Keyboard

本発明はキーボードに係り、特にワイヤレスタイプのキーボードに関する。

コンピュータの入力装置としてのキーボードは、キーボードとコンピュータとをコードで接続しているタイプと、キーボードの内部に送信回路及びアンテナを備えてワイヤレスとしたタイプとがある。

ワイヤレスタイプのキーボードには、送信回路の違いに応じて、送信距離が数１０メートルと長いタイプと、送信距離が１０メートル以下と短いタイプとがある。 送信距離が長いタイプは、屋外で使用されており、家庭及び事務所内では、送信距離が短いタイプのものが使用されている。 本発明は、送信距離が短いタイプのキーボードに関する。

従来の送信距離が短いタイプのキーボードは、中心周波数が３００ＭＨｚであり帯域の狭い電波を利用するものであり、アンテナはロッド状のものであった。 キーボードの内部の空きスペースは狭く、ロッド状のアンテナは場所をとるため、アンテナの設置個数は一つに限られていた。

特開２００３−１３１７９２号公報

この従来の送信距離が短いタイプのキーボードでは、二つの問題があった。 一つは、電波の帯域が狭いため、情報の伝送速度が十分でない場合ことである。 もう一つは、アンテナの設置個数は一つであるため、キーボードが使用される周りの環境によってフェージングが起きる場合があり、キーボードからコンピュータ本体への情報の送信の信頼性に問題があることである。

本発明は上記の点に鑑みてなされたワイヤレスタイプのキーボードを提供することを目的とする。

そこで、上記課題を解決するため、本発明は、キーボード本体内にメンブレンスイッチが組み込まれてなる構成であり、
前記メンブレンスイッチが、下側に位置しており、上面にコンタクト及び配線パターンのパターンを有する下側樹脂シートと、上側に位置しており、下面にコンタクト及び配線パターンのパターンを有する上側樹脂シートと、該下側樹脂シートと該上側樹脂シートとの間に挟まれたスペーサ樹脂シートとよりなる構成であるキーボードにおいて、
該メンブレンスイッチは、ＵＷＢ平面アンテナを有し、
該ＵＷＢ平面アンテナは、アンテナエレメントパターンと、該アンテナエレメントパターンより延在しているマイクロ波伝送線路と、前記アンテナエレメントパターンと並ぶ接地パターンとが、前記上側樹脂シート及び／又は下側樹脂シートに形成されている構成であることを特徴とする。

従来に比較して高速大容量の情報を送信することが可能であり、しかも、メンブレンスイッチのシートの一部をアンテナエレメントパターン、接地パターンを形成するベースとして利用することで、別の部品を必要とせずにＵＷＢ平面アンテナが構成されたキーボードを実現することが出来る。

次に本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の実施例１になるワイヤレスタイプのキーボード１０を分解して示す図、図２はキーボード１０の平面図である。

キーボード１０は、その内部に、平面状の四つのＵＷＢ（ultra-wide-band）平面アンテナ２１〜２４が設けてあり、且つ、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４がメンブレンスイッチ３０と一体に形成してある構成である。 Ｘ１−Ｘ２はキーボード１０の操作者から見て前後方向、Ｙ１−Ｙ２は左右方向、Ｚ１−Ｚ２は厚さ方向である。

説明の便宜上、図５（Ａ），（Ｂ）を参照して、本出願人が先に特願２００５−３７８３９６号において出願した明細書及び図面に記載してあるＵＷＢ平面アンテナ１００の基本構成について説明する。 ＵＷＢ平面アンテナ１００は、誘電体製の板１０１の上面にホームベース形状のアンテナエレメントパターン１０２及びアンテナエレメントパターン１０２より延在してストリップ導体１０３が形成してあり、且つ、誘電体板１０１の裏面にはストリップ導体１０３に対面する部分に接地パターン１０４が形成してある構成である。 接地パターン１０４の端側とアンテナエレメントパターン１０２の端側は重ならないで並んでいる。 ストリップ導体１０３と接地パターン１０４とは、その間に誘電体板１０１を介在させて対向しており、５０Ωのマイクロストリップライン型のマイクロ波伝送線路１０５を形成している。 マイクロストリップライン型のマイクロ波伝送線路１０５は、マイクロ波を伝送する。 ＵＷＢ平面アンテナ１００は、アンテナエレメントパターン１０２と、接地パターン１０４と、マイクロストリップライン型のマイクロ波伝送線路１０５とからなる構成である。 ＵＷＢ平面アンテナ２１は、アンテナエレメントパターン１０２の接地パターン１０４に対向する辺の角度θに応じて所望の特性を得ている。 接地パターン１０４は、アンテナエレメントパターン１０２に近接した位置でグランド電位部分を形成して、アンテナエレメントパターン１０２の周囲に電気力線が形成されるように機能すると共に、誘電体板１０１を介在してストリップ導体１０３と対向してマイクロストリップライン型のマイクロ波伝送線路１０５の一部を構成している。 １１０はＵＷＢ平面アンテナ１００の軸線である。

このＵＷＢ平面アンテナ２１は、図６に示すVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)周波数特性を有する。 使用する３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域で、VSWRは１．４以下である。 また、このＵＷＢ平面アンテナ２１は、軸線１１０を中心とする円周の方向に指向性を有する。

再度、図１を参照するに、キーボード１０は、ベース部材１１と天板部材１２とを有し、更に、このベース部材１１と天板部材１２とが組み合わされて形成されたキーボード本体１３の内部の空間に、ＵＷＢ平面アンテナ付きのメンブレンスイッチ２０と、メンブレンスイッチ支持板６０と、無線機能付きキーボード回路モジュール４０とが組み込んである構成である。

天板部材１２には、多数のキートップ１５が並んでいる。

メンブレンスイッチ３０は、下側樹脂シート３１と上側樹脂シート３２とがその間にスペーサ樹脂シート３３を挟んで重なっている構成である。 図３に併せて示すように、下側樹脂シート３１の上面３１ａにコンタクト３５及び配線パターン３６が印刷によって形成してある。 上側樹脂シート３１の下面３２ａにコンタクト３７及び配線パターン３８が印刷によって形成してある。 コンタクト３５とコンタクト３７とは対向しており、スペーサ樹脂シート３３はこの個所が開口３３ａとなっている。 下側樹脂シート３１と上側樹脂シート３２とは共にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製であり、スペーサ樹脂シート３３は、通常はＰＥＴ製であるけれども、本実施例では、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４の一部を形成することを考慮して、液晶ポリマー製としてある。 ３９はエッジコンタクト群部であり、配線パターン３６、３８の端のコンタクトと、後述するストリップ導体１０３の端のコンタクト及び接地パターン１０４の端のコンタクトとが並んでいる。

図１に示すように、ベース部材１１の上面には、無線機能付きキーボード回路モジュール４０と、バッテリ５１とが設けてある。 無線機能付きキーボード回路モジュール４０は、プリント基板４１上に、エッジコンタクト群部用のコネクタ４２及び電子部品４３等が実装してある構成である。 バッテリ５１は、交換可能に設けてある。 ベース部材１１と一体に、差込み止め部１１ａが形成してある。

メンブレンスイッチ支持板６０は、無線機能付きキーボード回路モジュール４０を覆うようにして、ベース部材１１に固定してある。

ＵＷＢ平面アンテナ付きメンブレンスイッチ３０は、メンブレンスイッチ支持板６０上に固定されており、支持板６０よりＸ１側に突き出たエッジコンタクト群部３９が折り曲げられてＺ２方向に向けられて、コネクタ４２に差し込まれて接続してある。

次に、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４がメンブレンスイッチ３０と一体に形成してある構成について説明する。

図１及び図２に示すように、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４は、メンブレンスイッチ３０の一部に、メンブレンスイッチ３０と一体に形成してあり、分散して配置してある。 平面アンテナ２１〜２４の種類がＵＷＢであるため、情報の伝送速度は、従来のアンテナに比較して格段に速い。 ＵＷＢ平面アンテナ２１は、メンブレンスイッチ３０のＹ１側の縁に沿う部分であって、Ｘ１側寄りの位置Ｐ１に配置してあり、ＵＷＢ平面アンテナ２２はＸ２側寄りの位置Ｐ２に配置してある。 ＵＷＢ平面アンテナ２３は、メンブレンスイッチ３０のＸ１側の縁に沿う部分Ｐ３に配置してあり、ＵＷＢ平面アンテナ２４は、メンブレンスイッチ３０のＸ２側の縁に沿う部分Ｐ４に配置してある。

ＵＷＢ平面アンテナ２３は、図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示す構成である。 上側樹脂シート３２の張り出し部３２ｂの下面３２ａにアンテナエレメントパターン１０１が形成してある。 ストリップ導体１０３は、上側樹脂シート３２のアンテナエレメントパターン１０１から延びて、上側樹脂シート３２の下面３２ａを延在してその終端はエッジコンタクト群部３９にまで到っている。 張り出し部３２ｂに対応して、下側樹脂シート３１及びスペーサ樹脂シート３３は張り出し部３１ｂ及び３３ｂを有する。 下側樹脂シート３１の上面には、接地パターン１０４がストリップ導体１０３に沿って帯状に形成してある。 ストリップ導体１０３、接地パターン１０４、その間のスペーサ樹脂シート３３とが、５０Ωのマイクロストリップライン型のマイクロ波伝送線路１０５を形成している。 アンテナエレメントパターン１０１及びストリップ導体１０３は、コンタクト３７及び配線パターン３８と同時に印刷されて形成されたものである。 接地パターン１０４はコンタクト３５及び配線パターン３６と同時に印刷されて形成されたものである。 接地パターン１０４の終端はエッジコンタクト群部３９にまで到っている。 帯状の接地パターン１０４は、アンテナエレメントパターン１０２寄りの部分がアンテナエレメントパターン１０２に接近してグランド電位部分を形成して、アンテナエレメントパターン１０２の周囲に電気力線を形成させる役割りを果たすと共に、残りの部分は、マイクロストリップライン型のマイクロ波伝送線路１０５の一部分を構成している。

張り出し部３１ｂ、張り出し部３３ｂ、張り出し部３２ｂが重なって、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すＵＷＢ平面アンテナ２３を構成する。 即ち、ＵＷＢ平面アンテナ２３は、アンテナエレメントパターン１０１と、ストリップ導体１０３と、接地パターン１０４と、ストリップ導体１０３と接地パターン１０４との間に存在するスペーサ樹脂シート３３の張り出し部３３ｂとよりなる構成である。 概略的にとらえると、ＵＷＢ平面アンテナ２３は、アンテナエレメントパターン１０１と、接地パターン１０４のうちアンテナエレメントパターン１０１寄りの部分と、マイクロストリップライン型のマイクロ波伝送線路１０５とよりなる構成である。 このＵＷＢ平面アンテナ２３は、図４に示すようにＺ２方向に曲げられ、先端を、差込み止め部１１ａに差し込まれて固定されている。

ここで、中間の張り出し部３３ｂは、図５（Ａ），（Ｂ）中の誘電体板１０１に相当するものであり、スペーサ樹脂シート３３の一部である。 よって、ＵＷＢ平面アンテナ２３は、専用の部材を使用せずに、メンブレンスイッチ３０を構成する部材だけを利用して形成してある。 また、スペーサ樹脂シート３３は液晶ポリマー製であり、その比誘電率は約１０であり、ポリエチレンテレフタレートの比誘電率（約３）よりも数倍高い。 よって、ＵＷＢ平面アンテナ２３は、アンテナエレメントパターン１０２のサイズを小さく出来て、小型に出来、キーボード本体１３の内部に組み込むのに好都合である。

他のＵＷＢ平面アンテナ２１、２２，２４は、上側樹脂シート３２、スペーサ樹脂シート３３、及び下側樹脂シート３１の縁に近い部分を利用して、前記のＵＷＢ平面アンテナ２３と同様に形成してある。 なお、ＵＷＢ平面アンテナ２１、２２，２４は共に水平の姿勢である。

上記のように、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４はメンブレンスイッチ３０の周囲に分散して配置してあり、且つ、ＵＷＢ平面アンテナ２１、２２はその軸線２１ａ，２２ａがＹ１方向に向いており、ＵＷＢ平面アンテナ２４はその軸線２４ａがＸ２方向に向いており、ＵＷＢ平面アンテナ２３はその軸線２３ａがＺ２方向（図４参照）に向いている。 よって、キーボードが使用される周りの環境がどのような状況であっても、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４のうちの一つは、良好な受信感度を有する。

また、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４は、ストリップ導体１０３の途中にパターニングされたフィルタを備えた構成としてもよい。

また、上記の構成とは逆に、アンテナエレメントパターン及びストリップ導体を下側樹脂シート３１の上面に形成し、接地パターンを上側樹脂シート３２の下面に形成した構成であってもよく、ＵＷＢ平面アンテナが構成される。

次に、無線機能付きキーボード回路モジュール４０について説明する。

図２に示すように、無線機能付きキーボード回路モジュール４０は、キーボード制御回路４５と、送信回路４６と、切り換え回路４７と、受信回路４８とを有し、前記のバッテリ５１を電源として動作され、３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域に対応可能である構成である。 切り換え回路４７は、後述する受信感度データに基づいたキーボード制御回路４５からの信号によって４つのＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４を切り換え、その時に最も受信感度の高いＵＷＢ平面アンテナが使用されるようにする。 受信回路４８は、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４のうちの選択されている一つのＵＷＢ平面アンテナの受信データと受信感度データとをキーボード制御回路４５に送る。 操作者がキーボードを操作したときの入力信号は、送信回路４６より、切り換え回路４７によって選択されている一つのＵＷＢ平面アンテナから送信される。

次に、上記のキーボード１０の使用例について説明する。

図７は、上記のキーボード１０の使用例を示す。 ２００はコンピュータ本体、２０１はディスプレイ、２０２はマウスである。 ２０３は通信ユニットであり、内部にＵＷＢ平面アンテナが組み込んで有る構成であり、ケーブル２０４でコンピュータ本体２００と接続してある。

キーボード１０は、通信ユニット２０３の近くに位置しており、操作者がキーボード１０を操作すると、入力信号がＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４のうちの一つから無線で送信され、通信ユニット２０３によって受信され、ケーブル２０４を通してコンピュータ本体２００に送り込まれる。

また、通信ユニット２０３のＵＷＢ平面アンテナから送り出された無線情報は、ＵＷＢ平面アンテナ２１〜２４のうちその時に最も受信感度の高い一つのＵＷＢ平面アンテナで受信される。

本発明のキーボード１０を使用することによって、アンテナがＵＷＢ平面アンテナであることによって、従来に比較して情報の伝送速度が格段に高く出来、しかも、ＵＷＢ平面アンテナの数が４つであり、その向きを異ならしめて分散して配置してあるため、キーボードが使用される周りの環境が厳しいものであっても、フェージングが起き難く、情報の送信の信頼性を高いものとすることが出来る。

また、図８に示すように、独立した部品であるＵＷＢ平面アンテナ３００を、キーボード１０のベース部材１１の円筒の突起部材１１ｃの周面に貼り付けた構成としてもよい。 ＵＷＢ平面アンテナ３００は、図５（Ａ），（Ｂ）中の誘電体製の板１０１に代えて樹脂シートが使用されている構成であり、フレキシブル性を有する。 ３０１は同軸ケーブルである。

図９は本発明の実施例３になるワイヤレスタイプのキーボード１０Ａを分解して示す図、
図１０（Ａ）乃至（Ｃ）は一つのＵＷＢ平面アンテナ２１の構成を示す図、図１１はエッジコンタクト群部３９Ａをコネクタ４２Ａと対応させて示す図である。

キーボード１０Ａは、ＵＷＢ平面アンテナのマイクロ波伝送線路が、コプレナライン型である点が実施例１のキーボード１０とは相違する。

ＵＷＢ平面アンテナ２１は、アンテナエレメントパターン１０１と、ストリップ導体１０３Ａと、グランド導体ライン１２０，１２１と、接地パターン１０４Ａと、グランド導体ライン１３０とよりなる。

グランド導体ライン１２０，１２１は、ストリップ導体１０３Ａの両側にストリップ導体１０３Ａと平行に配置してあり、ストリップ導体１０３Ａ、グランド導体ライン１２０，１２１は、５０Ωのマイクロ波伝送線路１０５Ａを形成している。 ストリップ導体１０３Ａ、グランド導体ライン１２０，１２１は、共に上側樹脂シート３２の下面３２ａに形成してあり、マイクロ波伝送線路１０５Ａはコプレナライン型である。

四角形状の接地パターン１０４Ａとこの接地パターン１０４Ａより延びているグランド導体ライン１３０とは、下側樹脂シート３１の上面３１ａに形成してある。

エッジコンタクト群部３９Ａは、図１１に示すように、ストリップ導体１０３Ａのコンタクト１０３Ａａと、グランド導体ライン１２０のコンタクト１２０ａと、グランド導体ライン１２１のコンタクト１２１ａとが同じ面に並んだ構成となる。 よって、コネクタ４２Ａはコンタクトの配置が単純な構成となり、エッジコンタクト群部３９Ａのコネクタ４２Ａへの接続は容易となる。 なお、１３０ａはグランド導体ライン１３０のコンタクトである。

図９中、図示は省略してあるけれども、他のＵＷＢ平面アンテナ２２〜２４のマイクロ波伝送線路も、コプレナライン型である。

本発明の実施例１になるキーボードの分解斜視図である。

本発明の実施例１になるキーボードを、無線機能付きキーボード回路モジュールのブロック回路図と併せて示す図である。

一つのＵＷＢ平面アンテナがメンブレンスイッチと一体的に形成してある構成を示す図である。

図３のＵＷＢ平面アンテナを曲げてその先端を固定する構成を示す図である。 うぃをうぃを

本出願人が先に出願したＵＷＢ平面アンテナの構造を示す図である。

ＵＷＢアンテナのVSWR−周波数特性を示す図である。

図１及び図２に示すキーボードの使用例を示す図である。

ＵＷＢアンテナのキーボード内部への固定例を示す図である。

本発明の実施例３になるキーボードの分解斜視図である。

一つのＵＷＢ平面アンテナがメンブレンスイッチと一体的に形成してある構成を示す図である。

エッジコンタクト群部を示す図である。

符号の説明

１０ キーボード １１ ベース部材 １１ａ 差込み止め部 １１ｃ 円筒の突起部材 １２ 天板部材 １３ キーボード本体 １５ キートップ ２０ ＵＷＢ平面アンテナ付きメンブレンスイッチ ２１〜２４，１００、３００ ＵＷＢ平面アンテナ ２１ａ〜２４ａ，１１０ 軸線 ３１ 下側樹脂シート ３２ 上側樹脂シート ３３ スペーサ樹脂シート ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ
３５、３７ コンタクト ３６、３８ 配線パターン ４０ 無線機能付きキーボード回路モジュール ４５ キーボード制御回路 ４６ 送信回路 ４７ 切り換え回路 ４８ 受信回路 ５１ バッテリ ６０ メンブレンスイッチ支持板 １０１ アンテナエレメントパターン １０３ ストリップ導体 １０４、１０４Ａ 接地パターン １０５ マイクロストリップラインマイクロ波伝送線路 １０５Ａ コプレナライン型マイクロ波伝送線路 １２０，１２１、１３０ グランド導体ライン ２００ コンピュータ本体 ２０３ 通信ユニット