一定的对应排列关系分别与接收器20相对应的透明棱镜27组、平面光导组、光导纤维26组、光槽反射面30组。
其同一列的键反射面13反射来至接收器20的光经分光器18后，其分光光路16与接收器20的对应排列关系相同；不同列的键反射面13反射来至接收器20的光经分光器18后，其分光光路16与接收器20的对应排列关系不相同。
其分光光路16可以由键反射面13上的一个或多个单元反射面31分别反射来至发射器11的光信号至接收器20形成；也可由键反射面13反射来至发射器11的光信号至与接收器20相对应的透明棱镜27、平面光导、光导纤维26、光槽反射面30等由其分光形成。
其分光器18由单元平面光导21、单元平面光导22、单元平面光导23三层叠加构成，分光器18的各单元平面光导的光输入端按一定的排列分别与键反射面13对应；分光器18的各单元平面光导的光输出端分别与接收器20一一对应。
其单元反射面31是键反射面13上的一部分，键反射面13是由一个或多个与一个或多个接收器20一一对应的单元反射面31组成，单元反射面31反射来至发射器11的光至接收器20形成分光光路16。
其键反射面13分别与一个或多个光导纤维26的一端对应；光导纤维26的另一端以不同的排列分别与一个或多个接收器20一、一对应。
其键反射面13分别与一个或多个光槽反射面30对应；一个或多个光槽反射面30以不同的排列分别与一个或多个接收器20一、一对应。
其键反射面13分别与一个或多个透明棱镜27对应；一个或多个透明棱镜(27)以不同的排列分别与一个或多个接收器20一、一对应。
其在发射器(11)的另一端有其一端与发射器11对应；另一端与光纤接收管24对应的光纤25。
当发射器11采用光波发射器时，接收器20可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等光敏器件；当发射器11采用电磁波、声波时，接收器20也可以采用电磁波、声波传感器。
本发明具有结构简单、使用光电元件数量小(以计算机键盘为例，其共有6行21列，已有技术方案共需含有21套接收器的光电转换电路，本发明仅需含有5套接收器的光电转换电路，产生2的5次方个键码)，且接收器不需与列键的反射面直接对应，含有接收器的光电转换电路可设置在与发射器、主控芯片同一张印制板上，其具有电路结构紧凑简单，生产成本低，易组织批量生产的特点，可以很方便地对一小块印制板采取密封措施，以达到整体防水，甚至可以在水中使用的要求。低成本的频率光码矩阵输入模块可广泛应用于计算机键盘、IC卡电话键盘、自动提款机键盘、各类家用电器遥控、电话键盘、功能开关、薄膜开关等领域。
图1是本发明的主视2是图1的A-A剖视3是本发明的一种光导分光器的第三层光导图4是本发明的一种光导分光器的第二层光导图5是本发明的一种光导分光器的第一层光导图6是本发明的多列、多行方案图7是本发明的光纤分光器图8是本发明的棱镜分光器图9是本发明的光槽反射面分光器图10是本发明的单元反射面分光器图11已知技术的键反射面、多接收器方案图12是本发明的光电转换电路具体实施方式
实施例1参见图1、2本发明由横排列的按键、发射器11、弹性体7、壳体、键反射面13、光编码器19、光电输入电路控制器(图中未表示)等构成。
参见图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上有均布横排列的面板贯穿孔9，底板6呈平板形，面板3与底板6通过四根立柱5连接成中空的且板面相互平行的壳体，在底板6的左部附近的下表面有分别安装有发射器11、接收器20的左竖立板12。
参见图1键帽1与键导向体2的上部固连构成按键，弹性体7的底面与底板6的上表面连接，其上部与键导向体2的台肩10的底面连接，键导向体2的中上部的外表面与面板3上的面板贯穿孔9滑动配合，在弹性体7弹力作用下台肩10的上表面被压在下凹的底面4的下表面。
参见图1、2横排列的按键的键导向体2上的台肩10向下的延伸部有键反射面13，台肩10的延伸部向下穿过弹性体7上部的贯穿孔穿入底板贯穿孔8内，应使台肩10的上表面被压在下凹的底面4的下表面时，接收器20、发射器11的发射、接收光信号的轴线所在的平面低于纵横排列的若干键反射面13，即应使按键未按下时纵横排列的若干键反射面13不会反射发射器11发出的光信号。
应使各行按键1分别按下时，Y0的发射器11分别与相应行Y0的各键反射面13相对应、Y1发射器11与Y1各键反射面13相对应、Y2发射器11与Y2各键反射面13相对应。
参见图2、图12光编码器19由含有接收器20的光电转换电路33、键反射面13、分光器18构成；分光器18由单元平面光导21、单元平面光导22、单元平面光导23三层叠加构成，分光器18的各单元平面光导的光输入端按一定的排列分别与键反射面13对应；分光器18的各单元平面光导的光输出端分别与接收器20一一对应，参见图3单元平面光导21的光输入端分别与X1、X2、X5、X6各列的键反射面13对应；其光输出端与b接收器20对应。
参见图4单元平面光导22的光输入端分别与X3、X4、X5、X6各列的键反射面13对应；其光输出端与a接收器20对应。
参见图5单元平面光导23的光输入端分别与X0、X2、X4、X6各列的键反射面13对应；其光输出端与c接收器20对应。
与发射器11相对应的各键反射面13反射发射器11发出的光信号，形成键反射光14，键反射光14入射由单元平面光导21、单元平面光导22、单元平面光导23三层叠加构成的分光器18，在其内形成分光光路16。
应使同一列的键反射面13反射来至接收器20的光经分光器18后，其分光光路16与接收器20的对应排列关系相同；不同列的键反射面13反射来至接收器20的光经分光器18后，其分光光路16与接收器20的对应排列关系不相同。
发射器11与输入电路控制器(图中未表示)电气连接。发射器11可以是通常的LED、半导体激光管、红外管等光源。
参见图12含有接收器20的光电转换电路33与输入电路控制器(图中未表示)电气连接。接收器20可以是通常的光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等光敏器件，含有接收器20的光电转换电路33为通常的光电转换电路。
参见图2当纵横排列的键帽1未被按下时，接收器20接收不到发射器11发出的光信号；以X5Y1处键帽1被按下为例，X5Y1处的键帽1被按下时，键帽1推动与之相连的键导向体2克服弹性体7的弹力向下移动，键导向体2向下移动一定距离时，键导向体2上的X5Y1键反射面13反射与该键相对应的Y1发射器11发射的光信号，由于X5Y1处的键反射面13，与分光器18的单元平面光导21、单元平面光导单元22的光输入端对应，键反射光14进入分光器18后分光，在单元平面光导21、单元平面光导22内分别形成分光光路16，由于单元平面光导21、单元平面光导22的光输出端分别与b接收器20、a接收器20分别对应，输入b接收器20、a接收器20的光再经光电转换电路放大输出高电平，由于c接收器20无光输入与之相连的光电转换电路输出低电平，光电转换电路33将X5列的键码110输入电路控制器(图中未表示)。
频率光码矩阵输入模块的输入电路控制器(图中未表示)，根据c、b、a接收器20处高低电平(110)的判别X5列的按键1按下。
根据c、b、a接收器20处高低电平的不同组合，确定列，每列的键码对应关系如下001--X0列、010--X1列、011--X2列、100--X3列、101--X4列、110--X5列、111--X6列其行键的确定采用输入电路控制器(图中未表示)以几毫秒的频率依秩接通、断开Y0、Y1、Y2行的发射器11，每接通一个发射器11在其发出光信号的同时扫描检测接收器20有无光信号输入，依秩接通一次检测一次，当Y1处的发射器11发出光信号的同时输入电路控制器(图中未表示)扫描检测到接收器20有键码110输入，输入电路控制器(图中未表示)从而判定Y1行键帽1按下。输入电路控制器(图中未表示)根据X，Y从而确定X5Y1处键帽1被按下。
实施例2参见图6在左竖立板12上部安装有光纤接收管24，光纤25的光输入端位于底板6的右边并与发射器11相对应，光纤25的光输出端分别与e、f、g光纤接收管24对应。
光纤25的分布排列可采用图6的排列方式；当行数Y较多时也可采用实施例1的分光器18排列方案，参见图12此图中的接收管20为光纤接收管24，含有光纤接收管24的光电转换电路33与输入电路控制器(图中未表示)电气连接。
键未按下时，纵横排列的若干键反射面13不会反射、遮断发射器11发出的光信号。以X5Y1处键帽1被按下为例，X5Y1处的键帽1被按下时，X5Y1处键反射面13在反射发射器11发出的光信号，形成键反射光14的同时，遮断fY1行光纤25的输入光，与Y0、Y2行分别对应的eY2、gY0光纤25的输入光未被遮断，通过光纤25的导光与eY2、gY0光纤对应的接收管24接收到光，fY1光纤接收管24不能接收到光，含有光纤接收管24的光电转换电路33将编码信号输入电路控制器(图中未表示)，输入电路控制器(图中未表示)从而判别Y1行有键帽1被按下。
其余与实施例1同实施例3参见图7分光器18由其光输入端按一定的排列分别与键反射面13对应；其光输出端分别与接收器20对应的光导纤维26组构成，光编码器19由光导纤维26组、键反射面13、含有接收器20的光电转换电路33构成。当有键反射光14入射光导纤维26的光输入端时，分光光路16在光导纤维26的内表面形成。
一根或多根光导纤维26的一端贯穿竖立板17的板面，分别与各列的键反射面13相对应；光导纤维26的另一端固定后，分别与接收器20对应。
键反射面13与接收器20的对应关系如下X0键反射面13--光导纤维26--a接收器20X1键反射面13--光导纤维26-b接收器20X2键反射面13--光导纤维26(两根)--a、b接收器20X3键反射面13--光导纤维26----c接收器20X4键反射面13--光导纤维(两根)26--a、c接收器20X5键反射面13--光导纤维(两根)26--b、c接收器20X6键反射面13--光导纤维(叁根)26----a、b、c接收器20其余与实施例1同。
实施例4参见图8分光器18由其棱镜反射面28分别与键反射面13、接收器20按一定排列对应的透明棱镜27组构成，光编码器19由透明棱镜27组、键反射面13、含有接收器20的光电转换电路33构成。
键反射光14入射X5-a、X5-b处透明棱镜27时，该处的两个透明棱镜27的棱镜反射面28分别反射入射光形成分光光路16，键反射光14入射棱镜反射面28，形成与a、b接收器20对应的两束分光光路16，两束分光光路16穿过前方的透明棱镜27入射a、b接收器20。
键反射面13与棱镜反射面28的对应关系如下
X0键反射面13----a棱镜反射面28--a接收器20X1键反射面13----b棱镜反射面28-b接收器20X2键反射面13----a、b棱镜反射面28(两个)--a、b接收器20X3键反射面13-----c棱镜反射面28---c接收器20X4键反射面13----a、c棱镜反射面28(两个)--a、c接收器20X5键反射面13----b、c棱镜反射面28(两个)--b、c接收器20X6键反射面13----a、b、c棱镜反射面28(叁个)---a、b、c接收器20其余与实施例1同。
实施例5参见图9分光器18由光槽反射面30组、接收器20按一定排列对应关系构成，光编码器19由光槽反射面30组、键反射面13、含有接收器20的光电转换电路33构成。
键反射光14入射光槽反射面30，在a、b光槽29的内形成分光光路16。
键反射面13与光槽反射面30的对应关系如下X0键反射面13----a光槽反射面30----a接收器20X1键反射面13-----b光槽反射面30----b接收器20X2键反射面13----a、b光槽反射面30(两个)----a、b接收器20X3键反射面13-----c光槽反射面30------c接收器20X4键反射面13----a、c光槽反射面30(两个)-----a、c接收器20X5键反射面13----b、c光槽反射面30(两个)-----b、c接收器20X6键反射面13----a、b、c光槽反射面30(叁个)-----a、b、c接收器20其余与实施例1同。
实施例6
参见图10单元反射面31是键反射面13上的一部分，键反射面13由一个或多个分别与发射器11、接收器20对应的单元反射面31构成。分光器18由其单元反射面31组、接收器20按一定对应排列关系构成，光编码器19由单元反射面31组、键反射面13、含有接收器20的光电转换电路33构成。
分光光路16由键反射面13上的一个或多个单元反射面31反射光信号形成，当按键1按下时，形成按一定排列关系与接收器20对应的分光光路16，应使同一列的键反射面13的一个或多个单元反射面31分别与一个或多个的接收器20对应关系相同。
X0列的各键反射面13都具有一个与a接收器20对应的单元反射面31；X1列的各键反射面13都具有一个与b接收器20对应的单元反射面31；X2列的各键反射面13都具有两个分别与a、b接收器20一一对应的单元反射面31；X3列的各键反射面13都具有一个与c接收器20对应的单元反射面31；X4列的各键反射面13都具有两个分别与a、c接收器20一一对应的单元反射面31；X5列的各键反射面13都具有两个分别与b、c接收器20一一对应的单元反射面31；X6列的各键反射面13都具有叁个分别与a、b、c接收器20一一对应的单元反射面31。
其余与实施例1同。
权利要求
1.本发明的一种频率光码矩阵输入模块，包括输入电路控制器、机壳、弹性体、其特征是其一个或多个光输出端分别指向接收器(20)的分光器(18)有分光光路(16)形成时，由分光器(18)、与发射器(11)对应的键反射面(13)、多个含有接收器(20)的光电转换电路构成的光编码器(19)输出键码。
2.根据权利要求1所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块的分光器(18)可以是键反射面(13)上的一个或多个按一定的对应排列关系分别与接收器(20)相对应的单元反射面(31)，也可以是一个或多个按一定的对应排列关系分别与接收器(20)相对应的透明棱镜(27)组、平面光导组、光导纤维(26)组、光槽反射面(30)组。
3.根据权利要求1或2所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其同一列的键反射面(13)反射来至接收器(20)的光经分光器(18)后，其分光光路(16)与接收器(20)的对应排列关系相同；不同列的键反射面(13)反射来至接收器(20)的光经分光器(18)后，其分光光路(16)与接收器(20)的对应排列关系不相同。
4.根据权利要求1、2或3所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其分光光路(16)可以由键反射面(13)上的一个或多个单元反射面(31)分别反射来至发射器(11)的光信号至接收器(20)形成；也可由键反射面(13)反射来至发射器(11)的光信号至与接收器(20)相对应的透明棱镜(27)、平面光导、光导纤维(26)、光槽反射面(30)等由其分光形成。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其分光器(18)由单元平面光导(21)、单元平面光导(22)、单元平面光导(23)三层叠加构成，分光器(18)的各单元平面光导的光输入端按一定的排列分别与键反射面(13)对应；分光器(18)的各单元平面光导的光输出端分别与接收器(20)一一对应。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其单元反射面(31)是键反射面(13)上的一部分，键反射面(13)是由一个或多个与一个或多个接收器(20)一一对应的单元反射面(31)组成，单元反射面(31)反射来至发射器(11)的光至接收器(20)形成分光光路(16)。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其键反射面(13)分别与一个或多个光导纤维(26)的一端对应；光导纤维(26)的另一端以不同的排列分别与一个或多个接收器(20)一、一对应。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其键反射面(13)分别与一个或多个光槽反射面(30)对应；一个或多个光槽反射面(30)以不同的排列分别与一个或多个接收器(20)一、一对应。
9.根据权利要求1、2、3、或4所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其键反射面(13)分别与一个或多个透明棱镜(27)对应；一个或多个透明棱镜(27)以不同的排列分别与一个或多个接收器(20)一、一对应。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8或9所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块其在发射器(11)的另一端有其一端与发射器(11)对应；另一端与光纤接收管(24)对应的光纤(25)。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8、9或10所述的频率光码矩阵输入模块，其特征在于所说的频率光码矩阵输入模块当发射器(11)采用光波发射器时，接收器(20)可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等光敏器件；当发射器(11)采用电磁波、声波时，接收器(20)也可以采用电磁波、声波传感器。
全文摘要
本发明的一种频率光码矩阵输入模块，包括输入电路控制器、机壳、弹性体、其特征是其一个或多个光输出端分别指向接收器20的分光器18有分光光路16形成时，由分光器18、与发射器11对应的键反射面13、多个含有接收器20的光电转换电路构成的光编码器19输出键码。本发明具有结构简单、成本与传统键盘基本相当、使用光电元件数量小(仅需含有5套含接收器的光电转换电路，产生2的5次方个键码，共计32组键码)，且接收器不需与列键的反射面直接对应，含有接收器的光电转换电路可设置在与发射器、主控芯片同一张印制板上，其具有电路结构紧凑简单，生产成本低，易组织批量生产的特点，可以很方便地对一小块印制板采取密封措施，以达到键盘整体防水，甚至可以在水中使用的要求。频率光码矩阵输入模块可广泛应用于计算机键盘、IC卡电话键盘、自动提款机键盘、各类家用电器遥控、电话键盘、功能开关、薄膜开关等领域。
文档编号G02B27/00GK101072024SQ20061014911
公开日2007年11月14日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年5月8日
发明者陈 峰 申请人:陈 峰