JP2001249758A

JP2001249758A - キーボード装置

Info

Publication number: JP2001249758A
Application number: JP2000059050A
Authority: JP
Inventors: Takae Kihara; 高栄木原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑なスキャン動作をなくし、快適なキー操
作環境を提供するとともに、キーボードの薄型化・小型
化を達成するキーボード装置を提供する。【解決手段】１０はキーであり、キー１０は、キート
ップ１１とキーシリンダ１２とを含む。キーシリンダ１
２の側面部分には、突起１３が形成されている。この突
起１３の近傍には、キー１０の押下により突起１３と接
触し振動を発生する振動ベース板１４が配置されてい
る。振動ベース板１４には、圧電素子１５が貼り付けら
れている。キー１０が押下されると、突起１３が振動ベ
ース板１４と接触し振動を発生する。このとき、圧電素
子１５から発生する電気信号は、押下されたキー１０の
キーコードへ変換される。最後に、個々のキー１０に対
応したキーコード、つまり、押下されたキー１０の共振
周波数の値を識別し判定・認識するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キーボード装置に
関し、特に、パソコン、ノート型パソコン、ワードプロ
セッサ、モバイル製品などの情報処理装置に用いられる
キーボード装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、キーボード装置でのキーのオン
（キーが押されている状態）またはオフ（キーが押され
ていない状態）の状態判定は、キーマトリックス読みと
り制御装置がキーマトリックスに対して一定間隔（一定
周期）でキーの状態を走査（スキャン）してチェックす
るスキャンチェック方式が一般的であり、たとえば、特
開平５−３３３９８７号公報にも開示されている。この
スキャンチェック方式のキーボード装置の構成および動
作を図４を用いて説明する。

【０００３】このキーボード装置は、ドライバＩＣなど
のＣＰＵを備えるキーマトリックス読みとり制御装置１
０１と、縦位置アドレスデコーダ１０２と、キーマトリ
ックス１０３とを備える。また、キーマトリックス１０
３は、縦ラインＸ０〜Ｘｎおよび横ラインＹ０〜Ｙｍの
何れかが導通する構造を有している。

【０００４】また、各縦ラインＸ０〜Ｘｎは、キーマト
リックス読みとり制御装置１０１からの信号を縦位置ア
ドレスデコーダ１０２を介して受け取る各縦位置スキャ
ンラインＳ０〜Ｓｎと各々接続されて、これらからスキ
ャン信号を受ける。

【０００５】さらに、各横ラインＹ０〜Ｙｍは、対応す
る各横位置データラインＤ０〜Ｄｍに各々接続されて、
そのライン信号がキーマトリックス読みとり制御装置１
０１によって読み出される構成である。

【０００６】キーマトリックス読みとり制御装置１０１
は、縦位置アドレス信号を各縦位置アドレスラインＡｓ
０〜Ａｓｎに出力し、縦位置アドレスデコーダ１０２
は、この縦位置アドレスラインＡｓ０〜Ａｓｎに対応す
る一つの縦位置スキャンラインを選択してこれをＬレベ
ルに設定する。他の選択されていない縦位置スキャンラ
インは縦位置アドレスデコーダ１０２の出力端で開放さ
れている。

【０００７】各横位置データラインＤ０〜ＤｍはＨレベ
ルに維持されており、キーマトリックス１０３において
キー入力のあったときには、このキー入力を介して対応
する何れかの縦位置スキャンラインＳ０〜Ｓｎに導通す
る。このため、各横位置データラインＤ０〜Ｄｎは、ス
キャン信号によって選択されてＬレベルに維持された一
つの縦位置スキャンラインと導通することでＬレベルと
なる特定のデータラインを除き、通常時Ｈレベルにあ
る。

【０００８】キーマトリックス読みとり制御装置１０１
は、信号レベルがＬに低下している横位置データライン
を、順次のスキャンによってそのライン電圧を検出する
ことで特定すると、当該横位置データラインのアドレス
およびその時点での縦位置アドレスラインＡｓ０〜Ａｓ
ｎに出力したアドレスから、キーボードマトリックス１
０３において押下されたキースイッチを特定してキー入
力を検出することができる。そして、キーマトリックス
読みとり制御装置１０１はその後、後続するキー入力を
検出するために、引き続きキースキャンを行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に示したスキャンチェック方式を用いたキーボード
装置では、次のような問題があった。

【００１０】即ち、従来例では、スキャン間隔が一定で
あるため、日本語ワードプロセッサのようにキーデータ
によりホスト装置の処理内容が大きく異なる場合には、
操作者のキー操作と処理速度が同期せず、つまり、操作
者のキー操作のスピードに処理速度が追従できず、操作
者が不快感を覚えることがあった。

【００１１】また、複数のキーを同時に押下した場合、
判別が難しかった。

【００１２】また、キーマトリックスの配線は非常に複
雑であるため、平面上のみでの配線が困難であり、立体
交差させるなどの方法で配線を設けていたため、キーボ
ードの厚みが厚くなり、ノート型パソコンなどで特に要
求されているキーボードの薄型化の達成が困難であっ
た。

【００１３】また、キーボード側にスキャン動作や読み
とり動作を制御するためのドライバＩＣなどのＣＰＵが
必要で、このＣＰＵがスキャン動作を制御するため、Ｃ
ＰＵに組み込まれているソフトウエアの負荷が大きくな
り、全体の処理能力が低下し、前述したスキャンスピー
ドの低下を招き、操作者に不快感を与えていた。また、
ＣＰＵをキーボードに組み込むため、この点でもキーボ
ードの小型化が困難となっていた。

【００１４】そこで、スキャン方式を用いないキーボー
ドコントロール装置として、特開平７−２７１４９３号
公報に示されるような、キーにより異なる電圧を発生し
て電圧をデジタルコードに変換する方式が提案されてい
るが、この場合も、電圧を発生するために抵抗体などか
らなる回路をキーボードに設ける必要があり、個々のキ
ーに対応する異なる抵抗値を有する抵抗を設けるため回
路が複雑になっていた。また、抵抗は抵抗温度係数を有
するために、抵抗温度係数が小さい抵抗を採用するとコ
ストが高く、また、チップ抵抗などを設けた場合は、キ
ーボードの薄型化を阻害する要因となってしまってい
た。

【００１５】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、複雑なスキャン動
作をなくすことにより、快適なキー操作環境を提供する
とともに、キーボードの薄型化・小型化を達成するキー
ボード装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のキーボード装置においては、キーの押下を
該キー固有の振動に変換する振動変換手段と、変換手段
により発生した固有の振動を、固有の電気信号に変換す
る電気信号変換手段と、電気信号変換手段から送られる
固有の電気信号を解析し、キーを識別するキー識別手段
とを備えたことを特徴としている。

【００１７】また、電気信号変換手段は、圧電素子から
なることを特徴としている。

【００１８】さらに、振動変換手段は、キーの押下によ
って振動を発生する振動ベース板からなることを特徴と
している。

【００１９】これにより、スキャン動作が不要となり、
スキャン動作によるキーボード処理速度および押下キー
ボード判別速度の低下が防止され、また、スキャン動作
のためのＣＰＵも不要となり、キーボードの小型化（薄
型化）が達成される。

【００２０】また、各キーにそれぞれ固有の振動を発生
するように構成したため、複雑なマトリックス配線が不
要となり、キーボード装置内の配線が簡素化されるた
め、キーボードの小型化・薄型化が達成される。

【００２１】また、個々のキー固有の電気信号は、圧電
素子からなる電気変換手段により発生する電気信号であ
るため、圧電素子の振動条件を変えることにより固有の
電気信号を容易に設定でき、抵抗体などからなる回路パ
ターンも不要であり、回路が簡素化される。

【００２２】また、振動変換手段として振動ベース板を
用いることにより、圧電素子の振動条件を振動ベースの
長さや厚みを変更することにより容易に変更できるた
め、キー周辺の構成も特別な構成が不要であり、簡素化
された構造で個々のキー固有の信号を発生できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００２４】図１は、キーボード装置における任意の１
つのキーの動作を説明するための側面説明図である。

【００２５】図１（ａ）において、１０はキーであり、
キー１０は、キートップ１１とキーシリンダ１２とを含
む。キートップ１１は四角錐台形状を備え、キーシリン
ダ１２の側面部分には、突起１３が形成されている。こ
の突起１３の近傍には、キー１０の押下により突起１３
と接触し、キー１０の押下をキー１０固有の振動に変換
する振動変換手段としての振動ベース板１４が配置され
ている。そして、この振動ベース板１４には、振動ベー
ス板１４の振動を電気信号に変換する電気信号変換手段
としての圧電素子１５が貼り付けられている。そして、
振動ベース板１４と圧電素子１５は、その共通する一端
側を梁１６に取り付けられた片持ち梁構造を備えてい
る。なお、圧電素子１５は、必ずしも一端側が梁に取り
付けられている必要はない。

【００２６】ここで、図１（ｂ）に示すように、キー１
０のキートップ１１が押下されると、キーシリンダ１２
の突起１３が振動ベース板１４と接触し、振動ベース板
１４が振動を発生する。この振動ベース板１４は片持ち
梁構造で支持されているため、振動ベース板１４は一端
側を節とするベンディング振動を発生する。このベンデ
ィング振動の発生により、振動ベース板１４に貼り付け
られている圧電素子１５が同様にベンディング振動して
変形し、電気信号を発生する。

【００２７】このとき、圧電素子１５から発生する電気
信号は、図２に示すような波形の電気信号となる。この
電気信号を解析することにより押下されたキー１０のキ
ーコードへ変換される。この変換手段としては、図２に
示す波形の周波数分析を行い、振動ベース板１４の共振
周波数を求める手段が最も平易である。つまり、振動ベ
ース板１４は、個々のキー１０に対応してそれぞれ、厚
みや長さなどを異ならせておいて、各キー１０に対応し
た固有の共振周波数を有する構造に設計しておくことに
より、個々のキー１０に対応したキーコードが得られる
ことになる。

【００２８】そして、最後に、個々のキー１０に対応し
たキーコード、つまり、本実施の形態ではキー識別手段
（特に図示せず）により、押下されたキー１０の共振周
波数の値を識別し判定・認識するものである。

【００２９】このように構成されたキーボード装置で
は、個々のキー１０に固有のキーコード（本実施例にお
ける振動ベース板の共振周波数）を設定されているた
め、例えば、図３に示すように、各キー１０を直列に配
線接続すればよく、マトリックス的な配線接続をする必
要がない。そして、押下されたキー１０に対応する電気
信号が、パーソナルコンピュータ内の受信ドライバＩＣ
（図示せず）に入力され、受信ドライバＩＣで周波数分
析を行い、押下されたキー１０の判別を行い、このキー
コードをパーソナルコンピュータ内のＣＰＵに送信し、
ＣＰＵにおいて押下されたキー１０を判定・認識するも
のである。

【００３０】上記実施の形態では、振動変換手段として
の振動ベース板１４と電気信号変換手段としての圧電素
子１５をそれぞれ別体で説明したが、たとえば、圧電素
子１５自体が、振動変換手段と電気信号変換手段を兼ね
るように機能させてもよい。つまり、圧電素子１５に直
接キーシリンダ１２の突起１３が接触する構成としても
より。なお、圧電素子は割れや欠けを発生しやすいた
め、圧電素子１５が突起１３と接触する部分には圧電素
子１５を保護するための樹脂等の保護部材を設けるな
ど、対応が必要である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によるキーボード
装置では、個々のキーに対応したキーコードが、キーの
押下により直接発生する構成としたため、キーボード装
置にマトリックス的な配線を必要としなくなり、キーボ
ード内の配線の簡略化が達成され、キーボードの小型化
・薄型化が達成できるばかりでなく、配線が簡略である
ため、従来のマトリックス配線に比べて、信頼性の高い
配線構造、つまり、断線や短絡などが発生しない配線構
造を形成することが可能となり、キーボード装置の信頼
性も向上する。

【００３２】また、スキャン動作が不要となり、スキャ
ン動作によるキーボード処理速度および押下キーボード
判別速度の低下が防止され、また、スキャン動作のため
のＣＰＵも不要となり、キーボードの小型化（薄型化）
が達成される。

【００３３】また、個々のキー固有の電気信号は、圧電
素子からなる電気変換手段により発生する電気信号であ
るため、圧電素子の振動条件を変えることにより固有の
電気信号を容易に設定でき、抵抗体などからなる回路パ
ターンも不要であり、回路が簡素化される。そして、振
動変換手段として振動ベース板を用いることにより、圧
電素子の振動条件を振動ベースの長さや厚みを変更する
ことにより容易に変更できるため、キー周辺の構成も特
別な構成が不要であり、簡素化された構造で個々のキー
固有の信号を発生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るキーボード装置にお
ける任意の１つのキーの構造を示す側面説明図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るキーボード装置にお
ける任意の１つのキーが押下されたときにキーから発生
する電気信号の波形を説明する説明図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るキーボード装置の配
線パターンを説明する説明図である。

【図４】従来のキーボード装置を構成を説明する説明図
である。

【符号の説明】

１０キー１１キートップ１２キーシリンダ１３突起１４振動ベース板１５圧電素子１６梁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のキーを配列してなるキーボード装
置において、キーの押下を該キー固有の振動に変換する
振動変換手段と、前記振動変換手段により発生した固有
の振動を、固有の電気信号に変換する電気信号変換手段
と、前記電気信号変換手段から送られる固有の電気信号
を解析し、キーを識別するキー識別手段と、を備えたこ
とを特徴とする、キーボード装置。
【請求項２】前記電気信号変換手段は、圧電素子を含
むことを特徴とする、請求項１に記載のキーボード装
置。
【請求項３】前記振動変換手段は、前記キーの押下に
よって振動を発生する振動ベース板を含むことを特徴と
する、請求項１または請求項２に記載のキーボード装
置。