【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、操作モードとして近接検出モードと直接機械動作モードとを備えたスイッチ装置に係り、このようなスイッチ装置の複数からなり、有用で、汎用性のあるキーパッドの製造に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、直接機械動作スイッチの多くは、
フランス特許出願90 04065号（SEXTANT AVIONIQUE）に記載されるように、導電性部材からなる弾性を有するカプセルを用いてきた。 このカプセルは、球形のドーム形状をしており、通常プリント回路基板に配設されている。 そして、このカプセルは、周縁部が一導電ランドと電気的に接触するとともに、このカプセルの中央部に対して整列し前述の導電ランドとは十分に絶縁された他の導電ランドを覆っている。 【０００３】このカプセルをプリント回路基板に向けて押しこむと、カプセルは変形してカプセルの中央部が前述の他の導電ランドに接触するので、２つの導電ランド間での導通が得られる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】最も簡単で最もコンパクトな近接検出装置、すなわち容量型作用近接センサーは、少くとも、基板に固定された導電ランドを検出する導電体と、この導電ランドを電子回路に接続する接続手段とを備えた構造が採られている。 導電ランドはスイッチの押しボタンとともに整列して配設されるので、この導電ランドや基板は、少くとも薄くかつ可撓性を備える必要がある。 このような構成ではスイッチの厚みが増加する。 そしてこのことに限らず、この構造は信頼性に乏しく、導電ランドないしその接続は時間とともに劣化する傾向がある。 特に、キーパッドを組み立てた時は、複数の導電ランドやこれらの導電ランドと多くの接続体との間の接続のために、この傾向は顕著になる。 【０００５】本発明の目的は、平滑、コンパクト、および安価な従来の構造のスイッチ装置に、機械的な構造を変更したりスイッチの全体寸法や厚みを増大させることなく、近接検出モードを付加したスイッチ装置を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明のスイッチ装置は、操作モードとして近接検出モードと直接機械動作モードとを有し、基板に保持された少くとも一つの固定接触体と、この固定接触体に接触するように設けられた可動接触体とからなるスイッチを少くとも一つ備え、前記接触体の少くとも一方は、容量型近接検出装置の検出要素として用いられ、この検出要素に電気信号を印加する印加手段と、導電体の近接による前記電気信号の変化を検出する検出手段とを有するものである。 【０００７】近接検出装置の回路は、スイッチの機械的スイッチ回路から分離していても良い。 しかしながら本発明によれば、上記の２つの回路が互いに関与すると、
スイッチは、少くとも３つのインピーダンス、すなわち、近接検出をしない状態でスイッチの開成により生じる第１のインピーダンスと、カプセル近傍に導電体を検出したことにより生じる第２のインピーダンス（接触体間の容量の増大）と、およびスイッチの閉成により生じた第３のインピーダンスとを有する局部容量型組立て部品の一部を形成する。 【０００８】 【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に説明する。 図１において、キーパッドはプリント回路基板としての平滑な基板１を有し、例えば、この基板１には複数の円筒形のくぼみが各スイッチに対応する空洞部２として形成されている。 【０００９】各空洞部２の底部３には、直径が空洞部２
の直径と略等しい金属メッキ環状領域部４と、固定接触体としての金属メッキ中央領域部５とが設けられている。 各空洞部２には、可動接触体としてのドーム型で弾性変形可能な金属カプセル６が配設され、このカプセルの環状の底部の直径は、空洞部２の直径と略等しくなっている。 そして、カプセル６の底部は金属メッキ環状領域部４の上に支持され、カプセルの中央部は金属メッキ中央領域部５の上方を覆っている。 【００１０】カプセル６は、弾性変形可能なプラスチックフィルム７により空洞部の内部に収納されている。 このプラスチックフィルム７は、基板１の表面を覆い、例えば接着剤にて基板に固定されている。 基板１の裏面には、金属メッキ環状領域部４および金属メッキ中央領域部５に電気的に接続する電子回路（図示せず）が形成されている。 【００１１】不操作状態では、明らかに各カプセル６の中央部は金属メッキ中央領域部から離れているので、前記接触体からなるスイッチは開成している。 この状態から、圧力Ｐがカプセル６の頂部に作用すると、カプセル６は弾性変形して凹部の反転が生じ（触知できる効果）、金属メッキ中央領域部５と接触するようになる。
そして、スイッチは閉成する。 【００１２】本発明は、上記のキーパッドスイッチの操作モードに、近接検出型の操作モードを加えるものである。 この操作モードは、図２に示すように、一方では、
各スイッチＩが部分的に容量性回路に関与することにより、他方では、出力点Ｓ（ダイオードＤ１が抵抗Ｒ１に接続する接点）での電圧を検出することにより得られるものである。 そして、前記容量性回路は、ジェネレータ９で発生した高周波信号が印加される端子Ｂと基準ポテンシャル（接地面Ｍ）との間で直列に接続された第１コンデンサＣ１、スイッチＩ、及び比較的大容量の第２コンデンサＣ２と、ダイオードＤ１および抵抗Ｒ１を介して接地されるスイッチＩに第１コンデンサＣ１が接続する接点Ｊからなるものである。 【００１３】スイッチＩが開成している時およびカプセル６近傍に導電体がない時は、端子Ｂに印加された信号は整流されてフィルタにかけられる。 そして、Ｓ点での信号は電圧Ｎ１になる。 カプセル６近傍に導電体があると、Ｓ点と接地面との間に迷容量が誘起される。 これによって接点Ｊでの電圧を下げるリーク電流が生じる。 そして、出力点Ｓでの信号は最初よりも低い第２レベルＮ
２になる。 【００１４】スイッチＩを閉成すると、接点ＪはコンデンサＣ２を介して接地される。 そして、コンデンサＣ２
がかなり大容量であれば、出力点Ｓでは、かなり低い、
あるいはほとんど０に近い電圧の信号レベルＮ３が得られる。 なお、Ｓ点での電圧信号をアナログシステム（閾値電圧と比較するなど）にて分析して３つのレベルを識別し、これに基づいて各命令を選択することもできる。
又、単に負荷回路１１を作動するアナログ／ディジタルコンバータ１０に入力することもできる。 【００１５】上述の構造をマトリックス型のキーパッドに適用すると特に効果がある。 この実施例においては、
図３に示すように、キーパッドは、キーパッド基板１として用いられるプリント回路基板の一面に配設され、互いに平行な複数の行配線Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｎと、プリント回路基板の他の面に配設され前記各行配線Ｌ１，Ｌ
２，…，Ｌｎに垂直で互いに平行な複数の列配線Ｋ１，
Ｋ２，…，Ｋｍと、行配線と列配線とがそれぞれ交差する交差部近傍に設けられた図１および図２に示す構造のスイッチＩ１，…，Ｉｉとから構成される。 【００１６】各行配線Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｎは、それぞれ多重交換装置１２の入力側に接続されるとともに、抵抗Ｒ１を介して接地されている。 各列配線Ｋ１，Ｋ２，
…Ｋｍは、それぞれスイッチユニット１３の出力側に接続されて、ジェネレータ９からの高周波信号（２ＭＨｚ
方形波）が各列配線に印加されるようになっている。 さらに、各列配線は比較的低容量のコンデンサＣ３を介して接地されている。 【００１７】スイッチユニット１３および多重交換装置１２は、従来のシーケンスによりキーパッドをスキャンするために、同じカウンタ１４によって制御されている。 多重交換装置１２の出力は、プロセッサＰに接続するアナログ／ディジタルコンバータ１０の入力として伝えられる。 図２に示す容量型回路は、各スイッチＩ１〜
Ｉｊに部分的に関与している。 【００１８】この回路は、列配線Ｋが接地され、第１コンデンサＣ１，スイッチＩおよび第２コンデンサＣ２が直列に接続された回路を含んでいる。 コンデンサＣ１がスイッチに接続する接点Ｊは、順方向バイアスダイオードＤ１によって各行配線Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｎに接続し、逆方向バイアスダイオードＤ２を介して接地している。 【００１９】この容量型回路は、図２に示す回路と同様に動作するので、その説明は省略する。 一方、キーパッドのスキャンニングサイクルは以下のように説明される。 第１期では、スイッチユニット１３はジェネレータ９にて発生した高周波信号を第１列配線Ｋ１に印加する。 そして、この間に多重交換器１２は次々と行配線Ｌ
１，Ｌ２，…，Ｌｎを出力側に接続する。 【００２０】第２期では、高周波信号は第２列配線Ｋ２
に印加され、多重交換器１２は、同様な接続のシーケンスを繰返す。 このプロセスは、第ｍ列配線Ｋｍまで繰り返される。 そして、このシステムは前記スキャンニングサイクルが終わると新しいサイクルを始める。 このようなプロセッサのスキャンニングは、いつでも既知のアドレスでのスイッチ／容量型回路の接続状態（出力点Ｓでの電圧）を検出していることは明らかである。 【００２１】この接続が、導電体の近接による影響を受けない時は、多重交換器の出力電圧は最大値をとる（レベルＮ１）。 図４に示すように、この最大値はシステムが移行するとわずかに変動するので（領域Ｚ１）、理想値にできるだけ近い値の電圧にするために、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ３が設けられている。 システムが導電体の出現による影響を受けると、スイッチＩの固定接触体とカプセル６との間の容量が増加して生じたリーク電流のために、多重交換装置１２の出力電圧は、最大値よりもかなり低い中間値（レベルＮ３）をとる（図４、領域Ｚ２）。 【００２２】スイッチＩが閉成すると、多重交換装置１
２の出力電圧は最小値、あるいは殆どゼロ（レベルＮ
３）になる（図４、領域Ｚ３）。 この２種類の操作モードにより、本発明を多くの装置に適用できる。 図５に、
キーや触知可能な表面機能が並ぶ装置とスクリーンＥとの端部にスイッチＩが配設された実施例を示す。 メニューをスキャンするために触知可能な表面に沿って指をなぞると、例えば、画像またはスクリーンよりも大きなテキストの範囲内での移動、数値の増減、オプションないし操作を確定するためのカーソルのａｎｄ／ｏｒへの移動などのために「スクロール」機能が用意される。 【００２３】図６に従来と同じ大きさで、従来のキーパッドおよび触知可能なパッド機能の特徴を備えたマトリックス型のキーパッドを示す。 前記実施例では、キーパッドに関与するプロセッサは、例えばオペレータの指の近接による影響を受けたスイッチの「質量中心」を有用に計算できる。 このようなプロセスは、フランス特許出願第 87 07323号および第90 06820号に記載されるように、従来の近接検出型キーパッドよりもより大きな効果を有する。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明によるキーパッドの縦断面図である。 【図２】図１に示す構造のスイッチを用いた電子回路の構成図である。 【図３】本発明によるマトリックス型キーパッドの構成図である。 【図４】各操作モードにおいてスイッチのカプセルに印加された電圧の変化を示すグラフである。 【図５】本発明によるスイッチ装置を用いた他の実施例の正面図である。 【図６】本発明によるスイッチ装置を用いた他の実施例の正面図である。 【主要部分の符号の説明】 １ 基板 ５ 固定接触体としての金属メッキ中央領域部 ６ 可動接触体としての金属カプセル ９ 印加手段としてのジェネレータ 10 検出手段としてのアナログ／ディジタルコンバータ Ｉ スイッチ ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトリック ブイヨン フランス国 91140 ヴィユボン スル イヴェッテ リュ ラマルティーヌ ８ (58)調査した分野(Int.Cl. 6 ，ＤＢ名) H03K 17/955 |
