スイッチ機構並びに入力装置
【課題】センサ式およびボタン式入力手段からなる二段スイッチにおいて、センサ式入力手段の検出範囲を拡大するとともに感度を向上させる。
【解決手段】導電性の弾性部材からなり、キャップ部１２の背面に配設される導電部３１およびこの導電部３１と電極接点とを接続する導電延出部を備えたアンテナ部材３３、並びに、弾性部材からなり、タクトスイッチ２０を覆うように配設されており、その上面中央にアンテナ部材３３の導電部３１が配設され、この導電部３１を介してキャップ部１２が固定されており、それ自体の可撓弾性力によって、常時はキートップ１０のフランジ１１を筐体１内の開口部周辺に押し当てるとともに、筐体１に形成された開口部１ａへキャップ部１２を臨ませ、キートップ１０の押下操作時には撓縮してタクトスイッチ２０の入力操作を可能に前記キートップ１０を支持する支承部３４を有するキートップ支承部材３０を備える。
【解決手段】導電性の弾性部材からなり、キャップ部１２の背面に配設される導電部３１およびこの導電部３１と電極接点とを接続する導電延出部を備えたアンテナ部材３３、並びに、弾性部材からなり、タクトスイッチ２０を覆うように配設されており、その上面中央にアンテナ部材３３の導電部３１が配設され、この導電部３１を介してキャップ部１２が固定されており、それ自体の可撓弾性力によって、常時はキートップ１０のフランジ１１を筐体１内の開口部周辺に押し当てるとともに、筐体１に形成された開口部１ａへキャップ部１２を臨ませ、キートップ１０の押下操作時には撓縮してタクトスイッチ２０の入力操作を可能に前記キートップ１０を支持する支承部３４を有するキートップ支承部材３０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キートップの押下操作（ボタン操作）による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの手指等の操作体の近接または接触（タッチ操作）による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備える単体のスイッチ機構、並びに、この単体のスイッチ機構を複数配列させた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータのキーボード、電卓、携帯電話機、ゲーム機、コントローラなどのスイッチ機構として、入力キーへの手指等の操作体の近接または接触を検出する静電容量変化型近接センサを用いて形成されたスイッチ機構が、他のセンサを用いて形成されたスイッチ機構と比較して薄型化および低廉化をより効率的に図ることができるものであるため、多用されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
さらに、入力キーと反転ドーム状の導電部材とを組合せて配設し、入力キーの押下操作による入力を検出するメカニカルなボタン式入力手段と、前記入力キーへの手指等の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えたスイッチ機構も、二段スイッチ等として多く開発されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
図８に示す従来のスイッチ機構は、基板１０２に形成された円環状の電極１０５に金属製の球帽状の反転板１２２を上向きに凸状となるように固着させ、筐体１０１との間には、反転板１２２の上部と対向するように配設され、入力キーとして機能する押下自在のキートップ１１０が配設されている。また、接地している内側電極接点１０６が、電極１０５と絶縁状態を保ちながらその電極１０６の中心部に形成されている。
【０００５】
そのため、操作体としての人体Ｈがキートップ１１０に近接あるいは接触した際には、８（ａ）に示すように、電極１０５と接触している反転板１２２の静電容量Ｃの変化を制御部が検出することにより、センサ式入力手段を利用したキー入力を行なうことが可能となっている。
【０００６】
また、キートップ１１０に接触した人体Ｈがそのキートップ１１０を押下操作した際には、図８（ｂ）に示すように、反転板１２２の形状が凹入して反転する方向に変化することによって、中心にある電極接点１０６と接触し、反転板１２２を介して電極接点１０６と接触した電極１０５の接地状態になるとその電荷が０となる静電状態を検出することにより、キートップ１１０の押下操作によるボタン式入力手段（タクトスイッチ）を利用したキー入力を行なうことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０１１７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来のスイッチ機構においては、センサ式入力手段を利用したキー入力時には、キートップはそれ自体が厚みを有しているため、基板に形成された電極とタッチ操作する人体Hとの対向距離ｄが自ずと大きくなってしまい、タッチ操作の検出範囲が狭くなっていた。また、複数のスイッチ機構が隣接して配設された入力装置においては、所望の入力キーのキートップに操作体としての人体を近接させたときに、その近隣に配置された入力キーにおいても静電容量の変化が検出されてしまい、所望のキー入力が正確になされないという不具合が散見されていた。
【０００９】
また、前述のスイッチ機構のように、タクトスイッチを構成するキートップは、非操作の状態においてスイッチ機構が配設される入力装置の筐体との間に寸法的な遊びが形成されているとガタが生じ、キートップの押下操作が確実に行われず、ボタン式入力手段の誤入力、誤検出が生じる虞があった。
【００１０】
そこで、本発明は、センサ式入力手段の入力キーおよびボタン式入力手段の入力キーとして機能する共通のキートップを備え、センサ式入力手段においては、キートップへの人体の近接、接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能であり、ボタン式入力手段においては、キートップの押下による確実な入力操作を可能とするとともにクリック感を得ることができるスイッチ機構と、このスイッチ機構を複数配設した入力装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスイッチ機構は、筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、前記絶縁性基板上に形成された電極接点と、下端部周辺部にフランジが一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部を備え、前記タクトスイッチの上方に配設されるキートップと、導電性の弾性部材からなり、前記キャップ部の背面に配設される導電部およびこの導電部と前記電極接点とを接続する導電延出部を備えたアンテナ部材、並びに、弾性部材からなり、前記絶縁性基板上に前記タクトスイッチを覆うように配設されており、その上面中央に前記アンテナ部材の導電部が配設され、この導電部を介して前記キャップ部が固定されており、それ自体の可撓弾性力によって、常時は前記キートップのフランジを前記筐体内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮してタクトスイッチの入力操作を可能に前記キートップを支持する支承部を有するキートップ支承部材と、前記電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の別のスイッチ機構は、筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、前記絶縁性基板上に形成された内側電極接点と、前記絶縁性基板上に形成され、前記内側電極接点を囲み、且つ、前記内側電極接点と絶縁させて形成された外側電極接点と、下端部周辺部にフランジが一体に形成され、背面側には押圧凸部が一体に突出形成されてなる誘電体製のキャップ部を備えたキートップと、前記キートップの押下方向に対して反転力を生じるように形成され、前記内側電極接点を内面中央部に対向させ、かつ、前記外側電極接点と接触させて配設された導電性の反転板と、導電性の弾性部材からなり、前記反転板上に配設され、それ自体の可撓弾性力により、常にはキートップを押上方向に付勢して前記キートップのフランジを前記筐体内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮して前記キートップの押圧凸部を前記反転板の上面中央部に当接させて前記反転板を反転させて前記反転板の内面中央部を前記内側電極接点と接触可能に支持するキートップ支承部材と、前記外側電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の入力装置は、請求項１または請求項２のスイッチ機構が複数配列形成されており、前記静電容量検出手段は、各スイッチ機構から得られた静電容量の変化を検出することによって、複数のスイッチ機構の中から入力操作を受けた特定のスイッチ機構を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスイッチ機構によれば、センサ式入力手段においては、キートップへの操作体としての人体の近接、接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能となり、ボタン式入力手段においては、筐体への組み込みの際のキートップのガタを防止して、キートップの押下による確実な入力操作を可能とするとともに良好なクリック感を得ることができる。
【００１５】
また、このスイッチ機構を複数配設した入力装置においては、複数のスイッチ機構の中から入力操作を受けた特定のスイッチ機構を確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態のスイッチ機構の要部構成を示す上方視野の分解斜視図
【図２】図１のスイッチ機構の要部構成を示す下方視野の分解斜視図
【図３】図１のスイッチ機構の要部構成を示すIII−III方向断面図
【図４】図１のスイッチ機構の要部構成を示すIV−IV方向断面図
【図５】図１のスイッチ機構の要部構成を示す上方視野のV−V方向分解断面斜視図
【図６】図１のスイッチ機構のキートップ支承部材の要部構成を示す上方視野の分解斜視図
【図７】本発明の第１実施形態のスイッチ機構の要部構成を示す断面図
【図８】従来のスイッチ機構の要部構成を示す断面図であって、（ａ）はキートップへの手指等の操作体の近接または接触（タッチ操作）による入力を検出するセンサ式入力手段として機能する場合、（ｂ）は、キーートップの押下操作（ボタン操作）による入力を検出するボタン式入力手段して機能する場合の状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のスイッチ機構は、ボタン式入力手段とセンサ式入力手段とを備えており、例えば、デジタルカメラのシャッタースイッチやゲーム機のコントローラのスイッチのような２段階のスイッチ機構として用いられる。以下、図１から図７を参照し、本発明のスイッチ機構および入力装置の実施形態を説明する。
【００１８】
（１）第１実施形態
図１乃至図６は本発明の第１実施形態の入力装置に用いられるスイッチ機構を示す。
【００１９】
本実施形態のスイッチ機構は、図３に示すように、筐体１（図には、その一部のみを示す）内に配設された絶縁性基板２上に、センサ式入力手段を構成する電極接点３およびこの電極接点３から導出される引き廻しパターン（図示せず）が印刷形成されている。
【００２０】
また、前記絶縁性基板２上には、キートップ１０の押下操作による入力を検出するボタン式入力手段としてのタクトスイッチ２０が配設されている。このタクトスイッチ２０としては、例えば反転ドーム状の導電部材（以下、反転板という）を有し、その内部に内側電極接点が設けられたダイヤフラム型のものであって、反転板の内面中央部を前記内側電極接点に対向させるとともに基端部を前記基板に形成された円環状の外側電極接点に接続されており、キートップの押下操作により押圧力が反転板に加えられると、反転板が反転し、反転板の内面が前記内側電極接点に接触することによって、前記内側電極接点と円環状の外側電極接点とが導通することにより入力操作されるスイッチ構造のタクトスイッチを例示することができる。なお、この構成のタクトスイッチについては、第２実施形態において詳述する。
【００２１】
そして、タクトスイッチ２０の上方には、下端部周辺部にフランジ１１が一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部１２を備えたキートップ１０が配設されている。本実施形態において、前記キャップ部１２の背面には、後述する導電部３１を嵌着させる凹部１３が形成されており、これによりキャップ部１２の上面を形成する誘電体の厚さ寸法が小さく形成されている。なお、本実施形態においては、フランジ１１には、後述する第１延出部配置溝３５ａを係合させる切り欠き部１１ａが形成されている。
【００２２】
前記キートップ１０は、キートップ支承部材３０が有する可撓弾性力により、常にはキャップ部１２を押上方向に付勢して前記キャップ部１２に形成されたフランジ１１を前記筐体１内の開口部１ａの周辺に押し当てるとともに、前記筐体１に形成された開口部１ａへ前記キャップ部１２を臨ませ、キートップ１０の押下操作時には、キートップ支承部材３０が撓縮することにより、前記タクトスイッチ２０の入力操作を可能となるように支持されている。
【００２３】
詳しくは、本実施形態のキートップ支承部材３０は、導電性の弾性部材としての導電ゴムからなり、前記キャップ部１２の凹部１３に嵌着させて配設される柱状の導電部３１とこの導電部３１と前記電極接点３とを接続する導電延出部３２を備えたアンテナ部材３３を備えている。また、このキートップ支承部材３０は、非導電性の弾性部材である非導電ゴムからなり、タクトスイッチ２０を覆うようにして絶縁性基板２上に配設されており、その上面中央に、アンテナ部材３３の導電部３１が配設され、この導電部３１を介して前記キャップ部１２を固定する支承部３４を備えている。
【００２４】
ここで、アンテナ部材３３の導電延出部３２は、平面視柱状とされた導電部３１の一側方下端部に、前記ステージ３５の表面に沿って延出する第１延出部３２ａが連接し、その第１延出部３２ａの先端部には、後述する下壁部３６の表面に沿って延出し、その先端を前記絶縁性基板２に形成された電極接点３に接続させる第２延出部３２ｂが連接して、第１延出部３２ａと第２延出部３２ｂとが一体に形成されている。なお、本実施形態においては、柱状とされた導電部３１の底面部には、ステージ３５に形成された後述の嵌合凸部３５ｂを嵌合させる凹部３１ａが形成されている。
【００２５】
また、支承部３４は、薄い平板状のステージ３５（本実施形態においては八角形に形成されている）と、ステージ３５の周囲に垂設され、その先端部を前記絶縁性基板２上においてタクトスイッチ２０を覆うように配置させる下壁部３６、および、ステージ３５の周囲に立設され先端部を筐体１の背面側に当接あるいは近接させて配置させる上壁部３７とから構成されている。本実施形態においては、ステージ３５の中央部には嵌合凸部３５ｂが一体に形成されている。
【００２６】
なお、下壁部３６の高さ寸法は、常にはキートップ１０を押上方向に付勢して前記キャップ部１２のフランジ１１を前記筐体１内の開口部１ａの周辺に押し当てるとともに、前記筐体１に形成された開口部１ａへキャップ部１２を臨ませ、キートップ１０の押下操作時には撓縮して前記押圧凸部を前記タクトスイッチ２０の上面中央に当接させて前記タクトスイッチ２０の入力操作を可能に支持することができる高さ寸法とされている。また、上壁部３７の高さ寸法は、ステージ３５上に配設されるキャップ部１２に形成されたフランジ１１が筐体１と緩衝しないように、フランジ１１の厚さ寸法以上であって、後述する第１延出部配置溝３５ａのステージ３５上面への突出寸法と同寸法とされている。
【００２７】
また、ステージ３５の背面には導電延出部３２の第１延出部３２ａをステージ３５の背面に沿って延出させて配置させるための第１延出部配置溝３５ａが形成されており、ステージ３５の上面にはその第１延出部配置溝３５ａが突出して凸状部として形成されている。前記第１延出部配置溝３５ａのステージ３５の中央側に位置する端部と、その近傍のステージ３５には、導電延出部３２を位置させるために開口部３５ｃが形成されている。そして、下壁部３６の内表面には前記第１延出部配置溝３５ａの他端部に連続させて、前記第２延出部３２ｂを下壁部３６の内表面に沿って延出させて配置させるための第２延出部配置溝３６ａが凹溝形成されている。
【００２８】
そして、前記アンテナ部材３３は、導電部３１をステージ３５上の嵌合凸部３５ｂに前記凹部３１ａを嵌合させて前記ステージ３４の上面中央部に固定するとともに、導電延出部３２を前記開口部３５ｃを通して第１延出部配置溝３５ａおよび第２延出部配置溝３６ａに配置することで、支承部３４とともにキートップ支承部材３０を構成し、キートップ１０の押上操作により可撓性を有するように構成されている。
【００２９】
前記第１延出部配置溝３５ａのステージ３５の上面への突出寸法は、該第１延出部配置溝３５ａに配置される第１延出部３２ａの厚さ寸法とする。また、前記第２延出部配置溝３６ａの深さ寸法は、該第２延出部配置溝３６ａに配置される第２延出部３２ｂの厚さ寸法とする。このように形成された第１延出部配置溝３５ａおよび第２延出部配置溝３６ａにそれぞれ第１延出部３２ａおよび第２延出部３２ｂを配置することでキートップ支承部材３０がコンパクトな設計となり、しかもアンテナ部材３３が静電気等の外部の影響を受けにくくなる。
【００３０】
なお、前記支承部３４も、アンテナ部材３３と同様に、導電性の材料によって形成することも可能ではあるが、キートップ支承部材３０の全体を導電部材で形成すると静電気が発生して周囲に影響を及ぼすことが懸念される。よって、キートップ支承部材３０は非導電部材で形成しておき、キャップ部１２と接触する部分の一部を導電ゴムのような導電部材で形成することが望ましい。
【００３１】
また、前記ステージ３５の背面中央には、前記タクトスイッチ２０と対向させて、押圧凸部３８がステージ３５と一体に突出形成されている。
【００３２】
そして、絶縁性基板２上の電極接点３と接続している引き回しパターンの一端には、当該電極接点３の静電容量の変化を検出するための公知の静電容量検出手段（図示せず）が接続されている。この静電容量検出手段については、例えば、出願人所有の特許第３９６３８３０号（特開２００４−２０１１７５号公報）に開示した静電容量検出手段を用いることができ、要は、電極接点に対応する検出チャンネルが接続された制御部において静電容量Ｃの変化を検出することによって、キートップ１０に対する操作体としての人体Ｈの接触もしくは近接を検出するように形成されている（センサ式入力手段の機能）。
【００３３】
つまり、電極接点３から検出される人体Ｈとの間の静電容量Ｃ（以下、単に「静電容量Ｃ」という。）は、アンテナとして機能する前記キートップ支承部材３０のアンテナ部材３３の導電部３１と人体Ｈとの対向面積Ｓおよび対向距離ｄによって変化するものであり、一般的に以下の数１式によって求められる。なお、誘電率εは、キャップ部１２の素材の誘電率を用いる。
【数１】
【００３４】
キャップ部１２に人体Ｈを接近または接触させると、電極接点のアンテナとして機能する前記導電部３１と人体Ｈとの対向距離ｄが小さくなり、対向面積Ｓが大きくなるため、数１式より、静電容量Ｃの値が大きくなる。これを制御部が検出することによって、キートップ１０に操作体としての人体Hが近接あるいは接触したことを検出することができる。
【００３５】
ここで、本実施形態のスイッチ機構においては、前述のように、キャップ部１２の背面に嵌着させて導電部３１が配設されているため、導電部３１と人体Ｈとの対向距離ｄが小さいため、電極接点３の静電容量Ｃを確実に変化させることが可能となり、操作体としての人体Ｈの動作距離を従来よりも長く確保することができる。すなわち、本実施形態のスイッチ機構によれば、センサ式入力手段における操作体としての人体Ｈの近接、接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能となる。
【００３６】
一方、本実施形態のスイッチ機構は、キートップ１０２の押下操作の際に、キートップ１０の背面位置に形成された押圧凸部３８をタクトスイッチ２０に当接させ、その押圧力でタクトスイッチ２０をオン状態とし、これを制御部が検出するようになっている（ボタン式入力手段の機能）。
【００３７】
例えば、前記タクトスイッチ２０が、前述したようなスイッチ構造を有するものである場合には、操作者がキートップ１０をキートップ支承部材３０が備える弾性力に抗して所定ストローク押下操作し、キートップ支承部材３０の支承部３４を撓縮させて押圧凸部３８を反転板に当接させ、そのまま押圧力を加えて反転板を反転させる。すると反転板２２の内面が内側固定接点１８に接触するので、内側固定接点１８と外側固定接点１９は反転板２を介して導通し、電荷を０とする。これを制御部が検出することで確実にキートップ１０の入力操作を判断することができるとともに、反転板を反転させることによるクリック感を得ることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態のスイッチ機構においては、キートップ１０は、その押下操作がなされないときには、キートップ支承部材３０の弾性力によってそのフランジ１１をキートップ１０を支持する筐体１２７の内壁面に押し付けた状態で配設されるので、非操作の状態においてもスイッチ機構が配設される筐体１との間に遊びが形成されてガタつくことがない。
【００３９】
そして、このような構成を備えたスイッチ機構を複数配列させて入力手段を形成した場合には、各スイッチ機構の電極接点３から得られた静電容量Ｃの変化を静電容量検出手段が検出することによって、複数のキートップ１０の中から入力操作を受けた特定のキートップ１０を確実に検出することが可能となる。
【００４０】
（２）第２実施形態
図７は本発明の入力装置に用いられるスイッチ機構の第２実施形態の断面図を示したものである。なお、前述の第１実施形態と同じ部材（作用が同じ場合を含む）には、同一の符号を付している。
【００４１】
このスイッチ機構は、筐体１（図中、破線で示す）内に配設された絶縁性基板２上に、接地される内側電極接点５と、この内側電極接点５の周囲に位置する環状の外側電極接点６と、各接点５、６が導出された引き廻しパターン（図示せず）とが印刷形成されている。なお、内側電極接点５は、外側接点３と絶縁状態を保って形成されている。
【００４２】
また、絶縁性基板２上には、キートップ１０の押下操作による入力を検出するボタン式入力手段としてのタクトスイッチ２０として機能する、反転ドーム状の導電部材（以下、反転板という）２２が前記内側電極接点５を内面中央部に対向させ、かつ、外側電極接点６と常時接触させるようにして載置されており、反転板２２を金属接点（可動接点）として機能させ、反転板２２の中央部が反転すると内側電極接点５に接触するように構成されている。
【００４３】
また、反転板２２の上方には、下端部周辺部にフランジ１１が一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部１２を備えたキートップ１０が配設されている。キャップ部１２の背面側中央には凹部１３が形成され、キャップ部１２の上面を形成する誘電体の厚さ寸法が小さく形成され、誘電率が調整されている。前記凹部１３の奥底部中央には押圧凸部１４が一体に形成され、キャップ部１２の背面側へ突出させて形成されている。
【００４４】
そして、本実施形態において、キートップ１０は、その押下方向に伸縮する可撓弾性を備えた金属、カーボン、導電性ゴムなどの導電材料からなるキートップ支承部材３０を介して、前記筐体１に形成された開口部１ａへキャップ部１２を臨ませて配置されている。
【００４５】
具体的には、キートップ支承部材３０としてコイルばね３０が採用され、反転板２２上にキートップ１０の押下操作方向へ伸縮可能に載置されており、そして、コイルばね３０の中心孔（内側円柱空間）には、キートップ１０の押圧凸部１４が遊挿されている。つまり、コイルばね３０は、前記キャップ部１２に形成された凹部１３の奥底部と反転板２２との間に介在するように配設されている。これにより、キートップ１０は、その押下操作がなされないときには、コイルばね３０の弾性回復力によってそのフランジ１１をキートップ１０を支持する筐体１２７の内壁面に押し付けることにより、前記筐体１に形成された開口部１ａへ前記キャップ部１２を臨ませるとともに、押圧凸部１４の先端と反転板２２の表面との間に間隙を形成し、キートップ１０の押下操作時には、コイルばね３０が収縮することにより、押圧凸部１４の先端が反転板２２の上面に当接するとともにその押圧力によって反転板２２を押圧し、反転板２２の中央部を反転させるように、筐体１と反転板２２との間に配設されている。
【００４６】
そして、絶縁性基板２の外側電極接点６と接続している引き回しパターンの一端には、当該電極接点３の静電容量Ｃの変化を検出するための公知の静電容量検出手段（図示せず）が接続されている。
【００４７】
この静電容量検出手段については、例えば、出願人所有の前述した特許第３９６３８３０号に開示した静電容量検出手段を用いることができ、要は、外側電極接点６に対応する検出チャンネルが接続された制御部において外側電極接点６の静電容量Ｃの変化を検出することによって、キートップ２に対する操作体としての人体Ｈの接触もしくは近接を検出するように形成されている（センサ式入力手段の機能）。
【００４８】
外側電極接点６から検出される人体Ｈとの間の静電容量Ｃは、前述の第１実施形態で説明したように、外側電極接点６のアンテナとして機能する反転板２２とこれに接触して導通しているコイルばね３０と、操作体としての人体Ｈとの対向面積Ｓおよび対向距離ｄによって変化する。
【００４９】
そして、キートップ１０に人体Ｈを接近または接触させると、外側電極接点６のアンテナとして機能し、最もキートップ１０に近く位置するコイルばね３０と人体Ｈとの対向距離ｄが小さくなり、対向面積Ｓが大きくなるため、前述の数１式より、静電容量Ｃの値が大きくなる。これを制御部が検出することによって、キートップ１０に操作体としての人体Hが近接あるいは接触したことを判断することができる。
【００５０】
ここで、本実施形態のスイッチ機構においては、前述のように、外側接点３が反転板２２およびコイルばね３０と導通しているため、反転板２２およびコイルばね３０を介して外側電極接点６の静電容量Ｃを確実に変化させることが可能となり、また、操作体の動作距離を従来よりも長く確保することができる。すなわち、本実施形態のスイッチ機構によれば、センサ式入力手段における操作体としての人体Ｈの近接あるいは接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能となる。
【００５１】
一方、本実施形態のスイッチ機構は、キートップ１０の押下操作の際に、反転した反転板２２を接地状体の内側電極接点５と接触させ、外側電極接点６の電荷を０とし、これを制御部が検出する（ボタン式入力手段の機能）。
【００５２】
つまり、キートップ１０をコイルばね３０が備える弾性力に抗して所定ストローク押下操作し、キートップ１０の押圧凸部１４の先端を反転板２４の中央部に当接させてその押圧力を反転板２２に加え、反転板２２を反転させる。すると反転板２２の内面が、接地されている内側固定接点１８に接触するので、内側固定接点１８と外側固定接点１９は反転板２を介して導通し、電荷を０とする。これを制御部が検出することで確実なキー入力を可能とするとともに、反転板を反転させることによるクリック感を得ることが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態のスイッチ機構においては、キートップ１０は、その押下操作がなされないときには、コイルばね３０の弾性回復力によってそのフランジ１１をキートップ１０を支持する筐体１２７の内壁面に押し付けられた状態で筐体１と反転板との間に配設されるので、非操作の状態においてもスイッチ機構が配設される入力装置の筐体１との間に寸法的な遊びが形成されてガタつくことがない。
【００５４】
そして、このような構成を備えたスイッチ機構を複数配列させて入力手段を形成した場合には、各スイッチ機構の外側電極接点６から得られた静電容量Ｃの変化を静電容量検出手段が検出することによって、複数のキートップ１０の中から入力操作を受けた特定のキートップ１０を確実に検出することが可能となる。
【００５５】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００５６】
例えば、第１実施形態においては、キートップ支承部材の背面に、押圧凸部が一体に形成されているものとして説明したが、押圧凸部を別体に形成してもよい。
【００５７】
具体的には、前記導電部３１の背面に凹部を形成するとともに、前記凹部の外周形状に合わせるようにして前記ステージに開口穴を形成する。一方、前記導電部の凹部内に嵌合させる嵌合部と、この嵌合部を前記導電部の凹部内に嵌合させた状態において前記ステージの背面側へ突出する押圧凸部とを有する凸状部材を用意することで、キートップ１０の押圧操作により、押圧凸部３８をタクトスイッチ２０に当接させて入力操作可能なスイッチ構造を実現することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 筐体
１ａ 開口部
２ 絶縁性基板
３ 電極接点
５ 内側電極接点
６ 外側電極接点
１０ キートップ
１１ フランジ
１１ａ 切り欠き部
１２ キャップ部
１３ 凹部
１４ 押圧凸部
２０ タクトスイッチ
２２ 反転板
３０ キートップ支承部材
３１ 導電部
３１ａ 凹部
３２ 導電延出部
３２ａ 第１延出部
３２ｂ 第２延出部
３３ アンテナ部材
３４ 支承部
３５ ステージ
３５ａ 第１延出部配置溝
３５ｂ 嵌合凸部
３５ｃ 開口部
３６ 下壁部
３６ａ 第２延出部配置溝
３７ 上壁部
３８ 押圧凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キートップの押下操作（ボタン操作）による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの手指等の操作体の近接または接触（タッチ操作）による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備える単体のスイッチ機構、並びに、この単体のスイッチ機構を複数配列させた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータのキーボード、電卓、携帯電話機、ゲーム機、コントローラなどのスイッチ機構として、入力キーへの手指等の操作体の近接または接触を検出する静電容量変化型近接センサを用いて形成されたスイッチ機構が、他のセンサを用いて形成されたスイッチ機構と比較して薄型化および低廉化をより効率的に図ることができるものであるため、多用されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
さらに、入力キーと反転ドーム状の導電部材とを組合せて配設し、入力キーの押下操作による入力を検出するメカニカルなボタン式入力手段と、前記入力キーへの手指等の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えたスイッチ機構も、二段スイッチ等として多く開発されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
図８に示す従来のスイッチ機構は、基板１０２に形成された円環状の電極１０５に金属製の球帽状の反転板１２２を上向きに凸状となるように固着させ、筐体１０１との間には、反転板１２２の上部と対向するように配設され、入力キーとして機能する押下自在のキートップ１１０が配設されている。また、接地している内側電極接点１０６が、電極１０５と絶縁状態を保ちながらその電極１０６の中心部に形成されている。
【０００５】
そのため、操作体としての人体Ｈがキートップ１１０に近接あるいは接触した際には、８（ａ）に示すように、電極１０５と接触している反転板１２２の静電容量Ｃの変化を制御部が検出することにより、センサ式入力手段を利用したキー入力を行なうことが可能となっている。
【０００６】
また、キートップ１１０に接触した人体Ｈがそのキートップ１１０を押下操作した際には、図８（ｂ）に示すように、反転板１２２の形状が凹入して反転する方向に変化することによって、中心にある電極接点１０６と接触し、反転板１２２を介して電極接点１０６と接触した電極１０５の接地状態になるとその電荷が０となる静電状態を検出することにより、キートップ１１０の押下操作によるボタン式入力手段（タクトスイッチ）を利用したキー入力を行なうことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０１１７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来のスイッチ機構においては、センサ式入力手段を利用したキー入力時には、キートップはそれ自体が厚みを有しているため、基板に形成された電極とタッチ操作する人体Hとの対向距離ｄが自ずと大きくなってしまい、タッチ操作の検出範囲が狭くなっていた。また、複数のスイッチ機構が隣接して配設された入力装置においては、所望の入力キーのキートップに操作体としての人体を近接させたときに、その近隣に配置された入力キーにおいても静電容量の変化が検出されてしまい、所望のキー入力が正確になされないという不具合が散見されていた。
【０００９】
また、前述のスイッチ機構のように、タクトスイッチを構成するキートップは、非操作の状態においてスイッチ機構が配設される入力装置の筐体との間に寸法的な遊びが形成されているとガタが生じ、キートップの押下操作が確実に行われず、ボタン式入力手段の誤入力、誤検出が生じる虞があった。
【００１０】
そこで、本発明は、センサ式入力手段の入力キーおよびボタン式入力手段の入力キーとして機能する共通のキートップを備え、センサ式入力手段においては、キートップへの人体の近接、接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能であり、ボタン式入力手段においては、キートップの押下による確実な入力操作を可能とするとともにクリック感を得ることができるスイッチ機構と、このスイッチ機構を複数配設した入力装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスイッチ機構は、筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、前記絶縁性基板上に形成された電極接点と、下端部周辺部にフランジが一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部を備え、前記タクトスイッチの上方に配設されるキートップと、導電性の弾性部材からなり、前記キャップ部の背面に配設される導電部およびこの導電部と前記電極接点とを接続する導電延出部を備えたアンテナ部材、並びに、弾性部材からなり、前記絶縁性基板上に前記タクトスイッチを覆うように配設されており、その上面中央に前記アンテナ部材の導電部が配設され、この導電部を介して前記キャップ部が固定されており、それ自体の可撓弾性力によって、常時は前記キートップのフランジを前記筐体内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮してタクトスイッチの入力操作を可能に前記キートップを支持する支承部を有するキートップ支承部材と、前記電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の別のスイッチ機構は、筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、前記絶縁性基板上に形成された内側電極接点と、前記絶縁性基板上に形成され、前記内側電極接点を囲み、且つ、前記内側電極接点と絶縁させて形成された外側電極接点と、下端部周辺部にフランジが一体に形成され、背面側には押圧凸部が一体に突出形成されてなる誘電体製のキャップ部を備えたキートップと、前記キートップの押下方向に対して反転力を生じるように形成され、前記内側電極接点を内面中央部に対向させ、かつ、前記外側電極接点と接触させて配設された導電性の反転板と、導電性の弾性部材からなり、前記反転板上に配設され、それ自体の可撓弾性力により、常にはキートップを押上方向に付勢して前記キートップのフランジを前記筐体内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮して前記キートップの押圧凸部を前記反転板の上面中央部に当接させて前記反転板を反転させて前記反転板の内面中央部を前記内側電極接点と接触可能に支持するキートップ支承部材と、前記外側電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の入力装置は、請求項１または請求項２のスイッチ機構が複数配列形成されており、前記静電容量検出手段は、各スイッチ機構から得られた静電容量の変化を検出することによって、複数のスイッチ機構の中から入力操作を受けた特定のスイッチ機構を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスイッチ機構によれば、センサ式入力手段においては、キートップへの操作体としての人体の近接、接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能となり、ボタン式入力手段においては、筐体への組み込みの際のキートップのガタを防止して、キートップの押下による確実な入力操作を可能とするとともに良好なクリック感を得ることができる。
【００１５】
また、このスイッチ機構を複数配設した入力装置においては、複数のスイッチ機構の中から入力操作を受けた特定のスイッチ機構を確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態のスイッチ機構の要部構成を示す上方視野の分解斜視図
【図２】図１のスイッチ機構の要部構成を示す下方視野の分解斜視図
【図３】図１のスイッチ機構の要部構成を示すIII−III方向断面図
【図４】図１のスイッチ機構の要部構成を示すIV−IV方向断面図
【図５】図１のスイッチ機構の要部構成を示す上方視野のV−V方向分解断面斜視図
【図６】図１のスイッチ機構のキートップ支承部材の要部構成を示す上方視野の分解斜視図
【図７】本発明の第１実施形態のスイッチ機構の要部構成を示す断面図
【図８】従来のスイッチ機構の要部構成を示す断面図であって、（ａ）はキートップへの手指等の操作体の近接または接触（タッチ操作）による入力を検出するセンサ式入力手段として機能する場合、（ｂ）は、キーートップの押下操作（ボタン操作）による入力を検出するボタン式入力手段して機能する場合の状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のスイッチ機構は、ボタン式入力手段とセンサ式入力手段とを備えており、例えば、デジタルカメラのシャッタースイッチやゲーム機のコントローラのスイッチのような２段階のスイッチ機構として用いられる。以下、図１から図７を参照し、本発明のスイッチ機構および入力装置の実施形態を説明する。
【００１８】
（１）第１実施形態
図１乃至図６は本発明の第１実施形態の入力装置に用いられるスイッチ機構を示す。
【００１９】
本実施形態のスイッチ機構は、図３に示すように、筐体１（図には、その一部のみを示す）内に配設された絶縁性基板２上に、センサ式入力手段を構成する電極接点３およびこの電極接点３から導出される引き廻しパターン（図示せず）が印刷形成されている。
【００２０】
また、前記絶縁性基板２上には、キートップ１０の押下操作による入力を検出するボタン式入力手段としてのタクトスイッチ２０が配設されている。このタクトスイッチ２０としては、例えば反転ドーム状の導電部材（以下、反転板という）を有し、その内部に内側電極接点が設けられたダイヤフラム型のものであって、反転板の内面中央部を前記内側電極接点に対向させるとともに基端部を前記基板に形成された円環状の外側電極接点に接続されており、キートップの押下操作により押圧力が反転板に加えられると、反転板が反転し、反転板の内面が前記内側電極接点に接触することによって、前記内側電極接点と円環状の外側電極接点とが導通することにより入力操作されるスイッチ構造のタクトスイッチを例示することができる。なお、この構成のタクトスイッチについては、第２実施形態において詳述する。
【００２１】
そして、タクトスイッチ２０の上方には、下端部周辺部にフランジ１１が一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部１２を備えたキートップ１０が配設されている。本実施形態において、前記キャップ部１２の背面には、後述する導電部３１を嵌着させる凹部１３が形成されており、これによりキャップ部１２の上面を形成する誘電体の厚さ寸法が小さく形成されている。なお、本実施形態においては、フランジ１１には、後述する第１延出部配置溝３５ａを係合させる切り欠き部１１ａが形成されている。
【００２２】
前記キートップ１０は、キートップ支承部材３０が有する可撓弾性力により、常にはキャップ部１２を押上方向に付勢して前記キャップ部１２に形成されたフランジ１１を前記筐体１内の開口部１ａの周辺に押し当てるとともに、前記筐体１に形成された開口部１ａへ前記キャップ部１２を臨ませ、キートップ１０の押下操作時には、キートップ支承部材３０が撓縮することにより、前記タクトスイッチ２０の入力操作を可能となるように支持されている。
【００２３】
詳しくは、本実施形態のキートップ支承部材３０は、導電性の弾性部材としての導電ゴムからなり、前記キャップ部１２の凹部１３に嵌着させて配設される柱状の導電部３１とこの導電部３１と前記電極接点３とを接続する導電延出部３２を備えたアンテナ部材３３を備えている。また、このキートップ支承部材３０は、非導電性の弾性部材である非導電ゴムからなり、タクトスイッチ２０を覆うようにして絶縁性基板２上に配設されており、その上面中央に、アンテナ部材３３の導電部３１が配設され、この導電部３１を介して前記キャップ部１２を固定する支承部３４を備えている。
【００２４】
ここで、アンテナ部材３３の導電延出部３２は、平面視柱状とされた導電部３１の一側方下端部に、前記ステージ３５の表面に沿って延出する第１延出部３２ａが連接し、その第１延出部３２ａの先端部には、後述する下壁部３６の表面に沿って延出し、その先端を前記絶縁性基板２に形成された電極接点３に接続させる第２延出部３２ｂが連接して、第１延出部３２ａと第２延出部３２ｂとが一体に形成されている。なお、本実施形態においては、柱状とされた導電部３１の底面部には、ステージ３５に形成された後述の嵌合凸部３５ｂを嵌合させる凹部３１ａが形成されている。
【００２５】
また、支承部３４は、薄い平板状のステージ３５（本実施形態においては八角形に形成されている）と、ステージ３５の周囲に垂設され、その先端部を前記絶縁性基板２上においてタクトスイッチ２０を覆うように配置させる下壁部３６、および、ステージ３５の周囲に立設され先端部を筐体１の背面側に当接あるいは近接させて配置させる上壁部３７とから構成されている。本実施形態においては、ステージ３５の中央部には嵌合凸部３５ｂが一体に形成されている。
【００２６】
なお、下壁部３６の高さ寸法は、常にはキートップ１０を押上方向に付勢して前記キャップ部１２のフランジ１１を前記筐体１内の開口部１ａの周辺に押し当てるとともに、前記筐体１に形成された開口部１ａへキャップ部１２を臨ませ、キートップ１０の押下操作時には撓縮して前記押圧凸部を前記タクトスイッチ２０の上面中央に当接させて前記タクトスイッチ２０の入力操作を可能に支持することができる高さ寸法とされている。また、上壁部３７の高さ寸法は、ステージ３５上に配設されるキャップ部１２に形成されたフランジ１１が筐体１と緩衝しないように、フランジ１１の厚さ寸法以上であって、後述する第１延出部配置溝３５ａのステージ３５上面への突出寸法と同寸法とされている。
【００２７】
また、ステージ３５の背面には導電延出部３２の第１延出部３２ａをステージ３５の背面に沿って延出させて配置させるための第１延出部配置溝３５ａが形成されており、ステージ３５の上面にはその第１延出部配置溝３５ａが突出して凸状部として形成されている。前記第１延出部配置溝３５ａのステージ３５の中央側に位置する端部と、その近傍のステージ３５には、導電延出部３２を位置させるために開口部３５ｃが形成されている。そして、下壁部３６の内表面には前記第１延出部配置溝３５ａの他端部に連続させて、前記第２延出部３２ｂを下壁部３６の内表面に沿って延出させて配置させるための第２延出部配置溝３６ａが凹溝形成されている。
【００２８】
そして、前記アンテナ部材３３は、導電部３１をステージ３５上の嵌合凸部３５ｂに前記凹部３１ａを嵌合させて前記ステージ３４の上面中央部に固定するとともに、導電延出部３２を前記開口部３５ｃを通して第１延出部配置溝３５ａおよび第２延出部配置溝３６ａに配置することで、支承部３４とともにキートップ支承部材３０を構成し、キートップ１０の押上操作により可撓性を有するように構成されている。
【００２９】
前記第１延出部配置溝３５ａのステージ３５の上面への突出寸法は、該第１延出部配置溝３５ａに配置される第１延出部３２ａの厚さ寸法とする。また、前記第２延出部配置溝３６ａの深さ寸法は、該第２延出部配置溝３６ａに配置される第２延出部３２ｂの厚さ寸法とする。このように形成された第１延出部配置溝３５ａおよび第２延出部配置溝３６ａにそれぞれ第１延出部３２ａおよび第２延出部３２ｂを配置することでキートップ支承部材３０がコンパクトな設計となり、しかもアンテナ部材３３が静電気等の外部の影響を受けにくくなる。
【００３０】
なお、前記支承部３４も、アンテナ部材３３と同様に、導電性の材料によって形成することも可能ではあるが、キートップ支承部材３０の全体を導電部材で形成すると静電気が発生して周囲に影響を及ぼすことが懸念される。よって、キートップ支承部材３０は非導電部材で形成しておき、キャップ部１２と接触する部分の一部を導電ゴムのような導電部材で形成することが望ましい。
【００３１】
また、前記ステージ３５の背面中央には、前記タクトスイッチ２０と対向させて、押圧凸部３８がステージ３５と一体に突出形成されている。
【００３２】
そして、絶縁性基板２上の電極接点３と接続している引き回しパターンの一端には、当該電極接点３の静電容量の変化を検出するための公知の静電容量検出手段（図示せず）が接続されている。この静電容量検出手段については、例えば、出願人所有の特許第３９６３８３０号（特開２００４−２０１１７５号公報）に開示した静電容量検出手段を用いることができ、要は、電極接点に対応する検出チャンネルが接続された制御部において静電容量Ｃの変化を検出することによって、キートップ１０に対する操作体としての人体Ｈの接触もしくは近接を検出するように形成されている（センサ式入力手段の機能）。
【００３３】
つまり、電極接点３から検出される人体Ｈとの間の静電容量Ｃ（以下、単に「静電容量Ｃ」という。）は、アンテナとして機能する前記キートップ支承部材３０のアンテナ部材３３の導電部３１と人体Ｈとの対向面積Ｓおよび対向距離ｄによって変化するものであり、一般的に以下の数１式によって求められる。なお、誘電率εは、キャップ部１２の素材の誘電率を用いる。
【数１】
【００３４】
キャップ部１２に人体Ｈを接近または接触させると、電極接点のアンテナとして機能する前記導電部３１と人体Ｈとの対向距離ｄが小さくなり、対向面積Ｓが大きくなるため、数１式より、静電容量Ｃの値が大きくなる。これを制御部が検出することによって、キートップ１０に操作体としての人体Hが近接あるいは接触したことを検出することができる。
【００３５】
ここで、本実施形態のスイッチ機構においては、前述のように、キャップ部１２の背面に嵌着させて導電部３１が配設されているため、導電部３１と人体Ｈとの対向距離ｄが小さいため、電極接点３の静電容量Ｃを確実に変化させることが可能となり、操作体としての人体Ｈの動作距離を従来よりも長く確保することができる。すなわち、本実施形態のスイッチ機構によれば、センサ式入力手段における操作体としての人体Ｈの近接、接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能となる。
【００３６】
一方、本実施形態のスイッチ機構は、キートップ１０２の押下操作の際に、キートップ１０の背面位置に形成された押圧凸部３８をタクトスイッチ２０に当接させ、その押圧力でタクトスイッチ２０をオン状態とし、これを制御部が検出するようになっている（ボタン式入力手段の機能）。
【００３７】
例えば、前記タクトスイッチ２０が、前述したようなスイッチ構造を有するものである場合には、操作者がキートップ１０をキートップ支承部材３０が備える弾性力に抗して所定ストローク押下操作し、キートップ支承部材３０の支承部３４を撓縮させて押圧凸部３８を反転板に当接させ、そのまま押圧力を加えて反転板を反転させる。すると反転板２２の内面が内側固定接点１８に接触するので、内側固定接点１８と外側固定接点１９は反転板２を介して導通し、電荷を０とする。これを制御部が検出することで確実にキートップ１０の入力操作を判断することができるとともに、反転板を反転させることによるクリック感を得ることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態のスイッチ機構においては、キートップ１０は、その押下操作がなされないときには、キートップ支承部材３０の弾性力によってそのフランジ１１をキートップ１０を支持する筐体１２７の内壁面に押し付けた状態で配設されるので、非操作の状態においてもスイッチ機構が配設される筐体１との間に遊びが形成されてガタつくことがない。
【００３９】
そして、このような構成を備えたスイッチ機構を複数配列させて入力手段を形成した場合には、各スイッチ機構の電極接点３から得られた静電容量Ｃの変化を静電容量検出手段が検出することによって、複数のキートップ１０の中から入力操作を受けた特定のキートップ１０を確実に検出することが可能となる。
【００４０】
（２）第２実施形態
図７は本発明の入力装置に用いられるスイッチ機構の第２実施形態の断面図を示したものである。なお、前述の第１実施形態と同じ部材（作用が同じ場合を含む）には、同一の符号を付している。
【００４１】
このスイッチ機構は、筐体１（図中、破線で示す）内に配設された絶縁性基板２上に、接地される内側電極接点５と、この内側電極接点５の周囲に位置する環状の外側電極接点６と、各接点５、６が導出された引き廻しパターン（図示せず）とが印刷形成されている。なお、内側電極接点５は、外側接点３と絶縁状態を保って形成されている。
【００４２】
また、絶縁性基板２上には、キートップ１０の押下操作による入力を検出するボタン式入力手段としてのタクトスイッチ２０として機能する、反転ドーム状の導電部材（以下、反転板という）２２が前記内側電極接点５を内面中央部に対向させ、かつ、外側電極接点６と常時接触させるようにして載置されており、反転板２２を金属接点（可動接点）として機能させ、反転板２２の中央部が反転すると内側電極接点５に接触するように構成されている。
【００４３】
また、反転板２２の上方には、下端部周辺部にフランジ１１が一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部１２を備えたキートップ１０が配設されている。キャップ部１２の背面側中央には凹部１３が形成され、キャップ部１２の上面を形成する誘電体の厚さ寸法が小さく形成され、誘電率が調整されている。前記凹部１３の奥底部中央には押圧凸部１４が一体に形成され、キャップ部１２の背面側へ突出させて形成されている。
【００４４】
そして、本実施形態において、キートップ１０は、その押下方向に伸縮する可撓弾性を備えた金属、カーボン、導電性ゴムなどの導電材料からなるキートップ支承部材３０を介して、前記筐体１に形成された開口部１ａへキャップ部１２を臨ませて配置されている。
【００４５】
具体的には、キートップ支承部材３０としてコイルばね３０が採用され、反転板２２上にキートップ１０の押下操作方向へ伸縮可能に載置されており、そして、コイルばね３０の中心孔（内側円柱空間）には、キートップ１０の押圧凸部１４が遊挿されている。つまり、コイルばね３０は、前記キャップ部１２に形成された凹部１３の奥底部と反転板２２との間に介在するように配設されている。これにより、キートップ１０は、その押下操作がなされないときには、コイルばね３０の弾性回復力によってそのフランジ１１をキートップ１０を支持する筐体１２７の内壁面に押し付けることにより、前記筐体１に形成された開口部１ａへ前記キャップ部１２を臨ませるとともに、押圧凸部１４の先端と反転板２２の表面との間に間隙を形成し、キートップ１０の押下操作時には、コイルばね３０が収縮することにより、押圧凸部１４の先端が反転板２２の上面に当接するとともにその押圧力によって反転板２２を押圧し、反転板２２の中央部を反転させるように、筐体１と反転板２２との間に配設されている。
【００４６】
そして、絶縁性基板２の外側電極接点６と接続している引き回しパターンの一端には、当該電極接点３の静電容量Ｃの変化を検出するための公知の静電容量検出手段（図示せず）が接続されている。
【００４７】
この静電容量検出手段については、例えば、出願人所有の前述した特許第３９６３８３０号に開示した静電容量検出手段を用いることができ、要は、外側電極接点６に対応する検出チャンネルが接続された制御部において外側電極接点６の静電容量Ｃの変化を検出することによって、キートップ２に対する操作体としての人体Ｈの接触もしくは近接を検出するように形成されている（センサ式入力手段の機能）。
【００４８】
外側電極接点６から検出される人体Ｈとの間の静電容量Ｃは、前述の第１実施形態で説明したように、外側電極接点６のアンテナとして機能する反転板２２とこれに接触して導通しているコイルばね３０と、操作体としての人体Ｈとの対向面積Ｓおよび対向距離ｄによって変化する。
【００４９】
そして、キートップ１０に人体Ｈを接近または接触させると、外側電極接点６のアンテナとして機能し、最もキートップ１０に近く位置するコイルばね３０と人体Ｈとの対向距離ｄが小さくなり、対向面積Ｓが大きくなるため、前述の数１式より、静電容量Ｃの値が大きくなる。これを制御部が検出することによって、キートップ１０に操作体としての人体Hが近接あるいは接触したことを判断することができる。
【００５０】
ここで、本実施形態のスイッチ機構においては、前述のように、外側接点３が反転板２２およびコイルばね３０と導通しているため、反転板２２およびコイルばね３０を介して外側電極接点６の静電容量Ｃを確実に変化させることが可能となり、また、操作体の動作距離を従来よりも長く確保することができる。すなわち、本実施形態のスイッチ機構によれば、センサ式入力手段における操作体としての人体Ｈの近接あるいは接触によるタッチ操作の検出範囲を拡大するとともに、感度を向上させることが可能となる。
【００５１】
一方、本実施形態のスイッチ機構は、キートップ１０の押下操作の際に、反転した反転板２２を接地状体の内側電極接点５と接触させ、外側電極接点６の電荷を０とし、これを制御部が検出する（ボタン式入力手段の機能）。
【００５２】
つまり、キートップ１０をコイルばね３０が備える弾性力に抗して所定ストローク押下操作し、キートップ１０の押圧凸部１４の先端を反転板２４の中央部に当接させてその押圧力を反転板２２に加え、反転板２２を反転させる。すると反転板２２の内面が、接地されている内側固定接点１８に接触するので、内側固定接点１８と外側固定接点１９は反転板２を介して導通し、電荷を０とする。これを制御部が検出することで確実なキー入力を可能とするとともに、反転板を反転させることによるクリック感を得ることが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態のスイッチ機構においては、キートップ１０は、その押下操作がなされないときには、コイルばね３０の弾性回復力によってそのフランジ１１をキートップ１０を支持する筐体１２７の内壁面に押し付けられた状態で筐体１と反転板との間に配設されるので、非操作の状態においてもスイッチ機構が配設される入力装置の筐体１との間に寸法的な遊びが形成されてガタつくことがない。
【００５４】
そして、このような構成を備えたスイッチ機構を複数配列させて入力手段を形成した場合には、各スイッチ機構の外側電極接点６から得られた静電容量Ｃの変化を静電容量検出手段が検出することによって、複数のキートップ１０の中から入力操作を受けた特定のキートップ１０を確実に検出することが可能となる。
【００５５】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００５６】
例えば、第１実施形態においては、キートップ支承部材の背面に、押圧凸部が一体に形成されているものとして説明したが、押圧凸部を別体に形成してもよい。
【００５７】
具体的には、前記導電部３１の背面に凹部を形成するとともに、前記凹部の外周形状に合わせるようにして前記ステージに開口穴を形成する。一方、前記導電部の凹部内に嵌合させる嵌合部と、この嵌合部を前記導電部の凹部内に嵌合させた状態において前記ステージの背面側へ突出する押圧凸部とを有する凸状部材を用意することで、キートップ１０の押圧操作により、押圧凸部３８をタクトスイッチ２０に当接させて入力操作可能なスイッチ構造を実現することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 筐体
１ａ 開口部
２ 絶縁性基板
３ 電極接点
５ 内側電極接点
６ 外側電極接点
１０ キートップ
１１ フランジ
１１ａ 切り欠き部
１２ キャップ部
１３ 凹部
１４ 押圧凸部
２０ タクトスイッチ
２２ 反転板
３０ キートップ支承部材
３１ 導電部
３１ａ 凹部
３２ 導電延出部
３２ａ 第１延出部
３２ｂ 第２延出部
３３ アンテナ部材
３４ 支承部
３５ ステージ
３５ａ 第１延出部配置溝
３５ｂ 嵌合凸部
３５ｃ 開口部
３６ 下壁部
３６ａ 第２延出部配置溝
３７ 上壁部
３８ 押圧凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、
前記絶縁性基板上に形成された電極接点と、
下端部周辺部にフランジが一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部を備え、前記タクトスイッチの上方に配設されるキートップと、
導電性の弾性部材からなり、前記キャップ部の背面に配設される導電部およびこの導電部と前記電極接点とを接続する導電延出部を備えたアンテナ部材、並びに、弾性部材からなり、前記絶縁性基板上に前記タクトスイッチを覆うように配設されており、その上面中央に前記アンテナ部材の導電部が配設され、この導電部を介して前記キャップ部が固定されており、それ自体の可撓弾性力によって、常時は前記キートップのフランジを前記筐体内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮してタクトスイッチの入力操作を可能に前記キートップを支持する支承部を有するキートップ支承部材と、
前記電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とするスイッチ機構。
【請求項２】
筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、
前記絶縁性基板上に形成された内側電極接点と、
前記絶縁性基板上に形成され、前記内側電極接点を囲み、且つ、前記内側電極接点と絶縁させて形成された外側電極接点と、
下端部周辺部にフランジが一体に形成され、背面側には押圧凸部が一体に突出形成されてなる誘電体製のキャップ部を備えたキートップと、
前記キートップの押下方向に対して反転力を生じるように形成され、前記内側電極接点を内面中央部に対向させ、かつ、前記外側電極接点と接触させて配設された導電性の反転板と、
導電性の弾性部材からなり、前記反転板上に配設され、それ自体の可撓弾性力により、常にはキートップを押上方向に付勢して前記キートップのフランジを前記筐体１内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮して前記キートップの押圧凸部を前記反転板の上面中央部に当接させて前記反転板を反転させて前記反転板の内面中央部を前記内側電極接点と接触可能に支持するキートップ支承部材と、
前記外側電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とするスイッチ機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスイッチ機構が複数配列形成されており、前記静電容量検出手段は、各スイッチ機構から得られた静電容量の変化を検出することによって、複数のスイッチ機構の中から入力操作を受けた特定のスイッチ機構を検出することを特徴とする入力装置。
【請求項１】
筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、
前記絶縁性基板上に形成された電極接点と、
下端部周辺部にフランジが一体に形成されてなる誘電体製のキャップ部を備え、前記タクトスイッチの上方に配設されるキートップと、
導電性の弾性部材からなり、前記キャップ部の背面に配設される導電部およびこの導電部と前記電極接点とを接続する導電延出部を備えたアンテナ部材、並びに、弾性部材からなり、前記絶縁性基板上に前記タクトスイッチを覆うように配設されており、その上面中央に前記アンテナ部材の導電部が配設され、この導電部を介して前記キャップ部が固定されており、それ自体の可撓弾性力によって、常時は前記キートップのフランジを前記筐体内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮してタクトスイッチの入力操作を可能に前記キートップを支持する支承部を有するキートップ支承部材と、
前記電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とするスイッチ機構。
【請求項２】
筐体内の絶縁性基板上に配設されたタクトスイッチのキートップの押下操作による入力を検出するボタン式入力手段と、前記キートップへの操作体の近接または接触による入力を検出するセンサ式入力手段とを共に備えるスイッチ機構であって、
前記絶縁性基板上に形成された内側電極接点と、
前記絶縁性基板上に形成され、前記内側電極接点を囲み、且つ、前記内側電極接点と絶縁させて形成された外側電極接点と、
下端部周辺部にフランジが一体に形成され、背面側には押圧凸部が一体に突出形成されてなる誘電体製のキャップ部を備えたキートップと、
前記キートップの押下方向に対して反転力を生じるように形成され、前記内側電極接点を内面中央部に対向させ、かつ、前記外側電極接点と接触させて配設された導電性の反転板と、
導電性の弾性部材からなり、前記反転板上に配設され、それ自体の可撓弾性力により、常にはキートップを押上方向に付勢して前記キートップのフランジを前記筐体１内の開口部周辺に押し当てるとともに、前記筐体に形成された開口部へ前記キャップ部を臨ませ、キートップの押下操作時には撓縮して前記キートップの押圧凸部を前記反転板の上面中央部に当接させて前記反転板を反転させて前記反転板の内面中央部を前記内側電極接点と接触可能に支持するキートップ支承部材と、
前記外側電極接点の静電容量の変化を検出する静電容量検出手段とを備えたことを特徴とするスイッチ機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスイッチ機構が複数配列形成されており、前記静電容量検出手段は、各スイッチ機構から得られた静電容量の変化を検出することによって、複数のスイッチ機構の中から入力操作を受けた特定のスイッチ機構を検出することを特徴とする入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１４６２９７（Ｐ２０１１−１４６２９７Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１４０（Ｐ２０１０−７１４０）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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