(57)【要約】  本発明は、耐久性の高いスイッチ装置の提供を目的とする。本発明のスイッチ装置は、スイッチキートップ部とスイッチキーボトムとが相対的に変位自在に設けられ、前記スイッチキートップ部は、互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、前記スイッチキーボトム部は、前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部受信コイルと、前記キーボトム部送信コイルに電流を供給する電流供給部と、前記キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する判定部とを備えることを特徴とする。
2014080578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部とが相対的に変位自在に設けられ、
前記スイッチキートップ部は、互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部受信コイルと、
前記キーボトム部送信コイルに電流を供給する電流供給部と、
前記キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する判定部と、
を備えることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記スイッチキーボトム部は、更に、
前記誘導電流の電流値をデジタル化するＡＤコンバータ部を備え、
前記判定部は、前記判定する際の基準とする閾値と、前記ＡＤコンバータ部でデジタル化された前記誘導電流の電流値とを比較して、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記相対変位操作は、押下操作、回転操作、又は、スライド移動操作である
ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記閾値は、第一閾値と、第一閾値より大きい第二閾値であり、
前記判定部は、前記第一閾値及び前記第二閾値と、前記電流値とを比較して、前記押下操作による押込み量に応じた、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記電流供給部は、スイッチ装置を搭載する機器が入力待ち状態の場合は、前記キーボトム部送信コイルへ電流を供給し、スイッチ装置を搭載する前記機器が入力待ち状態でない場合は、前記キーボトム部送信コイルへ電流を供給しない
ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部受信コイルとを備え、
前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、
前記判定部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部受信コイルとを備え、
前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、
前記ＡＤコンバータ部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する前記誘導電流の電流値をデジタル化し、
前記判定部は、前記判定する際の基準とする閾値と、デジタル化された前記各キーボトム部受信コイルにおける前記誘導電流の電流値とを比較して、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記相対変位操作は押下操作であり、
前記スイッチキートップ部は、前記押下操作に対応する各位置に、前記互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の押下操作に応じて、前記各キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム部送信コイル並びに前記各キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム部受信コイルとを備え、
前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、
前記判定部は、当該キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、当該位置の前記押下操作による、スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項９】
前記スイッチキートップ部は、前記押下操作に対応する各位置に、前記互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部の間の押下操作に応じて、前記各キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム部送信コイル並びに前記各キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム受信コイルとを備え、
前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、
前記ＡＤコンバータ部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する前記誘導電流の電流値をデジタル化し、
前記判定部は、前記第一閾値及び前記第二閾値と、デジタル化された当該電流値とを比較して、当該位置の前記押下操作による、スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項５に記載のスイッチ装置。
【請求項１０】
前記スイッチキートップ部を複数備え、
判定部は、前記各スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項６から９に記載のスイッチ装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れかに記載のスイッチ装置、
を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチ装置に関し、特にキートップ部とキーボトム部とを備え、両者が相対変位自在に設けられたスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスイッチ装置として、従来、特許文献１に示されたものがある。このスイッチ装置は、スイッチキートップ部及びスイッチキーボトム部夫々にコイルを設け、スイッチキートップ部の押下によって、スイッチキーボトム部のコイルに発生する誘導電位を検出し、スイッチキートップ部の押下判定を行う。こういったスイッチ装置は、物理的な接触を用いるスイッチ装置に見られるような、接触ピンの磨耗やゴミの付着による接触不良が起きないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１１５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のスイッチ装置は、スイッチキートップ部のコイルと電流供給部とが配線で接続される。そのため、スイッチキートップ部を繰り返し押下するうちにこの配線が摩耗し、スイッチキートップ部の押下判定を適切に行うことが困難となる場合がある。【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、耐久性の高いスイッチ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスイッチ装置は、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部とが相対的に変位自在に設けられ、前記スイッチキートップ部は、互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、前記スイッチキーボトム部は、前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部受信コイルと、前記キーボトム部送信コイルに電流を供給する電流供給部と、前記キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のスイッチ装置は、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部との間の相対変位操作によって負荷のかかる配線を設けることなく、電磁誘導作用を用いてスイッチキートップ部の相対変位操作状態を判定するため、その耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るスイッチ装置１００の搭載例
【図２】実施の形態１に係るスイッチ装置１００の概略図
【図３】（ａ）〜（ｅ）実施の形態１に係るスイッチ装置１００の構造を説明するための図
【図４】（ａ）（ｂ）実施の形態１に係るスイッチ装置１００の動作模式図
【図５】実施の形態１に係る判定部１４０の動作を説明するフローチャート
【図６】実施の形態１に係るキーボトム部受信コイル１０９に発生する誘導電流の時間経過の一例
【図７】実施の形態２に係るスイッチ装置２００の概略図
【図８】実施の形態２に係る各キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流の時間経過の一例
【図９】実施の形態３に係るスイッチ装置４００の概略図
【図１０】実施の形態３に係る各キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流の時間経過の一例
【図１１】（ａ）（ｂ）特許文献１のスイッチ装置の概略図
【図１２】スイッチ装置の実装例
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜発明に至った経緯＞
スイッチの使用頻度の高い携帯電話等の機器において、スイッチ装置の故障による機器の交換・修理が多く発生していることから、耐久性の高いスイッチ装置の提供が求められている。
【００１０】
一般的なスイッチ装置に、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部との物理的な接触を検出し、スイッチキートップ部の押下検出を行うスイッチ装置がある。このスイッチ装置は、繰り返し使用するうちに、接触ピンの磨耗やゴミの付着により接触不良が起こるという問題がある。
【００１１】
一方、特許文献１のスイッチ装置（図１１）は、コイルＡ（６０２）が設けられたスイッチキートップ部（６０１）の押下によって、コイルＢ（６０４）に発生する誘導電位を検出回路（６０５）が検出し、スイッチキートップ部（６０１）の押下判定を行う。特許文献１のスイッチ装置は、キートップ部の押下検出に物理的な接触を用いないため、前述した接触ピンの磨耗やゴミの付着による接触不良は起きない。
【００１２】
しかしながら、特許文献１のスイッチ装置は、コイルＡ（６０２）と、コイルＡ（６０１）に電流を供給する電流発生回路（６０３）とが配線で接続されている。そのため、スイッチキートップ部（６０１）を繰り返し押下するうちに、この配線が摩耗し、スイッチキートップ部（６０１）の押下判定を適切に行うことが困難になる場合がある。
【００１３】
以上を鑑みて、発明者は、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部との間の相対変位操作によって負荷がかかる配線を設けることなく、電磁誘導の作用を用いてスイッチキートップ部の押下検出を行うことができればよいと考え、本発明のスイッチ装置に至った。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
＜１．実施の形態１＞
本実施の形態１に係るスイッチ装置１００は、例えば、図１に示すように、携帯端末１０に搭載される。
【００１６】
図２は、スイッチ装置１００の概略図である。
【００１７】
スイッチ装置１００は、スイッチキートップ部１０１と、スイッチキーボトム部１０６とを備える。
【００１８】
[スイッチキートップ部１０１の構成]
スイッチキートップ部１０１は、例えば人差し指大の大きさの四角形状をした面板で、内部にキートップ部受信コイル１０３及びキートップ部送信コイル１０４を、図示のようにコイル同士が適度に離間した状態で備える。
【００１９】
スイッチキートップ部１０１は例えば絶縁樹脂の成型品が用いられる。
【００２０】
キートップ部受信コイル１０３及びキートップ部送信コイル１０４は、スパイラルコイルとし、図３（ａ）に示すように基板１０２上に印刷により形成される。キートップ部受信コイル１０３及びキートップ部送信コイル１０４は、両端が相互に接続パターン１１１により接続される。
【００２１】
スイッチキートップ部１０１の下面中央には軸棒１０５が突設されている。この軸棒１０５は後述するスイッチキーボトム部１０６の孔１１５にスライド自在に挿通される。
【００２２】
[スイッチキーボトム部１０６の構成]
スイッチキーボトム部１０６は、図２に示すように携帯端末１０の本体部自体若しくはそれに設置されるスイッチ基台であり、スイッチキートップ部１０１を受け入れることのできる方形の凹部１０７が上面に開設されている。
【００２３】
凹部１０７の中央には、スイッチキートップ部１０１の軸棒１０５を挿通する孔１１５が形成されている。
【００２４】
孔１１５内には、図３（ｂ）に示すように、コイルばね１１７が配置されている。また、孔１１５の周壁一部には上下方向にキー溝１１５ａが形成されている。このキー溝１１５ａに対応するように、スイッチキートップ部１０１の軸棒１０５周部にボール状の突起１０５ａが形成されている。
【００２５】
ボール状の突起１０５ａをキー溝１１５ａに嵌め込むことにより、スイッチキートップ部１０１が押下操作されたときに、突起１１５ａがキー溝１０５ａ内を案内されるようにし、不測にスイッチキートップ部１０１が回転しないようにしている。
【００２６】
突起１０５ａは、図３（ｂ）に矢印で引き出して示した平面視図に示すように、軸棒１０５内に設けられたコイルばねによって突出方向に弾発付勢されている。また、キー溝１１５ａは、孔１１５の上端まで達しないように、即ち、孔１１５の上端にはキー溝１１５ａが存在しないように形成されている。
【００２７】
突起１０５ａを弾発付勢する構成としたのは、スイッチキートップ部１０１をスイッチキーボトム部１０６に組み付ける際に、突起１０５ａを軸棒１０５内に退避させて孔１１５内に挿入できるようにするためである。一方、いったん組み付けると突起１０５ａがキー溝１１５ａ内に突出しているので、孔１１５からは容易に抜け出せないようになっている。
【００２８】
図３（ｃ）は、スイッチキートップ部１０１が押下操作されていないときの、スイッチキートップ部１０１とスイッチキーボトム部１０６の位置関係を示し、図３（ｄ）は、スイッチキートップ部１０１が最下端まで押下操作されているときのスイッチキートップ部１０１とスイッチキーボトム部１０６の位置関係を示している。
【００２９】
再び図２を参照して、説明を続ける。
【００３０】
スイッチキーボトム部１０６の凹部１０７底面には、スイッチキートップ部１０１のキートップ部受信コイル１０３とキートップ部送信コイル１０４夫々に対応して、キーボトム部送信コイル１０８とキーボトム部受信コイル１０９とが埋設されている。
【００３１】
キーボトム部送信コイル１０８には、スイッチキーボトム部１０６内に設けた電流供給部１２０が、キーボトム部受信コイル１０９には、ＡＤコンバータ部１３０が接続されている。
【００３２】
電流供給部１２０は、例えば、ＰＬＬ等の位相同期回路が用いられ、所定周波数の交流電流を生成し、キーボトム部送信コイル１０８に当該交流電流を供給する。
【００３３】
ＡＤコンバータ部１３０は、電磁誘導作用によってキーボトム部受信コイル１０９に誘起する誘導電流をデジタル値に変換する。
【００３４】
判定部１４０は、押下状態を判定する際の基準とする閾値i及び閾値iiと、ＡＤコンバータ部１３０から得るデジタル値とを比較して、スイッチキートップ部１０１の押下状態を判定する。
【００３５】
なお、電流供給部１２０、ＡＤコンバータ部１３０、及び判定部１４０は、図示例では、スイッチキーボトム部１０６に設けているが、携帯端末１０内の半導体集積回路に組み込むこともできる。
【００３６】
［動作]
図４はスイッチ装置１００の動作模式図である。
【００３７】
先ず、電流供給部１２０がキーボトム部送信コイル１０８に電流を供給することにより、キーボトム部送信コイル１０８に磁界が発生する。
【００３８】
スイッチキートップ部が押下されていないときは（図４（ａ））、キートップ部受信コイル１０３とキーボトム部送信コイル１０８、キートップ部送信コイル１０４とキーボトム部受信コイル１０９が、夫々近接方向に変位しないため誘導電流は発生しない。
【００３９】
一方、スイッチキートップ部１０１が押下されると（図４（ｂ））、キートップ部受信コイル１０３とキーボトム部送信コイル１０８、キートップ部送信コイル１０４とキーボトム部受信コイル１０９が、夫々近接方向に変位するため、誘導起電力が発生する。
【００４０】
詳しくは、スイッチキートップ部１０１の押下によって、キートップ部受信コイル１０３とキーボトム部送信コイル１０８との相対する位置関係が変化すればするほど、キートップ部受信コイル１０３とキーボトム部送信コイル１０８間の鎖交する磁束は大きく変化し、キートップ部受信コイル１０３に大きな誘導起電力が発生する。このとき、キートップ部受信コイル１０３とキーボトム部送信コイル１０４とは互いに接続されているので、発生した誘導起電力によってキートップ部送信コイル１０４に電流が流れる。そして、この電流によって発生する磁力線が、キーボトム部受信コイル１０９に鎖交し、当該コイル１０９に誘導起電力が発生する。この起電力によってＡＤコンバータ部１３０の入力回路に電流が流れ、そのアナログ値に応じたデジタル値が出力される。
【００４１】
判定部１４０は、押下状態を判定する際の基準とする閾値i及び閾値iiと、ＡＤコンバータ１３０から得たデジタル値とを比較して、スイッチキートップ部１０１の押下状態を判定する。
【００４２】
図５は、判定部１４０の動作を説明するフローチャートである。
【００４３】
判定部１４０は、ＡＤコンバータ１３０から得るデジタル値が、閾値i未満のとき（Ｓ１１：ＮＯ）、スイッチキートップ部１０１は押下されていないと判定する（Ｓ１２）。一方、閾値i以上閾値ii未満のとき（Ｓ１１：ＹＥＳ、Ｓ１３：ＮＯ）、スイッチキートップ部１０１は半押しされたと判定する（Ｓ１４）。閾値ii以上のとき（Ｓ１１：ＹＥＳ、Ｓ１３：ＹＥＳ）、スイッチキートップ部１０１は全押しされたと判定する（Ｓ１５）。
【００４４】
[キーボトム部受信コイル１０９に発生する誘導電流の例]
図６は、スイッチキートップ部１０１の操作、非操作に伴ってキーボトム部受信コイル１０９に発生する誘導電流の時間経過を示している。
【００４５】
時刻ｔ０から時刻ｔ２までは、送信コイルと受信コイル間の鎖交する磁束が変化せず、キーボトム部受信コイル１０９に誘導電流は発生していない。一方、時刻ｔ２から時刻ｔ５までは、送信コイルと受信コイル間の鎖交する磁束が変化し、閾値i以上ii未満の誘導電流は発生している。さらに、時刻ｔ５から時刻ｔ９までは、送信コイルと受信コイル間の鎖交する磁束がより大きく変化し、閾値ii以上の誘導電流が発生している。
【００４６】
[補足]
上記実施の形態において、キーボトム部受信コイル１０３とキーボトム部送信コイル１０４の間隔は、クロストークが生じないように適度に離間させておく必要がある。しかし、多少のクロストークが生じても、判定部１４０の閾値の大きさを適度に設定することによりその影響を回避することができる。
【００４７】
また、電源供給部１２０がキーボトム部送信コイル１０８に周期的に変化する電流を供給するため、スイッチが押下されていないときも、対応する送信コイルと受信コイル間の鎖交する磁束の変化によって、微量な誘導電流が発生する場合がある。ただ、微量であるため、判定部１４０が押下状態を判定することの妨げとはならない。
【００４８】
＜２．実施の形態２＞
実施の形態１では、一点の押下状態を判定するスイッチ装置を開示した。しかし、スイッチ装置には、所謂十字キーのような複数点の押下状態を判定できるスイッチ装置もある。本実施の形態２においては、そのような複数点の押下状態を判定できるスイッチ装置を開示する。
【００４９】
[構成]
図７は、実施の形態２に係るスイッチ装置２００を示している。２０１がスイッチキートップ部、２０６がスイッチキーボトム部である。
【００５０】
スイッチキートップ部２０１は十字キーであり、Ｘ軸方向並びにＹ軸方向に伸びた端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備える。各端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、実施の形態１で示したスイッチキートップ部と同様の構成の、キートップ部送信コイルとキートップ部受信コイルを相互に接続したコイルパターンａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１が設けられている。
【００５１】
スイッチキーボトム部２０６には、スイッチキートップ部２０１の形状と相補的な形状をした凹部２０７が穿設されている。スイッチキートップ部２０１の各端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する凹部２０７底面の所定位置にはコイルばね２１７ａ、ｂ、ｃ、ｄが設けてられている。このコイルばね２１７ａ、ｂ、ｃ、ｄによって、スイッチキートップ部２０１が凹部２０７底面から浮上した状態に保たれる。また、凹部２０７の中央には円錐形をした突起２０８が設けられている。この突起２０８は、スイッチキートップ部２０１の中央部に当接し、スイッチキートップ部２０１の何れかの端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが押下された際に、他の端部が同時に降下するのを防ぐ役割を果たしている。尤も、同時に全ての端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ降下させて、全てのスイッチがオン状態になることを必要とする場合には、この突起２０９は不要である。
【００５２】
スイッチキーボトム部の凹部２０７の底面には、スイッチキートップ部２０１の各端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイル夫々と対応する、キーボトム部送信コイルａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２と、キーボトム部受信コイルａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３とが埋設されている。
【００５３】
各キーボトム部送信コイルａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２には実施の形態１と同様の電流供給部が接続され、各キーボトム部受信コイルａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３には個別に実施の形態１と同様のＡＤコンバータ部、判定部が接続されている。
【００５４】
従って、上記スイッチ装置２００によれば、４つの判定部において、４つのキーボトム部受信コイルａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３夫々に発生する誘導電流に基づいて、スイッチキートップ部の各端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの押下状態を個別に判定する。
【００５５】
スイッチキートップ部の端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ夫々の押下操作に対するスイッチ装置２００の動作は、実施の形態１に係るスイッチ装置１００の動作と同様であるため説明を省略する。
【００５６】
[スイッチ装置２００の判定例]
図８は、スイッチキートップ部２０１の端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ夫々の押下操作に伴って、キーボトム部受信コイルａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３に発生する誘導電流の時間経過を示している。
【００５７】
図８において、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ４までは、キーボトム部受信コイルａ３に発生した誘導電流のデジタル値が閾値i以上であるため、端部Ａが押下されていると判定される。このとき他のキーボトム部受信コイルｂ３、ｃ３、ｄ３夫々に発生する誘導電流のデジタル値は閾値i未満であるため、端部Ｂ、Ｃ、Ｄは押下されていないと判定される。また、例えば、時刻ｔ７から時刻ｔ１０までは、キーボトム部受信コイルａ３、ｄ３夫々に発生する誘導電流のデジタル値が共に閾値i以上であるため、端部Ａ、Ｄが同時に押下されていると判定される。
【００５８】
＜３．実施の形態３＞
実施の形態１、２では、スイッチキートップ部が押下操作される構成であったが、本実施の形態３においては、スイッチキートップ部が回転操作される構成を採用する。回転によっても、スイッチキートップ部のコイルとスイッチキーボトム部のコイルとの距離は変化するので、誘導電流は生起され、オンオフ判定が可能である。ただ、スイッチキートップ部が回転するので、回転角の検出といった特有の検出動作が可能となる。
【００５９】
[構成]
図９は、実施の形態３におけるスイッチ装置４００を示す。４０１がスイッチキートップ部、４０６がスイッチキーボトム部である。
【００６０】
スイッチキートップ部４０１は、その下面中央に軸棒４０５を有し、その軸棒４０５を、スイッチキーボトム部４０６の凹部４０７底面中央に形成された軸孔４１５に回転自在に嵌入している。回転構造については、従来のロータリースイッチと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６１】
スイッチキートップ部４０１には、その中心から偏心した位置に、実施の形態１で示したスイッチキートップ部と同様の構成の、キートップ部受信コイルｓ１及びキートップ部送信コイルｓ２を相互に接続した１組のコイルパターンが設けられている。
【００６２】
スイッチキーボトム部４０６には、軸孔４１５の中心からの偏心量が、キートップ部受信コイルｓ１とキートップ部送信コイルｓ２のそれと同じ位置に、周方向にほぼ９０度の間隔で、キーボトム部送信コイルａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４と、キーボトム受信コイルａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５とが設けられている。
【００６３】
また、キーボトム部送信コイルとキーボトム部受信コイルの各組における、受信コイルと送信コイルとの位置関係は、スイッチキートップ部の受信コイルｓ１と送信コイルｓ２との位置関係と同様である。
【００６４】
実施の形態２と同様に、各キーボトム部送信コイルａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４には電流供給部が接続され、各キーボトム部受信コイルａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５には夫々個別にＡＤコンバータ部、判定部が接続されている。
【００６５】
[動作]
上記構成のスイッチ装置４００によれば、スイッチキートップ部４０１を回転操作すると、キートップ部受信コイルｓ１とキートップ部送信コイルｓ２夫々が、スイッチキーボトム部の何れか一の組のキーボトム送信コイルとキーボトム受信コイルに近接する。近接によって磁気的結合が強くなり、誘導電流が発生する。何れかのキーボトム部受信コイルに誘導電流が発生するかに基づいて、スイッチキートップ部４０１の回転位置が判定される。
【００６６】
[スイッチ装置４００の判定例]
図１０は、スイッチキートップ部４０１回転操作に伴って、キーボトム部受信コイルａ５、ｂ５、ｃ５、ｄ５に発生する誘導電流の時間経過を示している。
【００６７】
図１０において、時刻ｔ０から時刻ｔ３までは、キーボトム部受信コイルａ５に閾値i以上の誘導電流が発生し、時刻ｔ４から時刻ｔ７までは、キーボトム部受信コイルｄ５に閾値i以上の誘導電流が発生し、時刻ｔ８から時刻ｔ１1までは、キーボトム部受信コイルｃ５に閾値i以上の誘導電流が発生している。これに基づいて、時刻ｔ０からｔ１１で、スイッチキートップ部４０１は右回りに１８０度回転操作されたと判定される。
【００６８】
＜４．変形例＞
本発明の技術思想の範囲内において、上記実施の形態の構成以外で実施することが可能である。そのような例を以下に列挙する。
【００６９】
[１]上記実施の形態に係るスイッチ装置は、その構成にＡＤコンバータ部を備え、判定部において、ＡＤコンバータ部によってデジタル化された、キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流の電流値を用いて、スイッチキートップ部の相対変位操作状態を判定すると説明したが、ＡＤコンバータ部を除き、判定部において、キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流のアナログ値を直接用いて、スイッチキートップ部の相対変位操作状態を判定する構成で実施することもできる。
【００７０】
[２]上記実施の形態に係るスイッチ装置において、送信コイル及び受信コイルは、基板に印刷するとしたが、巻線型や積層型等の様々なコイルを用いてよい。近年、コイルを小型化する技術が広く研究されており、例えば、フェライトを用いた積層セラミックコイルや、巻線型マイクロコイル等の小型のコイルが開発されている。当然これらの構成で本発明を実施できることは勿論である。
【００７１】
[３]上記実施の形態に係るスイッチ装置において、電流供給部は、例えば、スイッチ装置を搭載する機器がスリープ状態やロック状態の場合には、キーボトム部送信コイルに電流を供給しないとしてもよい。このように、スイッチ装置を搭載する機器のモードに応じて電流の供給を制御することで、スイッチ装置を搭載する機器の省電力化が図られる。
【００７２】
[４]上記実施の形態に係るスイッチ装置において、電流供給部は、例えば、ＰＬＬ等の位相同期回路が用いられるとしたが、位相同期回路に限らず、様々な電流発生回路を用いることができる。キーボトム部送信コイルに供給される電流は、位相同期回路で生成されるような一定周期の高速な信号でなくてもよく、任意の判定間隔の半分以下の周期の信号であればよい。
【００７３】
[５]上記実施の形態２に係るスイッチ装置２００において、スイッチキートップ部２０１の端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ夫々の押下状態を個別に判定したが、これに限らず、判定部は、スイッチキートップ部２０１の押下状態を総合的に判定してもよい。例えば、キーボトム部受信コイルａ３に閾値i以上の誘導電流が発生したすぐ後に、キーボトム部受信コイルｃ３に閾値i以上の誘導電流が発生したとき、スイッチキートップ部２０１の端部Ａから端部Ｃの方向に押下されたと判定してもよい。
【００７４】
[６]上記実施の形態２に係るスイッチ装置２００は十字キースイッチとしたが、これに限らず、スイッチキートップ部の形状は様々な形状としてもよい。さらに、スイッチキートップ部における任意の位置の押下状態を判定してもよい。
【００７５】
[７]上記実施の形態２において、一つの閾値iを用いたスイッチキートップ部２０１の各端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの押下判定例を挙げた。スイッチ装置２００はこれに限らず、上記実施の形態１のスイッチ装置１００のように、複数の閾値を用いて、各端部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの押込み量に対応する複数の押下状態を判定してもよい。
【００７６】
[８]上記実施の形態３に係るスイッチ装置４００において、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部の相対位置変位操作の一例として、回動操作の例を挙げたが、例えば、スイッチキートップ部をスライド移動操作できる構造とし、スイッチキートップ部のスライド移動状態を判定するとしてもよい。具体的には、スイッチキーボトム部において、キーボトム部送受信コイルをスライド移動操作線上に配置し、キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、キートップ部送信コイルの位置を判定することで、スイッチキートップ部のスライド移動操作を判定することができる。
【００７７】
[９]上記実施の形態３に係るスイッチ装置４００において、送信コイルと受信コイルの組を、スイッチキートップ部に一組、スイッチキーボトム部に４組設ける構造としたがが、判定するスイッチキートップ部とスイッチキーボトム部の相対変位操作に応じて、送信コイルと受信コイルの組を、スイッチキートップ部に複数組設けるとしてもよいし、スイッチキーボトム部に１組設けるとしてもよい。
【００７８】
[１０]各実施の形態とも、一つのスイッチキートップ部を備えるとしたが、これに限らず、複数のスイッチキートップ部を備え、各スイッチキートップ部の相対変位状態を夫々判定してもよい。さらに、各スイッチキートップ部の相対変位状態を個別で判定するだけでなく、各スイッチキートップ部の操作によって発生する電流値の組み合わせによって、総合的にスイッチの操作状態を判定してもよい。
【００７９】
[１１]様々な電子機器に、上記実施の形態のスイッチ装置を搭載してもよい。例えば、スマートフォン等の携帯端末やタブレット端末のホームボタンとして、上記実施の形態のスイッチ装置を用いてもよい。また、例えば、図１２に示すように、スチールカメラのシャッターボタン７００−１、ビデオカメラの録画ボタンやズームボタン（７００−２、７００−３）等に、上記各実施の形態のスイッチ装置を用いてもよい。
【００８０】
＜５．補足＞
以下、本発明の一実施形態としてのスイッチ装置の構成及び変形例の効果について説明する。
【００８１】
（Ａ）本発明の一実施形態に係るスイッチ装置は、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部とが相対的に変位自在に設けられ、前記スイッチキートップ部は、互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、前記スイッチキーボトム部は、前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部受信コイルと、前記キーボトム部送信コイルに電流を供給する電流供給部と、前記キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【００８２】
この構成により、実施の形態（Ａ）のスイッチ装置は、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部との間の相対変位操作によって負荷がかかる配線を設けることなく、電磁誘導作用を利用して、スイッチキートップ部の操作状態を判定することができる。そのため、実施の形態（Ａ）のスイッチ装置は、その耐久性が大幅に向上され、さらに、防水機器への実装が容易となる。
【００８３】
（Ｂ）前記実施の形態（Ａ）のスイッチ装置において、前記スイッチキーボトム部は、更に、前記誘導電流の電流値をデジタル化するＡＤコンバータ部を備え、前記判定部は、前記判定する際の基準とする閾値と、前記ＡＤコンバータ部でデジタル化された前記誘導電流の電流値とを比較して、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定するとしても構わない。
【００８４】
この構成により、実施の形態（Ｂ）のスイッチ装置は、スイッチキートップ部の操作状態をより正確に判定することができる。
【００８５】
（Ｃ）前記実施の形態（Ｂ）のスイッチ装置において、前記相対変位操作は、押下操作、回転操作、又は、スライド移動操作であるとしても構わない。
【００８６】
（Ｄ）前記実施の形態（Ｃ）のスイッチ装置において、前記閾値は、第一閾値と、第一閾値より大きい第二閾値であり、前記判定部は、前記第一閾値及び前記第二閾値と、前記電流値とを比較して、前記押下操作による押込み量に応じた、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定するとしても構わない。
【００８７】
この構成により、実施の形態（Ｄ）のスイッチ装置は、スイッチキートップ部の押込み量による複数の押下状態を判定することができる。
【００８８】
（Ｅ）前記実施の形態（Ｄ）のスイッチ装置において、前記電流供給部は、スイッチ装置を搭載する機器が入力待ち状態の場合は、前記キーボトム部送信コイルへ電流を供給し、スイッチ装置を搭載する前記機器が入力待ち状態でない場合は、前記キーボトム部送信コイルへ電流を供給しないとしても構わない。
【００８９】
この構成により、電流供給部は、前記機器のモードに応じて、電流の供給を制御することができ、前記機器の省電力化を図ることができる。
【００９０】
（Ｆ）前記実施の形態（Ａ）のスイッチ装置において、前記スイッチキーボトム部は、前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部受信コイルとを備え、前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、前記判定部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定するとしても構わない。
【００９１】
この構成により、実施の形態（Ｆ）のスイッチ装置は、より多様な操作状態を判定することができる。
【００９２】
（Ｇ）前記実施の形態（Ｃ）のスイッチ装置において、前記スイッチキーボトム部は、前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部受信コイルとを備え、前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、前記ＡＤコンバータ部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する前記誘導電流の電流値をデジタル化し、前記判定部は、前記判定する際の基準とする閾値と、デジタル化された前記各キーボトム部受信コイルにおける前記誘導電流の電流値とを比較して、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定するとしても構わない。
【００９３】
この構成により、実施の形態（Ｇ）のスイッチ装置は、スイッチ装置はより多様な操作状態を正確に判定することができる。
【００９４】
（Ｈ）前記実施の形態（Ａ）のスイッチ装置において、前記相対変位操作は押下操作であり、前記スイッチキートップ部は、前記押下操作に対応する各位置に、前記互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、前記スイッチキーボトム部は、前記スイッチキートップ部との間の押下操作に応じて、前記各キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム部送信コイル並びに前記各キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム部受信コイルとを備え、前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、前記判定部は、当該キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、当該位置の前記押下操作による、スイッチキートップ部との間の相対変位を判定するとしても構わない。
【００９５】
この構成により、実施の形態（Ｈ）のスイッチ装置は、例えば十字キーのような、スイッチキートップ部の様々な押下位置の押下状態を判定することができる。また、実施の形態（Ｈ）のスイッチ装置は、誘導電流が発生するキーボトム部受信コイルの組み合わせによって、例えば、スイッチキートップ部が斜めに押下されたといった、スイッチキートップ部の総合的な押下状態を判定することができる。
【００９６】
（Ｉ）前記実施の形態（Ｅ）のスイッチ装置において、前記スイッチキートップ部は、前記押下操作に対応する各位置に、前記互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、前記スイッチキーボトム部は、前記スイッチキートップ部の間の押下操作に応じて、前記各キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム部送信コイル並びに前記各キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた各キーボトム受信コイルとを備え、前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流を供給し、前記ＡＤコンバータ部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する前記誘導電流の電流値をデジタル化し、前記判定部は、前記第一閾値及び前記第二閾値と、デジタル化された当該電流値とを比較して、当該位置の前記押下操作による、スイッチキートップ部との間の相対変位を判定するとしても構わない。
【００９７】
この構成により、実施の形態（Ｉ）のスイッチ装置は、例えば十字キーのような、スイッチキートップ部の様々な押下位置における、押込み量に応じた押下状態を判定することができる。また、実施の形態（Ｉ）のスイッチ装置は、誘導電流が発生するキーボトム部受信の組み合わせによって、例えば、スイッチキートップ部が斜めに押下されたといった、スイッチキートップ部の総合的な押下状態を判定することができる。また、実施の形態（Ｉ）のスイッチ装置は、キーボトム部受信コイル夫々に発生する誘導電流の電流値の組み合わせによっても、スイッチキートップ部の総合的な押下状態を判定することができる。
【００９８】
（Ｊ）前記実施の形態（Ｆ）から（Ｉ）のスイッチ装置において、前記スイッチキートップ部を複数備え、判定部は、前記各スイッチキートップ部との間の相対変位を判定するとしても構わない。
【００９９】
この構成により、実施の形態（Ｊ）のスイッチ装置は、複数のスイッチキートップ部夫々の操作状態を個別に判定することができるだけでなく、誘導電流の発生するキーボトム受信コイルの組み合わせや、各キーボトム受信コイルに発生する誘導電流の電流値の組み合わせや、その両方よって、実施の形態（Ｊ）のスイッチ装置の様々な操作状態を総合的に判定することができる。
【０１００】
（Ｋ）本発明に係る一実施形態の電子機器は、前記実施の形態（Ａ）から（Ｊ）の何れかのスイッチ装置、を備えることを特徴とする。
【０１０１】
この構成により、実施の形態（Ｋ）の電子機器は、スイッチの耐久性を大幅に向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明のスイッチ装置は、スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部との間の相対変位操作によって負荷のかかる配線を設けることなく、電磁誘導作用を用いてスイッチキートップ部の押下状態を判定するので、その耐久性を大幅に向上することができる。このため、スイッチの使用頻度の高い機器や高い耐久性を必要とする機器において有用である。
【符号の説明】
【０１０３】
10  携帯端末
100、200、400  スイッチ装置
101、201、401  スイッチキートップ部
102  基板
103  キートップ部受信コイル
104  キートップ部送信コイル
105  軸棒
105a、208  突起
106、206、406  スイッチキーボトム部
107、207、407  凹部
108  キーボトム部送信コイル
109  キーボトム部受信コイル
111  接続パターン
115、415  孔
115a  キー溝
117、217  コイルばね
120  電流供給部
130  ＡＤコンバータ部
140  判定部
601  スイッチキートップ部
602  コイルＡ
603  電流発生回路
604  コイルＢ
605  電流検知回路
700-1、700-2、700-3  スイッチ装置
a1、b1、c1、d1  コイルパターン
a2、b2、c2、d2、a4、b4、c4、d4  キーボトム部送信コイル
a3、b3、c3、d3、a5、b5、c5、d5  キーボトム部受信コイル
s1  キートップ部受信コイル
s2  キートップ部送信コイル
【図１】
2014080578.tif 000003
【図２】
2014080578.tif 000004
【図３】
2014080578.tif 000005
【図４】
2014080578.tif 000006
【図５】
2014080578.tif 000007
【図６】
2014080578.tif 000008
【図７】
2014080578.tif 000009
【図８】
2014080578.tif 000010
【図９】
2014080578.tif 000011
【図１０】
2014080578.tif 000012
【図１１】
2014080578.tif 000013
【図１２】
2014080578.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月2日(2014.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチキートップ部とスイッチキーボトム部とが相対的に変位自在に設けられ、
前記スイッチキートップ部は、互いに接続されたキートップ部受信コイル及びキートップ部送信コイルを備え、
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられたキーボトム部受信コイルと、
前記キーボトム部送信コイルに電流を供給する電流供給部と、
前記キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を、前記電流供給部の電流が発せられる時間間隔で判定する判定部と、
を備えることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記スイッチキーボトム部は、更に、
前記誘導電流の電流値をデジタル化するＡＤコンバータ部を備え、
前記判定部は、前記判定する際の基準とする閾値と、前記ＡＤコンバータ部でデジタル化された前記誘導電流の電流値とを比較して、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記相対変位操作は、押下操作、回転操作、又は、スライド移動操作である
ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記閾値は、第一閾値と、第一閾値より大きい第二閾値であり、
前記判定部は、前記第一閾値及び前記第二閾値と、前記電流値とを比較して、前記押下操作による押込み量、前記回転操作による移動量、又は、前記スライド移動操作による移動量に応じた、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記電流供給部は、スイッチ装置を搭載する機器が入力待ち状態の場合は、前記キーボトム部送信コイルへ電流を供給し、スイッチ装置を搭載する前記機器が入力待ち状態でない場合は、前記キーボトム部送信コイルへ電流を供給しない
ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部受信コイルとを備え、
前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流と供給し、
前記判定部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する誘導電流に基づいて、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部受信コイルとを備え、
前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流と供給し、
前記ＡＤコンバータ部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する前記誘導電流の電流値をデジタル化し、
前記判定部は、前記判定する際の基準とする閾値と、デジタル化された前記各キーボトム部受信コイルにおける前記誘導電流の電流値とを比較して、前記スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記スイッチキーボトム部は、
前記スイッチキートップ部との間の相対変位操作に応じて、前記キートップ部受信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部送信コイル並びに前記キートップ部送信コイルとの相対する位置関係が変化する部位に設けられた複数のキーボトム部受信コイルとを備え、
前記電流供給部は、前記各キーボトム部送信コイルに電流と供給し、
前記ＡＤコンバータ部は、前記各キーボトム部受信コイルに発生する前記誘導電流の電流値をデジタル化し、
前記判定部は、前記第一閾値及び前記第二閾値と、デジタル化された当該電流値とを比較して、当該位置の前記押下操作による、スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項５に記載のスイッチ装置。
【請求項９】
前記スイッチキートップ部を複数備え、
判定部は、前記各スイッチキートップ部との間の相対変位を判定する
ことを特徴とする請求項６から８の何れかに記載のスイッチ装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかに記載のスイッチ装置、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
（削除）
【国際調査報告】
2014080578.tif 000015
2014080578.tif 000016
2014080578.tif 000017
2014080578.tif 000018