JP2009230175A - キー入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器などのインターフェースにおいてデザインの自由度が高く、機器の使用者にボタン操作が分かりやすいキー入力装置を提供する。
【解決手段】
本発明のキー入力装置の構成は、振動センサー１０を電子機器の筐体１１の側面に配置し、指１２等で筐体１１を触ると筐体１１が振動し、振動センサー１０に振動が検出される。振動センサー１０が検出した振動は、Ａ／Ｄ変換器１３へ送られデジタル信号へ変換され、変換された振動信号は、ＣＰＵ１４で波形の解析を行い、キー入力を判定する。ＣＰＵ１４がキー入力と判定した場合は、対応するソフトウエア１５へ送られ、さらに画面表示制御回路１６へ送られ、表示画面１７へ入力された結果が表示される構成になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＣのキーボードや携帯電話やＰＤＡなどの電子機器へ搭載されるキー入力装置に関する。

従来、ＰＣのキーボードや携帯電話やＰＤＡなどの電子機器へ搭載されるキー入力装置としては、一般的に用いられる方式として、ドーム型の押圧によって動作する機械スイッチや、表示画面上に容量式や抵抗式のタッチパネルを搭載し、画面に表示される図形を直接指等で選択および入力する方式もある。その他、表示画面上に振動センサーを配置した入力装置がある。（例えば、特許文献１参照）。

図９を用いて特許文献１に開示されているキー入力装置の構成を説明する。図９は、従来のキー入力装置の構成を示す構成図である。

まず図９に示すように、従来のキー入力装置の構成は、表示装置９１の表示画面１７上に振動を検知する振動センサー１０を少なくとも２個配置する。表示画面１７の任意の場所を指１２等が接触したときに発生する振動を振動センサー１０で検出する。２つの振動センサー１０が検出した振動の信号は、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル信号へ変換され、差分演算部９２や座標演算部９３やＣＰＵ１４での演算後、表示画面１７上の座標を算出する。さらに計算された座標はＣＰＵ１４から表示コントローラー９４に送られ、表示画面１７に接触した位置が表示される。

特開２００２−３５１６１４号公報（第４頁、図１）

近年では、携帯電話等の電子機器の高機能化により、キー入力部の１つのボタンに割り当てられる操作が複雑になっており、使用者はどのボタンを押せばいいのかが分かりにくくなってきている。使用者に分かりやすいキー入力機能が望まれている。

また携帯機器の薄型化も進んでおり、多機能であるにも関わらず薄型の筐体になることで、数多くのボタンを筐体に配置することが難しくなってきていることも、キー入力ボタンに割り当てられる機能が多くなる原因となっている。

しかしながら、特許文献１に記載されているキー入力装置では、２つの振動センサーが検知する振動の時間差から表示画面上の座標を算出しているため、必ず２つ以上の振動センサーが必要になり、さらに振動センサーを搭載する場所が表示画面の枠付近に限られるという制限がある。筐体の中で振動センサー部が必要とする面積が大きく、端末の小型薄型化に向かないという不具合がある。

さらに表示画面を触ったときに表面振動を確実に起こす必要があるため、表面の形状に制約ができ、筐体のデザインに自由度がないなどの不具合がある。

また従来例の方法では、２つの振動センサーで囲まれた内側の領域の座標は検出できるが、それ以外の場所については、ノイズが多く座標を正確に検出することは難しい。

さらに、液晶パネルなどの表示パネルの視認側に容量式や抵抗式などのタッチパネルを
用いる場合は、液晶パネルや駆動回路などが発生する電気ノイズに影響を受けやすく、ノイズ対策のために電気的なグランド層を液晶パネルとタッチパネルの間に設けるなど構造が複雑になっている。また液晶パネルの表面にタッチパネルを重ねるため、透明度が悪くなり、液晶パネルの視界性が悪くなる不具合もある。

以上のことから明らかなように特許文献１に記載のキー入力装置では振動センサーの配置場所が限定されるため、外観に制約ができ、電子機器の筐体のデザイン性に劣るという不具合がある。また検出できる領域も振動センサーで囲まれた部分だけしかできない。また容量式や抵抗式のタッチパネルでは、表示パネルの視界性が悪くなるといった不具合がある。

そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、筐体のデザイン性に制約を持たせずにセンサー機構を内蔵でき、さらに使用者が操作しやすいキー入力装置の構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のキー入力装置は、基本的に下記記載の構成要件を採用する。

本発明のキー入力装置は、入力操作を行うためのキー入力装置において、筐体の内部に振動センサーを配置し、筐体に発生する振動を前記振動センサーが検出し、入力操作を行うことを特徴とする。また、振動センサーが検出した振動の波形をＣＰＵで解析し、入力が行われたかどうかの判定をこのＣＰＵで行うことを特徴とする。

また、本発明のキー入力装置の振動センサーは圧電素子であることを特徴とする。また、本発明のキー入力装置の振動センサーは音を検出するマイクであることを特徴とする。

また、本発明のキー入力装置は、振動センサーを筐体の内側面に配置することを特徴とする。また、本発明のキー入力装置は、振動センサーを前記筐体内に配置された回路基板上に配置することを特徴とする。

本発明のキー入力装置は、振動センサーを少なくとも２つ用い、筐体に発生する振動を少なくとも２つの振動センサーでとらえ、筐体で発生した振動の発生位置を検出することを特徴とする。

本発明のキー入力装置の構造を採用することにより、機器の操作者が操作を容易しやすく、また筐体の外観デザインに制約を与えないという特徴を持たせることができる。

本発明のキー入力装置の構造について、以下に図面を用いて説明する。まず、本実施例におけるキー入力装置の構成について説明する。図１は、本発明で用いるキー入力装置の構成を示す構成図である。図１は、本発明で用いるキー入力装置の構成を示している。本実施例では振動センサーを筐体の内側面に配置した場合について説明する。

図１に示すように、振動センサー１０を電子機器の筐体１１の内側の側面に配置する。指１２等で筐体１１を触って入力すると筐体１１が振動し、振動センサー１０に振動が検出される。

振動センサー１０が検出した振動は、Ａ／Ｄ変換器１３へ送られデジタル信号へ変換さ
れる。変換された振動信号は、ＣＰＵ１４で波形の解析を行い、キー入力を判定する。ＣＰＵ１４がキー入力と判定された場合は、対応するソフトウエア１５へ送られ、さらに画面表示制御回路１６へ送られ、表示画面１７へ入力された結果が表示される構成になっている。

次に筐体に発生する振動について図２と図３を用いて説明する。図２は本発明のキー入力装置を搭載した携帯機器の概略図を示している。また図３は振動センサーが検出する振動波形を示した図である。

まず図２に本発明のキー入力装置を搭載した携帯機器の概略図を示す。この実施例では、図示しないが筐体左側の内側側面に振動センサーを搭載した場合について説明する。図２に示すように、使用者は携帯機器の筐体１１の側面を指１２で叩いたり、擦ったりしてキー入力を行う。例えば、表示画面１７に決定ボタンが表示されていて決定しようとする場合は、筐体１１の側面を指１２で叩く動作を行う。また表示画面１７を上下にスクロールさせる場合は、筐体１１の側面を指で上下に擦る動作を行う。

図３には、図２で示すように筐体１１を指１２で叩いたり擦ったりしたときに発生する振動波形３１を示す。横軸は時間ｔ、縦軸は出力電流値の大きさを表している。図３（ａ）は指１２で筐体１１を１回叩いた場合に起こる振動波形３１を示している。図３（ｂ）は筐体１１を指１２で擦った時に発生する振動波形３１を示している。まず筐体１１を指１２で１回叩いた場合には、図３（ａ）に示すような初めに大きな振幅が現れ、すぐに収束し振動が無くなるような振動波形３１が発生する。次に筐体１１の側面を指１２で上から下に擦った場合は図３（ｂ）に示すような一定幅の振動が指１２で擦っている時間連続して発生する振動波形３１となる。

このように、筐体１１に発生する振動波形３１に大きな違いがあるため、使用者が、筐体１１を叩いたのか、擦ったのかを判別することが容易にできる。

また、使用者が携帯機器を鞄や洋服のポケットの中に入れた場合に、筐体１１と鞄やポケットがぶつかって発生する振動は、明らかに図３に示す振動波形３１のような決まった波形にならないため、ＣＰＵ１４での演算で容易にキー入力ではないと判定でき、誤作動を防ぐことができる。

またＣＰＵ１４にあらかじめキー入力波形を入力しておき、検出した振動波形３１と比較すれば、さらに精度良く、キー入力による振動波形なのかを判定することができ、より精度良く誤作動を防ぐことができる。

次に振動センサー１０を１つ用いて上下に指で擦ったことを検出する方式について説明する。一般に振動場所から振動センサー１０までの距離が遠くなるにつれて、振動センサー１０が検出する振動の振幅が小さくなり、振動場所が振動センサー１０に近くなると検出する振動の振幅が大きくなる傾向にある。

したがって振動センサー１０が検出する振動の振幅を判別すれば、振動センサー１０から遠ざかるように指で擦っているか、振動センサー１０に近づく方向に擦っているかが判別できる。

図４には筐体１１と振動センサー１０の搭載位置の構成を示す概略図を示す。図４に示すように筐体１１側面の上方に振動センサー１０を取り付け、振動センサー１０の下の位置で指１２を上下に擦る動作を行う場合を用いて説明する。

図５には図４に示す振動センサー１２が検出する振動波形３１を示す図である。図５（ａ）には振動センサー１０から遠ざかるように、筐体１１を指１２で擦った場合に振動センサー１０が検出する振動波形３１を示す。図５（ｂ）には振動センサー１０に近づく方向に筐体１１を指１２で擦った場合に振動センサー１０が検出する振動波形３１を示す。

図４に示す指１２の位置で振動センサー１０から遠ざかるように指１２で筐体１１を擦ると、図５（ａ）に示すように、検出される振動波形３１の振幅が徐々に小さくなる。また図４に示す指１２の位置で振動センサー１０に近づくように筐体１１を指１２で擦ると、図５（ｂ）に示すように、検出される振動波形３１の振幅が徐々に大きくなる。

このように、振動センサー１０の位置が筐体１１内であらかじめ分かっている場合は、検出される振動波形３１から容易に指１２が上向きに擦っているのか下向きに擦っているのかが判別できる。したがって、振動センサー１０が１つでも筐体１１を指１２で上下に擦る動作を検出することができる。

このように振動センサー１０から筐体１１を指１２で触った場所によって検出される振動の振幅が異なるので、上下に擦る動作以外にも筐体１１のどの部分触っているかも検出することができる。

たとえば以下に図４に示す筐体１１のテンキー部４１のそれぞれのキーの入力を検出する方法について説明する。図４における振動センサー１０からテンキー部４１のそれぞれのキーは距離が異なるため、指１２でそれぞれのキーを触ったときに発生する振動の振幅は異なって検出される。

図４に示すように筐体の角部に振動センサー１０を配置した場合は、振動センサー１０に最も近い“１”のキーを触ったときが検出される振動の振幅が大きく、逆に最も遠い“＃”キーを触った場合は、検出される振動の振幅は、最も小さくなる。その他のキーについても振動センサー１０からの距離がそれぞれ異なるため、それぞれのキーを触ったときに検出される振動の振幅が異なるため、どのキーを触ったかが判別できる。

さらに、あらかじめ各キーを触ったときに振動センサー１０が検出する振動の振幅を記憶しておけば、検出された振動と比較して、どのキーを触ったかがＣＰＵ１４で精度よく判別できる。

このようにして筐体１１の側面以外の場所であっても振動センサー１０が検出する振動の波形から、筐体のどの部分を触ったかを判別することができる。したがって、このように振動センサーを用いて筐体全体をキー入力部とすることが可能になる。

本発明で用いる振動センサーは、筐体の振動によって電圧を発生する圧電素子や、筐体の振動から発生する音を捉えて電気信号に変換するマイクなどを用いる。

次に図６の透視図を用いて、筐体１１内における振動センサー１０の設置場所について説明する。筐体１１内での設置場所は、振動を捉えられる場所であればどこでも良く、振動センサー１０に圧電素子を用いる場合は、図６のように筐体の内面に直接貼り付けて設置してもよい。

また、振動センサー１０にマイクを用いる場合は、必ずしも筐体１１に直接貼り付けて設置する必要はなく、例えば図７の透視図に示すように筐体１１内に内蔵される回路基板７１上に配置してもよい。

次に、図８を用いて振動センサーを複数個用いた場合について説明する。図８に筐体１１の側面に左右別々に複数個振動センサー１０を設置した場合の概略図を示す。このような構成にすることで、左右それぞれの振動を別々に捉えることが可能になり、さらに筐体１１の前面部分８１を指で触った場合にも、左右の振動センサー１０が捉える振動から指で触った位置を正確に特定することが可能になる。したがって、筐体１１の側面以外の領域、つまり筐体１１全体を触っても正確にキー入力することが可能になる。

また振動センサー１０は左右対称に配置する必要はなく、筐体の振動が検出できる位置であればどこでもよい。個々の振動センサー１０が検出する振動に差があっても、ＣＰＵ１４での座標演算時に補正すればよい。

したがって、このように振動センサー１０を複数個用いる場合は、正確に筐体１１内のどの部分を触ったかが検出できるため、さらに細かいキー入力が可能となる。また振動センサー１０を複数個筐体１１に配置する場合であっても、振動センサー１０は筐体１１の内側のどの位置にでも配置できるので、筐体１１の外観デザインには影響を及ぼさない。

このように本発明のキー入力装置では、筐体を指等で叩く、もしくは擦るといった簡単な操作方法でキー入力操作をすることができる。また本発明の構造では、筐体に穴を開ける必要がないため、携帯機器を密閉構造にすることができ、防水性や防塵性を確保することが容易になる。さらに通常のキーボタンのように可動部分がないため、長期間の使用でも劣化する部分がなく、耐久性も向上する。

また複数個振動センサーを配置する場合にも、筐体の振動が検出できる場所であれば設置場所はどこでもよく、筐体のデザインに影響がでない。さらに筐体全体をキー入力部とすることもできる。また決まったボタン入力位置という場所が必要がなく、筐体の形状に制約がないので、携帯機器の外観のデザインにも影響なく、デザインの自由度も向上する。

以上の説明からも明白なように、本発明のキー入力装置では、従来例の不具合を解決し、機器の使用者に使いやすいキー入力装置を提供することが可能になる。

本発明で用いるキー入力装置の構成を示す構成図である。 本発明で用いるキー入力装置を搭載した携帯機器の概略図である。 本発明で用いる振動センサーが検出する振動波形を示した図である。 本発明の筐体と振動センサーの搭載位置の構成を示す概略図である。 本発明の振動センサーが検出する振動波形を示した図である。 本発明のキー入力装置の内部構造を示す透視図である。 本発明のキー入力装置の内部構造を示す透視図である。 本発明の筐体に振動センサーを複数個設置した場合の概略図である。 従来のキー入力装置を示す構成図である。

符号の説明

１０ 振動センサー
１１ 筐体
１２ 指
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ ＣＰＵ
１５ ソフトウエア
１６ 表示制御回路
１７ 表示画面
３１ 振動波形
４１ テンキー部
７１ 回路基板
８１ 前面部分
９１ 表示装置
９２ 差分演算部
９３ 座標演算部
９４ 表示コントローラー

Claims (7)

1. 入力操作を行うためのキー入力装置において、
   筐体の内部に振動センサーを配置し、前記筐体に発生する振動を前記振動センサーが検出し、入力操作を行うことを特徴とするキー入力装置。
2. 前記振動センサーが検出した振動の波形をＣＰＵで解析し、入力が行われたかどうかの判定を前記ＣＰＵで行うことを特徴とする請求項１に記載のキー入力装置。
3. 前記振動センサーは圧電素子であることを特徴とする請求項１または２に記載のキー入力装置。
4. 前記振動センサーは音を検出するマイクであることを特徴とする請求項１または２に記載のキー入力装置。
5. 前記振動センサーを前記筐体の内側面に配置することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のキー入力装置。
6. 前記振動センサーを前記筐体内に配置された回路基板上に配置することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のキー入力装置。
7. 前記振動センサーを少なくとも２つ用い、前記筐体に発生する振動を前記少なくとも２つの振動センサーでとらえ、前記筐体で発生した振動の発生位置を検出することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のキー入力装置。

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