JP2016086239A - キーボード - Google Patents

Abstract

【課題】接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードから無接点型スイッチを使用したキーボードへの変更が簡単にできるキーボードを得る。
【解決手段】複数の無接点型スイッチＮＳＷ１Ａ〜ＮＳＷ３Ｃと信号変換回路３１でキーボードを構成する。特に信号変換回路３１をプログラム可能なＩＣのＰＬＤで構成する。各無接点型スイッチＮＳＷ１Ａ〜ＮＳＷ３Ｃに対して入力信号線と出力信号線を割り付ける。無接点型スイッチＮＳＷ１Ａ〜ＮＳＷ３Ｃを操作したとき、該操作された無接点型スイッチに割り付けた入力信号線から入力信号があるときのみ、該操作された無接点型スイッチに割り付けた出力信号線から出力信号を出力する。キーボードは無接点型スイッチと信号変換回路で構成されているから、接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードからの無接点型スイッチを使用したキーボードへの変更が容易である。
【選択図】図４

Description

本発明は、データの入力や各種指令を入力するキーボードに関する。

各種電子機器へのデータの入力や各種指令を入力するキーボードとして、マトリックスキーボードが知られている。マトリックスキーボードは、複数の縦配線と複数の横配線を有し、縦配線と横配線の交点にスイッチ構造（接点）を備え、あるスイッチを押すと、縦配線と横配線が導通する仕組みとなっている。
図１はマトリックスキーボードの原理を示す図である。縦配線１、２、３、４、５、…と横配線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、…の交点位置にスイッチ構造（接点）ＳＷが設けられている。例えば、縦配線３と横配線Ｃの交点に設けられたスイッチＳＷ３ｃを押すと、縦配線３と横配線Ｃが導通する。縦配線と横配線の全ての組み合わせについて導通を確認し、縦配線３と横配線Ｃのみが導通しているので、スイッチＳＷ３ｃのみが押されたことが分かるようにしたものである。

マトリックスキーボードに関する先行技術として、出力配線の本数を削減すると共に、誤操作で２以上のスイッチが同時に押されたこと判別できるようにしたもの（特許文献１）、キーピッチやキーストロークを大きくしたマトリックスキーボードを、携帯電話のテンキーパツト上面にオーバーラップする状態にマウントするようにしたもの （特許文献２）、キーを押すストローク量の違いによって異なる種類のキー入力ができるようにしたもの（特許文献３）などが知られている。

特開平６−１６１６３３号公報 特開２００５−２４４９１３号公報 特開平５−３２５７１９号公報

キーボートには、接点型スイッチを使用したタイプや、無接点型スイッチを使用したタイプ等、様々なタイプが有り、用途、デザイン、操作性などにより選択されている。

接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードと制御装置を配線で接続しているシステムにおいて、接点型スイッチの代わりに静電容量式タッチスイッチのような無接点型スイッチを使用したキーボードに変更しようとする場合、その方法として、無接点型スイッチと該無接点型スイッチに対応する接点をキーボード内に付加するという方法、又は、キーボードと制御装置とを接続する配線および制御装置内の入力回路（キーボードからの信号入力回路）を変更して対応する方法がある。しかし、これらの方法は、変更作業が面倒で、簡単に無接点型スイッチに変更することが難しい。

そこで、本発明は、接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードと制御装置を配線で接続しているシステムにおいて、無接点型スイッチを使用したキーボードへの変更が簡単にできるキーボードを得ることを目的とするものである。

本願発明は、複数の無接点型スイッチを有するキーボードであって、前記無接点型スイッチの各スイッチ毎に制御装置からの入力信号線と制御装置への出力信号線を割り付けた信号変換回路を設けて、前記無接点型スイッチが操作された際、前記信号変換回路によって、当該操作スイッチに割り付けられた入力信号線の信号を当該操作スイッチに割り付けられた出力信号線に出力するように構成した。特に、前記信号変換回路をプログラム可能なＩＣであるＰＬＤで構成する。また、前記無接点型スイッチは表示器の画面上に取り付けられたフィルムに設けるようにした。

本発明のキーボードは、無接点型スイッチと信号変換回路で構成されるから、入力信号線、出力信号線及び各無接点型スイッチを信号変換回路に接続するだけでよいものであるから、接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードを無接点型スイッチを用いたキーボードに変更することが容易である。特に、信号変換回路をプログラム可能なＩＣであるＰＬＤを用いることによって、より簡単に接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードを無接点型スイッチを用いたキーボードに変更することができる。

マトリックスキーボードの原理説明図である。 接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードと制御装置を配線で接続したシステムの従来例の概要図である。 従来例における入力信号（入力１〜入力３）、キーボード操作、出力信号（出力Ａ〜出力Ｃ）の動作説明図である。 本発明の一実施形態の無接点型スイッチを使用するキーボードを用いたときのシステムの概要図である。 同実施形態における信号変換回路の各無接点型スイッチに割り付けられる入力及び出力と、その動作を示す説明図である。 同実施形態における、入力、各無接点型スイッチ、出力の関係を示した図である。 同実施形態での入力信号（入力１〜入力３）、キーボード操作、出力信号（出力Ａ〜出力Ｃ）の動作説明図である

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図２は、接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードと制御装置を配線で接続したシステムの従来例の一例である。
マトリックスキーボード２０には横配線として複数の入力信号線が設けられ、縦配線として複数の出力信号線が設けられ、横配線と縦配線の交点位置に、該横配線と縦配線を導通させる接点型スイッチＳＷが設けられている。この図２の例では、入力１〜入力３がそれぞれに入力される３本の入力信号線ＩＬ１〜ＩＬ３と、出力Ａ〜出力Ｃがそれぞれ出力される３本の出力信号線ＯＬＡ〜ＯＬＣが設けられた例を示しており、入力信号線ＩＬ１〜ＩＬ３は制御装置１０の出力に接続されている。また、出力信号線ＯＬＡ〜ＯＬＣは、制御装置１０の入力に接続されている。

また、横配線の入力信号線ＩＬ１〜ＩＬ３と縦配線の出力信号線ＯＬＡ〜ＯＬＣの交点位置には、入力信号線と出力信号線を電気的に接続する接点型スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａ、ＳＷ３Ａ、ＳＷ１Ｂ、ＳＷ２Ｂ、ＳＷ３Ｂ、ＳＷ１Ｃ、ＳＷ２Ｃ、ＳＷ３Ｃ、が設けられている。ある入力信号線と出力信号線の交点位置の接点型スイッチを押し、該接点型スイッチをオンとすると、その入力信号線と出力信号線が接続されて、入力信号線から入力された入力信号がその出力信号線に出力信号として出力される。

図３は、このシステムにおける入力信号（入力１〜入力３）、キーボード操作、出力信号（出力Ａ〜出力Ｃ）の動作説明図である。接点型スイッチＳＷ１Ａと接点型スイッチＳＷ２Ｂをオン、オフさせたときの例を示している。

マトリックスキーボート２０の入力信号線ＩＬ１〜ＩＬ３には、制御装置１０から図３に示すような入力信号（入力１〜入力３）が入力される。この入力信号は所定周期毎繰り返し制御装置１０から出力されるもので、各入力信号のパルスが重なり合わないように位相をずらして入力される。例えば、各入力信号の発生周期をＴとし各入力信号のパルス幅をｗ、入力信号線の数をｎとすると、
Ｔ≧ｎ×ｗ・・・・（１）
とし、各入力信号のパルスは重なり合わないように制御装置１０から出力される。

そこで、図３に示すように、接点型スイッチＳＷ１Ａがオン／オフされると、接点型スイッチＳＷ１Ａがオンされている期間中、入力信号線ＩＬ１と出力信号線ＯＬＡが接続されるから、入力信号線ＩＬ１から入力される入力信号（入力１）が出力信号線ＯＬＡに出力信号（出力Ａ）として出力されることになる。制御装置１０はこの出力信号（出力Ａ）を受けて、接点型スイッチＳＷ１Ａが押されオンされたことを検知する。
同様に、接点型スイッチＳＷ２Ｂがオン／オフされると、この接点型スイッチＳＷ２Ｂがオンされている期間中、入力信号線ＩＬ２と出力信号線ＯＬＢが接続されるから、入力信号線ＩＬ２から入力される入力信号（入力２）が出力信号線ＯＬＢに出力信号（出力Ｂ）として出力されることになる。制御装置１０はこの出力信号（出力Ｂ）を受けて、接点型スイッチＳＷ２Ｂが押されオンされたことを検知する。

図４は、本発明の一実施形態の無接点型スイッチを使用するキーボード３０を用いたときのシステムの概要図である。
このキーボード３０には、図２に示した接点型スイッチを使用したマトリックスキーボード２０の各接点型スイッチ（ＳＷ１Ａ、ＳＷ２Ａ、ＳＷ３Ａ、ＳＷ１Ｂ、ＳＷ２Ｂ、ＳＷ３Ｂ、ＳＷ１Ｃ、ＳＷ２Ｃ、ＳＷ３Ｃ）の配設位置に対応して無接点型スイッチ（ＮＳＷ１Ａ、ＮＳＷ２Ａ、ＮＳＷ３Ａ、ＮＳＷ１Ｂ、ＮＳＷ２Ｂ、ＮＳＷ３Ｂ、ＮＳＷ１Ｃ、ＮＳＷ２Ｃ、ＮＳＷ３Ｃ）が配設される。これら無接点型スイッチ（ＮＳＷ１Ａ〜ＮＳＷ３Ｃ）は、表示器の画面上に取り付けられたフィルムに設けられていてもよい。

さらに、本実施形態では、プログラム可能なＩＣであるＰＬＤ（Programmable Logic Device）で構成された信号変換回路３１を備えている。該信号変換回路３１には、各無接点型スイッチＮＳＷ１Ａ〜ＮＳＷ３Ｃがそれぞれ接続されている。さらに、該信号変換回路３１は各入力信号線（ＩＬ１、ＩＬ２、１ＩＬ３）と接続され、制御装置１０からの入力信号（入力１〜入力３）を入力する。また、各出力信号線（ＯＬＡ、ＯＬＢ、ＯＬＣ）と接続され、それぞれ出力信号（出力Ａ、出力Ｂ、出力Ｃ）を制御装置に出力するようになっている。

図５は、この信号変換回路３１にプログラムされる各無接点型スイッチＮＳＷ１Ａ〜ＮＳＷ３Ｃに割り付けられる入力及び出力と、その動作を示す説明図である。
無接点型スイッチＮＳＷ１Ａに対しては、入力信号線ＩＬ１（入力１）と出力信号線ＯＬＡ（出力Ａ）が割り付けられ、信号変換回路３１は、無接点型スイッチＮＳＷ１Ａに入力されている間、入力信号線ＩＬ１の信号の入力１を出力信号線ＯＬＡに出力信号（出力Ａ）を出力する。
無接点型スイッチＮＳＷ１Ｂに対しては、入力信号線ＩＬ１（入力１）と出力信号線ＯＬＢ（出力Ｂ）が割り付けられ、信号変換回路３１は、無接点型スイッチＮＳＷ１Ｂに入力されている間、入力信号線ＩＬ１の信号の入力１を出力信号線ＯＬＢに出力信号（出力Ｂ）を出力する。

以下、同様に、各無接点型スイッチＮＳＷ１Ｃ、ＮＳＷ２Ａ、ＮＳＷ２Ｂ、ＮＳＷ２Ｃ、ＮＳＷ３Ａ、ＮＳＷ３Ｂ、ＮＳＷ３Ｃに対しても図５に示すように入力信号線（入力信号）、出力信号線（出力信号）が割り付けられ、信号変換回路３１は、それぞれ、図５に示すような動作を行う。

図６は、本実施形態における、入力、各無接点型スイッチ、出力の関係を示した図であり、出力Ａから「Ｌｏｗ」の出力信号が出力されるのは、入力１が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ１ＡがＯｎ、入力２が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ２ＡがＯｎ、または、入力３が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ３ＡがＯｎのときである。同様に、出力Ｂから「Ｌｏｗ」の出力信号が出力されるのは、入力１が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ１ＢがＯｎ、入力２が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ２ＢがＯｎ、または、入力３が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ３ＢがＯｎのときである。出力Ｃから「Ｌｏｗ」の出力信号が出力されるのは、入力１が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ１ＣがＯｎ、入力２が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ２ＣがＯｎ、または、入力３が「Ｌｏｗ」で無接点型スイッチＮＳＷ３ＣがＯｎのときである。なお、図６において、「Ｎｏ ｃａｒｅ」はオン／オフ関係なしを意味する。

図７は、本実施形態でのシステムにおける入力信号（入力１〜入力３）、キーボード操作、出力信号（出力Ａ〜出力Ｃ）の動作説明図である。無接点型スイッチＮＳＷ１Ａと無接点型スイッチＮＳＷ２Ｂをオン、オフさせたときの例を示しており、図２に示した、従来の接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードを用い、接点型スイッチＳＷ１Ａと接点型スイッチＳＷ２Ｂをオン、オフさせたときと同じ動作を行うものである。

接点型スイッチを使用したマトリックスキーボードを用いたシステムにおいて、マトリックスキーボードを無接点型スイッチを使用したキーボードに変更するとき、無接点型スイッチをマトリックスキーボードの接点型スイッチに対応して配置し、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）で構成された信号変換回路３１を配設して、該信号変換回路３１をプログラムするだけでよく、簡単にキーボードの変更が可能となる。

１０ 制御装置
２０ マトリックスキーボード
３０ キーボード
３１ 信号変換回路
ＩＬ１〜ＩＬ３ 入力信号線
ＯＬＡ〜ＯＬＣ 出力信号線

Claims (3)

1. 複数の無接点型スイッチを有するキーボードであって、
   前記無接点型スイッチの各スイッチ毎に制御装置からの入力信号線と制御装置への出力信号線を割り付けた信号変換回路を備え、
   前記無接点型スイッチが操作された際、前記信号変換回路によって、当該操作スイッチに割り付けられた入力信号線の信号を当該操作スイッチに割り付けられた出力信号線に出力することを特徴とするキーボード。
2. 前記信号変換回路は、プログラム可能なＩＣであるＰＬＤで構成されている請求項１に記載のキーボード。
3. 複数の無接点型スイッチが表示器の画面上に取り付けられたフィルムに設けられている請求項１または請求項２に記載のキーボード。