JP4984667B2 - 電子機器の操作スイッチ及び操作制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の操作スイッチ及び操作制御方法に関し、さらに詳しくは、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、音楽端末等の電子機器の操作スイッチ及び操作制御方法に関する。

従来、携帯電話をはじめ多くの携帯情報機器の操作スイッチとして、図１３、１４に示すようなメタルドーム１１５を含むメタルドームスイッチ１１０（メンブレンスイッチという場合もある。）を利用したものが一般的に使用されている。図１３は、従来の電子機器の操作スイッチの断面図を示し、図１４は上記操作スイッチのうち、メタルドームスイッチ１１０の平面図を示す。

図１４に示すように、メタルドームスイッチ１１０は、基板１１１上に形成された円形状電極１１２及びリング状電極１１３からなる電極部１１４と、リング状電極１１３に周縁が接続するように配置されたメタルドーム１１５と、基板１１１上に形成されて前記電極部１１４に電気信号を伝える回路配線１１６とにより構成されている。こうしたメタルドームスイッチ１１０は、図１３に示すように、基板１１１を支持する台座１０２上に基板１１１を下側にして取り付けられている。メタルドーム１１５の頂部には突起１１７が取り付けられ、その突起１１７上には前面筐体１１９に設けられた操作ボタン１１８が配置されている。こうした構造からなる操作スイッチ１００は、単純な構造で信頼性が高いこと、及び、操作ボタン１１８が押下されてメタルドーム１１５が座屈することで円形状電極１１２とリング状電極１１３との導通が図れると同時に、好ましいクリック感触を発生させている。

メタルドームスイッチ１１０の動作についてもう少し詳しく説明する。上述の通り、メタルドームスイッチ１１０においては、メタルドーム１１５の円周部が、基板１１１に同心円に配置された一対の電極部１１４における外側のリング状電極１１３と常時接触している。この状態からメタルドーム１１５のドーム頂点付近を基板１１１側へ押し付けることによりメタルドーム１１５は座屈変形を起こす。そして、メタルドーム１１５の頂点付近が、上記一対の電極部１１４の内側に位置する円形状電極１１２と接触し、メタルドーム１１５を介してリング状電極１１３と円形状電極１１２とが接続する。これをスイッチのＯＮ／ＯＦＦに利用している。メタルドーム１１５が座屈する時の押し込み荷重反力は操作者側に指を通してクリック感触として伝わり、操作感触が良いとされている。このクリック感触はメタルドーム１１５を突起１１７で押し付ける場合により感触が増幅されることが知られている。

上記の操作スイッチとは別の操作スイッチとして、ダイヤル式のジョグが知られている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１に記載のダイヤル式のジョグは、固定電話機に設けられたものであり、その回転によりディスプレイ画面に表示された文字や変換候補を選択するスクロール機能を提供したものであって、基板上にロータリーエンコーダを配置し、そのロータリーエンコーダに直結した回転ダイヤルを基本構造としている。特許文献１に示すジョグはさらにプッシュスイッチ等を備え、文字や変換候補の決定等を行うことができるが、部品点数が多く、また実装体積が大きいため、一装置あたり通常１つのジョグが搭載されている。

更に別の操作スイッチとして、タッチセンサを使用した操作スイッチが知られている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２に記載の操作スイッチは、基板上に形成された電極と、その上方に設けられたゴム板及び電極部とで構成されている。この操作スイッチは、アナログポインティングデバイス（又は４方向キー）に用いられ、操作時のゴム板の変形に伴う電極部と電極の静電容量変化を検出するスイッチとして機能する。こうした操作スイッチも、一装置あたり通常１セット搭載されている。

携帯電話が普及するにつれて、メールやブラウザ機能が一般的に利用されるようになり、これまでの通話によるコミュニケーションよりもネットワークとしての情報送受といった利用が多くなってきている。それに伴い、携帯電話の操作スイッチを用いたテキスト入力の機会が増加し、携帯端末の日本語入力ソフトウエアにおいては、予測候補を出力する等の操作性を向上させる工夫が活発になされている。

一方、携帯電話等の入力に関するメカニズムは従来から大きく変わっておらず、携帯電話に代表される１０キー（「＊」、「＃」を含めて１２キーと呼ばれることもある。）で日本語やその他文字情報を平易に入力する方法が行われている。

例えば上記のメタルドームスイッチ等を操作スイッチとして利用した携帯電話では、文字（日本語やローマ字等）を入力する場合、キー操作により１０キーに割振られた入力候補を順送りに変化させる方式が一般的である。例えば、「す」の文字を入力しようとした場合、通常の操作では「さ行」のキーを３回押下する（さ→し→す）ことにより選択する。しかしながら、誤って押下して「せ」まで送ってしまった場合には「さ行」のキーを改めて４回押下して「す」（せ→そ→さ→し→す）にしなければならないという煩雑さがある。一方、逆送り専用キーにより逆送りができる携帯電話もある。そうした携帯電話では、誤って「せ」まで送ってしまった場合、「す」を選択するためには逆送り専用キーを１回押下すれば良いが、そのために逆送りキーへ指を移さなければならないという煩雑さがある。こうした煩雑さは、メタルドームスイッチのようなメンブレンスイッチの入力信号がＯＮ／ＯＦＦの２値だけであり、順／逆の送り方向を示す信号がないことに起因する。

他方、順／逆の送り方向を選択できる方式としてダイヤル式のジョグが知られているが、上述したように、方向を識別させるロータリーエンコーダを有するダイヤルと、決定動作を識別させるプッシュスイッチ（又はセンサ）とが配置されるため、部品点数が多く、構造が複雑でサイズが大きいという難点がある。そのため、携帯電話やモバイル機器では、１台に対して１つ搭載されているのが普通であり、１０キー全てをジョグ化することは実装スペースの制約上不可能であった。

なお、文字入力手段ではないが、携帯電話の表示画面に表したメニューを選択するカーソルを移動させるために、１０キー領域に静電容量センサを設け、その１０キー領域上を指でスライドさせる操作手段が提案されている（例えば特許文献３，４を参照）。
特開２００１−０５３８５４号公報（図２、図４） ＷＯ０２／４４６４９（図１〜図３） 特開２００２−１９６８５６号公報 特開２００４−３３４７３８号公報

本発明は、好ましいクリック感触を発生させるメタルドームスイッチをジョグ化させた新しい操作スイッチの提供及び操作制御方法の提供を目的としたものであって、例えば携帯電話においては１０キー（又は１２キー）全てをジョグ化させて日本語その他の文字情報をより平易に入力できる操作スイッチ及びその操作制御方法を提供することを目的としたものである。

上記課題を解決するための本発明の第１形態に係る電子機器の操作スイッチは、操作ボタンと、当該操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状要素を含む静電容量センサと、メタルドームスイッチと、が配置されている電子機器の操作スイッチであって、前記静電容量センサと前記メタルドームスイッチとが両面基板の表裏にそれぞれ設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、操作ボタンと、その操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状要素を含む静電容量センサと、メタルドームスイッチと、が配置されているので、好ましいクリック感触を発生させるメタルドームスイッチをジョグ化させた新しい操作スイッチが提供される。また、静電容量センサとメタルドームスイッチとを両面基板の表裏にそれぞれ設けたので、部品点数を削減できると共に、省スペース化にも対応させることができる。

また、本発明の第２形態に係る電子機器の操作スイッチは、操作ボタンと、当該操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状要素を含む静電容量センサと、メタルドームスイッチと、が配置されている電子機器の操作スイッチであって、前記静電容量センサが第一基板の表面に、前記メタルドームスイッチが第二基板の表面に、それぞれ設けられ、
（イ）前記第一基板の裏面と、前記メタルドームスイッチが設けられている前記第二基板の表面とが対向するように配置されている、（ロ）前記第一基板の裏面と、前記第二基板の裏面とが対向するように配置されている、（ハ）前記静電容量センサが設けられている前記第一基板の表面と、前記メタルドームスイッチが設けられている前記第二基板の表面とが対向するように配置されている、（ニ）前記静電容量センサが設けられている前記第一基板の表面と、前記第二基板の裏面とが対向するように配置されている、のいずれか１つを満たすことを特徴とする。

この発明によれば、前記静電容量センサが第一基板の表面に、前記メタルドームスイッチが第二基板の表面に、それぞれ設けられているので、操作スイッチの構成を種々変化させることができ、設計の自由度を高くすることができる。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいては、前記操作ボタンと前記静電容量センサと前記メタルドームスイッチとがこの順で配置されているように構成できる。

この発明によれば、より好ましいクリック感触を発生させるメタルドームスイッチをジョグ化させた新しい操作スイッチが提供される。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいて、前記静電容量センサの形状要素は、（Ａ）静電容量の変化を検出可能な電極パターンを含む、（Ｂ）静電容量の変化を検出可能な電極の幅が、平面視した一方から他方に向かって連続的に縮小又は拡大する電極パターンを含む、（Ｃ）静電容量の変化を検出可能な電極が設けられた基板の基板面から前記電極の電極面までの距離が、平面視した一方から他方に向かって連続的に減少又は増大する電極パターンを含む、の何れかの構成とすることができる。

これらの発明によれば、様々な電極パターンを用いることにより、静電容量の変化がより検出しやすくなる。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいては、（ｉ）複数の操作ボタンを有すること、（ｉｉ）前記操作ボタンと前記静電容量センサとが一対一で対応していること、（ｉｉｉ）前記操作ボタン１つに対し、前記静電容量の変化を検出可能な電極が２つ以上設けられて前記静電容量センサを形成していること、が好ましい。

これらの発明によれば、各キーが独立した好ましいクリック感触を発生させると同時により静電容量変化を検出しやすくなる。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいて、前記静電容量センサが設けられた基板の当該静電容量センサ配置部分が、当該配置部分以外の部分に対して柔軟に支持されていることが好ましい。

この発明によれば、各メタルドームスイッチの押下時に基板の必要な部分のみが変形するためより好ましいクリック感が得られると共に各独立したキーのみをより確実に操作可能になるという効果がある。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいて、前記両面基板と電子機器のメイン基板とが、柔軟な接続部材で接続されていることが好ましい。又は、前記第一基板及び前記第二基板のうち前記操作ボタン側に位置する基板と電子機器のメイン基板とが、柔軟な接続部材で接続されていることが好ましい。

この発明によれば、メイン基板と、両面基板及び第一基板又は第二基板との信号接続が良好に行われやすくなる。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいて、前記静電容量センサが前記両面基板の表面に複数設けられ、前記メタルドームスイッチが前記両面基板の裏面に少なくとも１つ設けられ、前記両面基板は、前記メタルドームスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせるに足りる強度を有していることが好ましい。又は、前記静電容量センサが前記第一基板の表面に複数設けられ、前記メタルドームスイッチが前記第二基板の表面に少なくとも１つ設けられ、前記第一基板又は前記第二基板は、前記メタルドームスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせるに足りる強度を有していることが好ましい。

この発明によれば、用いるメタルドームスイッチの数を削減できるので、構造が単純でローコスト化できるという効果が奏される。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいて、前記静電容量センサで検出した静電容量の変化が、予め設定されている入力候補を選択する又は表示状態を変化させるジョグ機能として動作することが好ましい。

この発明によれば、複雑な機構を用いることなくジョグ機能を提供できる。

本発明の電子機器の操作スイッチにおいて、前記操作ボタンが１０キー又は１２キーであることが好ましい。

この発明によれば、一般的なモバイル機器の操作スイッチとして使用できる。

上記課題を解決するための本発明の電子機器の操作制御方法は、操作ボタンと、当該操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状要素を含む静電容量センサと、メタルドームスイッチと、が配置されている電子機器の操作制御方法であって、前記静電容量センサは前記操作ボタン上での操作を静電容量変化として検知し、当該検知信号により、予め設定されている入力候補の選択又は表示状態の変化を行うことを特徴とする。

この発明によれば、好ましいクリック感触を発生させるメタルドームスイッチをジョグ化させた新しい操作スイッチが提供される。

本発明の電子機器の操作制御方法において、前記静電容量変化を示す検知信号が、静電容量の差分値に対応することを特徴とする。

この発明によれば、差分を検出するので静電容量変化がより検出しやすくなるという効果がある。

［作用］
本発明の電子機器の操作スイッチは、操作ボタンと、当該操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状要素を含む静電容量センサと、メタルドームスイッチと、を併用する。

この結果、操作ボタンを介して指（人体）と、静電容量センサとが近接した際に、指と静電容量センサ間の静電容量が変化する。この静電容量変化を利用して予め設定されている入力候補を選択するとか、又は表示状態を変化させるといった制御をする。操作に伴う指の移動方向と制御とを関連つけることにより、方向成分を持ったジョグとして使用することが可能となる。このように操作に伴う指の移動により静電容量が変化する検出電極は、形状や配置方法等でも構成が可能である。さらに、ジョグによる入力候補を選択した後の決定動作については、指で押し込んでメタルドームスイッチを動作させれば容易に行うことができる。

本発明の電子機器の操作スイッチ及び操作制御方法によれば、好ましいクリック感触を発生させるメタルドームスイッチをジョグ化させることができ、特に、例えば携帯電話においては１０キー（又は１２キー）全てをジョグ化させて日本語その他の文字情報のより平易な入力を可能にする。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明は下記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変更できることはいうまでもない。

［第一の実施形態］
本実施形態においては、操作ボタンと、当該操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状要素を含む静電容量センサと、メタルドームスイッチと、が配置されている電子機器の操作スイッチにおいて、静電容量センサが第一基板の表面に、メタルドームスイッチが第二基板の表面に、それぞれ設けられる。つまり、本実施形態においては、静電容量センサ用の基板（第一基板）とメタルドームスイッチ用の基板（第二基板）とそれぞれ用いる。このような電子機器の操作スイッチの具体例（実施例）について以下説明する。

（第１の実施例）
この実施例は、第一基板の裏面と、メタルドームスイッチが設けられている第二基板の表面とを対向するように配置したものである。

図１は、第１の実施例に用いられる、携帯情報機器等の電子機器の操作スイッチ１の模式的断面図を示す。図１の電子機器の操作スイッチ１は、背面筐体２、メイン基板３、台座爪４、台座５、基板６、１１、メタルドーム９及び電極部８から構成されるメタルドームスイッチ７、突起１０、検出電極１２ａ及び検出電極１２ｂで構成される静電容量センサ１２、操作ボタン１３、前面筐体１４、及び接続構造部１５を有する。

図１に示すように、背面筐体２上に、装置本来の機能を有するメイン基板３が取り付けられる。メイン基板３は、メイン基板３の実装部品と干渉しない高さに設定された台座５の中に配置され、台座５及びメイン基板３は、台座爪４により固定されている。そして、台座５の上に、複数のメタルドームスイッチ７が表面に設けられた基板６（第二基板）が配置されている。メタルドームスイッチ７は、基板６の表面に設けられた同心円状の一対の電極を有する電極部８と、この電極と同軸に設けられ、その円周部が上記一対の電極の外側に位置する電極と接触して配置されるメタルドーム９と、からなる。メタルドームスイッチ７としては、従来用いられているものと同様のものを用いればよいため、ここでの説明は省略する。

さらに、図１に示すように、メタルドームスイッチ７の上方には基板１１（第一基板）が配置され、基板１１の下面には、各メタルドーム９の頂点と対向する位置に設置される押し子となる突起１０が設けられている。突起１０とメタルドーム９とは接触することとなるが、メタルドーム９が座屈しないように、基板１１と基板６との間隔が調整される。一方、基板１１の上面には、検出電極１２ａ、１２ｂから構成される静電容量センサ１２が複数設けられている。そして、各１０キーに相当するそれぞれの静電容量センサ１２上には操作ボタン１３がそれぞれ複数配置され、操作ボタン１３の上方から前面筐体１４により固定される。つまり、操作ボタン１３と静電容量センサ１２とが一対一で対応するようにしている。

なお、静電容量センサ１２としては、従来からよく知られているものを用いることができる。具体的には、静電容量センサ１２としては、例えば、電極板や、基板上のパターンとそれらを接続した静電容量検出回路などを挙げることができる。

そして、基板６、１１の一部はメイン基板３との信号接続をするために、柔軟な接続構造部１５となっている。接続構造部１５は柔軟な接続部材となっており、その構造例としては例えばＦＰＣが用いられる。なお、図１には図示していないが、基板６、１１にはそれぞれ操作スイッチに関わる信号を伝達する回路が形成されている。特に、各静電容量センサ１２は基板１１上に設けた配線パターン（図示せず）により静電容量を電圧に変換するＣ−Ｖ変換回路（図示せず）へそれぞれ接続されている。静電容量検出に関するＣ−Ｖ変換回路については、当業者にとってよく知られているものを用いればよいため、ここでの説明は省略する。

図１に示されるように、電子機器の操作スイッチ１において、各静電容量センサ１２の中心（検出電極１２ａ、１２ｂの中心）と、各メタルドームスイッチ７の中心軸とが揃うように配置されている。そして、このメタルドームスイッチ７とその積層方向に構成された静電容量センサ１２の組み合わせを複数個並べて１０キーを構成している。加えて、図１においては、各操作ボタン１３の中心と、各メタルドームスイッチ７の中心軸とが揃うように配置されている。結果として、操作ボタン１３と静電容量センサ１２とメタルドームスイッチ７とがこの順で配置され、これが一組となって１０キーの一つに相当するようになっている。

次に、静電容量センサ１２及び基板１１についてより詳しく説明する。図２は、図１において基板１１及び静電容量センサ１２の部分だけを抜き出した模式的平面図を示す。図２において、図１と同一の要素には図１と同一の符号を付している。図２に示すように、静電容量センサ１２は一組の検出電極１２ａ、１２ｂから構成されている。そして、静電容量センサ１２が設けられた基板１１の当該静電容量センサ配置部分（各静電容量センサ１２それぞれを支持する基板１１の部分）は、当該配置部分以外の部分（基板１１の他の部分）に対して柔軟に支持されている構造となっている。これは、指１６で各操作ボタン１３を押下した場合に、メタルドームスイッチ７を動作可能とするためである。

次に、電子機器の操作スイッチ１の操作機構について説明する。図１において、操作者の指１６が１０キーのある操作ボタン１３に近づくと基板１１上に設けられた静電容量センサ１２に容量変化が生じる。そして、静電容量の変化はＣ−Ｖ変換回路（図１には不図示）で電圧に変換され基板１１の回路及び接続構造部１５を通じてメイン基板３の制御回路（図１には不図示）に伝達される。

図１、２に示すように、メタルドームスイッチ７の中心軸に対して、一対の検出電極１２ａ、１２ｂを対称に設けて静電容量センサ１２を構成している。このため、ある一つのキーに指を近づけた際に、上記一対の検出電極１２ａ、１２ｂを有する静電容量センサ１２から静電容量に対応した電圧が得られる。この状態について、以下により具体的に説明する。

図３は、静電容量センサで検出される静電容量の変化を説明するための模式図である。より具体的には、図３（ａ）は、電子機器の操作スイッチ１の模式的断面図であるが、ある一つのキー上で、指１６を検出電極１２ａから検出電極１２ｂの方向に移動させた状態を示すものである。一方、図３（ｂ）は、上記指１６の動きに伴って、検出電極１２ａ、１２ｂで検出される静電容量の変化をそれぞれ示したものである。図３において、図１と同じ要素については同一の符号を付している。

図３に示すように、検出電極１２ａから検出電極１２ｂの方向へ指１６を移動させた場合、指１６の移動に伴って、検出電極１２ｂの静電容量は増加し、逆に検出電極１２ａの静電容量は低下する。この静電容量の変化量を指１６の移動方向と関連つけることにより、方向成分を持ったジョグとして使用することが可能となる。

以上のようにして、静電容量センサ１２で検出した静電容量の変化が、予め設定されている入力候補を選択する又は表示状態を変化させるジョグ機能として動作可能となる。ここで、上記静電容量変化を示す検知信号は、静電容量の差分値に対応するようになっている。なお、静電容量センサ１２は複数個並んで構成されているため、スイッチの前後／左右等隣り合うキーに対しても同様にジョグとして作用させることもできる。

次に、上記ジョグにより選択された入力候補を決定する場合の動作について説明する。指１６の検出電極１２ａから検出電極１２ｂへの移動により所望の入力候補が得られたところで、指１６により操作ボタン１３を下方に押下する。この操作ボタン１３の押下により、ジョグとして使われている静電容量センサ１２の下方に配置される基板６上に形成されたメタルドームスイッチ７が押し込まれることとなる（図３（ａ）参照）。これによって、メタルドーム９は基板１１に形成された突起７により押されて座屈し、電極部８における同心円状の一対の電極がメタルドーム９により短絡されてスイッチが接続する。同時に座屈時の荷重変化が操作者に対してはクリック感触として伝達される。図１、２に示すように、静電容量センサ１２が設けられた基板１１の当該静電容量センサ配置部分（静電容量センサ１２を支持する基板１１の部分）が、当該配置部分以外の部分（基板１１の他の部分）から柔軟に支持されているため、メタルドームスイッチ７の押し込み動作の際に、該当するメタルドームスイッチ７のみが押し込まれ、その他の部分は押し込み動作の影響を受けにくい。

（第２の実施例）
この実施例は、第一基板の裏面と、第二基板の裏面とを対向するように配置したものである。

図４は、第２の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチ２０の模式的断面図を示す。図４においては、図１と同一の要素については同一の符号を付している。図４に示す電子機器の操作スイッチ２０の基本的な構成や操作機構（動作）は、第１の実施例で説明したもの（図１の電子機器の操作スイッチ１）と同様であるので、以下では、第２の実施例に特徴的な構成についてのみ説明する。

図４に示すように、静電容量センサ１２が設けられている基板１１（第一基板）と、メタルドームスイッチ７が設けられている基板６（第二基板）とは、それぞれの基板の裏面が接するように配置されている。これにより、基板１１の裏面と基板６の裏面とが対向して配置されることになる。また、メタルドーム９の頂点と対向する位置に設置される突起１０は、台座５に設けられることとなる。そして、基板６と台座５との間隔は、突起１０によりメタルドーム９が座屈しない程度の間隔を確保する。

さらに、本実施例では、基板１１の裏面と基板６の裏面とを接するようにしたことに伴い、以下の構成を採用している。つまり、各１０キーに対応するそれぞれのメタルドームスイッチ７の押下を単独でスムースに行うために、静電容量センサ１２が設けられた基板１１の当該静電容量センサ配置部分（基板１１における、各静電容量センサ１２を支持するそれぞれの部分）が、当該配置部分以外の部分（基板１１のその他の部分）から柔軟に支持される構造となっているのみならず、基板６における、メタルドームスイッチ７を支持するそれぞれの部分も、基板６のその他の部分から柔軟に支持される構造となっている。

その他の構成は、図１に示される電子機器の操作スイッチ１と同様とすればよい。例えば、図４においても、基板１１に設けられる各静電容量センサ１２の中心と、基板６に設けられるメタルドームスイッチ７の中心軸とは揃うように配置されている。また、メタルドームスイッチ７とその積層方向に構成された静電容量センサ１２の組み合わせを複数個並べて１０キーを構成する点も図１と同様である。さらに、各静電容量センサ１２は、基板１１上に設けた配線パターン（図示せず）により静電容量を電圧に変換するＣ−Ｖ変換回路（図示せず）へそれぞれ接続される点も図１と同様である。

（第３の実施例）
この実施例は、静電容量センサが設けられている第一基板の表面と、メタルドームスイッチが設けられている第二基板の表面とを対向するように配置したものである。

図５は、第３の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチ３０の模式的断面図を示す。図５においては、図１と同一の要素については同一の符号を付している。図５に示す電子機器の操作スイッチ３０の基本的な構成や操作機構（動作）は、第１の実施例で説明したもの（図１の電子機器の操作スイッチ１）と同様であるので、以下では、第３の実施例に特徴的な構成についてのみ説明する。

図５に示すように、静電容量センサ１２が設けられている基板１１（第一基板）と、メタルドームスイッチ７が設けられている基板６（第二基板）とは、静電容量センサ１２及びメタルドームスイッチ７が向かい合いようにして対向して配置されている。そして、静電容量センサ１２及びメタルドームスイッチ７の間には、メタルドーム９の頂点に対向する部分に配置されるようにして突起１０が存在している。また、本実施例においては、基板６のうち、メタルドームスイッチ７を支持する部分を基板６のその他の部分から柔軟に支持された構造とする必要はない。

その他の構成は、図１に示される電子機器の操作スイッチ１と同様とすればよいので、ここでの説明は省略する。

（第４の実施例）
この実施例は、静電容量センサが設けられている第一基板の表面と、メタルドームスイッチが設けられている第二基板の裏面とを対向するように配置したものである。

図６は、第４の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチ４０の模式的断面図を示す。図６においては、図１と同一の要素については同一の符号を付している。図６に示す電子機器の操作スイッチ１の基本的な構成や操作機構（動作）は、第１の実施例で説明したもの（図１の電子機器の操作スイッチ１）と同様であるので、以下では、第４の実施例に特徴的な構成についてのみ説明する。

図６に示すように、静電容量センサ１２が設けられている基板１１（第一基板）と、メタルドームスイッチ７が設けられている基板６（第二基板）とは、静電容量センサ１２が基板６の裏面（メタルドームスイッチ７が設けられていない側の面）に接するように設けられている。そして、メタルドーム７の頂点に対向する台座５に突起１０を配置している。また、本実施例においては、メタルドームスイッチ７が設けられた基板６の当該メタルドームスイッチ配置部分（基板６における、メタルドームスイッチ７を支持するそれぞれの部分）も、当該配置部分以外の部分（基板６のその他の部分）から柔軟に支持される構造となっている。

その他の構成は、図１に示される電子機器の操作スイッチ１と同様とすればよいので、ここでの説明は省略する。

［第二の実施形態］
本実施形態においては、操作ボタンと、当該操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状要素を含む静電容量センサと、メタルドームスイッチと、が配置されている電子機器の操作スイッチにおいて、静電容量センサとメタルドームスイッチとが両面基板の表裏にそれぞれ設けられている。つまり、本実施形態においては、１枚の基板の表（又は裏）に静電容量センサを設け、この基板の裏（又は表）にメタルドームスイッチを設ける。本実施形態においては、用いる基板が１枚となる。本実施形態は、別々の基板により組み合わせた場合（第一の実施形態）と比較して、実装スペースが更に小さくでき、操作部を小型化できるという利点がある。このような電子機器の操作スイッチの具体例について以下説明する。

（第１の実施例）
図７は、第１の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチ５０の模式的断面図を示す。また、図８は、第１の実施例に用いられる携帯電話の模式的平面図を示している。図７、８において、図１と同一の要素については図１と同一の符号を付している。

図７に示す電子機器の操作スイッチ５０の基本的な構成は、基板、静電容量センサ、及びメタルドームスイッチ周辺の構成以外は、第一の実施形態（第一の実施例として説明した図１〜３の電子機器の操作スイッチ１）と同様である。また、ジョグの選択や決定の操作機構（動作）についても、基本的には第一の実施形態（第一の実施例として説明した図１〜３の電子機器の操作スイッチ１）と同様である。

以下、図７、８に従って、第１の実施例について説明する。図７に示すように、背面筐体２上に、装置本来の機能を有するメイン基板３が取り付けられる。メイン基板３は、メイン基板３の実装部品と干渉しない高さに設定された台座５の中に配置され、台座５及びメイン基板３は、台座爪４により固定されている。そして、台座５の上に、複数のメタルドームスイッチ７が下面に設けられ、かつ、複数の静電容量センサ１２が上面に設けられた基板１７（両面基板）が配置されている。

より具体的には、基板１７の片面（この面を下面又は裏面ということがある。）には、複数のメタルドームスイッチ７が設けられる。メタルドームスイッチ７は、基板１７の下面に設けられた同心円状の一対の電極を有する電極部８と、この電極と同軸に設けられ、その円周部が上記一対の電極の外側に位置する電極と接触して配置されるメタルドーム９と、からなる。メタルドームスイッチ７としては、従来用いられているものと同様のものを用いればよいため、ここでの説明は省略する。一方、台座５の上面には、押し子となる複数の突起１０が設けられている。これら突起１０は、基板１７の下面に配置されることとなる複数のメタルドーム９の頂点と対向する位置にそれぞれ配置される。突起１０とメタルドーム９とは接触することとなるが、メタルドーム９が座屈しないように、台座５と基板１７との間隔が調整される。

基板１７のもう一方の面（この面を上面又は表面ということがある。）には、検出電極１２ａ、１２ｂから構成される静電容量センサ１２が複数設けられている。そして、各１０キーに相当するそれぞれの静電容量センサ１２上には操作ボタン１３がそれぞれ複数配置され、操作ボタン１３の上方から前面筐体１４により固定される。つまり、操作ボタン１３と静電容量センサ１２とが一対一で対応するようになっている。

そして、基板１７の一部はメイン基板３との信号接続をするために、柔軟な接続構造部１５となっている。接続構造部１５の構造例としては、例えばＦＰＣが用いられる。なお、図７には図示していないが、基板１７の両面にはそれぞれ操作スイッチに関わる信号を伝達する回路が形成されている。特に、各静電容量センサ１２は基板１７上に設けた配線パターン（図示せず）により静電容量を電圧に変換するＣ−Ｖ変換回路（図示せず）へそれぞれ接続されている。静電容量検出に関するＣ−Ｖ変換回路については、当業者にとってよく知られているものを用いればよいため、ここでの説明は省略する。

図７に示されるように、電子機器の操作スイッチ５０において、各静電容量センサ１２の中心（検出電極１２ａ、１２ｂの中心）と、各メタルドームスイッチ７の中心軸とが揃うように配置されている。そして、このメタルドームスイッチ７とその積層方向に構成された静電容量センサ１２の組み合わせを複数個並べて１０キーを構成している。加えて、図７においては、各操作ボタン１３の中心と、各メタルドームスイッチ７の中心軸とが揃うように配置されている。結果として、操作ボタン１３と静電容量センサ１２とメタルドームスイッチ７とがこの順で配置されて一組となり、１０キーの一つに相当するようになっている。

次に、静電容量センサ１２、基板１７、及び前面筐体１４についてより詳しく説明する。図８は、携帯電話の模式的な平面図を示す。さらに図８には、上記携帯電話における前面筐体１４の模式的な拡大図で、かつ、図７の電子機器の操作スイッチ５０部分を前面筐体１４側から透視した模式的平面図が示されている。図８において、図１と同一の要素については図１と同一の符号を付している。

図８に示すように、静電容量センサ１２は一組の検出電極１２ａ、１２ｂから構成されている。そして、静電容量センサ１２が設けられた基板１７の当該静電容量センサ配置部分（各静電容量センサ１２それぞれを支持する基板１７の部分）は、当該配置部分以外の部分（基板１７の他の部分）から柔軟に支持される構造となっている。これは、指１６で各操作ボタン１３を押下した場合に、メタルドームスイッチ７を動作可能とするためである。また、メタルドームスイッチ７の動作を確実にするために、メタルドーム９の中心軸は静電容量センサ１２の中心と一致するように配置される。

図７、８に示す電子機器の操作スイッチ５０の操作機構（動作）は、上述の通り、第一の実施形態（第一の実施例として説明した図１〜３の電子機器の操作スイッチ１）で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

（第２の実施例：静電容量センサの形状要素のバリエーション）
上記第１の実施例においては、静電容量センサは、一対の検出電極から構成している（第一の実施形態で説明した静電容量センサにおいても同様）。しかしながら、本発明においては、静電容量センサとして様々な形状のものを用いることができる。例えば、操作ボタン１つに対し、前記静電容量の変化を検出可能な電極が２つ以上設けられて前記静電容量センサを形成していてもよい。

また、静電容量センサの形状要素が、静電容量の変化を検出可能な電極パターンを含むようにしてもよい。そのような具体例のいくつかについて以下説明する。なお、以下説明する静電容量センサのバリエーションは、便宜上第二の実施形態における実施例の一つとしてそれぞれ説明するが、以下の静電容量センサの形状要素のバリエーションが、第一の実施形態に適用できることはいうまでもない。

（第１のバリエーション）
図９は、電極パッドを静電容量センサとして用いた場合における、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。より具体的には、図９（ａ）は電子機器の操作スイッチの断面模式図を示し、図９（ｂ）は、静電容量センサ（電極パッド１８）で検出される静電容量の変化を説明するための模式図を示す。図９において図７と同一の要素については、図７と同一の符号を付している。

図９（ａ）に示す電子機器の操作スイッチ６０は、静電容量センサとして一枚の電極パッド１８を用いる。つまり、基板１７上に配置された静電容量センサを、各キーに対して一枚の電極パッド１８として配置しジョグとして使用している。この構成以外は、上記第１の実施例（図７、８）と同様の構成を用いている。このため、以下では、図９（ａ）に示すように、指１６を前面筐体１４（電極パッド１８）上を移動させた場合に検出される静電容量の変化についてのみ説明する。

基板１７上の電極パッド１８の静電容量は操作により変化する。この変化量を予め求めておき、変化量の範囲内で検出される静電容量に対して入力候補等を対応させておくことにより入力の選択や、表示状態の変更が可能となる。そして、図９（ａ）に示す指１６の移動により、上記予め求めておいた静電容量の変化に対応する、静電容量の変化が起こった場合には、入力候補の表示や表示状態の変更を行う。例えば、図９（ｂ）では、静電容量の変化に対応してサ行の各文字が表示されるような設定がなされている。

これにより、静電容量センサの検出電極が１つでもジョグとしての動作が可能となり、実装の省スペース化、ローコスト化の利点がある。

（第２のバリエーション）
本バリエーションでは、前記静電容量センサの形状要素として、静電容量の変化を検出可能な電極が設けられた基板の基板面からこの電極の電極面までの距離が、平面視した一方から他方に向かって連続的に減少又は増大する電極パターンを用いている。本バリエーションの具体例につき、図１０を用いて説明する。

図１０は、基板表面から電極パッドまでの距離を基板厚み方向に連続的に変化させて配置し、静電容量センサとして用いた場合における、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。より具体的には、図１０（ａ）は電子機器の操作スイッチの断面模式図を示し、図１０（ｂ）は、静電容量センサ（電極パッド１９）で検出される静電容量の変化を説明するための模式図を示す。図１０において図７と同一の要素については、図７と同一の符号を付している。

図１０は、各１０キーにそれぞれ対応する静電容量センサとして、一枚の電極パッド１９を用いているが、指１６の移動方向に沿って指と電極パッド１９までの距離とが徐々に短くなるような配置を用いている。したがって、電極パッド１９は段階的に基板１７に埋め込まれるようになっている。これらの構成以外は、上記第１の実施例（図７、８）と同様の構成を用いている。このため、以下では、図１０（ａ）に示すように指１６を前面筐体１４（電極パッド１９）上を移動させた場合に検出される静電容量の変化についてのみ説明する。

図１０（ａ）では、基板１７に設けられた電極パット１９（静電容量センサ）の上面から基板１７の表面までの距離を変化させて配置している。これにより、図１０（ａ）中の指１６の移動に対して指１６と電極パッド１９との基板１７の厚み方向の相対距離が変化する。その結果、検出される静電容量が変化する。この容量変化を利用すれば、変化量の範囲内で検出される静電容量に対して入力候補等を対応させておくことにより入力の選択や、表示状態の変更が可能となる。

（第３のバリエーション）
本バリエーションでは、前記静電容量センサの形状要素として、静電容量の変化を検出可能な電極の幅が、平面視した一方から他方に向かって連続的に縮小又は拡大する電極パターンを用いている。本バリエーションの具体例につき、図１１を用いて説明する。

図１１は、台形形状の電極パッドを静電容量センサとして用いた場合における、電子機器の操作スイッチの模式的断面図と携帯電話の平面図を示す。より具体的には、図１１（ａ）は電子機器の操作スイッチの断面模式図を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の電子機器の操作スイッチを含む携帯電話の平面図、及び前面筐体１４を拡大して透視した模式的平面図を示す。図１１において図７と同一の要素については、図７と同一の符号を付している。

図１１は、各１０キーにそれぞれ対応する静電容量センサとして、一枚の電極パッド２１を用いているが、操作方向に沿って電極パッド２１の幅が徐々に変化する形状を用いている。より具体的には、電極パット２１は、図１１（ｂ）に示すように等脚台形の形状を有している。この構成以外は、上記第１の実施例（図７、８）と同様の構成を用いている。このため、以下では、図１１（ｂ）に示す操作方向に、指を前面筐体１４（電極パッド１９）上を移動させた場合に検出される静電容量の変化について説明する。

図１１（ｂ）のように指の直線移動（操作方向）に対し、検出される静電容量が連続的に変化するように、電極パッド２１の形状を制御しているので、操作者の指と電極パッド２１との相対位置により指と電極パッド２１との対向する面積が変化することが分かる。これにより矢印の操作方向に指を移動させた時、静電容量が変化しジョグとしての動作が可能となる。

（第３の実施例：メタルドームスイッチの配置変化）
上記第１の実施例、第２の実施例においては、「メタルドームスイッチとその積層方向に構成された静電容量センサの組み合わせを複数個並べて１０キーを構成」している（第一の実施形態においても同様）。つまり、１０キー一つ一つに対して、静電容量センサ及びメタルドームスイッチを一組ずつ用いている。

しかし、本発明においては、必ずしも静電容量センサとメタルドームスイッチを一組として用いる必要はない。例えば、静電容量センサが基板の表面に複数設けられ、メタルドームスイッチが上記基板の裏面に少なくとも１つ設けられる、という実施例を用いることもできる。このような実施例について以下説明する。なお、以下の説明は、便宜上第二の実施形態における実施例の一つとして説明するが、以下説明する技術を第一の実施形態に適用できることはいうまでもない。第一の実施形態に適用する場合、静電容量センサが第一基板の表面に複数設けられ、メタルドームスイッチが第二基板の表面に少なくとも１つ設けられる、という実施形態となる。

図１２には、メタルドームスイッチの配置を変化させた電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。図１２において、図７と同一の要素については、図７と同一の符号を付している。

図１２に示すように、メタルドームスイッチ７は、基板１７（両面基板）において複数の静電容量センサ１２が設けられた面とは反対側の面に少なくとも１個配置される。基板１７は操作ボタン１３に関わる信号をメイン基板３へ伝達する回路部分（接続構造部１５）を除き、メタルドームスイッチ７のメタルドーム９を座屈させるのに十分な基板強度（メタルドームスイッチ７をＯＮ／ＯＦＦさせるに足りる強度）を有する。基板１７の信号伝達部は、接続構造部１５を介してメイン基板３と柔軟に接続される。これにより各キーに配置された静電容量センサ１２でジョグ機能を、基板１７全体を押下することで決定動作を行うことが可能となる。またメタルドーム９の座屈により接点が接続されると同時にクリック感触を得ることもできる。

このように、本実施例では、メタルドームスイッチ７をそれぞれのキーの数に対して省略できるので、構造が単純でローコスト化できるという効果が得られる。

［その他］
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々設計変更を行うことができる。例えば、メタルドーム９として、導電性の物質（例えば導電性ゴム）を用いることもできる。また、上記実施形態では、操作ボタンが１０キーの場合について説明したが、操作ボタンを１２キーとしてもよいことはいうまでもない。

本発明の携帯機器の操作機構はＰＣ、ＰＤＡ、携帯電話、デジタルカメラ、ＤＶＣ、音楽端末等携帯機器全般に適用できる。

本発明の活用例としては、携帯電話、ウエアラブルＰＣ、ＰＤＡ等標準でフルキーボードが付随していない携帯情報端末に有効である。

第一の実施形態における、第１の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 図１において基板及び静電容量センサの部分だけを抜き出した模式的平面図を示す。 静電容量センサで検出される静電容量の変化を説明するための模式図である。 第一の実施形態における、第２の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 第一の実施形態における、第３の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 第一の実施形態における、第４の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 第二の実施形態における、第１の実施例に用いられる、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 第二の実施形態における、第１の実施例に用いられる携帯電話の模式的平面図を示している。 第二の実施形態における、電極パッドを静電容量センサとして用いた場合における、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 第二の実施形態における、基板表面から電極パッドまでの距離を基板厚み方向に連続的に変化させて配置し、静電容量センサとして用いた場合における、電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 第二の実施形態における、台形形状の電極パッドを静電容量センサとして用いた場合における、電子機器の操作スイッチの模式的断面図と携帯電話の平面図を示す。 第二の実施形態における、メタルドームスイッチの配置を変化させた電子機器の操作スイッチの模式的断面図を示す。 従来の電子機器の操作スイッチの断面図を示す。 図１３に示す電子機器の操作スイッチのうち、メタルドームスイッチの平面図を示す。

符号の説明

１、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ 電子機器の操作スイッチ
２ 背面筐体
３ メイン基板
４ 台座爪
５ 台座
６、１１、１７ 基板
７ メタルドームスイッチ
８ 電極部
９ メタルドーム
１０ 突起
１２ 静電容量センサ
１２ａ、１２ｂ 検出電極
１３ 操作ボタン
１４ 前面筐体
１５ 接続構造部
１６ 指
１８、１９、２１ 電極パッド
１００ 従来の携帯情報機器の操作スイッチ
１０１ メイン基板
１０２ 台座
１１０ メタルドームスイッチ
１１１ 基板
１１２ 円形状電極
１１３ リング状電極
１１４ 電極部
１１５ メタルドーム
１１６ 回路配線
１１７ 突起
１１８ 操作ボタン
１１９ 前面筐体
１６０ 指

Claims (15)

1. 操作ボタンと、
   前記操作ボタンの下に配置され、前記操作ボタンと対向して配置された少なくとも二つの電極で構成される静電容量センサと、
   前記静電容量センサの下に配置されたメタルドームスイッチと、を有することを特徴とする電子機器の操作スイッチ。
2. 前記静電容量センサは、前記操作ボタンの操作に対して静電容量が連続的に変化する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器の操作スイッチ。
3. 前記静電容量センサは、両面基板の表裏の一方に設けられ、
   前記メタルドームスイッチは、前記両面基板の表裏の他方に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器の操作スイッチ。
4. 前記静電容量センサの形状は、静電容量の変化を検出可能な電極パターンを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
5. 前記静電容量センサの形状は、静電容量の変化を検出可能な電極の幅が、平面視した一方から他方に向かって連続的に縮小又は拡大する電極パターンを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
6. 前記静電容量センサの形状は、静電容量の変化を検出可能な電極が設けられた基板の基板面から前記電極の電極面までの距離が、平面視した一方から他方に向かって連続的に減少又は増大する電極パターンを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
7. 複数の操作ボタンを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
8. 前記操作ボタンと前記静電容量センサとが一対一で対応していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
9. 前記静電容量センサが設けられた基板の当該静電容量センサ配置部分が、当該配置部分以外の部分に対して柔軟に支持されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
10. 前記両面基板と電子機器のメイン基板とが、柔軟な接続部材で接続されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
11. 前記静電容量センサが前記両面基板の表面に複数設けられ、前記メタルドームスイッチが前記両面基板の裏面に少なくとも１つ設けられ、
    前記両面基板は、前記メタルドームスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせるに足りる強度を有していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
12. 前記静電容量センサで検出した静電容量の変化が、予め設定されている入力候補を選択する又は表示状態を変化させるジョグ機能として動作することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載電子機器の操作スイッチ。
13. 前記操作ボタンが１０キー又は１２キーであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電子機器の操作スイッチ。
14. 操作ボタンと、
    前記操作ボタンの下に配置され、前記操作ボタンと対向して配置された少なくとも二つの電極で構成される静電容量センサと、
    前記静電容量センサの下に配置されたメタルドームスイッチと、を有する電子機器の操作制御方法であって、
    前記静電容量センサは前記操作ボタン上での操作を静電容量変化として検知し、当該検知信号により、予め設定されている入力候補の選択又は表示状態の変化を行うことを特徴とする電子機器の操作制御方法。
15. 前記静電容量変化を示す検知信号が、静電容量の差分値に対応することを特徴とする請求項１４に記載の電子機器の操作制御方法。

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