JP6102646B2 - 入力装置、電子機器及びセンサシート - Google Patents
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Description
上記操作部材は、複数のキー領域を有する。
上記電極基板は、複数の第1の電極線と、上記複数の第1の電極線に対向して配置され上記複数の第1の電極線と交差する複数の第2の電極線とを有し、上記複数のキー領域各々との距離の変化を静電的に検出することが可能に構成される。
上記支持体は、複数の構造体と、第1の空間部と、第2の空間部とを有する。上記複数の構造体は、上記電極基板と上記操作部材との間を接続する。上記第1の空間部は、上記複数の構造体の間に個々のキー領域に対応して形成される。上記第2の空間部は、上記複数の構造体の間に所定の複数のキー領域に共通に形成される。
典型的には、複数の検出部は、操作部材の複数のキー領域に対応して配置されるが、これらキー領域の数やレイアウトに合わせられる必要はなく、個々のキー領域の入力操作を検出できる数やレイアウトに設計されていればよい。
これにより各キー領域に対向する検出部の数が増加するため、キー入力操作の検出感度を向上させることができる。
これにより第2の空間部におけるキー領域のレイアウトの自由度を高めることができる。
支持体に通孔部を設けることにより、第1及び第2の空間部の内圧を外気圧に応じて変化させることができるため、使用環境によらず安定した操作性を確保することができる。
これにより、例えばユーザが手袋をはめた状態等においても適正な入力操作が可能となる。
このような構成により、キーレイアウトの異なる複数の操作部材に対しても適切な入力操作を判定することが可能となる。
これによりキー領域のオン/オフ判定だけでなく、キー領域へのタッチの有無や操作力等の判定が可能となる。
このような構成により、制御が必要な操作があったときのみ機器本体(処理装置)へ制御信号が出力されるため、機器本体における信号の処理量を低減させることができる。
これにより操作部材上を移動する指の動きを検出することが可能となるため、例えば当該入力装置をポインティングデバイスとして用いることができる。
これにより各キー領域の視認性を高めることができる。
上記操作部材は、複数のキー領域を有する。
上記電極基板は、複数の第1の電極線と、上記複数の第1の電極線に対向して配置され上記複数の第1の電極線と交差する複数の第2の電極線とを有し、上記複数のキー領域各々との距離の変化を静電的に検出することが可能に構成される。
上記支持体は、複数の構造体と、第1の空間部と、第2の空間部とを有する。上記複数の構造体は、上記電極基板と上記操作部材との間を接続する。上記第1の空間部は、上記複数の構造体の間に個々のキー領域に対応して形成される。上記第2の空間部は、上記複数の構造体の間に所定の複数のキー領域に共通に形成される。
上記コントローラは、上記電極基板に電気的に接続され、上記複数の検出部の出力に基づいて上記複数の操作部材各々に対する入力操作に関する情報を生成することが可能な制御部を有する。
上記第1の配線基板は、複数の第1の電極線を有する。
上記第2の配線基板は、上記第1の配線基板に対向して配置され、上記複数の第1の電極線との交差領域に検出部を形成する複数の第2の電極線を有する。
上記支持体は、上記第1の配線基板の上に配置され、複数の構造体と、第1の凹部と、第2の凹部とを有する。上記複数の構造体は、上記複数の第1の電極線と上記複数の第2の電極線との非交差領域に配置される。上記第1の凹部は、上記複数の構造体の間に形成され少なくとも1つの上記検出部を収容する。上記第2の凹部は、上記複数の構造体の間に形成され2以上の上記検出部を収容する。
図1は本技術の第1の実施形態に係る入力装置1の概略断面図、図2は入力装置1の平面図、図3は入力装置1の要部の拡大断面図である。以下、本実施形態の入力装置1の構成について説明する。なお図中、X軸及びY軸は相互に直交する方向(入力装置1の面内方向)を示し、Z軸はX軸及びY軸に直交する方向(入力装置1の厚み方向)を示している。
入力装置1は、操作部材10と、電極基板20と、支持体30とを有する。本実施形態の入力装置は、例えばコンピュータのキーボード装置として構成される。
電極基板20は、複数の第1の電極線210と、複数の第1の電極線210に対向して配置され上記複数の第1の電極線210と交差する複数の第2の電極線220とを有し、複数のキー領域10a各々との距離の変化を静電的に検出することが可能に構成される。
支持体30は、複数の構造体320と、第1の空間部331と、第2の空間部332とを有する。複数の構造体320は、電極基板20と操作部材10との間を接続する。第1の空間部331は、複数の構造体320の間に個々のキー領域10aに対応して形成される。第2の空間部332は、複数の構造体320の間に所定の複数のキー領域10aに共通に形成される。
本実施形態において操作部材10は、フレキシブルシート11と、基材12との積層構造を有する。
電極基板20は、第1の電極線210を有する第1の配線基板21と、第2の電極線220を有する第2の配線基板22との積層体で構成される。図6は第1の配線基板21の平面図、図7は第2の配線基板22の平面図である。
支持体30は、操作部材10と電極基板20との間に配置される。支持体30は、複数の構造体320と、第1の空間部331を形成するための第1の凹部321と、第2の空間部332を形成するための第2の凹部322と、枠体323とを有する。
電極基板20と支持体30は、センサシート40(図1)を構成する。すなわちセンサシート40は、第1の配線基板21と、第2の配線基板22と、支持体30とを備える。
制御部50は、電極基板20に電気的に接続される。より詳細には、制御部50は、第1,第2の配線基板21,22の引出し部210s,220sにそれぞれ接続される。制御部50は、複数の検出部20sの出力に基づいて複数のキー領域10a各々に対する入力操作に関する情報を生成することが可能な信号処理回路を構成する。制御部50は、所定の周期で複数の検出部20s各々をスキャンしながら各検出部の容量変化量を取得し、その容量変化量に基づいて入力操作に関する情報を生成する。
次に、検出部20sについて説明する。
1.キーのサイズや形状に合わせて、センサの大きさや数量が変更されている。
2.想定される複数のキーレイアウトに対して1つのセンサシートで対応できるように構成されている。
操作部材10は、サイズの異なる複数の種類のキーが配置されており、図2に示すように各キー(キー領域10a)は必ずしも規則的に整列されているとは限らない。本実施形態では、キーのサイズや形状に応じてセンサの数量や配置が設定されている。
電極基板20及び支持体30は、本実施形態に係るセンサシート40を構成する。上述のように本実施形態においては、キーレイアウトの異なる複数種の操作部材に対して共通に適用できるように構成されている。以下、このような目的を実現できるセンサシートの構成について説明する。
(2−2)支持体30において、数種類のキーレイアウトが想定される領域に関してはキー間に構造体(第2の構造部320y)の配置が省略される。
(2−3)異なるキー配列が生じる部分に関して、個々のセンサから得られる容量変化データを用いるキー判定方法に独自の判定基準が適用される。
(2−4)異なるキー配列を有する入力装置に対して、キーの判定に異なるソフトウェアが適用される。
センサの数量、サイズ、位置等の配列形態について図17A〜図17Eを参照して説明する。図17Aは、一方の操作部材101の最下段に位置するキー配列Kaを示し、図17Bは、他方の操作部材102の最下段に位置するキー配列Kbを示している。図17Cは、キー配列Ka,Kbに対応する電極基板20のセンサ配列Lを示し、図17Dは、同じくキー配列Ka,Kbに対応する支持体30の構造部配列M1を示している。
上述のようにセンサ配列Lにおける所定のセンサ群(S501〜S511)は、キー配列Ka,Kbの領域R2に位置する各キーの入力判定に用いられる。一方のキー配列Kaと他方のキー配列Kbとで領域R2のキーレイアウトが異なるため、センサ群(S501〜S511)は、領域Rに対応する構造部配列M1の第2の凹部322に共通に配置される。
続いて、各キーの入力判定方法について説明する。キーの入力判定は、制御部50において行われる。
典型的には、座標重心計算法を用いてキー判定を行うことができる。この手法は、例えば図19に示すように、センサ(S501〜S511)の間の容量変化に基づいて操作力が加わっている座標を計算し、座標位置とキー配列の位置関係から判定を行うキーを選択する(ステップ201,202)。そして、選択されたキーに対して、各々のセンサの容量変化量や各々のセンサの容量変化量の合算値が所定の値を超えた場合にスイッチオンと判定する(ステップ203,204)。図20は、センサS502の直上に位置するキーとセンサS508及びS509の間の直上に位置するキーとに操作力Pが同時に加わったときの各センサS501〜S511の容量変化の一例を示す。
座標重心計算に代えて、各センサの容量変化データより、どのキーが押されているかのパターンを抽出し、そのパターン毎に対応したスイッチを判定してもよい。そのスイッチ判定ロジックを図22に示す。
例えば左右に隣接する2つのキーの間を押した場合に、力加減や僅かな指の移動によって左右のキーが交互にスイッチオンしてしまう現象(チャタリング)が起こらないようにしてもよい。その制御例を図24に示す。
以上のような判定手法により、数種類のキーレイアウトを1種類のセンサによって対応することが可能となる。複数のキーレイアウトに対しては、例えば図25に示す構成によって対応が可能である。図24において、2つのキートップ11A、11Bに対してセンサ部分(電極基板20あるいはセンサシート40)は共通となり、キートップ(操作部材)11A,11B及びキー判定ファーム63A,63Bはそれぞれのキーレイアウトに対応したもので構成されている。
図26は、入力装置1を備えた電子機器71の構成を示すブロック図である。電子機器71は、入力装置1と機器本体60とを備える。電極基板20上の複数の検出部20s(センサ)の静電容量変化を検出する制御部50を有する。機器本体60は、制御部50からのセンサデータ信号(各検出部20sの容量変化量に応じてデータ信号)を受信するコントローラ61と、キートップ11A,11Bに対応して用意されたキー判定ファーム63A,63Bと、制御対象である機器(例えばディスプレイ)62とを有する。
図27は、入力装置1を備えた他の電子機器72の構成を示すブロック図である。本例における電子機器72は、キー判定ファーム63A,63Bが入力装置1の制御部50に組み込まれている点で、上述の電子機器71と異なる。この場合、制御部50は記憶部51にキー判定ファーム63A,63Bが格納され、機器本体60側からの指令によりキーレイアウトに応じたファームウェアが選択される。
図28は、本技術の第2の実施形態に係る入力装置の構成を示す断面図である。図において第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
続いて、本技術の第3の実施形態について説明する。本実施形態の入力装置は、キー領域を照明する機能を有する点で、第1の実施形態と異なる。
図29は、本実施形態に係る入力装置の一構成例を示す概略側面図である。本実施形態の入力装置3は、光源100と、操作部材110とを有する。操作部材110は、複数のキー領域を有する変形可能なシート状の操作部材である点で第1の実施形態で説明した操作部材10と共通するが、本実施形態の操作部材110は、光源100からの照明光L1を透過し入力装置3の正面方向(図中上方)へ向けて出射する表示光L2に変換する機能を有する。
図36は、本実施形態に係る入力装置の他の構成例を示す概略側面図である。本実施形態の入力装置4においては、光源100は、電極基板20の側面20aに配置されている。
図37は、本実施形態に係る入力装置の他の構成例を示す概略側面図である。本実施形態の入力装置5においては、光源101は、電極基板20の背面に配置されている。
(1)複数のキー領域を有する変形可能なシート状の操作部材と、
複数の第1の電極線と、前記複数の第1の電極線に対向して配置され前記複数の第1の電極線と交差する複数の第2の電極線とを有し、前記複数のキー領域各々との距離の変化を静電的に検出することが可能な電極基板と、
前記電極基板と前記操作部材との間を接続する複数の構造体と、前記複数の構造体の間に個々のキー領域に対応して形成された第1の空間部と、前記複数の構造体の間に所定の複数のキー領域に共通に形成された第2の空間部とを有する支持体と
を具備する入力装置。
(2)前記(1)に記載の入力装置であって、
前記電極基板は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線との交差領域に各々形成され、前記複数のキー領域各々との相対距離に応じて容量が可変の複数の検出部をさらに有し、
前記複数の構造体は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線との非交差領域に各々配置される
入力装置。
(3)前記(2)に記載の入力装置であって、
前記複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域に対する入力操作を検出可能な所定の複数の検出部を有し、
前記所定の複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域よりも多い個数で前記第2の空間部に配置される
入力装置。
(4)前記(2)に記載の入力装置であって、
前記複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域に対する入力操作を検出可能な所定の複数の検出部を有し、
前記所定の複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域とは異なる配列ピッチで前記第2の空間部に配置される
入力装置。
(5)前記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記支持体は、前記複数の第1の空間部と前記第2の空間部とを外気に連通させることが可能な通孔部をさらに有する
入力装置。
(6)前記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記操作部材は、前記複数のキー領域に対する入力操作を受けて前記電極基板側へ部分的に変形可能な導体層をさらに有する
入力装置。
(7)前記(2)に記載の入力装置であって、
前記電極基板に電気的に接続され、前記複数の検出部の出力に基づいて前記複数のキー領域各々に対する入力操作に関する情報を生成することが可能な制御部をさらに具備する
入力装置。
(8)前記(7)に記載の入力装置であって、
前記制御部は、
前記複数のキー領域のレイアウトが相互に異なる複数種の操作部材のキーレイアウト情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたキーレイアウト情報と前記複数の検出部の出力とに基づいて、前記所定の複数のキー領域に対する入力判定を実行する演算部とを有する
入力装置。
(9)前記(8)に記載の入力装置であって、
前記演算部は、前記複数の検出部のうち少なくとも1つの検出部の容量変化量に応じて異なる制御信号を生成する
入力装置。
(10)前記(8)又は(9)に記載の入力装置であって、
前記演算部は、前記複数の検出部のうち少なくとも1つの検出部の容量変化量が所定値以上の場合に制御信号を生成する
入力装置。
(11)前記(7)〜(10)のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記制御部は、前記複数の第1の電極線および前記複数の第2の電極線の容量変化に基づいて前記操作部材に近接する操作対象の位置に関する情報を生成することが可能に構成される
入力装置。
(12)前記(1)〜(11)のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記複数のキー領域を照明する照明光を発光することが可能な光源をさらに具備し、
前記操作部材は、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成される
入力装置。
(13)前記(12)に記載の入力装置であって、
前記操作部材は、
ユーザによる入力操作を受ける第1の表面と、
前記支持体と対向する第2の表面と、
前記第1の表面と前記第2の表面との間に形成され、側面を有する導光部と、
前記第2の表面に形成され前記複数のキー領域に向けて前記照明光を拡散する拡散部とを有し、
前記光源は、前記導光部の前記側面に配置される。
入力装置。
(14)前記(13)に記載の入力装置であって、
前記拡散部は、前記第2の表面に形成された凹凸部で構成される
入力装置。
(15)前記(13)に記載の入力装置であって、
前記拡散部は、前記第2の表面と前記複数の構造体との接合部で構成される
入力装置。
(16)前記(12)に記載の入力装置であって、
前記電極基板は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線とを支持し、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成され、側面を有する基材をさらに有し、
前記複数の構造体は、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成され、
前記光源は、前記基材の前記側面に配置される
入力装置。
(17)前記(12)に記載の入力装置であって、
前記電極基板は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線とを支持し、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成された基材をさらに有し、
前記複数の構造体は、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成され、
前記光源は、前記電極基板を挟んで前記操作部材と対向する面状光源で構成される
入力装置。
10,110…操作部材
10a…キー領域
14…導体層
20…電極基板
20s…検出部
21…第1の配線基板
22…第2の配線基板
210…第1の電極線
220…第2の電極線
30…支持体
320…構造体
321…第1の凹部
322…第2の凹部
323a…通孔部
331…第1の空間部
332…第2の空間部
40…センサシート
50…制御部
51…記憶部
52…演算部
71,72…電子機器
100,101…光源
Claims (19)
- 複数のキー領域を有する変形可能なシート状の操作部材と、
複数の第1の電極線と、前記複数の第1の電極線に対向して配置され前記複数の第1の電極線と交差する複数の第2の電極線とを有し、前記複数のキー領域各々との距離の変化を静電的に検出することが可能な電極基板と、
前記電極基板と前記操作部材との間を接続する複数の構造体と、前記複数の構造体の間に個々のキー領域に対応して形成された第1の空間部と、前記複数の構造体の間に所定の複数のキー領域に共通に形成された第2の空間部とを有する支持体と
を具備する入力装置。 - 請求項1に記載の入力装置であって、
前記電極基板は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線との交差領域に各々形成され、前記複数のキー領域各々との相対距離に応じて容量が可変の複数の検出部をさらに有し、
前記複数の構造体は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線との非交差領域に各々配置される
入力装置。 - 請求項2に記載の入力装置であって、
前記複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域に対する入力操作を検出可能な所定の複数の検出部を有し、
前記所定の複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域よりも多い個数で前記第2の空間部に配置される
入力装置。 - 請求項2に記載の入力装置であって、
前記複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域に対する入力操作を検出可能な所定の複数の検出部を有し、
前記所定の複数の検出部は、前記所定の複数のキー領域とは異なる配列ピッチで前記第2の空間部に配置される
入力装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記支持体は、前記複数の第1の空間部と前記第2の空間部とを外気に連通させることが可能な通孔部をさらに有する
入力装置。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記操作部材は、前記複数のキー領域に対する入力操作を受けて前記電極基板側へ部分的に変形可能な導体層をさらに有する
入力装置。 - 請求項2に記載の入力装置であって、
前記電極基板に電気的に接続され、前記複数の検出部の出力に基づいて前記複数のキー領域各々に対する入力操作に関する情報を生成することが可能な制御部をさらに具備する
入力装置。 - 請求項7に記載の入力装置であって、
前記制御部は、
前記複数のキー領域のレイアウトが相互に異なる複数種の操作部材のキーレイアウト情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたキーレイアウト情報と前記複数の検出部の出力とに基づいて、前記所定の複数のキー領域に対する入力判定を実行する演算部とを有する
入力装置。 - 請求項8に記載の入力装置であって、
前記演算部は、前記複数の検出部のうち少なくとも1つの検出部の容量変化量に応じて異なる制御信号を生成する
入力装置。 - 請求項8又は9に記載の入力装置であって、
前記演算部は、前記複数の検出部のうち少なくとも1つの検出部の容量変化量が所定値以上の場合に制御信号を生成する
入力装置。 - 請求項7〜10のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記制御部は、前記複数の第1の電極線および前記複数の第2の電極線の容量変化に基づいて前記操作部材に近接する操作対象の位置に関する情報を生成することが可能に構成される
入力装置。 - 請求項1〜11のいずれか1つに記載の入力装置であって、
前記複数のキー領域を照明する照明光を発光することが可能な光源をさらに具備し、
前記操作部材は、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成される
入力装置。 - 請求項12に記載の入力装置であって、
前記操作部材は、
ユーザによる入力操作を受ける第1の表面と、
前記支持体と対向する第2の表面と、
前記第1の表面と前記第2の表面との間に形成され、側面を有する導光部と、
前記第2の表面に形成され前記複数のキー領域に向けて前記照明光を拡散する拡散部とを有し、
前記光源は、前記導光部の前記側面に配置される。
入力装置。 - 請求項13に記載の入力装置であって、
前記拡散部は、前記第2の表面に形成された凹凸部で構成される
入力装置。 - 請求項13に記載の入力装置であって、
前記拡散部は、前記第2の表面と前記複数の構造体との接合部で構成される
入力装置。 - 請求項12に記載の入力装置であって、
前記電極基板は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線とを支持し、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成され、側面を有する基材をさらに有し、
前記複数の構造体は、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成され、
前記光源は、前記基材の前記側面に配置される
入力装置。 - 請求項12に記載の入力装置であって、
前記電極基板は、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線とを支持し、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成された基材をさらに有し、
前記複数の構造体は、前記照明光を透過可能な透光性材料で構成され、
前記光源は、前記電極基板を挟んで前記操作部材と対向する面状光源で構成される
入力装置。 - 複数のキー領域を有する変形可能なシート状の操作部材と、
複数の第1の電極線と、前記複数の第1の電極線に対向して配置され前記複数の第1の電極線と交差する複数の第2の電極線と、前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線との交差領域に各々形成された複数の検出部とを有し、前記複数のキー領域各々との距離の変化を静電的に検出することが可能な電極基板と、
前記電極基板と前記操作部材との間を接続する複数の構造体と、前記複数の構造体の間に個々のキー領域に対応して形成された第1の空間部と、前記複数の構造体の間に所定の複数のキー領域に共通に形成された第2の空間部とを有する支持体と、
前記電極基板に電気的に接続され、前記複数の検出部の出力に基づいて前記複数のキー領域各々に対する入力操作に関する情報を生成することが可能な制御部を有するコントローラと
を具備する電子機器。 - 複数の第1の電極線を有する第1の配線基板と、
前記第1の配線基板に対向して配置され、前記複数の第1の電極線との交差領域に検出部を形成する複数の第2の電極線を有する第2の配線基板と、
前記複数の第1の電極線と前記複数の第2の電極線との非交差領域に配置された複数の構造体と、前記複数の構造体の間に形成され少なくとも1つの前記検出部を収容する第1の凹部と、前記複数の構造体の間に形成され2以上の前記検出部を収容する第2の凹部とを有し、前記第1の配線基板の上に配置された支持体と
を具備するセンサシート。
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