キーボード装置及びこれを用いた電子機器
【課題】最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたキーボード装置において、誤検知の虞を無くす。
【解決手段】キーボード操作部１０が、下ケース１に対してフローティング機構１４により三点以上でフローティング支持されることで、下ケース１に対して所定の自由度を以って、キーボード操作部１０は下ケース１によって安定保持される。下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位が許容されていることで、キーボード操作部１０に加わる荷重が、下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位と共に荷重センサ２２へと伝えられ、キーボード操作部１０に加わる荷重の把握が可能となる。
【解決手段】キーボード操作部１０が、下ケース１に対してフローティング機構１４により三点以上でフローティング支持されることで、下ケース１に対して所定の自由度を以って、キーボード操作部１０は下ケース１によって安定保持される。下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位が許容されていることで、キーボード操作部１０に加わる荷重が、下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位と共に荷重センサ２２へと伝えられ、キーボード操作部１０に加わる荷重の把握が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キーボード装置及びこれを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器とユーザーとの入力用インターフェイスとして、従来からキーボード装置が広く用いられている。このキーボード装置は、従来、複数のキースイッチを備えるものが一般的であったが、近年では、ＬＣＤ（液晶表示装置）やＣＲＴ等の表示装置の画面上に配置され、その画面に表示される文字、数字及びその他の記号（図形、像等からなるアイコンと称される絵記号等を含む。複数の記号で１つの記号をなすものも含む。）を、その表面側から透かして見ながら所望の文字、数字及びその他の記号（記号と総称する。）の位置を指等でタッチし、その記号位置に応じた情報を生成して出力する装置も広く普及している（例えば、特許文献１参照）。一例として、銀行等の現金自動預け払い機やカーナビゲータ等においては、タッチパネル式ディスプレーとして以前から普及しており、又携帯情報端末、電子辞書等の小型電子機器でも盛んに使われるようになっている。
【０００３】
一方、マルチ表示装置としての機能を必要としない場合には、ＬＣＤやＣＲＴ等の表示装置を特に併設する必要はなく、タッチパネル式ディスプレーではオーバースペックとなり、簡易な入力装置としてはコスト高となる。そこで、本出願人らにより、マルチ表示装置としての機能が要求されないキーボード装置であって、かつ、タッチパネル式ディスプレーと同様に、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたキーボード装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１７０４１号公報
【特許文献２】特願２００９−２５３９３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特許文献２記載のキーボード装置は、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたことから、清掃がし易くなって汚れが固着し難くなり、見栄えが向上する上に、清潔な状態を保つことができ、機能性と美観とを高度に兼ね備えたものである。そして、平坦な入力操作面を実現するにあたり、静電容量方式のタッチパネルが採用されていることで、高感度の入力検知が可能となっている。
ところが、その感度の高さが、従来の複数のキースイッチを備える形式のキーボード装置には無い、特有の課題を抱える一因となっている。例えば、キーボード装置による操作を行なう場合、人間工学的には指をキーボード上に軽く触れた状態がデフォルト状態となるが、静電容量方式タッチパネルの座標検知信号によると、かかるデフォルト状態も検出してしまうことから、ユーザーが意図的に入力を行なう場合との区別を適切に把握することが困難な場合がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたキーボード装置において、機能性と美観とを高度に兼ね備えつつ、誤検知の虞を無くし、従来の複数のキースイッチを備えるキーボード装置と同等の確実な入力を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００８】
（１）最上面に位置する入力操作面が平坦面である、静電容量方式のタッチパネルを備えるキーボード操作部と、該キーボード操作部とは別体の下ケースと、前記キーボード操作部及び前記下ケースを、少なくとも三点で連結するフローティング機構と、前記キーボード操作部に加わる荷重を検知する荷重センサとを備えるキーボード装置（請求項１）。
本項に記載のキーボード装置は、キーボード操作部が、下ケースに対してフローティング機構により三点以上でフローティング支持されることで、下ケースに対して所定の自由度を以って（すなわち変位が許容された状態で）、キーボード操作部は下ケースによって安定保持される。そして、下ケースに対するキーボード操作部の変位が許容されていることで、キーボード操作部に加わる荷重が、下ケースに対するキーボード操作部の変位と共に荷重センサへと伝えられ、キーボード操作部に加わる荷重の把握が可能となる。なお、下ケースに対するキーボード操作部の姿勢を安定保持する上で、フローティング機構により、少なくとも三点で両者を連結する必要があるが、連結点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【０００９】
（２）上記（１）項において、前記キーボード操作部に加わる荷重を少なくとも三点で検知する、荷重センサを備えるキーボード装置（請求項２）。
本項に記載のキーボード装置は、荷重センサにより検知される少なくとも三点の加重の、大小の比較から、キーボード操作部に加わる荷重が、キーボードのどの部分に付与されたものであるかを、少なくとも入力操作面の概略的なエリア毎に、把握することができる。なお、キーボード操作部のどのエリアに荷重が加わったかを把握する上で、荷重センサにより、少なくとも三点で荷重を把握する必要があるが、測定点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【００１０】
（３）上記（１）、（２）項において、前記荷重センサから得られる荷重情報に基づき、キーボード操作部に加わる荷重エリアを特定し、前記タッチパネルから得られる座標情報と共に前記荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手段を備えるキーボード装置（請求項３）。
本項に記載のキーボード装置は、制御手段によって、荷重センサから得られる荷重情報（検出される荷重値）に基づき、キーボード操作部に加わる荷重エリアを特定し、タッチパネルから得られる座標情報と共に該荷重エリアを考慮して入力操作を認識することで、ユーザーが指をキーボード上に軽く触れたデフォルト状態と、ユーザーが意図的に入力を行なうキー操作状態との区別を行うものである。
【００１１】
（４）上記（１）〜（３）項において、前記フローティング機構は、前記キーボード操作部と前記下ケースとに上下方向の間隙を確保した状態で両者を連結する板ばね部材を備えるキーボード装置。
本項に記載のキーボード装置は、板バネ部材によってキーボード操作部と下ケースとを連結することで、キーボード操作部は下ケースに対しフローティング支持される。
（５）上記（４）項において、前記荷重センサを構成するための、前記板ばね部材に固定されるストレインゲージを含むキーボード装置（請求項４）。
本項に記載のキーボード装置は、板バネ部材に固定されるストレインゲージを含む荷重センサによって、下ケースに対しフローティング支持されるキーボード操作部に加わる荷重を、板バネ部材の変形から把握するものである。なお、板ばね部材は、ストレインゲージが固定可能であって、かつ、その変形をストレインゲージに伝えることが可能な部材であれば、他の弾性部材であっても良い。
【００１２】
（６）なお、上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載のキーボード装置を用い、パーソナルコンピュータ用キーボード装置、電子機器コントローラ、電子卓上計算機を提供することが可能である（請求項５〜７）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明はこのように構成したので、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたキーボード装置において、機能性と美観とを高度に兼ね備えつつ、誤検知の虞を無くし、従来の複数のキースイッチを備えるキーボード装置と同等の確実な入力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るキーボード装置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図２】図１に示されたキーボード装置の、キーボード操作部の分解斜視図である。
【図３】図１に示されたキーボード装置の構成要素を模式的に示した分解図である。
【図４】図１に示されたキーボード装置の、フローティング機構を模式的に示した斜視図である。
【図５】図１に示されたキーボード装置の、キーボード操作部と下ケースとに確保された、上下方向の間隙を示す部分断面図である。
【図６】図１に示されたキーボード装置の、フローティング機構周辺部の構造の具体例を示す図であり、（ａ）は板ばね部材及びストレインゲージの平面図、（ｂ）はその組み込み状態を示す側面図である。
【図７】図１に示されたキーボード装置の、タッチパネルの静電遮断手段を示す平面図である。
【図８】図１に示されたキーボード装置の、タッチパネルから得られる座標情報と共に該荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手段の構成を示すブロック図である。
【図９】図１に示されたキーボード装置の、タッチパネルから得られる座標情報と共に該荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手順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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。又、本説明中「上下方向」とは、本発明の一実施形態に係るキーボード装置を平置きして、入力操作面が水平に位置する状態での、上下方向を意味する。
【００１６】
本発明の一実施形態に係るキーボード装置は、図１〜図３に示されるように、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」ともいう。）用キーボード装置である。
図１に示すように、このパソコン用キーボード装置は、平面視が横長の長方形で縦断面がほぼ逆台形の浅い角皿状の下ケース１を備える。下ケース１は、合成樹脂成型、例えばＡＢＳ樹脂成型によって作製され、底面に脚部１ａを備える。この下ケース１内には、後述するタッチによって情報、具体的には記号の入力操作を行なうキーボード装置の主要部が収納されている。具体的には、このキーボード装置は、図２から図４に示すように、下ケース１とキーボード操作部１０とが別体に形成され、かつ、両者がフローティング機構１４によって連結されることで、図１に示される外観を呈するものである。
キーボード操作部１０は、透光性のタッチパネル２と、任意の記号３ａ（図１参照）が印刷された記号印刷フィルム３と、この記号印刷フィルム３を照明する面発光層であるバックライトデバイス４との積層体５が収納されている。この場合、タッチパネル２は記号印刷フィルム３の上面側、図示例では上面に配置され、バックライトデバイス４は記号印刷フィルム３の下面側、図示例では下面に配置されている。又、本実施形態に係るキーボード装置においては、装置最上面に位置する入力操作面６は凹凸のない平坦面とされている。
【００１７】
基本的な構成は以上に述べた通りであるが、本実施形態においては、更に以下のように構成されている。
すなわち、上記タッチパネル２の上面側、本実施形態ではタッチパネル２上面には、透光性を有するカバーパネル７が積層配置されている。
このカバーパネル７は、トレー１６と共にキーボード操作部１０の外殻を形成するものであり、完成状態で装置最上部に位置する。つまり、カバーパネル７の上面は入力操作面６をなすもので、凹凸のない平坦面とされている。なお、トレー１６は、下ケース１同様に、合成樹脂成型、例えばＡＢＳ樹脂成型によって作製され、後述するキーボード操作部１０内部の積層構造物を収容可能な深さで、かつ、下ケース１と重なることで、図１に示されるようなパソコン用キーボード装置の形態を奏するものであれば良い。又、カバーパネル７とトレー１６とは、接着、嵌合等、適切な方法によって固定される。
【００１８】
上記カバーパネル７は、ハーフミラー若しくはスモークパネル、又は透光性のプレートやシート等（透光性パネルと総称する。）とハーフミラーとを積層してなる。本実施形態では、図３に示されるように、透光性パネル８とハーフミラー９とを積層してなり、ハーフミラー９を上記タッチパネル２側に向けて配置した。
本実施形態において、上記透光性パネル８は透明アクリル板又は透明ポリカーボネート板からなる。又ハーフミラー９は、例えば膜状やフィルム状のハーフミラーからなり、透光性パネル８に被着してカバーパネル７を構成する。
【００１９】
ハーフミラー９をタッチパネル２側に向けて配置、つまり透光性パネル８を装置上面側に向けて配置するのは次の理由による。
すなわち、透光性パネル８を装置上面側に向けて配置した場合、装置最上面、つまり入力操作面６は透光性パネル８の上面となる。そして、透光性パネル８を形成するアクリル板やポリカーボネート板は、いずれも耐久性、耐衝撃性、絶縁性等に優れ、その下面側に配置されたキーボード装置構成部材、つまりハーフミラー９、タッチパネル２、記号印刷フィルム３及びバックライトデバイス４等を、特に入力操作面６近くに位置するハーフミラー９及びタッチパネル２を機械的、電気的に保護できるからである。
又、アクリル板やポリカーボネート板は、上記の耐久性、耐衝撃性、絶縁性等の他、透光性にも優れ、その下面側のハーフミラー９及びタッチパネル２を通した、記号印刷フィルム３上の印刷記号３ａの視認性に優れ、又凹凸のない平坦面が容易に得られる。更に、表面に付着した塵埃や人体油脂分等の汚れを容易に除去できる材質であって、キーボード装置最上面の入力操作面６を形成する透光性パネル８（カバーパネル７の上面形成部材）として最適となるからである。
【００２０】
上記のようにカバーパネル７及びタッチパネル２は透光性を有するので、装置最上面（入力操作面６）においてタッチパネル２下面の記号印刷フィルム３に印刷された記号３ａを透視可能である。カバーパネル７が透光性パネル８とハーフミラー９とで構成されている場合は、バックライトデバイス４の点灯時には記号印刷フィルム３に印刷された記号３ａを、装置最上面をなす入力操作面６から明瞭に透視できる。なお、バックライトデバイス４の消灯時には入力操作面６をなす装置最上面は鏡面状態になり、鏡としての効果が発揮される。
【００２１】
上記タッチパネル２は、記号印刷フィルム３に印刷された記号群１１を、その表面側から透かして見ながら所望の記号３ａの位置を指等でタッチし、その記号３ａの位置に応じた情報（記号情報）を生成して出力するための装置である。このタッチパネル２は、後述するタッチパネル駆動回路と協働してキーボード装置としての機能（タッチにより指示された記号３ａに応じた情報を出力する機能）を実現する。
このタッチパネル２は、本実施形態では静電容量方式のタッチパネルからなる。静電容量方式のタッチパネル２は、他の代表的な抵抗膜方式のタッチパネルに比べて、透光性に優れたタッチパネルを簡単に構成できるからである。
【００２２】
更に本実施形態において、ハーフミラー９は誘電体多層膜によるハーフミラー（誘電体ハーフミラー）からなる。これは、静電容量方式のタッチパネル２において、膜状ハーフミラーの使用を可能にするためである。又、誘電体ハーフミラー９によれば、本実施形態に係るキーボード装置を記号入力装置として動作させず（タッチパネル２を非動作状態として）、バックライトデバイス４のみを動作状態とした場合に、入力操作面６をなす装置最上面にて誘電体多層膜の特性に応じて色づけされた鏡面が得られるからである。
【００２３】
記号印刷フィルム３とは、透光性の基材フィルムの面に予め決められた多数の記号３ａ（記号群１１）を予め決められた位置にポジ状態（陽画）又はネガ状態（陰画）にて印刷されたフィルム、つまりポジ記号印刷フィルム又はネガ記号印刷フィルムを指す。
本実施形態では、記号３ａ部分には光が透過して記号３ａのみが高輝度で現われるパターンで印刷を行い、例えば記号３ａの輪郭のみの印刷を行い、地（背景）の部分には黒色等の暗色にて一様な印刷を行なうネガ記号印刷フィルムを記号印刷フィルム３として用いている。これは、記号３ａ（記号群１１）及び、ネガ記号印刷上、記号印刷フィルム面に表われる記号群１１の印刷領域の外枠部分のみが浮かび上がり、視認性や見栄えがよくなることが主な理由である。
【００２４】
記号３ａの印刷方法としてはシルク印刷法が好適である。上記のようにタッチパネル２として静電容量方式のタッチパネルを用いた場合には、タッチパネル２の誤動作を防止するため、金属性物質が含まれていないインクを用いて記号３ａの印刷を行なう。
記号印刷フィルム３への印刷は、基材フィルムの表面（タッチパネル２側）若しくは裏面（バックライトデバイス４側）、又は表，裏両面のいずれに行なってもよいが、表面に行なったほうが入力操作面６から文字が浮かび上がって見える効果をより高めることができる。又、表，裏いずれか一方の面に行なったほうが低コスト化が図れる。
なお記号とは、文字、数字及びその他の記号を指すことは既に述べたが、パソコン用キーボード装置においては、英数字、ファンクションキー記号、その他の特殊記号等、所定のキー配列に係る各種の記号を指す。この記号は、予め定められたキー配列に従って配列されている。
【００２５】
上記バックライトデバイス４としては、本実施形態ではＬＥＤと導光板からなるサイドライト方式のバックライトデバイスが用いられている。この場合、記号位置の明るさを確保し、かつＬＥＤの数を減らせるように、実際に照明する記号３ａに対応する位置のみで発光するように、バックライトデバイス４の導光板形状（パターン）が形成されている。 ＬＥＤと導光板からなるサイドライト方式のバックライトデバイスに代えて、無機ＥＬ発光素子からなるバックライトデバイスを使用してもよく、これによればキーボード装置をより薄型にすることができる。
【００２６】
更に、本実施形態では、バックライトデバイス４の下面を覆うように、反射板１８が設けられている。反射板１８は、白色樹脂、銀メッキ版などの反射性材料からなり、バックライトデバイス４の下面から外部に放出する光を反射してバックライトデバイス４の内部に再入光させるものである。したがって、反射板１８を独立して設けることなく、トレー１６の底面に上記反射機能を持たせることとしても良い。
更に、トレー１６の下面には、本キーボード装置を駆動する回路、すなわちタッチパネル駆動回路、バックライトデバイス点消灯回路（図示せず）を搭載した基板（回路基板）１２が配置されている。トレー１６に対する回路基板１２の固定は、タッピンねじ等適切な固定手段を用いて行われる。
【００２７】
フローティング機構１４は、図４に示されるように、下ケース１とキーボード操作部１０とを連結する板ばね部材２０を備えている。図４の例では、板ばね部材２０はその一端部を下ケース１に、他端部をキーボード操作部１０に固定するようにして、各四点で連結されることで、キーボード操作部１０は下ケース１によって安定保持される。そして、キーボード操作部１０に荷重が加わると、板ばね部材２０の撓みを誘発することとなる。板ばね部材２０には、荷重センサを構成するためのストレインゲージ２２が固定されており、板ばね部材２０の撓みをこのストレインゲージ２２で検出することで、各四点のフローティング機構１４が受ける荷重を把握することができる。又、板ばね部材２０の弾性によって、常時、図５に符号Ｙで示されるように、キーボード操作部１０と下ケース１とに上下方向の間隙が確保される。なお、図５の例では、キーボード操作部１０のトレー１６には、下ケース１の周囲を囲むように縁壁が１６ａが形成されており、下ケース１に対するキーボード操作部１０の上下方向の変位が円滑に行われるよう、縁壁１６ａと下ケース１の周端部との間に、適切なクリアランスＸが与えられている。
【００２８】
フローティング機構１４周辺部の、より具体的な構造例としては、図６に示されるように、板ばね部材２０はステンレス等の弾性変形可能な金属材料で構成され、その一端部及び他端部には、開口２０が形成されている。そして、この開口２０ａにねじ２４を挿通して、下ケース１及びキーボード操作部１０のトレー１６に形成された、ボス１ｂ、１６ｂに対しねじ止めされる。又、ストレインゲージ２２は、図６に示されるように、板ばね部材２０の一面に固定され、シリコンコーティング２２ａが施されている。
【００２９】
又、タッチパネル２とハーフミラー９との間には、図７に示されるタッチパネルの静電遮断手段２６が設けられている。この静電防止手段２６は、例えば、キー配列領域２６Ａと、静電遮断領域２６Ｂとに区分けした静電遮蔽シートをタッチパネル２の上面に配置したものである。そして、特に、ユーザーがパソコン用キーボード装置を操作する際に、手前側に位置する範囲の静電遮断領域２６Ｂの幅が、広くなるように構成される。なお、静電遮断領域２６Ｂは手前側に配置されることが必須であり、その他のエリアについては、適宜設けることとする。図１には、上記２つの領域の境界線２６Ｃが点線で示されている。
又、静電防止手段２６は、透明な樹脂シートに、静電遮断素材を塗布したものであっても良く、タッチパネル２又はハーフミラー９に静電遮蔽素材を直接塗布しても良い。
【００３０】
さて、回路基板１２上に構成されたタッチパネル駆動回路は、カバーパネル７上面の入力操作面６、換言すればタッチパネル２面のタッチ位置をタッチパネル２と協働してキーボード装置としての機能を実現する、つまりタッチにより指示された記号３ａに応じた情報を出力するマイクロコンピュータを構成するものである。具体的には、タッチパネル２の位置検知機能により、操作者がタッチした（実際には入力操作面６を介してタッチした）タッチパネル２面上の位置の信号を受け、この位置信号と記号印刷フィルム３面上の記号３ａとの予め定められた対応付けに基づく特定の信号を、タッチにより指示した記号３ａとして生成し、出力する。
【００３１】
静電容量方式のタッチパネル２は、タッチしたタッチパネル２面上（入力操作面６上）の位置を、静電気によって発生した電気信号を検知して位置検知を行なうタッチパネルである。この静電容量方式のタッチパネル２及び上記タッチパネル駆動回路は共に周知の技術によるものである。すなわち、これら静電容量方式のタッチパネル２及びタッチパネル駆動回路（回路基板１２）としては、静電気による電気信号を用いた位置検知方式であって、最終的にタッチパネル２面上のタッチ位置に対応付けられた記号３ａに対応する特定の信号がタッチパネル駆動回路から出力されれば、如何なる構成のタッチパネル２及びタッチパネル駆動回路であってもよい。
【００３２】
又、回路基板１２上に構成されたタッチパネル駆動回路は、カバーパネル７上面の入力操作面６、換言すればタッチパネル２面のタッチ位置を、荷重センサを構成するストレインゲージ２２とも協働してキーボード装置としての機能を実現する制御手段（マイクロコンピュータ）を構成している。具体的には、図８に示されるように、静電容量パネルである透光性のタッチパネル２から得られる座標情報を、前述のように、キーコード変換部１２Ａにおいてキーコードに変換する。
又、ストレインゲージ２２から得られる荷重値を荷重応答監視部１２Ｂで監視し、荷重エリアを特定する。荷重エリアの特定は、例えば、図４の例では、四つのストレインゲージ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄを中心としてタッチパネル２を四つのエリアに仮想的に区分けし、各ストレインゲージにより検出される荷重値の大小の比較から、いずれかのストレインゲージに最も近いエリアに荷重が付与されたと判断するものである。その結果、デフォルト状態ではなく、ユーザーが意図的に入力を行なう通常動作と把握される場合には、打鍵有効信号をキーコード変換部１２Ａに送る。そして、キーコードがパーソナルコンピュータ２８へと出力される。
【００３３】
このときの制御フローの具体例は、図９の通りである。
（Ｓ１００）：荷重センサ（ストレインゲージ２２）から荷重エリアを特定する。
（Ｓ１１０）：パネル座標情報からキーを特定する。
（Ｓ１２０）：Ｓ１１０で特定されたキーがＳ１００で得られた荷重エリア内のキーであるか否かを判断する。荷重エリア内のキーでない場合には、デフォルト状態と判断する。
（Ｓ１３０）：Ｓ１１０で特定されたキーがＳ１００で得られた荷重エリア内のキーである場合には、キーコードがパーソナルコンピュータ２８へと出力される。
【００３４】
なお、上記バックライトデバイス４の点消灯回路は図示省略されているが、ここではタッチパネル駆動回路（回路基板１２）と同一基板上に配設されている。この場合、バックライトデバイス４の点消灯回路の配線等が静電容量方式のタッチパネル２の位置検知動作に影響を及ぼさないように構成されている。このことは、バックライトデバイス４の点消灯回路がタッチパネル駆動回路の回路基板１２とは別個に配設されている場合も同様である。
更に、本実施形態においては、図示しないがタッチパネル２へのタッチの検知に連動して作動する振動モータ（Ｈａｐｔｉｃｓ）を備えている。必要以上に大きな音を周囲に放出することなく、入力操作面６にタッチされたことを操作者に報知するためである。
【００３５】
上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
まず、本発明の実施の形態によれば、キーボード操作部１０が、下ケース１に対してフローティング機構１４により三点以上でフローティング支持されることで、下ケース１に対して所定の自由度を以って（すなわち変位が許容された状態で）、キーボード操作部１０は下ケース１によって安定保持される。そして、下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位が許容されていることで、キーボード操作部１０に加わる荷重が、下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位と共に荷重センサ（ストレインゲージ２２）へと伝えられ、キーボード操作部１０に加わる荷重の把握が可能となる。なお、下ケース１に対するキーボード操作部１０の姿勢を安定保持する上で、フローティング機構１４により、少なくとも三点で両者を連結する必要があるが、連結点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【００３６】
又、荷重センサにより検知される少なくとも三点の加重の、大小の比較から、キーボード操作部に加わる荷重が、キーボードのどの部分に付与されたものであるかを、少なくとも入力操作面の概略的なエリア毎に、把握することができる。なお、キーボード操作部１０のどのエリアに荷重が加わったかを把握する上で、荷重センサにより、少なくとも三点で荷重を把握する必要があるが、測定点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【００３７】
又、本発明の実施の形態では、板バネ部材２０によってキーボード部材１０と下ケース１とを連結することで、キーボード部材１０は下ケース１に対しフローティング支持される。しかも、板バネ部材２０に固定されるストレインゲージ２２を含む荷重センサによって、下ケース１に対しフローティング支持されるキーボード部材１０に加わる荷重を、板バネ部材２０の変形から把握するものである。
【００３８】
そして、回路基板１２上に構成された制御手段によって、荷重センサ（ストレインゲージ２２）から得られる荷重情報に基づき、キーボード操作部１０に加わる荷重エリアを特定し、タッチパネル２から得られる座標情報と共に、荷重エリアを考慮して入力操作を認識することで（図８、図９参照）、ユーザーが指をキーボード上に軽く触れたデフォルト状態と、ユーザーが意図的に入力を行なうキー操作状態との区別を、正確に行うことができる。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態では、パーソナルコンピュータ用キーボード装置への適用例を説明したが、本発明は、他の電子機器用のキーボード装置、例えば、ＡＶ機器用リモコン等の電子機器コントローラや、電子卓上計算機にも、同様に適用可能であることは、理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４０】
１：下ケース、２：透光性のタッチパネル、３：記号印刷フィルム、３ａ：記号、４：バックライトデバイス、５：積層体、６：入力操作面(装置最上面)、７：カバーパネル、８：透光性パネル、９:ハーフミラー、１０：キーボード操作部、１１：記号群、１２：回路基板、１４：フローティング機構、１６：トレー、１８：反射板、２０：板ばね部材、２２：ストレインゲージ、２６：タッチパネルの静電遮断手段、２８：パーソナルコンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キーボード装置及びこれを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器とユーザーとの入力用インターフェイスとして、従来からキーボード装置が広く用いられている。このキーボード装置は、従来、複数のキースイッチを備えるものが一般的であったが、近年では、ＬＣＤ（液晶表示装置）やＣＲＴ等の表示装置の画面上に配置され、その画面に表示される文字、数字及びその他の記号（図形、像等からなるアイコンと称される絵記号等を含む。複数の記号で１つの記号をなすものも含む。）を、その表面側から透かして見ながら所望の文字、数字及びその他の記号（記号と総称する。）の位置を指等でタッチし、その記号位置に応じた情報を生成して出力する装置も広く普及している（例えば、特許文献１参照）。一例として、銀行等の現金自動預け払い機やカーナビゲータ等においては、タッチパネル式ディスプレーとして以前から普及しており、又携帯情報端末、電子辞書等の小型電子機器でも盛んに使われるようになっている。
【０００３】
一方、マルチ表示装置としての機能を必要としない場合には、ＬＣＤやＣＲＴ等の表示装置を特に併設する必要はなく、タッチパネル式ディスプレーではオーバースペックとなり、簡易な入力装置としてはコスト高となる。そこで、本出願人らにより、マルチ表示装置としての機能が要求されないキーボード装置であって、かつ、タッチパネル式ディスプレーと同様に、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたキーボード装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１７０４１号公報
【特許文献２】特願２００９−２５３９３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、特許文献２記載のキーボード装置は、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたことから、清掃がし易くなって汚れが固着し難くなり、見栄えが向上する上に、清潔な状態を保つことができ、機能性と美観とを高度に兼ね備えたものである。そして、平坦な入力操作面を実現するにあたり、静電容量方式のタッチパネルが採用されていることで、高感度の入力検知が可能となっている。
ところが、その感度の高さが、従来の複数のキースイッチを備える形式のキーボード装置には無い、特有の課題を抱える一因となっている。例えば、キーボード装置による操作を行なう場合、人間工学的には指をキーボード上に軽く触れた状態がデフォルト状態となるが、静電容量方式タッチパネルの座標検知信号によると、かかるデフォルト状態も検出してしまうことから、ユーザーが意図的に入力を行なう場合との区別を適切に把握することが困難な場合がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたキーボード装置において、機能性と美観とを高度に兼ね備えつつ、誤検知の虞を無くし、従来の複数のキースイッチを備えるキーボード装置と同等の確実な入力を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００８】
（１）最上面に位置する入力操作面が平坦面である、静電容量方式のタッチパネルを備えるキーボード操作部と、該キーボード操作部とは別体の下ケースと、前記キーボード操作部及び前記下ケースを、少なくとも三点で連結するフローティング機構と、前記キーボード操作部に加わる荷重を検知する荷重センサとを備えるキーボード装置（請求項１）。
本項に記載のキーボード装置は、キーボード操作部が、下ケースに対してフローティング機構により三点以上でフローティング支持されることで、下ケースに対して所定の自由度を以って（すなわち変位が許容された状態で）、キーボード操作部は下ケースによって安定保持される。そして、下ケースに対するキーボード操作部の変位が許容されていることで、キーボード操作部に加わる荷重が、下ケースに対するキーボード操作部の変位と共に荷重センサへと伝えられ、キーボード操作部に加わる荷重の把握が可能となる。なお、下ケースに対するキーボード操作部の姿勢を安定保持する上で、フローティング機構により、少なくとも三点で両者を連結する必要があるが、連結点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【０００９】
（２）上記（１）項において、前記キーボード操作部に加わる荷重を少なくとも三点で検知する、荷重センサを備えるキーボード装置（請求項２）。
本項に記載のキーボード装置は、荷重センサにより検知される少なくとも三点の加重の、大小の比較から、キーボード操作部に加わる荷重が、キーボードのどの部分に付与されたものであるかを、少なくとも入力操作面の概略的なエリア毎に、把握することができる。なお、キーボード操作部のどのエリアに荷重が加わったかを把握する上で、荷重センサにより、少なくとも三点で荷重を把握する必要があるが、測定点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【００１０】
（３）上記（１）、（２）項において、前記荷重センサから得られる荷重情報に基づき、キーボード操作部に加わる荷重エリアを特定し、前記タッチパネルから得られる座標情報と共に前記荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手段を備えるキーボード装置（請求項３）。
本項に記載のキーボード装置は、制御手段によって、荷重センサから得られる荷重情報（検出される荷重値）に基づき、キーボード操作部に加わる荷重エリアを特定し、タッチパネルから得られる座標情報と共に該荷重エリアを考慮して入力操作を認識することで、ユーザーが指をキーボード上に軽く触れたデフォルト状態と、ユーザーが意図的に入力を行なうキー操作状態との区別を行うものである。
【００１１】
（４）上記（１）〜（３）項において、前記フローティング機構は、前記キーボード操作部と前記下ケースとに上下方向の間隙を確保した状態で両者を連結する板ばね部材を備えるキーボード装置。
本項に記載のキーボード装置は、板バネ部材によってキーボード操作部と下ケースとを連結することで、キーボード操作部は下ケースに対しフローティング支持される。
（５）上記（４）項において、前記荷重センサを構成するための、前記板ばね部材に固定されるストレインゲージを含むキーボード装置（請求項４）。
本項に記載のキーボード装置は、板バネ部材に固定されるストレインゲージを含む荷重センサによって、下ケースに対しフローティング支持されるキーボード操作部に加わる荷重を、板バネ部材の変形から把握するものである。なお、板ばね部材は、ストレインゲージが固定可能であって、かつ、その変形をストレインゲージに伝えることが可能な部材であれば、他の弾性部材であっても良い。
【００１２】
（６）なお、上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載のキーボード装置を用い、パーソナルコンピュータ用キーボード装置、電子機器コントローラ、電子卓上計算機を提供することが可能である（請求項５〜７）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明はこのように構成したので、最上面に位置する入力操作面が平坦面とされたキーボード装置において、機能性と美観とを高度に兼ね備えつつ、誤検知の虞を無くし、従来の複数のキースイッチを備えるキーボード装置と同等の確実な入力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るキーボード装置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図２】図１に示されたキーボード装置の、キーボード操作部の分解斜視図である。
【図３】図１に示されたキーボード装置の構成要素を模式的に示した分解図である。
【図４】図１に示されたキーボード装置の、フローティング機構を模式的に示した斜視図である。
【図５】図１に示されたキーボード装置の、キーボード操作部と下ケースとに確保された、上下方向の間隙を示す部分断面図である。
【図６】図１に示されたキーボード装置の、フローティング機構周辺部の構造の具体例を示す図であり、（ａ）は板ばね部材及びストレインゲージの平面図、（ｂ）はその組み込み状態を示す側面図である。
【図７】図１に示されたキーボード装置の、タッチパネルの静電遮断手段を示す平面図である。
【図８】図１に示されたキーボード装置の、タッチパネルから得られる座標情報と共に該荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手段の構成を示すブロック図である。
【図９】図１に示されたキーボード装置の、タッチパネルから得られる座標情報と共に該荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手順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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。又、本説明中「上下方向」とは、本発明の一実施形態に係るキーボード装置を平置きして、入力操作面が水平に位置する状態での、上下方向を意味する。
【００１６】
本発明の一実施形態に係るキーボード装置は、図１〜図３に示されるように、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」ともいう。）用キーボード装置である。
図１に示すように、このパソコン用キーボード装置は、平面視が横長の長方形で縦断面がほぼ逆台形の浅い角皿状の下ケース１を備える。下ケース１は、合成樹脂成型、例えばＡＢＳ樹脂成型によって作製され、底面に脚部１ａを備える。この下ケース１内には、後述するタッチによって情報、具体的には記号の入力操作を行なうキーボード装置の主要部が収納されている。具体的には、このキーボード装置は、図２から図４に示すように、下ケース１とキーボード操作部１０とが別体に形成され、かつ、両者がフローティング機構１４によって連結されることで、図１に示される外観を呈するものである。
キーボード操作部１０は、透光性のタッチパネル２と、任意の記号３ａ（図１参照）が印刷された記号印刷フィルム３と、この記号印刷フィルム３を照明する面発光層であるバックライトデバイス４との積層体５が収納されている。この場合、タッチパネル２は記号印刷フィルム３の上面側、図示例では上面に配置され、バックライトデバイス４は記号印刷フィルム３の下面側、図示例では下面に配置されている。又、本実施形態に係るキーボード装置においては、装置最上面に位置する入力操作面６は凹凸のない平坦面とされている。
【００１７】
基本的な構成は以上に述べた通りであるが、本実施形態においては、更に以下のように構成されている。
すなわち、上記タッチパネル２の上面側、本実施形態ではタッチパネル２上面には、透光性を有するカバーパネル７が積層配置されている。
このカバーパネル７は、トレー１６と共にキーボード操作部１０の外殻を形成するものであり、完成状態で装置最上部に位置する。つまり、カバーパネル７の上面は入力操作面６をなすもので、凹凸のない平坦面とされている。なお、トレー１６は、下ケース１同様に、合成樹脂成型、例えばＡＢＳ樹脂成型によって作製され、後述するキーボード操作部１０内部の積層構造物を収容可能な深さで、かつ、下ケース１と重なることで、図１に示されるようなパソコン用キーボード装置の形態を奏するものであれば良い。又、カバーパネル７とトレー１６とは、接着、嵌合等、適切な方法によって固定される。
【００１８】
上記カバーパネル７は、ハーフミラー若しくはスモークパネル、又は透光性のプレートやシート等（透光性パネルと総称する。）とハーフミラーとを積層してなる。本実施形態では、図３に示されるように、透光性パネル８とハーフミラー９とを積層してなり、ハーフミラー９を上記タッチパネル２側に向けて配置した。
本実施形態において、上記透光性パネル８は透明アクリル板又は透明ポリカーボネート板からなる。又ハーフミラー９は、例えば膜状やフィルム状のハーフミラーからなり、透光性パネル８に被着してカバーパネル７を構成する。
【００１９】
ハーフミラー９をタッチパネル２側に向けて配置、つまり透光性パネル８を装置上面側に向けて配置するのは次の理由による。
すなわち、透光性パネル８を装置上面側に向けて配置した場合、装置最上面、つまり入力操作面６は透光性パネル８の上面となる。そして、透光性パネル８を形成するアクリル板やポリカーボネート板は、いずれも耐久性、耐衝撃性、絶縁性等に優れ、その下面側に配置されたキーボード装置構成部材、つまりハーフミラー９、タッチパネル２、記号印刷フィルム３及びバックライトデバイス４等を、特に入力操作面６近くに位置するハーフミラー９及びタッチパネル２を機械的、電気的に保護できるからである。
又、アクリル板やポリカーボネート板は、上記の耐久性、耐衝撃性、絶縁性等の他、透光性にも優れ、その下面側のハーフミラー９及びタッチパネル２を通した、記号印刷フィルム３上の印刷記号３ａの視認性に優れ、又凹凸のない平坦面が容易に得られる。更に、表面に付着した塵埃や人体油脂分等の汚れを容易に除去できる材質であって、キーボード装置最上面の入力操作面６を形成する透光性パネル８（カバーパネル７の上面形成部材）として最適となるからである。
【００２０】
上記のようにカバーパネル７及びタッチパネル２は透光性を有するので、装置最上面（入力操作面６）においてタッチパネル２下面の記号印刷フィルム３に印刷された記号３ａを透視可能である。カバーパネル７が透光性パネル８とハーフミラー９とで構成されている場合は、バックライトデバイス４の点灯時には記号印刷フィルム３に印刷された記号３ａを、装置最上面をなす入力操作面６から明瞭に透視できる。なお、バックライトデバイス４の消灯時には入力操作面６をなす装置最上面は鏡面状態になり、鏡としての効果が発揮される。
【００２１】
上記タッチパネル２は、記号印刷フィルム３に印刷された記号群１１を、その表面側から透かして見ながら所望の記号３ａの位置を指等でタッチし、その記号３ａの位置に応じた情報（記号情報）を生成して出力するための装置である。このタッチパネル２は、後述するタッチパネル駆動回路と協働してキーボード装置としての機能（タッチにより指示された記号３ａに応じた情報を出力する機能）を実現する。
このタッチパネル２は、本実施形態では静電容量方式のタッチパネルからなる。静電容量方式のタッチパネル２は、他の代表的な抵抗膜方式のタッチパネルに比べて、透光性に優れたタッチパネルを簡単に構成できるからである。
【００２２】
更に本実施形態において、ハーフミラー９は誘電体多層膜によるハーフミラー（誘電体ハーフミラー）からなる。これは、静電容量方式のタッチパネル２において、膜状ハーフミラーの使用を可能にするためである。又、誘電体ハーフミラー９によれば、本実施形態に係るキーボード装置を記号入力装置として動作させず（タッチパネル２を非動作状態として）、バックライトデバイス４のみを動作状態とした場合に、入力操作面６をなす装置最上面にて誘電体多層膜の特性に応じて色づけされた鏡面が得られるからである。
【００２３】
記号印刷フィルム３とは、透光性の基材フィルムの面に予め決められた多数の記号３ａ（記号群１１）を予め決められた位置にポジ状態（陽画）又はネガ状態（陰画）にて印刷されたフィルム、つまりポジ記号印刷フィルム又はネガ記号印刷フィルムを指す。
本実施形態では、記号３ａ部分には光が透過して記号３ａのみが高輝度で現われるパターンで印刷を行い、例えば記号３ａの輪郭のみの印刷を行い、地（背景）の部分には黒色等の暗色にて一様な印刷を行なうネガ記号印刷フィルムを記号印刷フィルム３として用いている。これは、記号３ａ（記号群１１）及び、ネガ記号印刷上、記号印刷フィルム面に表われる記号群１１の印刷領域の外枠部分のみが浮かび上がり、視認性や見栄えがよくなることが主な理由である。
【００２４】
記号３ａの印刷方法としてはシルク印刷法が好適である。上記のようにタッチパネル２として静電容量方式のタッチパネルを用いた場合には、タッチパネル２の誤動作を防止するため、金属性物質が含まれていないインクを用いて記号３ａの印刷を行なう。
記号印刷フィルム３への印刷は、基材フィルムの表面（タッチパネル２側）若しくは裏面（バックライトデバイス４側）、又は表，裏両面のいずれに行なってもよいが、表面に行なったほうが入力操作面６から文字が浮かび上がって見える効果をより高めることができる。又、表，裏いずれか一方の面に行なったほうが低コスト化が図れる。
なお記号とは、文字、数字及びその他の記号を指すことは既に述べたが、パソコン用キーボード装置においては、英数字、ファンクションキー記号、その他の特殊記号等、所定のキー配列に係る各種の記号を指す。この記号は、予め定められたキー配列に従って配列されている。
【００２５】
上記バックライトデバイス４としては、本実施形態ではＬＥＤと導光板からなるサイドライト方式のバックライトデバイスが用いられている。この場合、記号位置の明るさを確保し、かつＬＥＤの数を減らせるように、実際に照明する記号３ａに対応する位置のみで発光するように、バックライトデバイス４の導光板形状（パターン）が形成されている。 ＬＥＤと導光板からなるサイドライト方式のバックライトデバイスに代えて、無機ＥＬ発光素子からなるバックライトデバイスを使用してもよく、これによればキーボード装置をより薄型にすることができる。
【００２６】
更に、本実施形態では、バックライトデバイス４の下面を覆うように、反射板１８が設けられている。反射板１８は、白色樹脂、銀メッキ版などの反射性材料からなり、バックライトデバイス４の下面から外部に放出する光を反射してバックライトデバイス４の内部に再入光させるものである。したがって、反射板１８を独立して設けることなく、トレー１６の底面に上記反射機能を持たせることとしても良い。
更に、トレー１６の下面には、本キーボード装置を駆動する回路、すなわちタッチパネル駆動回路、バックライトデバイス点消灯回路（図示せず）を搭載した基板（回路基板）１２が配置されている。トレー１６に対する回路基板１２の固定は、タッピンねじ等適切な固定手段を用いて行われる。
【００２７】
フローティング機構１４は、図４に示されるように、下ケース１とキーボード操作部１０とを連結する板ばね部材２０を備えている。図４の例では、板ばね部材２０はその一端部を下ケース１に、他端部をキーボード操作部１０に固定するようにして、各四点で連結されることで、キーボード操作部１０は下ケース１によって安定保持される。そして、キーボード操作部１０に荷重が加わると、板ばね部材２０の撓みを誘発することとなる。板ばね部材２０には、荷重センサを構成するためのストレインゲージ２２が固定されており、板ばね部材２０の撓みをこのストレインゲージ２２で検出することで、各四点のフローティング機構１４が受ける荷重を把握することができる。又、板ばね部材２０の弾性によって、常時、図５に符号Ｙで示されるように、キーボード操作部１０と下ケース１とに上下方向の間隙が確保される。なお、図５の例では、キーボード操作部１０のトレー１６には、下ケース１の周囲を囲むように縁壁が１６ａが形成されており、下ケース１に対するキーボード操作部１０の上下方向の変位が円滑に行われるよう、縁壁１６ａと下ケース１の周端部との間に、適切なクリアランスＸが与えられている。
【００２８】
フローティング機構１４周辺部の、より具体的な構造例としては、図６に示されるように、板ばね部材２０はステンレス等の弾性変形可能な金属材料で構成され、その一端部及び他端部には、開口２０が形成されている。そして、この開口２０ａにねじ２４を挿通して、下ケース１及びキーボード操作部１０のトレー１６に形成された、ボス１ｂ、１６ｂに対しねじ止めされる。又、ストレインゲージ２２は、図６に示されるように、板ばね部材２０の一面に固定され、シリコンコーティング２２ａが施されている。
【００２９】
又、タッチパネル２とハーフミラー９との間には、図７に示されるタッチパネルの静電遮断手段２６が設けられている。この静電防止手段２６は、例えば、キー配列領域２６Ａと、静電遮断領域２６Ｂとに区分けした静電遮蔽シートをタッチパネル２の上面に配置したものである。そして、特に、ユーザーがパソコン用キーボード装置を操作する際に、手前側に位置する範囲の静電遮断領域２６Ｂの幅が、広くなるように構成される。なお、静電遮断領域２６Ｂは手前側に配置されることが必須であり、その他のエリアについては、適宜設けることとする。図１には、上記２つの領域の境界線２６Ｃが点線で示されている。
又、静電防止手段２６は、透明な樹脂シートに、静電遮断素材を塗布したものであっても良く、タッチパネル２又はハーフミラー９に静電遮蔽素材を直接塗布しても良い。
【００３０】
さて、回路基板１２上に構成されたタッチパネル駆動回路は、カバーパネル７上面の入力操作面６、換言すればタッチパネル２面のタッチ位置をタッチパネル２と協働してキーボード装置としての機能を実現する、つまりタッチにより指示された記号３ａに応じた情報を出力するマイクロコンピュータを構成するものである。具体的には、タッチパネル２の位置検知機能により、操作者がタッチした（実際には入力操作面６を介してタッチした）タッチパネル２面上の位置の信号を受け、この位置信号と記号印刷フィルム３面上の記号３ａとの予め定められた対応付けに基づく特定の信号を、タッチにより指示した記号３ａとして生成し、出力する。
【００３１】
静電容量方式のタッチパネル２は、タッチしたタッチパネル２面上（入力操作面６上）の位置を、静電気によって発生した電気信号を検知して位置検知を行なうタッチパネルである。この静電容量方式のタッチパネル２及び上記タッチパネル駆動回路は共に周知の技術によるものである。すなわち、これら静電容量方式のタッチパネル２及びタッチパネル駆動回路（回路基板１２）としては、静電気による電気信号を用いた位置検知方式であって、最終的にタッチパネル２面上のタッチ位置に対応付けられた記号３ａに対応する特定の信号がタッチパネル駆動回路から出力されれば、如何なる構成のタッチパネル２及びタッチパネル駆動回路であってもよい。
【００３２】
又、回路基板１２上に構成されたタッチパネル駆動回路は、カバーパネル７上面の入力操作面６、換言すればタッチパネル２面のタッチ位置を、荷重センサを構成するストレインゲージ２２とも協働してキーボード装置としての機能を実現する制御手段（マイクロコンピュータ）を構成している。具体的には、図８に示されるように、静電容量パネルである透光性のタッチパネル２から得られる座標情報を、前述のように、キーコード変換部１２Ａにおいてキーコードに変換する。
又、ストレインゲージ２２から得られる荷重値を荷重応答監視部１２Ｂで監視し、荷重エリアを特定する。荷重エリアの特定は、例えば、図４の例では、四つのストレインゲージ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄを中心としてタッチパネル２を四つのエリアに仮想的に区分けし、各ストレインゲージにより検出される荷重値の大小の比較から、いずれかのストレインゲージに最も近いエリアに荷重が付与されたと判断するものである。その結果、デフォルト状態ではなく、ユーザーが意図的に入力を行なう通常動作と把握される場合には、打鍵有効信号をキーコード変換部１２Ａに送る。そして、キーコードがパーソナルコンピュータ２８へと出力される。
【００３３】
このときの制御フローの具体例は、図９の通りである。
（Ｓ１００）：荷重センサ（ストレインゲージ２２）から荷重エリアを特定する。
（Ｓ１１０）：パネル座標情報からキーを特定する。
（Ｓ１２０）：Ｓ１１０で特定されたキーがＳ１００で得られた荷重エリア内のキーであるか否かを判断する。荷重エリア内のキーでない場合には、デフォルト状態と判断する。
（Ｓ１３０）：Ｓ１１０で特定されたキーがＳ１００で得られた荷重エリア内のキーである場合には、キーコードがパーソナルコンピュータ２８へと出力される。
【００３４】
なお、上記バックライトデバイス４の点消灯回路は図示省略されているが、ここではタッチパネル駆動回路（回路基板１２）と同一基板上に配設されている。この場合、バックライトデバイス４の点消灯回路の配線等が静電容量方式のタッチパネル２の位置検知動作に影響を及ぼさないように構成されている。このことは、バックライトデバイス４の点消灯回路がタッチパネル駆動回路の回路基板１２とは別個に配設されている場合も同様である。
更に、本実施形態においては、図示しないがタッチパネル２へのタッチの検知に連動して作動する振動モータ（Ｈａｐｔｉｃｓ）を備えている。必要以上に大きな音を周囲に放出することなく、入力操作面６にタッチされたことを操作者に報知するためである。
【００３５】
上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
まず、本発明の実施の形態によれば、キーボード操作部１０が、下ケース１に対してフローティング機構１４により三点以上でフローティング支持されることで、下ケース１に対して所定の自由度を以って（すなわち変位が許容された状態で）、キーボード操作部１０は下ケース１によって安定保持される。そして、下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位が許容されていることで、キーボード操作部１０に加わる荷重が、下ケース１に対するキーボード操作部１０の変位と共に荷重センサ（ストレインゲージ２２）へと伝えられ、キーボード操作部１０に加わる荷重の把握が可能となる。なお、下ケース１に対するキーボード操作部１０の姿勢を安定保持する上で、フローティング機構１４により、少なくとも三点で両者を連結する必要があるが、連結点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【００３６】
又、荷重センサにより検知される少なくとも三点の加重の、大小の比較から、キーボード操作部に加わる荷重が、キーボードのどの部分に付与されたものであるかを、少なくとも入力操作面の概略的なエリア毎に、把握することができる。なお、キーボード操作部１０のどのエリアに荷重が加わったかを把握する上で、荷重センサにより、少なくとも三点で荷重を把握する必要があるが、測定点数については、キーボード装置の大きさ等を考慮して、適宜選択されるものである。
【００３７】
又、本発明の実施の形態では、板バネ部材２０によってキーボード部材１０と下ケース１とを連結することで、キーボード部材１０は下ケース１に対しフローティング支持される。しかも、板バネ部材２０に固定されるストレインゲージ２２を含む荷重センサによって、下ケース１に対しフローティング支持されるキーボード部材１０に加わる荷重を、板バネ部材２０の変形から把握するものである。
【００３８】
そして、回路基板１２上に構成された制御手段によって、荷重センサ（ストレインゲージ２２）から得られる荷重情報に基づき、キーボード操作部１０に加わる荷重エリアを特定し、タッチパネル２から得られる座標情報と共に、荷重エリアを考慮して入力操作を認識することで（図８、図９参照）、ユーザーが指をキーボード上に軽く触れたデフォルト状態と、ユーザーが意図的に入力を行なうキー操作状態との区別を、正確に行うことができる。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態では、パーソナルコンピュータ用キーボード装置への適用例を説明したが、本発明は、他の電子機器用のキーボード装置、例えば、ＡＶ機器用リモコン等の電子機器コントローラや、電子卓上計算機にも、同様に適用可能であることは、理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４０】
１：下ケース、２：透光性のタッチパネル、３：記号印刷フィルム、３ａ：記号、４：バックライトデバイス、５：積層体、６：入力操作面(装置最上面)、７：カバーパネル、８：透光性パネル、９:ハーフミラー、１０：キーボード操作部、１１：記号群、１２：回路基板、１４：フローティング機構、１６：トレー、１８：反射板、２０：板ばね部材、２２：ストレインゲージ、２６：タッチパネルの静電遮断手段、２８：パーソナルコンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最上面に位置する入力操作面が平坦面である、静電容量方式のタッチパネルを備えるキーボード操作部と、該キーボード操作部とは別体の下ケースと、前記キーボード操作部及び前記下ケースを、少なくとも三点で連結するフローティング機構と、前記キーボード操作部に加わる荷重を検知する荷重センサとを備えることを特徴とするキーボード装置。
【請求項２】
前記キーボード操作部に加わる荷重を少なくとも三点で検知する、荷重センサを備えることを特徴とする請求項１記載のキーボード装置。
【請求項３】
前記荷重センサから得られる荷重情報に基づき、キーボード操作部に加わる荷重エリアを特定し、前記タッチパネルから得られる座標情報と共に前記荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のキーボード装置。
【請求項４】
前記フローティング機構は、前記キーボード操作部と前記下ケースとに上下方向の間隙を確保した状態で両者を連結する板ばね部材を備え、かつ、前記荷重センサを構成するための、前記板ばね部材に固定されるストレインゲージを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のキーボード装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のキーボード装置を用いたことを特徴とするパーソナルコンピュータ用キーボード装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のキーボード装置を用いたことを特徴とする電子機器コントローラ。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のキーボード装置を用いたことを特徴とする電子卓上計算機。
【請求項１】
最上面に位置する入力操作面が平坦面である、静電容量方式のタッチパネルを備えるキーボード操作部と、該キーボード操作部とは別体の下ケースと、前記キーボード操作部及び前記下ケースを、少なくとも三点で連結するフローティング機構と、前記キーボード操作部に加わる荷重を検知する荷重センサとを備えることを特徴とするキーボード装置。
【請求項２】
前記キーボード操作部に加わる荷重を少なくとも三点で検知する、荷重センサを備えることを特徴とする請求項１記載のキーボード装置。
【請求項３】
前記荷重センサから得られる荷重情報に基づき、キーボード操作部に加わる荷重エリアを特定し、前記タッチパネルから得られる座標情報と共に前記荷重エリアを考慮して入力操作を認識する制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のキーボード装置。
【請求項４】
前記フローティング機構は、前記キーボード操作部と前記下ケースとに上下方向の間隙を確保した状態で両者を連結する板ばね部材を備え、かつ、前記荷重センサを構成するための、前記板ばね部材に固定されるストレインゲージを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のキーボード装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のキーボード装置を用いたことを特徴とするパーソナルコンピュータ用キーボード装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のキーボード装置を用いたことを特徴とする電子機器コントローラ。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のキーボード装置を用いたことを特徴とする電子卓上計算機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５４５６３（Ｐ２０１１−１５４５６３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６０２３（Ｐ２０１０−１６０２３）
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（０００１１４２１５）ミネベア株式会社 (846)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２７日（２０１０．１．２７）
【出願人】（０００１１４２１５）ミネベア株式会社 (846)
【Ｆターム（参考）】
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