无触点开关装置制造方法
无触点开关装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供耐久性高的开关装置。本发明的开关装置，开关键顶部和开关键底部相对位移自如地被设置，所述开关键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线圈，所述开关键底部具备：键底部发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在该键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位；电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及判定部，基于所述键底部接收线圈中产生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
【专利说明】无触点开关装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关装置，尤其涉及具备键顶部和键底部、且两者相对位移自如地被 设置的开关装置。
【背景技术】
[0002] 作为这种开关装置，以往有专利文献1所记载的开关装置。该开关装置在开关键 顶部及开关键底部分别设置线圈，检测通过按下开关键顶部而在开关键底部的线圈中产生 的感应电位，进行开关键顶部的按下判定。这种开关装置具有如下的优点：不会产生使用物 理接触的开关装置中经常出现的、由接触销的磨损或异物的附着引起的接触不良。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开2000-311541号公报
[0006] 发明的概要
[0007] 发明所要解决的课题
[0008] 但是，专利文献1的开关装置通过布线将开关键顶部的线圈和电流供给部连接。 因此，随着开关键顶部被反复按下，该布线磨损，有时难以正确地进行开关键顶部的按下判 定。
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于，提供一种耐久性高的开关装置。
[0010] 解决课题所采用的技术手段
[0011] 本发明的开关装置，开关键顶部和开关键底部相对位移自如地被设置，所述开关 键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线圈，所述开关键底部具备：键底部 发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在该键底部发送线圈与所述键顶部 接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作 而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相 对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位； 电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及判定部，基于所述键底部接收线圈中产 生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
[0012] 发明的效果
[0013] 本发明的开关装置，不设置因开关键顶部与开关键底部之间的相对位移操作而产 生负荷的布线，使用电磁感应作用来判定开关键顶部的相对位移操作状态，所以能够提高 其耐久性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是实施方式1的开关装置100的搭载例。
[0015] 图2是实施方式1的开关装置100的概略图。
[0016] 图3(a)?（e)是用于说明实施方式1的开关装置100的构造的图。
[0017] 图4(a) (b)是实施方式1的开关装置100的动作示意图。
[0018] 图5是说明实施方式1的判定部140的动作的流程图。
[0019] 图6是在实施方式1的键底部接收线圈109中产生的感应电流的时间经过的一 例。
[0020] 图7是实施方式2的开关装置200的概略图。
[0021] 图8是在实施方式2的各键底部接收线圈中产生的感应电流的时间经过的一例。
[0022] 图9是实施方式3的开关装置400的概略图。
[0023] 图10是在实施方式3的各键底部接收线圈中产生的感应电流的时间经过的一例。
[0024] 图11 (a) (b)是专利文献1的开关装置的概略图。
[0025] 图12是开关装置的安装例。
【具体实施方式】
[0026] <得到发明的过程>
[0027] 在开关的使用频度高的便携电话等设备中，经常因为开关装置的故障而进行设备 的更换和修理，所以要求提供耐久性高的开关装置。
[0028] -般的开关装置，有检测开关键顶部与开关键底部的物理接触而进行开关键顶部 的按下检测的开关装置。该开关装置随着反复使用，由于接触销的磨损或异物的附着而存 在发生接触不良的问题。
[0029] 另一方面，专利文献1的开关装置（图11)由检测电路（605)检测通过按下设有线 圈A (602)的开关键顶部（601)而在线圈B (604)中产生的感应电位，进行开关键顶部（601) 的按下判定。专利文献1的开关装置在键顶部的按下检测中不使用物理接触，所以不会发 生前述的接触销的磨损或异物的附着所导致的接触不良。
[0030] 但是，专利文献1的开关装置通过布线来连接线圈A(602)和向线圈A(601)供给 电流的电流发生电路（603)。因此，随着反复按下开关键顶部（601)，该布线磨损，有时难以 适当地进行开关键顶部（601)的按下判定。
[0031] 鉴于以上的情况，发明人考虑到，不设置因开关键顶部与开关键底部之间的相对 位移操作而产生负荷的布线，而使用电磁感应的作用来进行开关键顶部的按下检测即可， 从而得到了本发明的开关装置。
[0032] 以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0033] < 1.实施方式1 >
[0034] 例如如图1所示，本实施方式1的开关装置100搭载于便携终端10。
[0035] 图2是开关装置100的概略图。
[0036] 开关装置100具备开关键顶部101和开关键底部106。
[0037] [开关键顶部101的构成]
[0038] 开关键顶部101例如是食指大小的呈四边形状的面板，如图示那样，在线圈彼此 适当离开的状态下，在内部具备键顶部接收线圈103及键顶部发送线圈104。
[0039] 开关键顶部101例如使用绝缘树脂的成型品。
[0040] 键顶部接收线圈103及键顶部发送线圈104为螺旋线圈，如图3(a)所示，在基板 102上通过印刷形成。键顶部接收线圈103及键顶部发送线圈104的两端通过连接图案111 相互连接。
[0041] 在开关键顶部101的下表面中央突设有轴棒105。该轴棒105在后述的开关键底 部106的孔115中滑动自如地插通。
[0042] [开关键底部106的构成]
[0043] 如图2所示，开关键底部106是便携终端10的本体部自身或设置于便携终端10 的本体部的开关基座，在上表面开设有能够承接开关键顶部101的方形的凹部107。
[0044] 在凹部107的中央形成有供开关键顶部101的轴棒105插通的孔115。
[0045] 如图3(b)所示，在孔115内配置有盘簧117。此外，在孔115的周壁的一部分沿上 下方向形成有键槽115a。与该键槽115a相对应，在开关键顶部101的轴棒105周部形成有 球状的突起l〇5a。
[0046] 通过将球状的突起105a嵌入键槽115a，在开关键顶部101被进行按下操作时，突 起115a在键槽105a内被引导，开关键顶部101不会随便旋转。
[0047] 如图3(b)中箭头引出表示的平面视图所示，突起105a由设置于轴棒105内的盘 簧向突出方向弹性施力。此外，键槽115a形成为不到达孔115的上端，也就是说，在孔115 的上端不存在键槽115a。
[0048] 之所以采用对突起105a进行弹性施力的构成，是因为在将开关键顶部101安装到 开关键底部106时，能够使突起105a退回到轴棒105内而插入到孔115内。另一方面，一 旦组装完成后，突起l〇5a向键槽115a内突出，所以不能从孔115容易地拔出。
[0049] 图3(c)表示开关键顶部101没有被进行按下操作时的开关键顶部101与开关键 底部106的位置关系，图3 (d)是表示开关键顶部101被按下操作到最下端时的开关键顶部 101与开关键底部106的位置关系。
[0050] 再次参照图2来进行说明。
[0051] 在开关键底部106的凹部107底面，与开关键顶部101的键顶部接收线圈103和 键顶部发送线圈104分别对应地埋设有键底部发送线圈108和键底部接收线圈109。
[0052] 键底部发送线圈108与设置于开关键底部106内的电流供给部120连接，键底部 接收线圈109与AD转换部130连接。
[0053] 电流供给部120例如使用PLL等相位同步电路，生成规定频率的交流电流，并向键 底部发送线圈108供给该交流电流。
[0054] AD转换部130将由于电磁感应作用而在键底部接收线圈109中感应出的感应电流 变换为数字值。
[0055] 判定部140将判定按下状态时成为基准的阈值i及阈值ii与从AD转换部130得 到的数字值进行比较，从而判定开关键顶部101的按下状态。
[0056] 另外，在图示例中，电流供给部120、AD转换部130及判定部140设置于开关键底 部106,但是也可以装入便携终端10内的半导体集成电路。
[0057] [动作]
[0058] 图4是开关装置100的动作示意图。
[0059] 首先，电流供给部120向键底部发送线圈108供给电流，从而在键底部发送线圈 108中产生磁场。
[0060] 开关键顶部未被按下时（图4(a))，键顶部接收线圈103与键底部发送线圈108、 键顶部发送线圈104与键底部接收线圈109都没有向接近方向位移，所以不产生感应电流。
[0061] 另一方面，开关键顶部101被按下后（图4(b))，键顶部接收线圈103与键底部发 送线圈108、键顶部发送线圈104与键底部接收线圈109分别向接近方向位移，所以产生感 应电动势。
[0062] 详细地说，通过开关键顶部101的按下，键顶部接收线圈103和键底部发送线圈 108的相对位置关系越变化，键顶部接收线圈103与键底部发送线圈108之间的交链的磁 通量越大地变化，在键顶部接收线圈103中产生越大的感应电动势。这时，由于键顶部接收 线圈103和键底部发送线圈104相互连接，所以通过产生的感应电动势而在键顶部发送线 圈104中流动电流。然后，通过该电流产生的磁力线与键底部接收线圈109交链，在该线圈 109中产生感应电动势。通过该电动势，在AD转换部130的输入电路中流动电流，输出与其 模拟值相应的数字值。
[0063] 判定部140将在判定按下状态时成为基准的阈值i及阈值ii与从AD转换130得 到的数字值进行比较，判定开关键顶部101的按下状态。
[0064] 图5是说明判定部140的动作的流程图。
[0065] 判定部140在从AD转换130得到的数字值低于阈值i时（S11 :否），判定为开关键 顶部101没有被按下（S12)。另一方面，阈值i以上且低于阈值ii时（S11 :是，S13 :否）， 判定为开关键顶部101被半按下（S14)。阈值ii以上时（S11 :是，S13 :是），判定为开关键 顶部101被全按下（S15)。
[0066][在键底部接收线圈109中产生的感应电流的例子]
[0067] 图6表示伴随着开关键顶部101的操作和非操作而在键底部接收线圈109中产生 的感应电流的时间经过。
[0068] 从时刻t0到时刻t2,发送线圈与接收线圈之间的交链的磁通量不变化，在键底部 接收线圈109中不产生感应电流。另一方面，从时刻t2到时刻t5,发送线圈与接收线圈之 间的交链的磁通量变化，产生阈值i以上且低于ii的感应电流。此外，从时刻t5到时刻 t9,发送线圈与接收线圈之间的交链的磁通量更大地变化，产生阈值ii以上的感应电流。
[0069] [补充]
[0070] 在上述实施方式中，键底部接收线圈103与键底部发送线圈104的间隔，需要适当 地分离以不产生串扰。但是，即使产生些许串扰，通过适当地设定判定部140的阈值的大 小，能够避免其影响。
[0071] 此外，电源供给部120向键底部发送线圈108供给周期性变化的电流，所以即使开 关未被按下时，通过对应的发送线圈与接收线圈之间的交链的磁通量的变化，有时也会产 生微量的感应电流。但是，由于是微量的，所以不会妨碍判定部140判定按下状态。
[0072] < 2.实施方式2 >
[0073] 在实施方式1中，公开了判定一点的按下状态的开关装置。但是，在开关装置中， 还有所谓十字键那样的能够判定多点的按下状态的开关装置。在本实施方式2中，公开这 样的能够判定多点的按下状态的开关装置。
[0074] [构成]
[0075] 图7表示实施方式2的开关装置200。201是开关键顶部，206是开关键底部。
[0076] 开关键顶部201是十字键，具备沿X轴方向和Y轴方向延伸的端部A、B、C、D。在 各端部A、B、C、D设有与实施方式1所示的开关键顶部相同构成的、将键顶部发送线圈和键 顶部接收线圈相互连接的线圈图案al、bl、cl、dl。
[0077] 在开关键底部206穿设有与开关键顶部201的形状相辅的形状的凹部207。在与 开关键顶部201的各端部A、B、C、D对应的凹部207底面的规定位置设置有盘簧217a、b、 c、d。通过该盘簧217a、b、c、d，开关键顶部201被保持为从凹部207底面浮起的状态。此 夕卜，在凹部207的中央设置有圆锥形的突起208。该突起208与开关键顶部201的中央部抵 接，在开关键顶部201的某一个端部A、B、C、D被按下时，起到防止其他端部同时下降的作 用。但是，在需要使全部端部A、B、C、D同时下降而全部开关成为接通状态的情况下，不需 要该突起209。
[0078] 在开关键底部的凹部207的底面，埋设有与开关键顶部201的各端部A、B、C、D的 键顶部接收线圈及键顶部发送线圈分别对应的键底部发送线圈a2、b2、c2、d2和键底部接 收线圈 a3、b3、c3、d3。
[0079] 各键底部发送线圈&242、(：2、(12连接着与实施方式1同样的电流供给部，各键底 部接收线圈a3、b3、c3、d3单独地连接着与实施方式1同样的AD转换部、判定部。
[0080] 因此，根据上述开关装置200,在4个判定部中，基于4个键底部接收线圈a3、b3、 c3、d3中分别产生的感应电流，单独地判定开关键顶部的各端部A、B、C、D的按下状态。
[0081] 相对于开关键顶部的端部A、B、C、D各自的按下操作的、开关装置200的动作，与 实施方式1的开关装置100的动作同样，因此省略说明。
[0082] [开关装置200的判定例]
[0083] 图8表示伴随着开关键顶部201的端部A、B、C、D各自的按下操作而在键底部接 收线圈a3、b3、c3、d3中产生的感应电流的时间经过。
[0084] 在图8中，例如从时刻t0到时刻t4,在键底部接收线圈a3中产生的感应电流的数 字值为阈值i以上，所以判定为端部A被按下。这时，在其他键底部接收线圈b3、c3、d3中 分别产生的感应电流的数字值低于阈值i，所以判定为端部B、C、D没有被按下。此外，例如 从时刻t7到时刻tlO,在键底部接收线圈a3、d3中分别产生的感应电流的数字值均为阈值 i以上，所以判定为端部A、D同时被按下。
[0085] < 3.实施方式3 >
[0086] 实施方式1、2是开关键顶部被进行按下操作的构成，但是在本实施方式3中，采用 开关键顶部被进行旋转操作的构成。通过旋转，开关键顶部的线圈与开关键底部的线圈的 距离也变化，所以产生感应电流，能够进行通断判定。但是，由于开关键顶部旋转，所以能够 进行旋转角的检测这一特有的检测动作。
[0087] [构成]
[0088] 图9表示实施方式3中的开关装置400。401是开关键顶部，406是开关键底部。
[0089] 开关键顶部401在其下表面中央具有轴棒405,将该轴棒405旋转自如地嵌入到形 成于开关键底部406的凹部407底面中央的轴孔415。关于旋转构造，与以往的转子开关同 样，因此省略详细的说明。
[0090] 在开关键顶部401，在从其中心偏心的位置设置有与实施方式1所不的开关键顶 部同样构成的、将键顶部接收线圈si及键顶部发送线圈s2相互连接的1组线圈图案。
[0091] 在开关键底部406,在距离轴孔415的中心的偏心量与键顶部接收线圈si和键顶 部发送线圈s2距离轴孔415的中心的偏心量相同的位置，沿周方向以大致90度的间隔设 置有键底部发送线圈a4、b4、c4、d4和键底接收线圈a5、b5、c5、d5。
[0092] 此外，键底部发送线圈和键底部接收线圈的各组中的、接收线圈和发送线圈的位 置关系，与开关键顶部的接收线圈si和发送线圈s2的位置关系同样。
[0093] 与实施方式2同样，各键底部发送线圈a4、b4、c4、d4连接着电流供给部，各键底 部接收线圈a5、b5、c5、d5分别单独地连接着AD转换部、判定部。
[0094] [动作]
[0095] 根据上述构成的开关装置400,对开关键顶部401进行旋转操作时，键顶部接收线 圈si和键顶部发送线圈s2分别与开关键底部的某一组键底发送线圈和键底接收线圈接 近。由于接近而磁耦合变强，产生感应电流。基于在哪个键底部接收线圈中产生感应电流， 判定开关键顶部401的旋转位置。
[0096][开关装置400的判定例]
[0097] 图10表示伴随着开关键顶部401旋转操作而在键底部接收线圈a5、b5、c5、d5中 产生的感应电流的时间经过。
[0098] 在图10中，从时刻t0到时刻t3,在键底部接收线圈a5中产生阈值i以上的感应 电流，从时刻t4到时刻t7,在键底部接收线圈d5中产生阈值i以上的感应电流，从时刻t8 到时刻tll，在键底部接收线圈c5中产生阈值i以上的感应电流。基于此，判定为开关键顶 部401从时刻t0到til沿顺时针被进行了 180度旋转操作。
[0099] < 4.变形例 >
[0100] 在本发明的技术思想的范围内，能够在上述实施方式的构成以外实施。以下例举 这样的例子。
[0101] [1]上述实施方式的开关装置，在其构成中具备AD转换部，在判定部中使用由AD 转换部数字化的、在键底部接收线圈中产生的感应电流的电流值，判定开关键顶部的相对 位移操作状态，但是也可以将AD转换部除去，在判定部中直接使用在键底部接收线圈中产 生的感应电流的模拟值来判定开关键顶部的相对位移操作状态。
[0102] [2]在上述实施方式的开关装置中，发送线圈及接收线圈印刷在基板上，但是也可 以使用绕线型或层积型等各种各样的线圈。近年来，将线圈小型化的技术广泛研究，例如开 发了使用铁素体的层积陶瓷线圈或绕线型微线圈等小型线圈。当然能够通过这些构成来实 施本发明。
[0103] [3]在上述实施方式的开关装置中，电流供给部例如在搭载了开关装置的设备处 于睡眠状态或锁定状态的情况下，也可以不向键底部发送线圈供给电流。这样，根据搭载开 关装置的设备的模式来控制电流的供给，从而实现了搭载开关装置的设备的节电化。
[0104] [4]在上述实施方式的开关装置中，电流供给部例如使用PLL等相位同步电路，但 是不限于相位同步电路，也可以使用各种电流发生电路。向键底部发送线圈供给的电流可 以不是由相位同步电路生成的一定周期的高速信号，只要是任意的判定间隔的一半以下的 周期的信号即可。
[0105] [5]在上述实施方式2的开关装置200中，单独地判定开关键顶部201的端部A、 B、C、D各自的按下状态，但是不限于此，判定部也可以综合地判定开关键顶部201的按下状 态。例如也可以是，在键底部接收线圈a3中产生阈值i以上的感应电流紧之后，在键底部 接收线圈c3中产生阈值i以上的感应电流时，判定为开关键顶部201被从端部A向端部C 的方向被按下。
[0106] [6]上述实施方式2的开关装置200为十字键开关，但是不限于此，开关键顶部的 形状可以是各种形状。此外，能够判定开关键顶部的任意位置的按下状态。
[0107] [7]在上述实施方式2中，举出了使用一个阈值i的开关键顶部201的各端部A、 B、C、D的按下判定例。开关装置200不限于此，也可以像上述实施方式1的开关装置100 那样，使用多个阈值来判定与各端部A、B、C、D的按入量对应的多个按下状态。
[0108] [8]在上述实施方式3的开关装置400中，作为开关键顶部和开关键底部的相对位 置位移操作的一例，举出了转动操作的例子，但例如也可以是，采用能够对开关键顶部进行 滑动移动操作的构造，判定开关键顶部的滑动移动状态。具体地说，在开关键底部，将键底 部送接收线圈配置在滑动移动操作线上，基于在键底部接收线圈中产生的感应电流，判定 键顶部发送线圈的位置，从而能够判定开关键顶部的滑动移动操作。
[0109] [9]在上述实施方式3的开关装置400中，采用了将发送线圈和接收线圈的组在开 关键顶部设置一组、在开关键底部设置4组的构造，但是也可以根据所判定的开关键顶部 和开关键底部的相对位移操作而将发送线圈和接收线圈的组在开关键顶部设置多组，也可 以在开关键底部设置1组。
[0110] [10]各实施方式都具备一个开关键顶部，但是不限于此，也可以具备多个开关键 顶部，分别判定各开关键顶部的相对位移状态。进而，除了单独地判定各开关键顶部的相对 位移状态之外，也可以通过由各开关键顶部的操作产生的电流值的组合来综合地判定开关 的操作状态。
[0111] [11]可以在各种电子设备中搭载上述实施方式的开关装置。例如，作为智能手机 等便携终端或平板终端的起始键，可以使用上述实施方式的开关装置。此外，例如如图12 所示，静态摄像机的快门键700-1、摄像机的拍摄键或缩放键（700-2、700-3)等可以使用上 述各实施方式的开关装置。
[0112] < 5.补充>
[0113] 以下说明作为本发明的一个实施方式的开关装置的构成及变形例的效果。
[0114] (A)本发明的一个实施方式的开关装置的特征在于，开关键顶部和开关键底部相 对位移自如地被设置，所述开关键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线 圈，所述开关键底部具备：键底部发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在 该键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述 开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收 线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之 间的相对位移操作而变化的部位；电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及判 定部，基于所述键底部接收线圈中产生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的相对位移。
[0115] 通过该构成，实施方式（A)的开关装置不设置因开关键顶部和开关键底部之间的 相对位移操作而产生负荷的布线，利用电磁感应作用能够判定开关键顶部的操作状态。因 此，实施方式（A)的开关装置大幅提高了其耐久性，并且容易向防水设备安装。
[0116] (B)在所述实施方式（A)的开关装置中，也可以是，所述开关键底部还具备将所述 感应电流的电流值数字化的AD转换部，所述判定部将进行所述判定时成为基准的阈值与 由所述AD转换部数字化的所述感应电流的电流值进行比较，判定所述开关键底部与所述 开关键顶部之间的相对位移。
[0117] 通过该构成，实施方式（B)的开关装置能够更准确地判定开关键顶部的操作状 态。
[0118] (C)在所述实施方式（B)的开关装置中，也可以是，所述相对位移操作是按下操 作、旋转操作或滑动移动操作。
[0119] (D)在所述实施方式（C)的开关装置中，也可以是，所述阈值是第一阈值和比第一 阈值大的第二阈值，所述判定部将所述第一阈值及所述第二阈值与所述电流值进行比较， 判定与所述按下操作的按入量相应的、所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位 移。
[0120] 通过该构成，实施方式（D)的开关装置能够根据开关键顶部的按入量来判定多个 按下状态。
[0121] (E)在所述实施方式（D)的开关装置中，也可以是，所述电流供给部在搭载了开关 装置的设备处于输入等待状态的情况下，向所述键底部发送线圈供给电流，在搭载了开关 装置的所述设备不是输入等待状态的情况下，不向所述键底部发送线圈供给电流。
[0122] 通过该构成，电流供给部能够根据所述设备的模式来控制电流的供给，能够实现 所述设备的节电化。
[0123] (F)在所述实施方式（A)的开关装置中，也可以是，所述开关键底部具备多个键底 部发送线圈和多个键底部接收线圈，该多个键底部发送线圈被设置于该多个键底部发送线 圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间 的相对位移操作而变化的部位，该多个键底部接收线圈被设置于该多个键底部接收线圈与 所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相 对位移操作而变化的部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流，所述判定 部基于在各所述键底部接收线圈中产生的感应电流，判定所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的相对位移。
[0124] 通过该构成，实施方式（F)的开关装置能够判定更多样的操作状态。
[0125] (G)在所述实施方式（C)的开关装置中，也可以是，所述开关键底部具备多个键底 部发送线圈和多个键底部接收线圈，该多个键底部发送线圈被设置于该多个键底部发送线 圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间 的相对位移操作而变化的部位，该多个键底部接收线圈被设置于该多个键底部接收线圈与 所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相 对位移操作而变化的部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流，所述ADR 换部将各所述键底部接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化，所述判定部将进行 所述判定时成为基准的阈值与数字化的各所述键底部接收线圈中的所述感应电流的电流 值进行比较，判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
[0126] 通过该构成，实施方式（G)的开关装置能够更准确地判定多种多样的操作状态。
[0127] (Η)在所述实施方式㈧的开关装置中，也可以是，所述相对位移操作是按下操 作，所述开关键顶部在与所述按下操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线圈 及键顶部发送线圈，所述开关键底部具备各键底部发送线圈和各键底部接收线圈，各键底 部发送线圈被设置于各键底部发送线圈与各所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，各键底部接收线圈被设 置于各键底部接收线圈与各所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部 与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线 圈供给电流，所述判定部基于该键底部接收线圈中产生的感应电流，判定该位置的所述按 下操作导致的、所述开关键底部与开关键顶部之间的相对位移。
[0128] 通过该构成，实施方式（Η)的开关装置能够判定例如十字键那样的、开关键顶部 的各种按下位置的按下状态。此外，实施方式（Η)的开关装置，通过产生感应电流的键底部 接收线圈的组合，例如能够判定开关键顶部被斜向按下等、开关键顶部的综合的按下状态。
[0129] (I)在所述实施方式（Ε)的开关装置中，也可以是，所述开关键顶部在与所述按下 操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线圈及键顶部发送线圈，所述开关键底 部具备各键底部发送线圈和各键底接收线圈，各键底部发送线圈被设置于各键底部发送线 圈与各所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之 间的按下操作而变化的部位，各键底接收线圈被设置于各键底接收线圈与各所述键顶部发 送线圈的相对位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的 部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流，所述AD转换部将各所述键底部 接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化，所述判定部将所述第一阈值及所述第二 阈值与数字化的该电流值进行比较，判定该位置的所述按下操作导致的、所述开关键底部 与开关键顶部之间的相对位移。
[0130] 通过该构成，实施方式（I)的开关装置能够判定例如十字键那样的、开关键顶部 的各种按下位置的与按入量相应的按下状态。此外，实施方式（I)的开关装置通过产生感 应电流的键底部接收的组合，例如能够判定开关键顶部被斜向按下等、开关键顶部的综合 的按下状态。此外，实施方式（I)的开关装置通过键底部接收线圈分别产生的感应电流的 电流值的组合，也能够判定开关键顶部的综合的按下状态。
[0131] (J)在所述实施方式（F)?⑴的开关装置中，也可以是，具备多个所述开关键顶 部，判定部判定与所述各开关键顶部之间的相对位移。
[0132] 通过该构成，实施方式（J)的开关装置不仅能够单独地判定多个开关键顶部各自 的操作状态，还能够通过产生感应电流的键底接收线圈的组合或各键底接收线圈中产生的 感应电流的电流值的组合或其双方，来综合地判定实施方式（J)的开关装置的各种操作状 态。
[0133] (Κ)本发明的一实施方式的电子设备，具备所述实施方式（Α)?（J)的任一个的开 关装置。
[0134] 通过该构成，实施方式（Κ)的电子设备能够大幅提高开关的耐久性。
[0135] 产业上的可利用性
[0136] 本发明的开关装置，不设置因开关键顶部与开关键底部之间的相对位移操作而产 生负荷的布线，使用电磁感应作用来判定开关键顶部的按下状态，所以能够大幅提高其耐 久性。因此，在开关的使用频度高的设备或需要高耐久性的设备中是有用的。
[0137] 符号的说明：
[0138] 10便携终端
[0139] 100、200、400 开关装置
[0140] 101、201、401 开关键顶部
[0141] 102 基板
[0142] 103键顶部接收线圈
[0143] 104键顶部发送线圈
[0144] 105 轴棒
[0145] 105a、208 突起
[0146] 106、206、406 开关键底部
[0147] 107、207、407 凹部
[0148] 108键底部发送线圈
[0149] 109键底部接收线圈
[0150] 111连接图案
[0151] 115、415 孔
[0152] 115a 键槽
[0153] 117、217 盘簧
[0154] 120电流供给部
[0155] 130 AD 转换部
[0156] 140判定部
[0157] 601开关键顶部
[0158] 602 线圈 A
[0159] 603电流发生电路
[0160] 604 线圈 B
[0161] 605电流检测电路
[0162] 700-1、700-2、700_3 开关装置
[0163] al、bl、cl、dl 线圈图案
[0164] a2、b2、c2、d2、a4、b4、c4、d4 键底部发送线圈
[0165] a3、b3、c3、d3、a5、b5、c5、d5 键底部接收线圈
[0166] si键顶部接收线圈
[0167] s2键顶部发送线圈
【权利要求】
1. 一种开关装置，其特征在于， 开关键顶部和开关键底部相对位移自如地被设置， 所述开关键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线圈， 所述开关键底部具备： 键底部发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在该键底部发送线圈与 所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相 对位移操作而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收线圈与所述键顶部发 送线圈相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变 化的部位； 电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及 判定部，基于所述键底部接收线圈中产生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开 关键顶部之间的相对位移。
2. 如权利要求1所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键底部还具备将所述感应电流的电流值数字化的AD转换部， 所述判定部将进行所述判定时成为基准的阈值与由所述AD转换部数字化的所述感应 电流的电流值进行比较，判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
3. 如权利要求2所述的开关装置，其特征在于， 所述相对位移操作是按下操作、旋转操作或滑动移动操作。
4. 如权利要求3所述的开关装置，其特征在于， 所述阈值是第一阈值和比第一阈值大的第二阈值， 所述判定部将所述第一阈值及所述第二阈值与所述电流值进行比较，判定与所述按下 操作的按入量相应的、所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
5. 如权利要求4所述的开关装置，其特征在于， 所述电流供给部在搭载了开关装置的设备处于输入等待状态的情况下，向所述键底部 发送线圈供给电流，在搭载了开关装置的所述设备不是输入等待状态的情况下，不向所述 键底部发送线圈供给电流。
6. 如权利要求1所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键底部具备多个键底部发送线圈和多个键底部接收线圈，所述多个键底部发 送线圈被设置在所述多个键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，所述多个键底部接 收线圈被设置在所述多个键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位， 所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流， 所述判定部基于在各所述键底部接收线圈中产生的感应电流，判定所述开关键底部与 所述开关键顶部之间的相对位移。
7. 如权利要求3所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键底部具备多个键底部发送线圈和多个键底部接收线圈，所述多个键底部发 送线圈被设置在所述多个键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，所述多个键底部接 收线圈被设置在所述多个键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位， 所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流， 所述AD转换部将各所述键底部接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化， 所述判定部将进行所述判定时成为基准的阈值与数字化的各所述键底部接收线圈中 的所述感应电流的电流值进行比较，判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位 移。
8. 如权利要求1所述的开关装置，其特征在于， 所述相对位移操作是按下操作， 所述开关键顶部在与所述按下操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线 圈及键顶部发送线圈， 所述开关键底部具备各键底部发送线圈和各键底部接收线圈，各键底部发送线圈被设 置在各键底部发送线圈与所述各键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部 与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，各键底部接收线圈被设置在各键底部接 收线圈与所述各键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的按下操作而变化的部位， 所述电流供给部向所述各键底部发送线圈供给电流， 所述判定部基于该键底部接收线圈中产生的感应电流，判定该位置的所述按下操作导 致的、所述开关键底部与开关键顶部之间的相对位移。
9. 如权利要求5所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键顶部在与所述按下操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线 圈及键顶部发送线圈， 所述开关键底部具备各键底部发送线圈和各键底部接收线圈，各键底部发送线圈被设 置在各键底部发送线圈与所述各键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部 与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，各键底部接收线圈被设置在各键底部接 收线圈与所述各键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的按下操作而变化的部位， 所述电流供给部向所述各键底部发送线圈供给电流， 所述AD转换部将所述各键底部接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化， 所述判定部将所述第一阈值及所述第二阈值与数字化的该电流值进行比较，判定该位 置的所述按下操作导致的、所述开关键底部与开关键顶部之间的相对位移。
10. 如权利要求6?9中任一项所述的开关装置，其特征在于， 具备多个所述开关键顶部， 判定部判定所述开关键底部与各所述开关键顶部之间的相对位移。
11. 一种电子设备，其特征在于， 具备权利要求1?10中任一项所述的开关装置。
【文档编号】H01H13/00GK104067365SQ201380006137
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2012年11月21日
【发明者】渡边一弘, 石野公一, 中山武司, 石井雅博 申请人:松下电器产业株式会社
【专利摘要】本发明的目的在于提供耐久性高的开关装置。本发明的开关装置，开关键顶部和开关键底部相对位移自如地被设置，所述开关键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线圈，所述开关键底部具备：键底部发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在该键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位；电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及判定部，基于所述键底部接收线圈中产生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
【专利说明】无触点开关装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关装置，尤其涉及具备键顶部和键底部、且两者相对位移自如地被 设置的开关装置。
【背景技术】
[0002] 作为这种开关装置，以往有专利文献1所记载的开关装置。该开关装置在开关键 顶部及开关键底部分别设置线圈，检测通过按下开关键顶部而在开关键底部的线圈中产生 的感应电位，进行开关键顶部的按下判定。这种开关装置具有如下的优点：不会产生使用物 理接触的开关装置中经常出现的、由接触销的磨损或异物的附着引起的接触不良。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本特开2000-311541号公报
[0006] 发明的概要
[0007] 发明所要解决的课题
[0008] 但是，专利文献1的开关装置通过布线将开关键顶部的线圈和电流供给部连接。 因此，随着开关键顶部被反复按下，该布线磨损，有时难以正确地进行开关键顶部的按下判 定。
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于，提供一种耐久性高的开关装置。
[0010] 解决课题所采用的技术手段
[0011] 本发明的开关装置，开关键顶部和开关键底部相对位移自如地被设置，所述开关 键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线圈，所述开关键底部具备：键底部 发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在该键底部发送线圈与所述键顶部 接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作 而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相 对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位； 电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及判定部，基于所述键底部接收线圈中产 生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
[0012] 发明的效果
[0013] 本发明的开关装置，不设置因开关键顶部与开关键底部之间的相对位移操作而产 生负荷的布线，使用电磁感应作用来判定开关键顶部的相对位移操作状态，所以能够提高 其耐久性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是实施方式1的开关装置100的搭载例。
[0015] 图2是实施方式1的开关装置100的概略图。
[0016] 图3(a)?（e)是用于说明实施方式1的开关装置100的构造的图。
[0017] 图4(a) (b)是实施方式1的开关装置100的动作示意图。
[0018] 图5是说明实施方式1的判定部140的动作的流程图。
[0019] 图6是在实施方式1的键底部接收线圈109中产生的感应电流的时间经过的一 例。
[0020] 图7是实施方式2的开关装置200的概略图。
[0021] 图8是在实施方式2的各键底部接收线圈中产生的感应电流的时间经过的一例。
[0022] 图9是实施方式3的开关装置400的概略图。
[0023] 图10是在实施方式3的各键底部接收线圈中产生的感应电流的时间经过的一例。
[0024] 图11 (a) (b)是专利文献1的开关装置的概略图。
[0025] 图12是开关装置的安装例。
【具体实施方式】
[0026] <得到发明的过程>
[0027] 在开关的使用频度高的便携电话等设备中，经常因为开关装置的故障而进行设备 的更换和修理，所以要求提供耐久性高的开关装置。
[0028] -般的开关装置，有检测开关键顶部与开关键底部的物理接触而进行开关键顶部 的按下检测的开关装置。该开关装置随着反复使用，由于接触销的磨损或异物的附着而存 在发生接触不良的问题。
[0029] 另一方面，专利文献1的开关装置（图11)由检测电路（605)检测通过按下设有线 圈A (602)的开关键顶部（601)而在线圈B (604)中产生的感应电位，进行开关键顶部（601) 的按下判定。专利文献1的开关装置在键顶部的按下检测中不使用物理接触，所以不会发 生前述的接触销的磨损或异物的附着所导致的接触不良。
[0030] 但是，专利文献1的开关装置通过布线来连接线圈A(602)和向线圈A(601)供给 电流的电流发生电路（603)。因此，随着反复按下开关键顶部（601)，该布线磨损，有时难以 适当地进行开关键顶部（601)的按下判定。
[0031] 鉴于以上的情况，发明人考虑到，不设置因开关键顶部与开关键底部之间的相对 位移操作而产生负荷的布线，而使用电磁感应的作用来进行开关键顶部的按下检测即可， 从而得到了本发明的开关装置。
[0032] 以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0033] < 1.实施方式1 >
[0034] 例如如图1所示，本实施方式1的开关装置100搭载于便携终端10。
[0035] 图2是开关装置100的概略图。
[0036] 开关装置100具备开关键顶部101和开关键底部106。
[0037] [开关键顶部101的构成]
[0038] 开关键顶部101例如是食指大小的呈四边形状的面板，如图示那样，在线圈彼此 适当离开的状态下，在内部具备键顶部接收线圈103及键顶部发送线圈104。
[0039] 开关键顶部101例如使用绝缘树脂的成型品。
[0040] 键顶部接收线圈103及键顶部发送线圈104为螺旋线圈，如图3(a)所示，在基板 102上通过印刷形成。键顶部接收线圈103及键顶部发送线圈104的两端通过连接图案111 相互连接。
[0041] 在开关键顶部101的下表面中央突设有轴棒105。该轴棒105在后述的开关键底 部106的孔115中滑动自如地插通。
[0042] [开关键底部106的构成]
[0043] 如图2所示，开关键底部106是便携终端10的本体部自身或设置于便携终端10 的本体部的开关基座，在上表面开设有能够承接开关键顶部101的方形的凹部107。
[0044] 在凹部107的中央形成有供开关键顶部101的轴棒105插通的孔115。
[0045] 如图3(b)所示，在孔115内配置有盘簧117。此外，在孔115的周壁的一部分沿上 下方向形成有键槽115a。与该键槽115a相对应，在开关键顶部101的轴棒105周部形成有 球状的突起l〇5a。
[0046] 通过将球状的突起105a嵌入键槽115a，在开关键顶部101被进行按下操作时，突 起115a在键槽105a内被引导，开关键顶部101不会随便旋转。
[0047] 如图3(b)中箭头引出表示的平面视图所示，突起105a由设置于轴棒105内的盘 簧向突出方向弹性施力。此外，键槽115a形成为不到达孔115的上端，也就是说，在孔115 的上端不存在键槽115a。
[0048] 之所以采用对突起105a进行弹性施力的构成，是因为在将开关键顶部101安装到 开关键底部106时，能够使突起105a退回到轴棒105内而插入到孔115内。另一方面，一 旦组装完成后，突起l〇5a向键槽115a内突出，所以不能从孔115容易地拔出。
[0049] 图3(c)表示开关键顶部101没有被进行按下操作时的开关键顶部101与开关键 底部106的位置关系，图3 (d)是表示开关键顶部101被按下操作到最下端时的开关键顶部 101与开关键底部106的位置关系。
[0050] 再次参照图2来进行说明。
[0051] 在开关键底部106的凹部107底面，与开关键顶部101的键顶部接收线圈103和 键顶部发送线圈104分别对应地埋设有键底部发送线圈108和键底部接收线圈109。
[0052] 键底部发送线圈108与设置于开关键底部106内的电流供给部120连接，键底部 接收线圈109与AD转换部130连接。
[0053] 电流供给部120例如使用PLL等相位同步电路，生成规定频率的交流电流，并向键 底部发送线圈108供给该交流电流。
[0054] AD转换部130将由于电磁感应作用而在键底部接收线圈109中感应出的感应电流 变换为数字值。
[0055] 判定部140将判定按下状态时成为基准的阈值i及阈值ii与从AD转换部130得 到的数字值进行比较，从而判定开关键顶部101的按下状态。
[0056] 另外，在图示例中，电流供给部120、AD转换部130及判定部140设置于开关键底 部106,但是也可以装入便携终端10内的半导体集成电路。
[0057] [动作]
[0058] 图4是开关装置100的动作示意图。
[0059] 首先，电流供给部120向键底部发送线圈108供给电流，从而在键底部发送线圈 108中产生磁场。
[0060] 开关键顶部未被按下时（图4(a))，键顶部接收线圈103与键底部发送线圈108、 键顶部发送线圈104与键底部接收线圈109都没有向接近方向位移，所以不产生感应电流。
[0061] 另一方面，开关键顶部101被按下后（图4(b))，键顶部接收线圈103与键底部发 送线圈108、键顶部发送线圈104与键底部接收线圈109分别向接近方向位移，所以产生感 应电动势。
[0062] 详细地说，通过开关键顶部101的按下，键顶部接收线圈103和键底部发送线圈 108的相对位置关系越变化，键顶部接收线圈103与键底部发送线圈108之间的交链的磁 通量越大地变化，在键顶部接收线圈103中产生越大的感应电动势。这时，由于键顶部接收 线圈103和键底部发送线圈104相互连接，所以通过产生的感应电动势而在键顶部发送线 圈104中流动电流。然后，通过该电流产生的磁力线与键底部接收线圈109交链，在该线圈 109中产生感应电动势。通过该电动势，在AD转换部130的输入电路中流动电流，输出与其 模拟值相应的数字值。
[0063] 判定部140将在判定按下状态时成为基准的阈值i及阈值ii与从AD转换130得 到的数字值进行比较，判定开关键顶部101的按下状态。
[0064] 图5是说明判定部140的动作的流程图。
[0065] 判定部140在从AD转换130得到的数字值低于阈值i时（S11 :否），判定为开关键 顶部101没有被按下（S12)。另一方面，阈值i以上且低于阈值ii时（S11 :是，S13 :否）， 判定为开关键顶部101被半按下（S14)。阈值ii以上时（S11 :是，S13 :是），判定为开关键 顶部101被全按下（S15)。
[0066][在键底部接收线圈109中产生的感应电流的例子]
[0067] 图6表示伴随着开关键顶部101的操作和非操作而在键底部接收线圈109中产生 的感应电流的时间经过。
[0068] 从时刻t0到时刻t2,发送线圈与接收线圈之间的交链的磁通量不变化，在键底部 接收线圈109中不产生感应电流。另一方面，从时刻t2到时刻t5,发送线圈与接收线圈之 间的交链的磁通量变化，产生阈值i以上且低于ii的感应电流。此外，从时刻t5到时刻 t9,发送线圈与接收线圈之间的交链的磁通量更大地变化，产生阈值ii以上的感应电流。
[0069] [补充]
[0070] 在上述实施方式中，键底部接收线圈103与键底部发送线圈104的间隔，需要适当 地分离以不产生串扰。但是，即使产生些许串扰，通过适当地设定判定部140的阈值的大 小，能够避免其影响。
[0071] 此外，电源供给部120向键底部发送线圈108供给周期性变化的电流，所以即使开 关未被按下时，通过对应的发送线圈与接收线圈之间的交链的磁通量的变化，有时也会产 生微量的感应电流。但是，由于是微量的，所以不会妨碍判定部140判定按下状态。
[0072] < 2.实施方式2 >
[0073] 在实施方式1中，公开了判定一点的按下状态的开关装置。但是，在开关装置中， 还有所谓十字键那样的能够判定多点的按下状态的开关装置。在本实施方式2中，公开这 样的能够判定多点的按下状态的开关装置。
[0074] [构成]
[0075] 图7表示实施方式2的开关装置200。201是开关键顶部，206是开关键底部。
[0076] 开关键顶部201是十字键，具备沿X轴方向和Y轴方向延伸的端部A、B、C、D。在 各端部A、B、C、D设有与实施方式1所示的开关键顶部相同构成的、将键顶部发送线圈和键 顶部接收线圈相互连接的线圈图案al、bl、cl、dl。
[0077] 在开关键底部206穿设有与开关键顶部201的形状相辅的形状的凹部207。在与 开关键顶部201的各端部A、B、C、D对应的凹部207底面的规定位置设置有盘簧217a、b、 c、d。通过该盘簧217a、b、c、d，开关键顶部201被保持为从凹部207底面浮起的状态。此 夕卜，在凹部207的中央设置有圆锥形的突起208。该突起208与开关键顶部201的中央部抵 接，在开关键顶部201的某一个端部A、B、C、D被按下时，起到防止其他端部同时下降的作 用。但是，在需要使全部端部A、B、C、D同时下降而全部开关成为接通状态的情况下，不需 要该突起209。
[0078] 在开关键底部的凹部207的底面，埋设有与开关键顶部201的各端部A、B、C、D的 键顶部接收线圈及键顶部发送线圈分别对应的键底部发送线圈a2、b2、c2、d2和键底部接 收线圈 a3、b3、c3、d3。
[0079] 各键底部发送线圈&242、(：2、(12连接着与实施方式1同样的电流供给部，各键底 部接收线圈a3、b3、c3、d3单独地连接着与实施方式1同样的AD转换部、判定部。
[0080] 因此，根据上述开关装置200,在4个判定部中，基于4个键底部接收线圈a3、b3、 c3、d3中分别产生的感应电流，单独地判定开关键顶部的各端部A、B、C、D的按下状态。
[0081] 相对于开关键顶部的端部A、B、C、D各自的按下操作的、开关装置200的动作，与 实施方式1的开关装置100的动作同样，因此省略说明。
[0082] [开关装置200的判定例]
[0083] 图8表示伴随着开关键顶部201的端部A、B、C、D各自的按下操作而在键底部接 收线圈a3、b3、c3、d3中产生的感应电流的时间经过。
[0084] 在图8中，例如从时刻t0到时刻t4,在键底部接收线圈a3中产生的感应电流的数 字值为阈值i以上，所以判定为端部A被按下。这时，在其他键底部接收线圈b3、c3、d3中 分别产生的感应电流的数字值低于阈值i，所以判定为端部B、C、D没有被按下。此外，例如 从时刻t7到时刻tlO,在键底部接收线圈a3、d3中分别产生的感应电流的数字值均为阈值 i以上，所以判定为端部A、D同时被按下。
[0085] < 3.实施方式3 >
[0086] 实施方式1、2是开关键顶部被进行按下操作的构成，但是在本实施方式3中，采用 开关键顶部被进行旋转操作的构成。通过旋转，开关键顶部的线圈与开关键底部的线圈的 距离也变化，所以产生感应电流，能够进行通断判定。但是，由于开关键顶部旋转，所以能够 进行旋转角的检测这一特有的检测动作。
[0087] [构成]
[0088] 图9表示实施方式3中的开关装置400。401是开关键顶部，406是开关键底部。
[0089] 开关键顶部401在其下表面中央具有轴棒405,将该轴棒405旋转自如地嵌入到形 成于开关键底部406的凹部407底面中央的轴孔415。关于旋转构造，与以往的转子开关同 样，因此省略详细的说明。
[0090] 在开关键顶部401，在从其中心偏心的位置设置有与实施方式1所不的开关键顶 部同样构成的、将键顶部接收线圈si及键顶部发送线圈s2相互连接的1组线圈图案。
[0091] 在开关键底部406,在距离轴孔415的中心的偏心量与键顶部接收线圈si和键顶 部发送线圈s2距离轴孔415的中心的偏心量相同的位置，沿周方向以大致90度的间隔设 置有键底部发送线圈a4、b4、c4、d4和键底接收线圈a5、b5、c5、d5。
[0092] 此外，键底部发送线圈和键底部接收线圈的各组中的、接收线圈和发送线圈的位 置关系，与开关键顶部的接收线圈si和发送线圈s2的位置关系同样。
[0093] 与实施方式2同样，各键底部发送线圈a4、b4、c4、d4连接着电流供给部，各键底 部接收线圈a5、b5、c5、d5分别单独地连接着AD转换部、判定部。
[0094] [动作]
[0095] 根据上述构成的开关装置400,对开关键顶部401进行旋转操作时，键顶部接收线 圈si和键顶部发送线圈s2分别与开关键底部的某一组键底发送线圈和键底接收线圈接 近。由于接近而磁耦合变强，产生感应电流。基于在哪个键底部接收线圈中产生感应电流， 判定开关键顶部401的旋转位置。
[0096][开关装置400的判定例]
[0097] 图10表示伴随着开关键顶部401旋转操作而在键底部接收线圈a5、b5、c5、d5中 产生的感应电流的时间经过。
[0098] 在图10中，从时刻t0到时刻t3,在键底部接收线圈a5中产生阈值i以上的感应 电流，从时刻t4到时刻t7,在键底部接收线圈d5中产生阈值i以上的感应电流，从时刻t8 到时刻tll，在键底部接收线圈c5中产生阈值i以上的感应电流。基于此，判定为开关键顶 部401从时刻t0到til沿顺时针被进行了 180度旋转操作。
[0099] < 4.变形例 >
[0100] 在本发明的技术思想的范围内，能够在上述实施方式的构成以外实施。以下例举 这样的例子。
[0101] [1]上述实施方式的开关装置，在其构成中具备AD转换部，在判定部中使用由AD 转换部数字化的、在键底部接收线圈中产生的感应电流的电流值，判定开关键顶部的相对 位移操作状态，但是也可以将AD转换部除去，在判定部中直接使用在键底部接收线圈中产 生的感应电流的模拟值来判定开关键顶部的相对位移操作状态。
[0102] [2]在上述实施方式的开关装置中，发送线圈及接收线圈印刷在基板上，但是也可 以使用绕线型或层积型等各种各样的线圈。近年来，将线圈小型化的技术广泛研究，例如开 发了使用铁素体的层积陶瓷线圈或绕线型微线圈等小型线圈。当然能够通过这些构成来实 施本发明。
[0103] [3]在上述实施方式的开关装置中，电流供给部例如在搭载了开关装置的设备处 于睡眠状态或锁定状态的情况下，也可以不向键底部发送线圈供给电流。这样，根据搭载开 关装置的设备的模式来控制电流的供给，从而实现了搭载开关装置的设备的节电化。
[0104] [4]在上述实施方式的开关装置中，电流供给部例如使用PLL等相位同步电路，但 是不限于相位同步电路，也可以使用各种电流发生电路。向键底部发送线圈供给的电流可 以不是由相位同步电路生成的一定周期的高速信号，只要是任意的判定间隔的一半以下的 周期的信号即可。
[0105] [5]在上述实施方式2的开关装置200中，单独地判定开关键顶部201的端部A、 B、C、D各自的按下状态，但是不限于此，判定部也可以综合地判定开关键顶部201的按下状 态。例如也可以是，在键底部接收线圈a3中产生阈值i以上的感应电流紧之后，在键底部 接收线圈c3中产生阈值i以上的感应电流时，判定为开关键顶部201被从端部A向端部C 的方向被按下。
[0106] [6]上述实施方式2的开关装置200为十字键开关，但是不限于此，开关键顶部的 形状可以是各种形状。此外，能够判定开关键顶部的任意位置的按下状态。
[0107] [7]在上述实施方式2中，举出了使用一个阈值i的开关键顶部201的各端部A、 B、C、D的按下判定例。开关装置200不限于此，也可以像上述实施方式1的开关装置100 那样，使用多个阈值来判定与各端部A、B、C、D的按入量对应的多个按下状态。
[0108] [8]在上述实施方式3的开关装置400中，作为开关键顶部和开关键底部的相对位 置位移操作的一例，举出了转动操作的例子，但例如也可以是，采用能够对开关键顶部进行 滑动移动操作的构造，判定开关键顶部的滑动移动状态。具体地说，在开关键底部，将键底 部送接收线圈配置在滑动移动操作线上，基于在键底部接收线圈中产生的感应电流，判定 键顶部发送线圈的位置，从而能够判定开关键顶部的滑动移动操作。
[0109] [9]在上述实施方式3的开关装置400中，采用了将发送线圈和接收线圈的组在开 关键顶部设置一组、在开关键底部设置4组的构造，但是也可以根据所判定的开关键顶部 和开关键底部的相对位移操作而将发送线圈和接收线圈的组在开关键顶部设置多组，也可 以在开关键底部设置1组。
[0110] [10]各实施方式都具备一个开关键顶部，但是不限于此，也可以具备多个开关键 顶部，分别判定各开关键顶部的相对位移状态。进而，除了单独地判定各开关键顶部的相对 位移状态之外，也可以通过由各开关键顶部的操作产生的电流值的组合来综合地判定开关 的操作状态。
[0111] [11]可以在各种电子设备中搭载上述实施方式的开关装置。例如，作为智能手机 等便携终端或平板终端的起始键，可以使用上述实施方式的开关装置。此外，例如如图12 所示，静态摄像机的快门键700-1、摄像机的拍摄键或缩放键（700-2、700-3)等可以使用上 述各实施方式的开关装置。
[0112] < 5.补充>
[0113] 以下说明作为本发明的一个实施方式的开关装置的构成及变形例的效果。
[0114] (A)本发明的一个实施方式的开关装置的特征在于，开关键顶部和开关键底部相 对位移自如地被设置，所述开关键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线 圈，所述开关键底部具备：键底部发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在 该键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述 开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收 线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之 间的相对位移操作而变化的部位；电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及判 定部，基于所述键底部接收线圈中产生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的相对位移。
[0115] 通过该构成，实施方式（A)的开关装置不设置因开关键顶部和开关键底部之间的 相对位移操作而产生负荷的布线，利用电磁感应作用能够判定开关键顶部的操作状态。因 此，实施方式（A)的开关装置大幅提高了其耐久性，并且容易向防水设备安装。
[0116] (B)在所述实施方式（A)的开关装置中，也可以是，所述开关键底部还具备将所述 感应电流的电流值数字化的AD转换部，所述判定部将进行所述判定时成为基准的阈值与 由所述AD转换部数字化的所述感应电流的电流值进行比较，判定所述开关键底部与所述 开关键顶部之间的相对位移。
[0117] 通过该构成，实施方式（B)的开关装置能够更准确地判定开关键顶部的操作状 态。
[0118] (C)在所述实施方式（B)的开关装置中，也可以是，所述相对位移操作是按下操 作、旋转操作或滑动移动操作。
[0119] (D)在所述实施方式（C)的开关装置中，也可以是，所述阈值是第一阈值和比第一 阈值大的第二阈值，所述判定部将所述第一阈值及所述第二阈值与所述电流值进行比较， 判定与所述按下操作的按入量相应的、所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位 移。
[0120] 通过该构成，实施方式（D)的开关装置能够根据开关键顶部的按入量来判定多个 按下状态。
[0121] (E)在所述实施方式（D)的开关装置中，也可以是，所述电流供给部在搭载了开关 装置的设备处于输入等待状态的情况下，向所述键底部发送线圈供给电流，在搭载了开关 装置的所述设备不是输入等待状态的情况下，不向所述键底部发送线圈供给电流。
[0122] 通过该构成，电流供给部能够根据所述设备的模式来控制电流的供给，能够实现 所述设备的节电化。
[0123] (F)在所述实施方式（A)的开关装置中，也可以是，所述开关键底部具备多个键底 部发送线圈和多个键底部接收线圈，该多个键底部发送线圈被设置于该多个键底部发送线 圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间 的相对位移操作而变化的部位，该多个键底部接收线圈被设置于该多个键底部接收线圈与 所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相 对位移操作而变化的部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流，所述判定 部基于在各所述键底部接收线圈中产生的感应电流，判定所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的相对位移。
[0124] 通过该构成，实施方式（F)的开关装置能够判定更多样的操作状态。
[0125] (G)在所述实施方式（C)的开关装置中，也可以是，所述开关键底部具备多个键底 部发送线圈和多个键底部接收线圈，该多个键底部发送线圈被设置于该多个键底部发送线 圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间 的相对位移操作而变化的部位，该多个键底部接收线圈被设置于该多个键底部接收线圈与 所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相 对位移操作而变化的部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流，所述ADR 换部将各所述键底部接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化，所述判定部将进行 所述判定时成为基准的阈值与数字化的各所述键底部接收线圈中的所述感应电流的电流 值进行比较，判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
[0126] 通过该构成，实施方式（G)的开关装置能够更准确地判定多种多样的操作状态。
[0127] (Η)在所述实施方式㈧的开关装置中，也可以是，所述相对位移操作是按下操 作，所述开关键顶部在与所述按下操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线圈 及键顶部发送线圈，所述开关键底部具备各键底部发送线圈和各键底部接收线圈，各键底 部发送线圈被设置于各键底部发送线圈与各所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，各键底部接收线圈被设 置于各键底部接收线圈与各所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部 与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线 圈供给电流，所述判定部基于该键底部接收线圈中产生的感应电流，判定该位置的所述按 下操作导致的、所述开关键底部与开关键顶部之间的相对位移。
[0128] 通过该构成，实施方式（Η)的开关装置能够判定例如十字键那样的、开关键顶部 的各种按下位置的按下状态。此外，实施方式（Η)的开关装置，通过产生感应电流的键底部 接收线圈的组合，例如能够判定开关键顶部被斜向按下等、开关键顶部的综合的按下状态。
[0129] (I)在所述实施方式（Ε)的开关装置中，也可以是，所述开关键顶部在与所述按下 操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线圈及键顶部发送线圈，所述开关键底 部具备各键底部发送线圈和各键底接收线圈，各键底部发送线圈被设置于各键底部发送线 圈与各所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之 间的按下操作而变化的部位，各键底接收线圈被设置于各键底接收线圈与各所述键顶部发 送线圈的相对位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的 部位，所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流，所述AD转换部将各所述键底部 接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化，所述判定部将所述第一阈值及所述第二 阈值与数字化的该电流值进行比较，判定该位置的所述按下操作导致的、所述开关键底部 与开关键顶部之间的相对位移。
[0130] 通过该构成，实施方式（I)的开关装置能够判定例如十字键那样的、开关键顶部 的各种按下位置的与按入量相应的按下状态。此外，实施方式（I)的开关装置通过产生感 应电流的键底部接收的组合，例如能够判定开关键顶部被斜向按下等、开关键顶部的综合 的按下状态。此外，实施方式（I)的开关装置通过键底部接收线圈分别产生的感应电流的 电流值的组合，也能够判定开关键顶部的综合的按下状态。
[0131] (J)在所述实施方式（F)?⑴的开关装置中，也可以是，具备多个所述开关键顶 部，判定部判定与所述各开关键顶部之间的相对位移。
[0132] 通过该构成，实施方式（J)的开关装置不仅能够单独地判定多个开关键顶部各自 的操作状态，还能够通过产生感应电流的键底接收线圈的组合或各键底接收线圈中产生的 感应电流的电流值的组合或其双方，来综合地判定实施方式（J)的开关装置的各种操作状 态。
[0133] (Κ)本发明的一实施方式的电子设备，具备所述实施方式（Α)?（J)的任一个的开 关装置。
[0134] 通过该构成，实施方式（Κ)的电子设备能够大幅提高开关的耐久性。
[0135] 产业上的可利用性
[0136] 本发明的开关装置，不设置因开关键顶部与开关键底部之间的相对位移操作而产 生负荷的布线，使用电磁感应作用来判定开关键顶部的按下状态，所以能够大幅提高其耐 久性。因此，在开关的使用频度高的设备或需要高耐久性的设备中是有用的。
[0137] 符号的说明：
[0138] 10便携终端
[0139] 100、200、400 开关装置
[0140] 101、201、401 开关键顶部
[0141] 102 基板
[0142] 103键顶部接收线圈
[0143] 104键顶部发送线圈
[0144] 105 轴棒
[0145] 105a、208 突起
[0146] 106、206、406 开关键底部
[0147] 107、207、407 凹部
[0148] 108键底部发送线圈
[0149] 109键底部接收线圈
[0150] 111连接图案
[0151] 115、415 孔
[0152] 115a 键槽
[0153] 117、217 盘簧
[0154] 120电流供给部
[0155] 130 AD 转换部
[0156] 140判定部
[0157] 601开关键顶部
[0158] 602 线圈 A
[0159] 603电流发生电路
[0160] 604 线圈 B
[0161] 605电流检测电路
[0162] 700-1、700-2、700_3 开关装置
[0163] al、bl、cl、dl 线圈图案
[0164] a2、b2、c2、d2、a4、b4、c4、d4 键底部发送线圈
[0165] a3、b3、c3、d3、a5、b5、c5、d5 键底部接收线圈
[0166] si键顶部接收线圈
[0167] s2键顶部发送线圈
【权利要求】
1. 一种开关装置，其特征在于， 开关键顶部和开关键底部相对位移自如地被设置， 所述开关键顶部具备相互连接的键顶部接收线圈及键顶部发送线圈， 所述开关键底部具备： 键底部发送线圈和键底部接收线圈，该键底部发送线圈被设置在该键底部发送线圈与 所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相 对位移操作而变化的部位，该键底部接收线圈被设置在该键底部接收线圈与所述键顶部发 送线圈相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变 化的部位； 电流供给部，向所述键底部发送线圈供给电流；以及 判定部，基于所述键底部接收线圈中产生的感应电流来判定所述开关键底部与所述开 关键顶部之间的相对位移。
2. 如权利要求1所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键底部还具备将所述感应电流的电流值数字化的AD转换部， 所述判定部将进行所述判定时成为基准的阈值与由所述AD转换部数字化的所述感应 电流的电流值进行比较，判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
3. 如权利要求2所述的开关装置，其特征在于， 所述相对位移操作是按下操作、旋转操作或滑动移动操作。
4. 如权利要求3所述的开关装置，其特征在于， 所述阈值是第一阈值和比第一阈值大的第二阈值， 所述判定部将所述第一阈值及所述第二阈值与所述电流值进行比较，判定与所述按下 操作的按入量相应的、所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移。
5. 如权利要求4所述的开关装置，其特征在于， 所述电流供给部在搭载了开关装置的设备处于输入等待状态的情况下，向所述键底部 发送线圈供给电流，在搭载了开关装置的所述设备不是输入等待状态的情况下，不向所述 键底部发送线圈供给电流。
6. 如权利要求1所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键底部具备多个键底部发送线圈和多个键底部接收线圈，所述多个键底部发 送线圈被设置在所述多个键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，所述多个键底部接 收线圈被设置在所述多个键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位， 所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流， 所述判定部基于在各所述键底部接收线圈中产生的感应电流，判定所述开关键底部与 所述开关键顶部之间的相对位移。
7. 如权利要求3所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键底部具备多个键底部发送线圈和多个键底部接收线圈，所述多个键底部发 送线圈被设置在所述多个键底部发送线圈与所述键顶部接收线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位，所述多个键底部接 收线圈被设置在所述多个键底部接收线圈与所述键顶部发送线圈的相对的位置关系按照 所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位移操作而变化的部位， 所述电流供给部向各所述键底部发送线圈供给电流， 所述AD转换部将各所述键底部接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化， 所述判定部将进行所述判定时成为基准的阈值与数字化的各所述键底部接收线圈中 的所述感应电流的电流值进行比较，判定所述开关键底部与所述开关键顶部之间的相对位 移。
8. 如权利要求1所述的开关装置，其特征在于， 所述相对位移操作是按下操作， 所述开关键顶部在与所述按下操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线 圈及键顶部发送线圈， 所述开关键底部具备各键底部发送线圈和各键底部接收线圈，各键底部发送线圈被设 置在各键底部发送线圈与所述各键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部 与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，各键底部接收线圈被设置在各键底部接 收线圈与所述各键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的按下操作而变化的部位， 所述电流供给部向所述各键底部发送线圈供给电流， 所述判定部基于该键底部接收线圈中产生的感应电流，判定该位置的所述按下操作导 致的、所述开关键底部与开关键顶部之间的相对位移。
9. 如权利要求5所述的开关装置，其特征在于， 所述开关键顶部在与所述按下操作对应的各位置具备相互连接的所述键顶部接收线 圈及键顶部发送线圈， 所述开关键底部具备各键底部发送线圈和各键底部接收线圈，各键底部发送线圈被设 置在各键底部发送线圈与所述各键顶部接收线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部 与所述开关键顶部之间的按下操作而变化的部位，各键底部接收线圈被设置在各键底部接 收线圈与所述各键顶部发送线圈的相对的位置关系按照所述开关键底部与所述开关键顶 部之间的按下操作而变化的部位， 所述电流供给部向所述各键底部发送线圈供给电流， 所述AD转换部将所述各键底部接收线圈中产生的所述感应电流的电流值数字化， 所述判定部将所述第一阈值及所述第二阈值与数字化的该电流值进行比较，判定该位 置的所述按下操作导致的、所述开关键底部与开关键顶部之间的相对位移。
10. 如权利要求6?9中任一项所述的开关装置，其特征在于， 具备多个所述开关键顶部， 判定部判定所述开关键底部与各所述开关键顶部之间的相对位移。
11. 一种电子设备，其特征在于， 具备权利要求1?10中任一项所述的开关装置。
【文档编号】H01H13/00GK104067365SQ201380006137
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2012年11月21日
【发明者】渡边一弘, 石野公一, 中山武司, 石井雅博 申请人:松下电器产业株式会社
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