JP4777163B2

JP4777163B2 - スイッチ回路およびヘッドセット装置

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Publication number: JP4777163B2
Application number: JP2006178687A
Authority: JP
Inventors: 孝川手
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: JP2008010277A

Description

本発明は、スイッチ回路およびヘッドセット装置に関するものである。

現在、車両運転中の携帯電話の使用は規制されており、通話時はイヤホンマイク（以下、ヘッドセット装置という）の装着が義務付けられている。
一方、最近では、オーディオ再生機能を備えたステレオイヤホン付き携帯電話も登場しているが、この場合も上記したヘッドセット装置を採用し、音楽再生中でも着呼できるようになっている。

ところで、上記したヘッドセット装置は、接続用ジャックを介して携帯電話に接続され、また、リモコン用のスイッチ回路を内蔵している。このスイッチ回路は、ヘッドセット装置が内蔵するマイクの信号伝送ライン（マイクライン）上に並列に接続される。
このマイクライン上を伝播する信号の電圧変化がコントローラ等により監視されることによりスイッチ操作が検出される。

従来、この種のスイッチ回路の操作を検出するための提案が多数出願されている。たとえば、入力ポート数の少ない低廉タイプのマイクロプロセッサの使用を前提に、実用上十分な個数のスイッチを使用できるようにするため、時定数カーブを有する微分回路を付加したスイッチ操作検出回路が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
ただし、上記した特許文献１に開示された技術は、複数スイッチによる多重操作を検出するものではない。複数スイッチによる多重操作を検出できるものとして、たとえば、図７、図９に示す回路構成が知られている。
特開２０００−３０６４５１号公報

上記した図７に示すスイッチ回路によれば、抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されたスイッチが２つ同時に押下された場合、Ａ／Ｄ（Analog／Digital Converter）が検知する電圧降下は、抵抗Ｒ１の値と抵抗Ｒ２の値を並列に接続したときの合成抵抗値に依存したものになる。この場合、複数スイッチが押下されたか、この電圧降下に対応する単一スイッチが押下されたかを判別することは困難であり、場合によっては、別のスイッチが押下されたと誤判定される恐れがある。

ここで、図８に、図７に示される検出器が検出する時間対電圧特性を示す。この図８の時間対電圧特性に示されるように、１つ目、２つ目のスイッチは別にしても、３つ目のスイッチが押下された場合の電圧降下は僅かとなるため、この僅かな電圧降下を含めて検出するためには、検出器の判定閾値を、この僅かな電圧降下の幅の範囲とする必要があり、このため、精度の高い高価な検出器が必要であった（図中、破線は判定閾値）。
さらに、図９に示されるラダー回路を用いれば、全スイッチの認識は可能になるが、この場合、Ａ／Ｄの分解能は、図７のスイッチ回路に比べて高いものが要求され、コストアップの要因になる。

本発明の目的は、簡単な回路構成で複数スイッチによる多重操作を検出可能な、スイッチ回路およびヘッドセット装置を提供することにある。

本発明の第１の観点のスイッチ回路は、複数のスイッチと、前記スイッチのそれぞれに接続されるそれぞれに固有の時定数を持つ時定数回路と、前記スイッチの操作に応じて出力される電圧の時間的変化を、前記スイッチが共通に接続される単一の信号線を介して検出し、単一スイッチによる操作か複数スイッチによる操作かを検出する制御部と、を備え、前記時定数回路は、前記スイッチに直列に接続され、供給される電圧を分圧する抵抗と、前記抵抗に並列に接続されるキャパシタと、を有し、前記制御部は、前記スイッチが押下された後の第１の時間における第１の電圧と第２の時間における第２の電圧との差分から単位時間当たりの電圧上昇の割合を示す傾き値を演算する。

本発明の第２の観点は、通話装置本体と接続部を介して結合されるヘッドセット装置であって、音を出力するスピーカと、音を取込んで単一の信号線により前記通話装置本体へ伝達するマイクロフォンと、前記信号線に接続される複数のスイッチ、および前記スイッチのそれぞれに接続されるそれぞれに固有の時定数を持つ時定数回路と、を備えている。

本発明によれば、簡単な回路構成で複数スイッチの多重操作を検出することができる。

本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

図１は、本発明の実施の形態にかかわるヘッドセット装置が接続される、通話装置の構成の一例を示す図である。ここでは、通話装置本体として携帯電話が例示されている。

図１に示す携帯電話は、プラグ（コネクタ）ＣＮＩを有するヘッドセット２００と、このプラグＣＮＩと着脱可能なイヤフォンジャック（コネクタ）ＣＮ２を有する携帯電話本体部１００（以下、単に本体部１００という）とを備える。

本体部１００は、無線通信用のアンテナ１０１と、このアンテナ１０１によって無線通信を行う通信部１０２と、キー入力部１０３と、オーディオ信号処理部１０４と、本体スピーカ１０５と、本体マイクロフォン１０６と、表示部１０７と、記憶部１０８と、制御部１１０と、検出回路２０６と、Ａ／Ｄ変換回路２０７とを有する。
ヘッドセット２００は、マイクロフォン２０１とスピーカ２０２と、リモートコントロール部２０３とを有する。

通信部１０２は、図示しない信号網に接続される基地局と無線通信を行う。たとえば通信部１０２は、制御部１１０から供給される送信データに所定の変調処理を施して無線信号に変換し、アンテナ１０１から送出する。また、アンテナ１０１において受信される基地局からの無線信号に所定の復調処理を施して受信データに変換し、制御部１１０に出力する。

キー入力部１０３は、たとえば電源キー、通話キー、数字キー、文字キー、方向キー、決定キーなど、各種の機能が割り当てられたキーを有しており、これらのキーがユーザ゛によって操作された場合に、その操作内容に対応する信号を発生し、これをユーザの指示として制御部１１０に入力する。

オーディオ信号処理部１０４は、本体スピーカ１０５やヘッドセット２００のスピーカ２０２において出力される音声信号の処理、並びに、本体マイクロフォン１０６やヘッドセット２００内蔵のマイクロフォン２０１において入力される音声信号の処理を行う。
すなわち、オーディオ信号処理部１０４は、本体マイクロフォン１０６やヘッドセット２００のマイクロフォン２０１から入力されるオーディオ信号に増幅、アナログ−デジタル変換、符号化等の信号処理を施し、デジタルの音声データに変換して制御部１１０に出力する。
また、オーディオ信号処理部１０４は、制御部１１０から供給される音声データに復号化、デジタル−アナログ変換、増幅等の信号処理を施し、アナログのオーディオ信号に変換して本体スピーカ１０５やヘッドセット２００のスピーカ２０２に出力する。

表示部１０７は、たとえば液晶表示パネルや有機ＥＬパネルなどの表示デバイスを用いて構成されており、制御部１１０から供給される映像信号に応じた画像を表示する。たとえば、表示部１０７は、発信時における発信先の電話番号、着信時における着信相手の電話番号、受信メールや送信メールの内容、日付、時刻、バッテリ残量、待ち受け画面などの各種の情報や画像を表示する。

記憶部１０８は、制御部１１０において処理に利用される各種のデータを記憶する。たとえば、記憶部１０８は、制御部１１０に備わるコンピュータのプログラム、通信相手の電話番号や電子メールアドレス等の個人情報を管理するアドレス帳、着信音やアラーム音を再生するための音声ファイル、各種の設定データ、プログラムの処理過程で利用される一時的なデータなどを保持する。

記憶部１０８は、たとえば不揮発性の記憶デバイス（不揮発性半導体メモリ、ハードディスク装置、光ディスク装置など）やランダムアクセス可能なき置くデバイス（たとえばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）などによって構成される。

制御部１１０は、本体部１００の全体的な動作を統括的に制御する。すなわち、制御部１１０は、本体部１００の各種の処理（音声通話、電子メールの作成と送受信、インターネットのＷｅｂサイトの閲覧、放送波の受信処理、画像や音声の再生処理など）がキー入力部１０３の操作に応じて適切な手順で実行されるように、上述した各ユニットの動作（通信部１０２における信号の送受信、オーディオ信号処理部１０４における音声の入出力、表示部１０７における画像の表示など）を制御する。
たとえば制御部１１０は、記憶部１０８に格納されるプログラム（オペレーティングシステム、アプリケーション等）に基づいて処理を実行するコンピュータを備えており、このプログラムにおいて指示された手順に従って上述した処理を実行する。
なお、検出回路２０６およびＡ／Ｄ変換回路２０７の動作については後述する。

図２は、本発明の実施の形態に係るヘッドセット装置の外観構造の一例を示す図である。

図２から明確なように、プラグＣＮ１は、横型の平らな形状を有した平型プラグであり、その側面部分にイヤフォンジャックＣＮ２と嵌合する横長の凸部が設けられている。
なお、符号２０１はマイクロフォン、符号２０２はスピーカ、符号２０３はリモコンをそれぞれ示している。
リモコン２０３には、電源キーや、通話キー等、各種機能が割り当てられたキー（以下、スイッチという）が内蔵されており、これらのスイッチがユーザによって操作された場合に、その操作内容に対応する信号を基準電位（ＧＮＤ）に対して発生し、これをキー入力信号として制御部１１０に供給する。

図３は、本発明の実施の形態にかかわるスイッチ回路を内蔵したヘッドセット装置と本体部１００との内部構成の一部の一例を示す図である。

図３に示されるように、複数のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３は、共通に接続される単一の信号線であるマイクライン２０５に並列に接続され、各スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３に直列に接続された分圧抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３には、それぞれ並列にキャパシタＣ１１〜Ｃ１３が接続され、抵抗Ｒ１１とキャパシタＣ１１、抵抗Ｒ１２とキャパシタＣ１２、抵抗Ｒ１３とキャパシタＣ１３によりそれぞれに異なる時定数を持つ時定数回路を構成している。ここでは、抵抗値がＲ１１〜Ｒ１３では異なり、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３は同じ容量値を持つこととする。

符号２０６は検出回路、符号２０７はＡ／Ｄ変換回路をそれぞれ示している。
検出回路２０６は、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３のいずれかが押下されたときに割り込み信号を生成し、本体部１００の制御部１１０に割り込み処理を要求する。
制御部１１０は、この割り込みを受信し、Ａ／Ｄ変換回路２０７からスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３の操作に応じて出力されるマイクライン２０５を伝播する信号の電圧値の時間的変化を検出し、単一スイッチによる操作と複数スイッチによる操作との別を検出する。仮に、検出回路２０６がＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）等を内蔵する場合、上記した割り込み処理は検出回路２０６内で実現でき、ここで検出された結果は、本体部１００の制御部１１０に出力される。

なお、Ａ／Ｄ変換回路２０７は、上記したように、スイッチ操作を検出するにあたり、マイクライン２０５を伝播する信号の電圧値をデジタルデータに変換し、検出回路２０６、もしくは図示省略した本体部１００の制御部１１０へ出力する。図中、符号２０８は電源を示している。

図４は、図３に示す本発明の実施の形態に係るスイッチ回路の動作を説明するために引用した波形図である。

図４（ａ）の時間対電圧変動グラフに示されるように、検出回路２０６およびＡ／Ｄ変換回路２０７への信号入力は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３により電圧分圧される他に、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３により、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３が押下された瞬間、一旦ＧＮＤレベルまで電圧が落ち込み、それからゆっくりと立ち上がる微分波形である。この立ち上がり方は、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３を同容量とした場合、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３の抵抗値によって決まる時定数によって異なる。

また、図４（ｂ）の時間対電圧変動グラフが示されるように、制御部１１０、あるいは検出回路２０６は、複数スイッチが多重押下された場合、単一スイッチを押下した場合に比較して時定数ＣＲが２倍以上になることを利用して、Ａ／Ｄ変換回路２０７の出力を所定時間間隔で取得することによって検出し、単一スイッチ押下か、複数スイッチ押下かを判定する。ここでは、５ＣＲの時間（５τ）と、６ＣＲの時間（６τ）による電圧値の変化を、Ａ／Ｄ変換回路２０７による出力値の傾きによって検出する場合を例示している。詳細は後述する。

図５は、本発明の実施の形態にかかわるヘッドセット装置（スイッチ回路）の動作を説明するために引用したフローチャートである。図５のフローチャートは、本発明のプログラムによる処理手順、あるいはスイッチ検出方法が持つ各工程も合わせて示している。
以下、図５に示すフローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態にかかわるヘッドセット装置（スイッチ回路）の動作について詳細説明を行う。ここでは、本体部１００の制御部１１０がスイッチの押下を検出するものとして説明する。

図５のフローチャートにおいて、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３のいずれかが押下されると、検出回路２０６の出力はアクティブとなって（ステップＳ５０１）、本体部１００の制御部１１０に割り込みの発生を通知し、その処理を依頼する（ステップＳ５０２）。
制御部１１０は、上記した割り込みを受信することによりスイッチ割り込み処理ルーチンを起動し、まず、検出回路２０６によるスイッチ押下の検出から５τ時間待ち（ステップＳ５０３）、５τ時間経過したところでＡ／Ｄ変換回路２０７からマイクライン２０５を伝播する信号の電圧値を取得する。そして、内蔵の作業用メモリ（レジスタ）にそのときの値Ａを設定する（ステップＳ５０４）。
なお、作業用メモリに割り当てられる中間レジスタ、あるいは後述する最終レジスタについてはいずれも図示しない。制御部１１０が、たとえば、マイクロプロセッサにより構成される場合は、内蔵、あるいは外部接続されるＲＡＭにその作業用のメモリが割り付けられ、その中に、一時的に保持、設定される揮発性のものである。

説明を図５のフローチャートに戻すと、制御部１１０は、更に、τ時間待ち（ステップＳ５０５）、合計で６τ時間経過したときにＡ／Ｄ変換回路２０７の出力を取得し、別の中間レジスタに値Ｂを設定する（ステップＳ５０６）。
続いて、制御部１１０は、中間レジスタに設定された値Ａと値Ｂを読み出して値Ｂから値Ａを減算してＣとし（ステップＳ５０７）、さらに、傾きＣ／Ａを演算して最終レジスタに設定する（ステップＳ５０８）。最後に、制御部１１０は、この最終レジスタに設定された値を参照し、所定値（閾値Ｘ）と比較する（ステップＳ５０９）。
ここで、所定値以上であると判定された場合、制御部１１０は、複数スイッチが多重押しされていると認識し、そのスイッチ押下を無視する（ステップＳ５１０）。また、Ｃ／Ａが所定値未満であれば、制御部１１０は、単一キーが押下されたと認識して、そのキーにより定義された機能を実行する（ステップＳ５１１）。なお、ここでは、Ｃ／Ａに１００を乗じて％の値とし、傾きに関する閾値（所定値）を２．５％とする。傾きを２．５％として理由は後述する。

図６は、本発明の実施形態の動作を説明するために引用した図であり、単一の信号線（マイクライン２０５）における時間ｔ対電圧値の係数ｋ（ｋ＝１−ｅｘｐ（−ｔ／ＣＲ））のデータをグラフ表示した図である。なお、図６ではＣＲ＝０．０１としている。

ここでは、複数スイッチが多重に押下されたか否かを判定するために、時刻＝５ＣＲの場合における電圧値と、時刻＝６ＣＲの場合の電圧値との差分によって求められる傾き（％）を、１つのスイッチが押下された場合と、２つのスイッチが押下された場合のそれぞれで測定した結果を示している。

図６に示すグラフによれば、１つのスイッチが押下された場合の時刻５ＣＲ（ｔ＝０．０５）から時刻６ＣＲ（ｔ＝０．０６）への電圧の変化率は約０．４％であるのに対して（１ＣＲ）、２つのキーが押下された場合の時刻５ＣＲ（ｔ＝０．０５）から時刻６ＣＲ（ｔ＝０．０６）への電圧の変化率は約３．５％である（２ＣＲ）。このため、本発明の実施の形態では、１つのスイッチが押下されたのか、２つのスイッチが押下されたのかを判定するための閾値として、時刻＝５ＣＲの場合の電圧値と、時刻＝６ＣＲの場合の電圧値の差分に基づき得られる傾き（％）を、２．５％（０．４％と３．５％との間の値の一例）とした。

以上説明のように、本発明の実施の形態によれば、分圧抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３に、並列にキャパシタＣ１１〜Ｃ１３を接続した時定数回路を付加するだけで、いずれのスイッチが押下された場合でもスイッチが押下された瞬間、一旦ＧＮＤレベルまで降下する。
このため、検出回路２０６は、スイッチの押下の有無について、ＧＮＤレベルからスイッチが離されたときに出現する電圧レベルまでの範囲で閾値を設定できるため、高い検出精度を持つ必要はない。
また、Ａ／Ｄ変換回路２０７は、マイクライン２０５上を伝播する信号の電圧値を監視し、時間に対する変化を、検出回路２０６、あるいは本体部１００の制御部１１０に出力する。そして、検出回路２０６、あるいは制御部１１０は、単一スイッチが押下された場合に比較して複数スイッチが押下されたときに出現する時定数の増加する現象から複数スイッチの押下を検出することができる。

なお、上記した本発明の実施の形態の説明のように、本体部１００の制御部１１０がスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３の多重押下を検出する構成の他にも上記したように検出回路２０６にＰＩＣを内蔵させることにより、検出回路２０６が多重押下を検出することも可能である。また、ヘッドセット装置は、本体部１００への接続に限らず、オーディオ再生装置等、他の電子機器であっても良く、同様の効果が得られるものである。

本発明は、ラダー回路をもうけることなく、単純並列構成の複数スイッチの押下を、唯１本の信号線（ここでは、マイクライン２０５）で検知する場合に用いて大きな効果が得られるものである。

また、図１における各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより制御処理を行ってもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。
ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の実施形態に係るヘッドセット装置が接続される通話装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係るヘッドセット装置の外観構造の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係るスイッチ回路を内蔵したヘッドセット装置と本体部との内部構成の一例を示す図である。図３に示すスイッチ回路の動作を説明するために引用した波形図である。本発明の実施の形態に係るヘッドセット装置（スイッチ回路）の動作を説明するために引用したフローチャートである。本発明の実施形態の動作を説明するために引用した図であり、単一の信号線における時間対電圧値の係数のデータをグラフ表示した図である。従来のスイッチ回路の構成例を示す図である。図７に示す検出器が検出する時間対電圧特性を示す図である。従来の他のスイッチ回路の構成例を示す図である。

符号の説明

１００…携帯電話、１１０…制御部、２００…ヘッドセット装置、２０５…マイクライン、２０６…検出回路、２０７…Ａ／Ｄ変換回路、ＳＷ１１〜ＳＷ１３…スイッチ、Ｒ１１〜Ｒ１３…分圧抵抗、Ｃ１１〜Ｃ１３…キャパシタ。

Claims

複数のスイッチと、
前記スイッチのそれぞれに接続されるそれぞれに固有の時定数を持つ時定数回路と、
前記スイッチの操作に応じて出力される電圧の時間的変化を、前記スイッチが共通に接続される単一の信号線を介して検出し、単一スイッチによる操作か複数スイッチによる操作かを検出する制御部と、を備え、
前記時定数回路は、前記スイッチに直列に接続され、供給される電圧を分圧する抵抗と、前記抵抗に並列に接続されるキャパシタと、を有し、
前記制御部は、前記スイッチが押下された後の第１の時間における第１の電圧と第２の時間における第２の電圧との差分から単位時間当たりの電圧上昇の割合を示す傾き値を演算する
ことを特徴とするスイッチ回路。
通話装置本体と接続部を介して結合されるヘッドセット装置であって、
音を出力するスピーカと、
音を取込んで単一の信号線により前記通話装置本体へ伝達するマイクロフォンと、
請求項１に記載のスイッチ回路と、
を備えたことを特徴とするヘッドセット装置。