JP2017112028A - キー入力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】個々の押圧キーにタッチセンサを設ける必要なく、簡単な構成でタッチ操作を検出し当該キーにより複数の機能を行なわせる。
【解決手段】3行3列に配置された押圧式の数値キー[1]〜[9]の各キー11Kの表面を導電材料で構成し、該キー11Kが押下されない状態で同キー11Kの鍔部11Rが接触する各キー穴h11の裏面側の縁に、導電シートによる右接触部材h11Rと左接触部材h11Lを配置し、行毎の各キーに対応した右接触部材h11R…には行配線A1〜A3を施し、列毎の各キーに対応した左接触部材h11L…には列配線B1〜B3を施す。そして、ユーザが各キー11Kに接触した際に生じる静電容量の変化を当該キーの左右接触部材から行列配線An,Bnを介してタッチ操作のキー入力信号として検出する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、各種の電気・電子機器で使用されるキー入力装置に関する。
キー入力装置を備えた各種の電気・電子機器では、当該機器の小型化を図るため、キーの長押し操作や繰り返し操作等により、1つのキーに複数の機能を持たせることが一般的に行われている。
従来の電子機器において、ストロークキーの表面にタッチキーを設けて、当該キーへのタッチ操作とストローク操作とで入力を制御する技術が考えられている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2010−74689号公報
前記キー自体にタッチセンサを設けた従来の電子機器では、当該キーへのタッチ操作を検出するため、キー操作部に備わる複数のキーの各々についてタッチセンサを設けた特殊なキーの構成としなければならず、またその検出のための信号線もキーの数だけ必要になり、生産性やコスト的に好ましくない。
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、個々の押圧キーにタッチセンサを設ける必要なく、簡単な構成でタッチ操作を検出し当該キーにより複数の機能を行なわせることが可能になるキー入力装置を提供することを目的とする。
本発明に係るキー入力装置は、押圧キーと、前記押圧キーに接触することで静電容量の変化を検知する第1検知手段と、前記押圧キーのストローク操作を検知する第2検知手段と、前記第1検知手段及び第2検知手段による検知に応じて機能を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、個々の押圧キーにタッチセンサを設ける必要なく、簡単な構成でタッチ操作を検出し当該キーにより複数の機能を行なわせることが可能になる。
本発明のキー入力装置の実施形態に係る電子式卓上計算機(電卓)10の外観構成を示す正面図。 前記電卓10のキー入力部11における数値キー[1]〜[9]11aの部分を抜き出して示す図であり、同図(A)は当該数値キー[1]〜[9]11aが裏面側から嵌め込まれているキーパネル部11Pを示す正面図、同図(B)は当該キーパネル部11Pの裏面に沿って貼り付けられた導電シート20を示す正面図。 前記導電シート20の構成を拡大して示す正面図。 前記数値キー[1]〜[9]11aにおけるキー構造を側面から見て示す部分断面図。 前記電卓10の電子回路の構成を示すブロック図。 前記電卓10のキー入力処理を示すフローチャート。 前記電卓10のキー入力部11に対するユーザ操作の一例を示す図。
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明のキー入力装置の実施形態に係る電子式卓上計算機(電卓)10の外観構成を示す正面図である。
この電卓10は、その本体正面に、キー入力部11、表示部12、太陽電池パネル13を備えている。
前記キー入力部11は、オールクリアキー[AC]、クリアキー[C]、正負切替キー[+/−]、テンキー[0]〜[9]、演算キー[+][−][×][÷][=]等を備え、何れのキーもユーザの押圧により押下されて当該キートップに表記(印刷)された内容を入力する押圧(ストローク)キーの構造を有する。
前記テンキー[0]〜[9]のうち、9つの数値キー[1]〜[9]11aは、3×3の行列状に配置され、当該数値キー[1]〜[9]11aは、押圧(ストローク)キーとして機能するだけでなく、接触(タッチ)キーとしても機能する。
図2は、前記電卓10のキー入力部11における数値キー[1]〜[9]11aの部分を抜き出して示す図であり、同図(A)は当該数値キー[1]〜[9]11aが裏面側から嵌め込まれているキーパネル部11Pを示す正面図、同図(B)は当該キーパネル部11Pの裏面に沿って貼り付けられた導電シート20を示す正面図である。
図3は、前記導電シート20の構成を拡大して示す正面図である。
図4は、前記数値キー[1]〜[9]11aにおけるキー構造を側面から見て示す部分断面図である。
前記数値キー[1]〜[9]11aは、何れのキー11K(図4参照)も、キーパネル部11Pの個々のキー穴(A1B1)h11〜(A3B3)h33に裏面側から嵌め込まれて突出する突出部11Tと、当該突出部11Tの下端の外周に一体形成され前記キー穴(A1B1)h11の縁に係止されて突出位置の制限を受ける鍔部11Rとを有し、同キー11Kは少なくともその表面の材料に導電部材を用いて構成される。
前記導電シート20(図3参照)は、前記数値キー[1]〜[9]11aが挿入されるキー穴(A1B1)h11〜(A3B3)h33に対応する開口が設けられたプラスチックフィルムであって、表面の前記キー11Kの鍔部11Rが当接して係止される部分、つまり、前記キーパネル部11Pの各キー穴h11〜h33の裏面の縁に沿った部分に、導電性の印刷又は箔による接触部材h11R,h11L〜h33R,h33Lを配置して構成される。この接触部材は、各キー穴h11〜h33の右縁に沿った右接触部材h11R〜h33Rと左縁に沿った左接触部材h11L〜h33Lとに分離して設けられる。
そして、前記3×3の行列状に配置された各数値キー[1]〜[9]11aのうち、1行目の数値キー[9][8][7]に対応する右接触部材h11R,h12R,h13Rには行配線A1が施され、2行目の数値キー[6][5][4]に対応する右接触部材h21R,h22R,h23Rには行配線A2が施され、3行目の数値キー[3][2][1]に対応する右接触部材h31R,h32R,h33Rには行配線A3が施される。
また、前記各数値キー[1]〜[9]11aのうち、1列目の数値キー[9][6][3]に対応する左接触部材h11L,h21L,h31Lには列配線B1が施され、2列目の数値キー[8][5][2]に対応する左接触部材h12L,h22L,h32Lには列配線B2が施され、3列目の数値キー[7][4][1]に対応する左接触部材h13L,h23L,h33Lには列配線B3が施される。
前記行配線A1〜A3と列配線B1〜B3は、前記キー入力部11からの信号線として、後述する電子回路(図5参照)のCPU31に接続される。
一方、前記数値キー[1]〜[9]11aは、何れのキー11K(図4参照)も、キー入力部11のベース基板11B上に当該キー11Kの位置に対応して配置されたゴム製で台形状の押し上げ台(絶縁弾性材料)22に支持される。つまり、同キー11Kが押下されない状態でその鍔部11Rは前記キー穴h11の右縁に沿った右接触部材h11Rと左縁に沿った左接触部材h11Lとに押し付けられた状態で支持されることになる。
また、前記キー11Kの位置に対応する前記ベース基板11B上と前記押し上げ台22の裏面凸部には、その他のキーと同様に、当該キー11Kが前記押し上げ台22の弾性力に抗して押下された状態で接触して導通する対向電極23a,23bが設けられる。
前記各数値キー[1]〜[9]11aを含む全てのキーの対向電極23a,23bも、前記キー入力部11からの信号線として、後述する電子回路(図5参照)のCPU31に接続される。
このように構成されたキー入力部11の各キー(数値キー[1]〜[9]11a含む)は、当該キーが押下されることで同キーに対応する前記対向電極23a,23bが接触して導通し、その押下(ストローク)操作のキー入力信号として前記CPU31に検出される。
更に、前記3×3の行列状に配置された各数値キー[1]〜[9]11aについては、例えば数値キー[9]の場合であれば、当該キー11Kが押下されずにタッチされることで、同キー11Kの表面に起きる静電容量の変化が、その鍔部11Rが接触している右接触部材h11Rと左接触部材h11L及び行配線A1と列配線B1を介して、接触(タッチ)操作のキー入力信号として前記CPU31に検出される。
そして、他の数値キー[1]〜[8]についても同様に、その行列状のキー位置に対応した行配線A1〜A3と列配線B1〜B3を介して、接触(タッチ)操作のキー入力信号が前記CPU31に検出される。
図5は、前記電卓10の電子回路の構成を示すブロック図である。
この電卓10の電子回路は、コンピュータであるCPU31、フラッシュROM等の記憶装置32、作業データの記憶領域であるRAM33を備えている。
前記記憶装置32には、本電卓10の全体の動作を司る電卓制御プログラム32aが記憶される。この電卓制御プログラム32aのデータは、前記記憶装置32に予め記憶されていてもよいし、外部のプログラムサーバから通信ネットワークを介してダウンロードされたり、外部の記録媒体から記録媒体読取装置を介して読み取られたりして、前記記憶装置32に記憶されたものでもよい。
前記CPU31は、前記キー入力部11からのキー入力信号に応じて、前記記憶装置32に記憶された電卓制御プログラム32aを起動させ、当該電卓制御プログラム32aに従い回路各部の動作を制御する。
前記RAM33には、前記回路各部の動作に応じた計算データが記憶されるほか、当該動作に応じて表示部12に表示させる表示データ33aが記憶される。
そして、前記キー入力部11のうち、前記3×3の行列状に配置された各数値キー[1]〜[9]11aへの接触(タッチ)操作を検出するための行配線A1〜A3と列配線B1〜B3は、タッチ検出部34に接続されて何れの数値キー[1]〜[9]へのタッチ操作であるかが検出され、その検出結果が前記CPU31に通知される。
このように構成された電子式卓上計算機(電卓)10は、前記CPU31が前記電卓制御プログラム(キー入力処理プログラムを含む)32aに記述された命令に従い回路各部の動作を制御し、ソフトウエアとハードウエアとが協働して動作することにより、以下の動作説明で述べる機能を実現する。
なお、本実施形態のキー入力処理プログラムでは、前記各数値キー[1]〜[9]11aへの接触(タッチ)操作を検出してCPU31に実行させる機能として、例えば以下(1)〜(4)の機能を持たせる。
(1)数値キー[1]〜[9]11aのうち、中央の縦3つのキー[8][5][2]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合には、表示された数値をRAM33内の数値メモリに加算して記憶させる、[M+]キーに代る機能。
(2)数値キー[1]〜[9]11aのうち、中央の横3つのキー[4][5][6]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合には、表示された数値を前記数値メモリから減算して記憶させる、[M−]キーに代る機能。
(3)数値キー[1]〜[9]11aのうち、右斜めの3つのキー[7][5][3]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合には、前記数値メモリに記憶されている数値を“0”にクリアして記憶させる、[MRC]キーに代る機能。
(4)数値キー[1]〜[9]11aのうち、左斜めの3つのキー[9][5][1]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合には、表示された数値で百分率を計算させる、[%]キーに代る機能。
次に、前記構成の電子式卓上計算機(電卓)10のキー入力処理に伴う動作を説明する。
図6は、前記電卓10のキー入力処理を示すフローチャートである。
図7は、前記電卓10のキー入力部11に対するユーザ操作の一例を示す図である。
先ず、前記キー入力部11のうち、前記3×3の行列状に配置された各数値キー[1]〜[9]11aを除く、タッチ操作の検出機能を備えない各キーのキー入力処理について説明する。
例えば、オールクリアキー[AC]やクリアキー[C]等、タッチ操作の検出機能を備えない何れかのキーが押下(ストローク)操作されると、当該キーに対応する対向電極23a,23bが接触して導通することで、そのキー入力信号がCPU31に検出され(ステップS6(Yes))、検出されたキーに応じた処理が実行される(ステップS7)。
次に、前記キー入力部11のうち、前記3×3の行列状に配置された各数値キー[1]〜[9]11aでのキー入力処理について説明する。
各数値キー[1]〜[9]11aのうち、何れかのキー11Kに対してユーザの指Fが接触することで、当該キー11Kに生じた静電容量の変化が、導電シート20の行配線Anと列配線Bnを介して、タッチ検出部34により接触(タッチ)操作のキー入力信号として検出されると(ステップS1(Yes))、検出されたキー位置が予め設定された前記(1)〜(4)のキー入力処理機能に対応する開始のキー位置(本実施形態では[8][4][7][9]の何れか)であるか判断される(ステップS2)。
ここで、前記数値キー[8][4][7][9]の何れかの開始のキー位置であると判断された場合は(ステップS2(Yes))、次のキーに対する接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出されるか否か判断される(ステップS3)。
そして、前記予め設定された機能に対応する次のキーに対する接触(タッチ)操作のキー入力信号が順番に検出されたことで、例えば図7に示すように、左斜めの3つのキー[9][5][1]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合は、百分率を計算させる機能(4)であると特定される(ステップS4(Yes))。
すると、前記特定された機能が実行され、この場合は、表示部12に表示された数値で百分率を計算する計算処理が実行される(ステップS5)。
前記予め設定された機能(1)(2)(3)についても同様に、中央の縦3つのキー[8][5][2]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合は、[M+]キーに代る機能(1)が実行され、また、中央の横3つのキー[4][5][6]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合は、[M−]キーに代る機能(2)が実行され、また、右斜めの3つのキー[7][5][3]から順番に接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された場合は、[MRC]キーに代る機能(3)が実行される(ステップS1〜S5)。
これにより、本実施形態の電卓10では、少なくとも前記[M+][M−][MRC][%]の4つのキーを設ける必要がなく、当該各キーに応じた機能をタッチ操作で実行させることができ、キー入力部11の小型化、電卓10本体の小型化を図ることができる。
一方、前記接触(タッチ)操作によるキー入力信号が検出されたキー位置が、キー入力処理機能として予め設定された前記(1)〜(4)の機能の何れかに対応する開始のキー位置ではない場合(ステップS1,S2(No))、あるいは次のキーに対する接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出されない場合(ステップS3(No))、あるいは次のキーに対する接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出されても(ステップS3(Yes))、前記予め設定された機能に対応する次のキーではなく当該機能が特定されない場合(ステップS4(No))は、例えばキー操作中に生じた一過性の接触(タッチ)であると判断され、何の機能も実行されない。
一方、前記各数値キー[1]〜[9]11aのうち、何れかのキー11Kに対する接触(タッチ)操作のキー入力信号が検出された後(ステップS1(Yes))、当該数値キーが押下(ストローク)操作されることで、当該数値キーのキー入力信号が検出された場合は(ステップS6(Yes))、検出された数値キーに応じた数値入力処理が実行される(ステップS7)。
したがって、前記構成の電子式卓上計算機(電卓)10によれば、キー入力部11の各キーのうち3×3の行列状に配置された数値キー[1]〜[9]11aの各キー11Kの表面を導電材料で構成し、当該キー11Kが押下(ストローク)操作されない状態で同キー11Kの鍔部11Rが接触する各キー穴h11〜h33の裏面側の縁に、導電シート20による右接触部材h11R〜h33Rと左接触部材h11L〜h33Lを配置し、1行目〜3行目の行毎の各キーに対応した右接触部材h11R〜h13R,h21R〜h23R,h31R〜h33Rには行配線A1,A2,A3を施し、1列目〜3列目の列毎の各キーに対応した左接触部材h11L〜h31L,h12L〜h32L,h13L〜h33Lには列配線B1,B2,B3を施す。そして、ユーザが各キー11Kに接触(タッチ)した際に生じる静電容量の変化を当該キーの左右接触部材から行列配線An,Bnを介して接触(タッチ)操作のキー入力信号として検出する。
これにより、個々の押圧(ストローク)キーにタッチセンサを設ける必要なく、簡単な構成でタッチ操作を検出し当該キーにより複数の機能を行なわせることが可能になる。
よって、キー入力部11の小型化を図ることができ、電卓10本体の小型化も実現できる。
また、前記構成の電子式卓上計算機(電卓)10によれば、前記接触(タッチ)操作を検出可能な各数値キー[1]〜[9]11aにおいて、予め設定された数値キーの順番で接触(タッチ)操作によるキー入力が検出された場合には、当該数値キーの順番に応じて設定された機能が実行されるので、当該機能の実行を指示するための個別のキーを設ける必要がなく、キー入力部11の小型化、電卓10本体の小型化を実現できる。
なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が異なる形態にして組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
押圧キーと、
前記押圧キーに接触することで静電容量の変化を検知する第1検知手段と、
前記押圧キーのストローク操作を検知する第2検知手段と、
前記第1検知手段及び第2検知手段による検知に応じて機能を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするキー入力装置。
[2]
前記押圧キーは複数あり、
前記制御手段は、前記第1検知手段が、前記複数の押圧キーのうちの任意の押圧キーへの接触を検知した場合に第1機能を制御し、前記第2検知手段が、前記任意の押圧キーの少なくとも1つへのストローク操作を検知した場合に前記第1機能と異なる第2機能を制御する、ことを特徴とする[1]に記載のキー入力装置。
[3]
前記押圧キーは、少なくとも表面が導電部材からなる鍔付きキーであって、
前記キー入力装置は、
前記押圧キーが裏面側から嵌め込まれるキー穴を備えたキーパネルと、
前記キーパネルの裏面にキー穴に対応して配置され、前記押圧キーが押圧されない状態で当該押圧キーの鍔が接触する導電性の接触部材と、
を備え、
前記第1検知手段は、前記押圧キーへのユーザの接触により生じる静電容量の変化を当該押圧キーから前記接触部材を介し接触操作の入力として検知する、ことを特徴とする[2]に記載のキー入力装置。
[4]
前記キーパネルは、複数の押圧キーがそれぞれ嵌め込まれる複数のキー穴を有し、
前記接触部材は、1つのキー穴に対応して2つの接触部材が配置され、前記押圧キーが押圧されない状態で同押圧キーの鍔が前記2つの接触部材と接触し、
前記第1検知手段は、前記複数のキー穴のそれぞれに対応した2つの接触部材に対して当該キー穴の押圧キーを特定可能に設けられた配線を有し、前記押圧キーへのユーザの接触により生じる静電容量の変化を当該押圧キーに対応した2つの接触部材及び配線を介し同押圧キーを特定した接触操作の入力として検知する、ことを特徴とする[3]に記載のキー入力装置。
[5]
前記複数の押圧キーは、“1”〜“9”の数値キーであることを特徴とする[4]に記載のキー入力装置。
[6]
電卓に使用されるキー入力装置であって、前記制御手段は、前記第1検知手段により検知された前記数値キーを特定した接触操作の入力の仕方に応じて予め設定された前記電卓の機能を実行させることを特徴とする[5]に記載のキー入力装置。
10 …電子式卓上計算機(電卓)
11 …キー入力部
11a…3×3の行列状に配置された数値キー[1]〜[9]
11P…キーパネル部
11B…ベース基板
11K…キー
11T…キー突出部
11R…キー鍔部
20 …導電シート
h11〜h33…キー穴
h11R〜h33R…右接触部材
h11L〜h33L…左接触部材
A1〜A3…行配線
B1〜B3…列配線
22 …押し上げ台(キー支持台)
23a,23b…対向電極
31 …CPU
32a…電卓制御プログラム
34 …タッチ検出部

Claims (6)

  1. 押圧キーと、
    前記押圧キーに接触することで静電容量の変化を検知する第1検知手段と、
    前記押圧キーのストローク操作を検知する第2検知手段と、
    前記第1検知手段及び第2検知手段による検知に応じて機能を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とするキー入力装置。
  2. 前記押圧キーは複数あり、
    前記制御手段は、前記第1検知手段が、前記複数の押圧キーのうちの任意の押圧キーへの接触を検知した場合に第1機能を制御し、前記第2検知手段が、前記任意の押圧キーの少なくとも1つへのストローク操作を検知した場合に前記第1機能と異なる第2機能を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載のキー入力装置。
  3. 前記押圧キーは、少なくとも表面が導電部材からなる鍔付きキーであって、
    前記キー入力装置は、
    前記押圧キーが裏面側から嵌め込まれるキー穴を備えたキーパネルと、
    前記キーパネルの裏面にキー穴に対応して配置され、前記押圧キーが押圧されない状態で当該押圧キーの鍔が接触する導電性の接触部材と、
    を備え、
    前記第1検知手段は、前記押圧キーへのユーザの接触により生じる静電容量の変化を当該押圧キーから前記接触部材を介し接触操作の入力として検知する、ことを特徴とする請求項2に記載のキー入力装置。
  4. 前記キーパネルは、複数の押圧キーがそれぞれ嵌め込まれる複数のキー穴を有し、
    前記接触部材は、1つのキー穴に対応して2つの接触部材が配置され、前記押圧キーが押圧されない状態で同押圧キーの鍔が前記2つの接触部材と接触し、
    前記第1検知手段は、前記複数のキー穴のそれぞれに対応した2つの接触部材に対して当該キー穴の押圧キーを特定可能に設けられた配線を有し、前記押圧キーへのユーザの接触により生じる静電容量の変化を当該押圧キーに対応した2つの接触部材及び配線を介し同押圧キーを特定した接触操作の入力として検知する、ことを特徴とする請求項3に記載のキー入力装置。
  5. 前記複数の押圧キーは、“1”〜“9”の数値キーであることを特徴とする請求項4に記載のキー入力装置。
  6. 電卓に使用されるキー入力装置であって、前記制御手段は、前記第1検知手段により検知された前記数値キーを特定した接触操作の入力の仕方に応じて予め設定された前記電卓の機能を実行させることを特徴とする請求項5に記載のキー入力装置。
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