(57)【要約】【課題】操作性又はカスタマイズ性の高いキーボードを提供する。【解決手段】キーボード１は、キースイッチ１０と、キースイッチ１０の出力信号を処理する情報処理部３０と、を備え、キースイッチ１０は、昇降動作するキートップ１２と、キートップ１２の昇降動作に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する接触式のスイッチ１１と、キートップ１２と連動して昇降動作する磁石２１と、磁石２１の昇降動作に応じて信号を出力する磁気センサ２２と、を備え、情報処理部３０は、スイッチ１１が出力するＯＮ／ＯＦＦ信号と磁気センサ２２が出力する信号との双方に基づき、キートップ１２の昇降動作に対応する入力情報を取得する。【選択図】図３
2020079992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キースイッチと、前記キースイッチの出力信号を処理する情報処理部と、を備え、
前記キースイッチは、
昇降動作するキートップと、
前記キートップの昇降動作に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する接触式のスイッチと、
前記キートップと連動して昇降動作する磁石と、
前記磁石の昇降動作に応じて信号を出力する磁気センサと、を備え、
前記情報処理部は、前記スイッチが出力する前記ＯＮ／ＯＦＦ信号と前記磁気センサが出力する前記信号との双方に基づき、前記キートップの昇降動作に対応する入力情報を取得する、キーボード。
【請求項２】
前記情報処理部は、前記磁気センサの出力電圧が閾値に達した場合、又は、前記スイッチがＯＮ信号を出力した場合に、前記キースイッチがＯＮ状態となったと判断する、請求項１に記載のキーボード。
【請求項３】
前記情報処理部は、前記磁気センサの出力電圧が変化し始めてから前記スイッチがＯＮ信号を出力するまでの時間を計測し、計測された時間に応じて、予め前記キースイッチに設定された複数種類の入力機能のうちのいずれか１つをキースイッチの出力信号として出力する、請求項１又は２に記載のキーボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キーボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用機械の操作盤等には、情報を入力するためにキースイッチ、または複数のキースイッチを備えるキーボードが使用されている。キートップが押下されると、キースイッチに対応するキー入力信号が装置本体に送信される。キーボードは、産業用機械の操作盤の他に店舗のＰＯＳ（Point of Sales）システム、パーソナルコンピュータにも使用されている。こうしたキースイッチとして、メンブレン方式や皿ばねなどのメカニカル方式によるスイッチが形成されているものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
キースイッチでは、通常キートップが最後まで押下されるとキー入力信号が装置本体に送信される。しかしながら、近年では例えば大量に短時間で文字を入力するためにキートップを最後まで押し切ることなくキー入力信号を送信したいといった要望が出てきている。そのため、キートップを押下する距離を設定するなど、使用者の要望に応じてキースイッチの操作性又は使用方法をカスタマイズすることが望まれるようになった。特許文献２及び３は読み取ったキートップの移動量に応じて制御信号を生成する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７１９６５号公報
【特許文献２】特開２００６−４９０１５号公報
【特許文献３】特開２００４−６２４４７号公報
【特許文献４】特開２０１８−１２９２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１つの側面では、キーボードの操作性又はカスタマイズ性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの形態によれば、キースイッチと、キースイッチの出力信号を処理する情報処理部と、を備え、キースイッチは、昇降動作するキートップと、キートップの昇降動作に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する接触式のスイッチと、キートップと連動して昇降動作する磁石と、磁石の昇降動作に応じて信号を出力する磁気センサと、を備え、情報処理部は、スイッチが出力するＯＮ／ＯＦＦ信号と磁気センサが出力する信号との双方に基づき、キートップの昇降動作に対応する入力情報を取得するキーボードが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
キーボードの操作性又はカスタマイズ性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願発明に係るキーボードを示す斜視図である。
【図２】上カバー及びキートップを外したプリント配線基板を示す図である。
【図３】本願発明に係るキースイッチの構造を示す断面図である。
【図４】磁束密度と出力電圧の関係を示すグラフである。
【図５】第一実施形態に係るキースイッチが押下されたときの処理を示すフローチャートである。
【図６】押下時間と出力電圧の関係を示すグラフである。
【図７】第二実施形態に係るキースイッチが押下されたときの処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。また、以下の実施の形態において同一又は類似の要素には共通の参照符号を付けて示し、理解を容易にするためにこれらの図面は縮尺を適宜変更している。
【００１０】
（第一実施形態）
本実施形態のキーボード１は、パーソナルコンピュータ等に接続されるキーボードである。図１及び図２に示すように、キーボード１は、複数のキースイッチ１０と、キースイッチ１０の出力信号を処理する情報処理部としてのマイコン３０とを備える。キースイッチ１０のそれぞれは、図３に示すように、押下方向（Ｙ２方向）及び押上方向（Ｙ１方向）に昇降動作するキートップ１２と、キートップ１２の昇降動作に応じてＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する接触式のスイッチ１１を備える。また、キースイッチ１０は、キートップ１２と連動して昇降動作する磁石２１と、磁石２１の昇降動作に応じて信号を出力する磁気センサ２２とを備える。例えば信号は、アナログ信号が考えられる。
【００１１】
マイコン３０は、スイッチ１１が出力するＯＮ／ＯＦＦ信号と、磁気センサが出力するアナログ信号との双方に基づき、キートップ１２に対応する入力情報を取得する。キーボード１が備えるマイコン３０は、磁気センサ２２の出力電圧が閾値に達した場合、又は、スイッチ１１がＯＮ信号を出力した場合に、キースイッチ１０がＯＮ状態となったと判断して入力情報として取得する。
【００１２】
図３に示すように、キートップ１２は、押下方向と反対側に使用者が押し下げる操作面１２ａを有する。キースイッチ１０は、プリント配線基板１７のパネル１４に固定される。キースイッチ１０は、キートップ１２を昇降可能に支持するギヤリンク機構４０と、スイッチ１１を有するメンブレンシート１５とを備える。メンブレンシート１５は、プリント配線基板１７とパネル１４との間に配置される。
【００１３】
キースイッチ１０では、キートップ１２がパネル１４に対して鉛直方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に昇降移動することにより、メンブレンシート１５に配置されるスイッチ１１の接続及び切離しが行われる。
【００１４】
ギヤリンク機構４０は、複数のリンク部材４１、４２を含む。キートップ１２は、リンク部材４１、４２を介してパネル１４に支持されている。
【００１５】
メンブレンシート１５とキートップ１２との間には、ラバーカップ１６が配置される。ラバーカップ１６は弾性を有し、キートップ１２をパネル１４から離間するようＹ２方向に付勢する。パネル１４とメンブレンシート１５により、ラバーカップ１６が挿入され支持される凹部１４ａが形成される。また、凹部１４ａの周囲のパネル１４の上面に枠４３が形成される。
【００１６】
メンブレンシート１５の押下方向側にはプリント配線基板１７が配置される。プリント配線基板１７の押下方向側に磁気センサ２２が設けられる。磁気センサ２２は、磁石２１との距離に応じて出力電圧が変化するアナログ出力方式のタイプが使用される。出力電圧がリニアに変化する磁気センサ２２を用いた場合、キートップの押下量と磁気センサ２２の出力電圧との関係が比例するため、キー入力時の磁気センサ２２出力のアナログ的な変化を読み取りやすくなるが、出力特性が異なる他のタイプの磁気センサを用いてもよい。
【００１７】
キートップ１２は箱型に形成され、ラバーカップ１６を押圧する押圧部１２ｂを有する。押圧部１２ｂは、キートップ１２の内側の中央に配置される。キートップ１２は更に、押圧部１２ｂの下方端部を切り欠いた挿入部１２ｃを有する。
【００１８】
リンク部材４１、４２は、一方の端部に摺動軸４１ａ，４２ａを有し、他方の端部に回動軸４１ｂ，４２ｂを有する。摺動軸４１ａ，４２ａはパネル１４に設けられた枠４３に挿入され、パネル１４の上面に沿って水平方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に摺動可能に支持される。回動軸４１ｂ，４２ｂは挿入部１２ｃに回動可能に支持される。
【００１９】
図３に示すキースイッチ１０では、使用者によりキートップ１２が押圧されると、Ｙ２方向へキートップ１２が移動する。このとき、回動軸４１ｂ，４２ｂがキートップ１２に押圧されてリンク部材４１，４２が駆動される。リンク部材４１，４２が駆動されると、摺動軸４１ａ，４２ａが枠４３の内部でＸ１方向、Ｘ２方向にそれぞれ摺動する。
【００２０】
ラバーカップ１６は変形可能な材質により形成され、キートップ１２の押圧部１２ｂに当接して押圧される円環状の当接部１６ａを有する。ラバーカップ１６は、当接部１６ａの押圧により座屈変形し、メンブレンシート１５と接触しスイッチ１１を押圧する。
【００２１】
メンブレンシート１５は、上側層１５ａと、下側層１５ｂと、上側層１５ａと下側層１５ｂとの間に隙間を形成するスペーサ１５ｃと、スイッチ１１とを含む。
【００２２】
スイッチ１１は、上側層１５ａに設けられた電気接点１１ａと、下側層１５ｂに設けられた電気接点１１ｂとを有し、電気接点１１ａと電気接点１１ｂとが接触することで電気接点同士が導通状態となる。
【００２３】
スイッチ１１は、キートップ１２に押圧されたラバーカップ１６がメンブレンシート１５を押圧して電気接点１１ａと電気接点１１ｂとが接触するとＯＮとなり、ＯＮ信号を出力する。またスイッチ１１は、電気接点１１ａと電気接点１１ｂとが離れるとＯＦＦとなり、ＯＦＦ信号を出力する。
【００２４】
押圧部１２ｂ内には、磁石２１が内在する空間が形成されている。磁石２１は、キートップ１２の昇降動作に伴ってＹ１−Ｙ２方向に移動する。磁石２１がキートップ１２の押下移動に伴って磁気センサ２２に近接すると、磁石２１と磁気センサ２２との距離に比例して磁気センサ２２位置での磁束密度が増加する。そして、図４に示すように磁束密度の増加に応じて磁気センサ２２から出力される出力電圧が増加する。磁石２１が磁気センサ２２から離間すると磁束密度が減少し、磁気センサ２２からの出力電圧が減少する。
【００２５】
メンブレンシート１５及びパネル１４は、キーボード１に含まれる全てのキースイッチ１０に対して共通するメンブレンシート及びパネルとして形成される。キートップ１２、リンク部材４１，４２は、キースイッチ１０毎に別々に設けられている。プリント配線基板１７のそれぞれのキースイッチ１０と対応する位置のキートップ１２とは反対側の面に磁気センサ２２が配置されている。また、プリント配線基板１７には、メンブレンシートを接続し、メンブレンシートからの信号をプリント配線基板１７に取り込むためのコネクタ３１が配置されている。
【００２６】
プリント配線基板１７には、図２に示すようにマイコン３０が配置される。マイコン３０は、スイッチ１１からの出力信号及び磁気センサ２２からの出力電圧を取得する。マイコン３０は、スイッチ１１の出力信号及び磁気センサ２２の出力電圧を取得すると、どのキーが押されたか又はどのキーを離したかを特定し、キースイッチ１０に対応するコードなどを特定するキー特定情報を生成して外部機器へ出力する機能を有する。
【００２７】
外部機器とは、例えばパーソナルコンピュータや産業用機器などの、キーボードによるキー入力により機器を動作させる機能を有する本体機器を指す。
【００２８】
外部機器への出力手段としては大きく分けて有線と無線があるが、マイコン３０はいずれか一方又は両方で信号を外部機器に出力することが可能である。本実施の形態のマイコン３０は、有線インタフェースＵＩ／Ｆと無線インタフェースＭＩ／Ｆを有し、キー特定情報を有線又は無線に対応した信号に変換して出力する。
【００２９】
有線とは、例えばＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）などの有線インタフェース全般を指し、無線とは例えばBluetooth（登録商標）等の無線インタフェース全般を指す。
【００３０】
図５を用いて、本実施形態のマイコン３０の動作について説明する。使用者がキースイッチ１０を押下し始めると磁気センサ２２が出力電圧を出力する（Ｓ１０１）。この時、マイコン３０は、スイッチ１１がＯＮ信号を出力したか否か、出力電圧が所定の閾値以上であるかを判断する（Ｓ１０２）。スイッチ１１がＯＮ信号を出力しない、或いは、出力電圧が所定の閾値未満である場合（Ｓ１０２でＮｏ）は、Ｓ１０１に戻る。スイッチ１１がＯＮ信号を出力する、或いは、出力電圧が閾値に達した場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）は、
使用者によりキートップ１２が押下されたと判断して、キースイッチ１０のＯＮ状態を入力情報として取得し、入力情報、例えばキースイッチ１０のキー特定情報を外部機器へ出力する（Ｓ１０３）。
【００３１】
マイコン３０は、磁気センサ２２の出力電圧が閾値より高くなったときにキースイッチ１０がＯＮ状態になったと判断し、キースイッチ１０に対応するキー特定情報を外部機器へ出力する。マイコン３０はまた、スイッチ１１からＯＮ信号が出力されたときにキースイッチ１０がＯＮ状態になったと判断する。このように、マイコン３０は磁気センサ２２あるいはスイッチ１１のいずれか一方の出力に応じて、キースイッチ１０がオンになったことを判別する。一方、マイコン３０は、スイッチ１１からＯＮ信号が出力されなくなり、磁気センサ２２の出力電圧が閾値より低くなった場合に、キースイッチ１０がＯＦＦ状態と判断する。
【００３２】
閾値を調整すれば、キートップ１２が押し下げられたときに、スイッチ１１がＯＮ信号を出力する前に、マイコン３０は磁気センサ２２の出力電圧に基づいてキースイッチ１０がＯＮ状態になったと判断して、入力情報を取得することができる。また、閾値の調整に応じてキースイッチ１０がＯＮ状態となったと判断する磁気センサの出力電圧値を調整することができ、使用者の要望に応じて、キー入力を行うためのキートップ１２を押し下げる距離を変更することが可能になる。
【００３３】
例えば、磁気センサ２２の出力電圧は、キートップ１２を押下していない状態の最低値が０ｍＶ、キートップ１２を押し切った状態の最大値が８００ｍＶであるものとする。キートップ１２を最後まで押し切った時にキースイッチ１０をＯＮ状態にする場合は、閾値を８００ｍＶに設定する。キー入力を素早く行うために半分程度のキートップの押し込みでキースイッチをＯＮ状態にする場合は、閾値を４００ｍＶに設定すると、マイコン３０はキートップ１２を押し切る前にキースイッチがＯＮ状態となったと判断して入力情報を取得することができる。このように、最低値と最大値との間の区間Ｄを段階分けして、区間Ｄの範囲で閾値を設定することにより、スイッチ１１のＯＮ／ＯＦＦに関わらずキースイッチ１０がＯＮ／ＯＦＦとなる位置を任意に変更することができる。図４のように磁束密度（キー押下量）と磁気センサの出力電圧とが比例する磁気センサを用いた場合、所望の状態でキースイッチ１０をＯＮ状態にするための閾値が設定しやすくなる。
【００３４】
本実施の形態のキースイッチ１０は、スイッチ１１と磁気センサ２２とのＯＮ状態を判別してキースイッチ１０の入力情報を取得することができるため、故障に対するリスクを分散することができる。即ち、接触式のスイッチ１１は、電気接点１１ａと電気接点１１ｂとの間にゴミや埃が侵入すると接触不良を起こす可能性がある。しかし、磁気センサ２２は非接触式であるため、ゴミや埃などの影響を殆ど受けない。一方、磁気センサ２２は電子部品のため、静電気や外気温の変化によって破損したり誤操作したりする可能性があるが、接触式のスイッチ１１はこうした影響を受けない。したがって、異なる方式を用いてキースイッチ１０のＯＮ状態を判別することで、故障するリスクを分散させ、かつ故障による不具合を防止できる。
【００３５】
キースイッチ１０は、磁石２１をキートップ１２の空間内に配置し、磁気センサ２２をプリント配線基板１７に配置する構成である。そのため、スイッチ１１の内部構成に大きな変更を加える必要が無く、経済的で汎用性に富む。
【００３６】
図１及び２にはパーソナルコンピュータに接続されるキーボード１の例を示すが、本実施形態のキーボードはこの限りではなく、工作機などの産業用機械の操作盤などに使用されるキーボードにも適用可能である。
【００３７】
マイコン３０は、磁気センサ２２から取得した出力電圧に基づいてＯＮ信号又はＯＦＦ信号を出力するための閾値を記憶している。閾値は、使用者により変更することが可能である。例えば、マイコン３０内に予め複数の閾値を記憶しておき、ディップスイッチ３５などにより閾値を切り替えて設定することができる。また、マイコン３０は、閾値をキースイッチ１０毎にそれぞれ別個に設定可能である。
【００３８】
したがって、使用頻度の高いキーについては、軽く押した場合でもキースイッチ１０がＯＮ状態になったと判断できるよう閾値を下げて、入力が確実にされるよう調整することができる。本実施形態のキースイッチ１０では、アナログ出力タイプの磁気センサ２２を使用することで、キートップ１２を押下した時のアナログ的な変化情報を読みとることが可能になる。閾値を変更することで、接触式スイッチのＯＮ又はＯＦＦでのみ出力信号を出力していた従来のキーボードと比較して操作性及びカスタマイズ性を高めることができる。
【００３９】
図２には、プリント配線基板１７上にマイコン３０とコネクタ３１の両方を配置した例を示したが、キーボードが接続される本体機器に合わせていずれか一方のみを搭載する構成であってもよい。
【００４０】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態のキーボード２について説明する。キーボード２の構成要素は、第一実施形態のキーボード１と同様であるが、キースイッチ１０が押下されたときのマイコン３０の動作が異なる。
【００４１】
図６では、磁気センサ２２の出力電圧が８００ｍｖになる位置までキートップ１２が押下されたときに、スイッチ１１からＯＮ信号が出力されるものとする。図６に示すように、磁気センサ２２の出力電圧の変化の速度はキートップを押下する速度に比例しており、キートップ１２を素早く押下した場合と、ゆっくりと押した場合とでは、スイッチ１１からＯＮ信号が出力されるまでの押下時間Ｔが異なる。押下速度が速い場合、スイッチ１１からＯＮ信号が出力されるまでの押下時間Ｔ１は約３０ｍｓであるが、押下速度が遅い場合、押下時間Ｔ２は約５０ｍｓである。そこで、押下時間Ｔをマイコン３０で計測し、計測された押下時間に応じて、予めキースイッチ１０に設定された複数のコードなどの入力機能のうちいずれか１つを入力情報としてマイコン３０が取得するように設定する。
【００４２】
これにより、１つのキースイッチ１０に複数の機能を割り当てることができる。なお、押下速度Ｔの遅い、速いは、例えば閾値を設定して判断する。
【００４３】
図７を用いて、本実施形態のマイコン３０の動作について説明する。マイコン３０は、磁気センサ２２からアナログ情報として出力される出力電圧を常に監視していて（Ｓ３０１）、磁気センサ２２からの出力電圧が変化したかを判断している（Ｓ３０２）。出力電圧に変化が無ければ（Ｓ３０２でＮｏ）、マイコン３０は出力電圧の監視を継続する。キートップ１２が押下されて磁気センサ２２の出力電圧が変化した場合、キートップ１２の押下時間Ｔの計測を開始する（Ｓ３０３）。キートップ１２が押し切られてスイッチ１１がＯＮ信号を出力した場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）、マイコン３０は押下時間Ｔの計測を終了する（Ｓ３０５）。マイコン３０は、計測された押下時間Ｔに応じて、予めキースイッチに選択可能に設定された複数種類の入力機能のうちいずれか１つを入力情報として取得する（Ｓ３０６）。このように、マイコン３０は、キートップ１２の押下時間Ｔに応じて出力する情報を変化させることができる。マイコン３０は、入力情報を取得すると、キースイッチ１０に対応するキー特定情報を生成し、キー特定情報を外部機器へ出力する。
【００４４】
マイコン３０は例えば、押下時間Ｔが短いときはアルファベットの小文字の情報を入力情報として取得する一方、押下時間Ｔが長いときはアルファベットの大文字を入力情報として取得し、取得した入力情報に応じたキー特定情報を外部機器へ出力するよう設定してよい。また、キースイッチ１０がテンキーに用いられる場合、押下速度Ｔが速いときは数字キーを入力情報として取得し、押下速度Ｔが遅いときはＮｕｍＬｏｃｋがオフ時のキーコードを取得し、取得した入力情報に応じたキー特定情報を外部機器へ出力するよう設定してよい。このように、キートップ１２を押下する時間又は速度によって機能の切り替えを行ってもよい。
【００４５】
マイコン３０は、予めキースイッチ１０に選択可能に設定された複数種類の入力機能を記憶している。入力機能は使用者により変更することが可能であり、例えばディップスイッチ３５などにより切り替えて設定することができる。また、マイコン３０は、選択可能に設定された複数種類の入力機能をキースイッチ１０毎にそれぞれ別個に設定可能である。
【００４６】
また、キーボード２はパーソナルコンピュータに接続されたものであるが、本実施形態のキーボードはこの限りではなく、工作機などの産業用機械の操作盤などに使用されるキーボードにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１、２    キーボード
１０      キースイッチ
１２      キートップ
１５      メンブレンシート
１７      プリント配線基板
２１      磁石
２２      磁気センサ
３０      マイコン
【図１】
2020079992.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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