JPS60181815A - キヤパシテイブキ−ボ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術的分野〕 この発明は、キー操作を静電容量の変化で検出する容量
スイッチを用いたキャパシティブキーボードに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、たとえば多数のキーを平面的に配列し、これらの
キーに所定のアルファベット、数字、記号、符号等のキ
ャラクタをわυつけ、これらのキーの操作に応動して予
め設定した上記キャラクタに対応するコード化した信号
を送出するようにした所謂キーづ？−ドが知られている
。このようなギーゴードの構造としては、一般に機械的
な接点を用いるようにしている。ところで近時、耐久性
が良好でキータッチも優れたキャパシティブスインチを
用いたものも使用されている。このキャノ９シティブス
イッチはキー操作による電極間の静電容量の変化をセン
スアンプで増幅し、当該キーのオン、オフ信号を得るよ
うにしている。従来、このようなキャパシティプスイノ
チではセンスアンプによｐ電極間の容量変化を電圧変化
に変換して所定電圧凍て増幅する。そして、この増幅出
力をヒステリシス特性を有する比較回路へ与え、この比
較出力をキー押下の感知信号として出力するようにして
いる。

しかしながら、このようなキービードでは、キー操作を
確実に検出できることが望まれ、特に同一キーに対して
複数回、キー押下を行なった際にも手ぶれ等による誤動
作をすることなく、正確に操作回数に対応した感知信号
を得られることが要求される。

このためにキー押下の操作で得られた出力信号を比較回
路で比較し、比較出力を得ると、比較回路のスレッシホ
ールド電圧を可変して、たとえば低い電圧に変化させ、
一定時間後に、なおかつ比較出力を得られた時に感知信
号を出力するようにしたものが考えられている。しかし
ながらこのようにしても、特にキー押下の際に電極間の
静電容量の変化のゆるやかなものでは、誤感知信号が出
力される虞れがあった。

〔発明の目的〕

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、正確に
キー操作を検出することができ、特にキー押下の際に電
極間の静電容量の変化のゆるやかなものでも正確にキー
操作の検出ができるキャ・ぞシテイブキーピードを提供
することを目的とするものである。

〔発明の４既要〕 この発明は、キーマトリクスの行あるいは列ごとに出力
をれる第１ドライブ信号によって、列あるいは行で検出
される静電容量に対して発生した論理信号および第１サ
ンプリング・ぐルスの論理積信号と、第２ドライブ信号
によって生じた論理信号および第２サンプリング・ぐル
スの論理積信号とにより、投入されたキヤ・ぐシテイブ
スイソチを判定するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、１はキーマトリクスであり、複数の行
、および列の交点に、各キー操作によシ静電容量が変化
するキャパシティブキーＣ１１゜ｃ１２”’　Ｃ６８が
設けられている。なお、このキーの数は行および列に応
じて適宜に設ければよく、また空所があっても良い。さ
らに上記キーＣ□１・・・の構造は固定電極とこの固定
電極にキーの押下げによって接離する可動電極を設けた
ものであシ、一方の電極を行、他方の電極を列に接続す
るようになっている。また、上記キーの構造として一対
の固定電極を行および列に接続し、両電極から絶縁した
可動電極を上記一対の固定電極に同時に接離するもので
あっても良い。

上記各行にはラインドライブ回路２により順次かつ選択
的にドライブ信号が印加されるようになっている。

上記ラインドライブ回路２による１つの行に対するドラ
イブ信号は、後述するマイクロプロセッサ５から出力さ
れる第１、第２サンプリング・やルスに同期して、第１
、第２ドライブ信号を第２図（ｂ）に示すように、出力
するようになっている。また、上記各列からの信号はマ
ルチプレクサ３によって順次かつ選択的にセンスアン′
ｆ４へ出力されるようになっている。上記ラインドライ
ブ回路２、およびマルチプレクサ３はそれぞれマイクロ
ゾロセッサ（ＭＰＵ　）　５からのアドレス信号（第２
図（、）に示す）により、駆動されるようになっており
、各キーＣ１１・・・が１つずつ指定されるようになっ
ている。この場合、ラインドライブ回路２によって特定
の行にドライブ信号が印加されている間に、マルチブレ
フサ３は全ての列を１回ずつ選択し、かつドライブ信号
が印加される行が更新するごとに繰り返すようになって
いる。上記センスアンプ４はマルチプレクサ３から供給
される微小信号を論理回路の電圧レベルまで増幅し、論
理信号に変換するものである。上記キーＣ０１・・・に
よって生じる微小信号はキーの押込み状態に応じて、つ
まりキャパシティに応じてそのヒステリシスが変化する
ようになっている。これにより、たとえばキーが完全に
押されている場合、数μ就の間センスアンプ４から信号
が出力され、押込みが浅い場合、その押込み位置に応じ
て数μ気取下の信号が出力されるようになっている。

上記センスアンｆ４は、第２図（ｃ）に示すように第１
ドライブ信号に対して、論理信号を出力し、第２ドライ
ブ信号に対して論理信号を出力するものである。上記セ
ンスアンｆ４の出力はナンド回路６，７の一方の入力端
に供給される。

上記ナンド回路６，７の他方の入力端には、それぞれマ
イクロプロセッサ５から出力される第１サンフリングパ
ルス、第２サングリングノ９ルスが供給される。上記ナ
ンド回路６，７の出力端は共通に接続され、抗折８を介
して電源＋Ｖ（図示しない）に接続されるとともにマイ
クロゾロセッサ５の割込信号入力端（ＩＮＴ、　）に接
続されている。

上記マイクロプロセッサ５から出力される第１サンプリ
ングパルスは、第２図（ｄ）に示すように、第１ドライ
ブ信号が出力されてから所定時間（１１時間）経過後に
出力するものであり、第２サングリングパルスは、第２
図（ｅ）に示すように、第２ドライブ信号が出力されて
から所定時間（１１時間）経過後に出力するものである
。

上記ｔ１時間は、第１ドライブ信号に対するセンスアン
プ４の出力が、キーが押込まれるときに生じるチャクリ
ングあるいは誤動作（手ぶれ）によるキーのキャパシテ
ィの変化により変動しても第１ドライブ（ｉＭ号に対す
るキーの押込みが確実に判定できるように設定されてい
る時間である。上記１２時間は第２ドライブ信号に対す
るセンスアンプ４の出力が、キーが離されるときに生じ
るチャタリングあるいは誤動作（手ぶれ）によるキーの
キャパシティの変化により変動しても第２トライブイ３
号に対するキーが押込まれているか否か、つまりキーが
オンかオフかを確実に判定できるようｔこ設定されてい
る時間である。なお、上記ｔ１時間とｔ２時間とは「ｔ
＋　＞　ｔ２　Ｊという関係となっている。

また、上記マイクロゾロセッサ５は所定のキーに対する
アドレスの出力時、第２図（ｆ）に示すように、第１ザ
ングリング／ぐル、スの出力によって、入力端ＩＮＴに
割込信号が供給嘔れた場合、ついで第２サンプリング・
そルスを出力し、この出力により入力端ＩＮＴに割込信
号か供給きれた際、そのアドレスのキーが投入されたと
判定し、この判定結果をデータバス９に出力する。この
とき、第１サンプリングパルス、あるいは第２サンプリ
ング・ぞルスの出力に対して入力端ＩＮＴに割込信号が
供給されなかった場合、キーの投入と判定せず、次のア
ドレスに対する処理に移るようになっている。

つぎに、このような構成において第３図に示すフローチ
ャートを参照しつつ、動作を説明する。たとえば今、キ
ーＣ１□が投入されたものとする。するとマイクロ・プ
ロセッサ５からのアドレス信号により、ラインドライブ
回路２からマトリクスの第１列目に第１ドライブ信号が
印加される。これによシマルチグレクサ３がマトリクス
の第１行目を選択した際、キーＣ１１によって生じた信
号によりセンスアンｆ４が論理信号を出力する。そして
、第１ドライブ信号が出力されてからｔ１時間経過後に
、マイクロプロセッサ５から第１サンプリングｉ４ルス
が出力される。これにより、ナンド回路６が成立し、マ
イクロゾロセッサ５の入力端ＩＮＴに割込信号が供給さ
れる。この割込信号によシ、ラインドライブ回路２から
マトリクスの第１列目に第２ドライブ信号が印加される
。これにより、マルチプレクサ３がマトリクスの第１行
目を選択した際、キーＣｔｔによって生じた信号によｐ
センスアンプ４が論理信号を出力する。そして、第２ド
ライブ信号が出力されてから１２時間経過後に、マイク
ロプロセッサ５から第２サンプリングパルスが出力され
る。これによシ、ナンド回路７が成立し、マイクロプロ
セッサ５の入力端ＩＮＴに割込信号が再び供給される。

この割込信号によシ、マイクロプロセッサ５は、そのア
ドレスに対応するキーＣｔｔの投入と判定し、この判定
結果をデータバス９に出力する。

ついで、マイクロプロセッサ５はキーＣ１１が離された
ことを判定してから、次の投入キーの判定を行う。

また、他のキーＣ１！・・・が投入された場合も、同様
に、動作して判定されるようはなっている。

また、キーＣ□１の投入により第１、第２サンプリング
パルスに対して割込信号が供給されたときのみ、キー人
力を判定するようにしたので、誤信号でパルス幅の狭い
ものは、確実に除去でき、チャタリングも無視できる。

なお、前記実施例では、第１ドライブ信号と第１サンプ
リングノソルスとの論理積信号が得られると第２ドライ
ブ信号、第２サンプリングｉ４ルスが出力されたが、こ
れに限らず、第１、第２ドライブ信号が順次出力され、
これらの信号に応じてそれぞれ第１　、第２サンプリン
グパルスが出力されるようにしても良い。この鳴合、各
ドライブ信号と対応するサンプリングパルスとの論Ｊ！
Ｊｉ櫃信号がそれぞれ得られたときに、キーの判定を行
う。また、キーマトリクスｌに対する１回の掃引によジ
キーや投入を判定するようにしたが、これに限らずたと
えば１回目の掃引時にキーの投入を判定したアドレスを
記憶し、２回目の掃引時にも同一のアドレスでキーの投
入を検出した場合、そのアドレスのキーが投入されたと
判定するようにしても良い。この場合、キーの投入の判
定を確実に行うことができる。

さらに、複数の掃引によりキーの投入を判定する場合、
２回目以降の掃引時には、第１、第２　・ドライブ信号
に対してそれぞれ１２時間経過後に第１、第２サンプリ
ングパルスを出力するようにしても良い。この場合、２
回目以降の掃引時の手ぶれなどが生じてもキーのオフを
確実に判定できる。

また、ラインドライブ回路、マルチプレクサのかわりに
、複数ビットのバイナリカウンタを用い、各ビットのカ
ウント値を並列に出力するようにしてもよい。さらにセ
ンスアンプの出力に対するサンプリング動作を２回、行
なうようにしているが、これに限らず、サンプリング動
作を３回以上任意の回数性なうようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、キャパシティブスインチ
を用いた場合にも確実にキー押下を検出でき、しかも誘
導、ノイズ等によって生じる誤信号を確実に除去するこ
とができるキャパシティブキーブードを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は全体
の構成を示すブロック図、第２図は各部の動作を説明す
るためのタイミングチャート第３図は動作を説明するた
めのフローチャートでちる。 １・・キーマトリクス、２・・・ラインドライブ回路、
３・・・マルチプレクサ、４・・センスアンプ、５・・
・マイクロプロセッサ、６，７・・・ナンド回路、９・
・・データバス。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　複数の行および列で構成したマトリクスの交点
   にキャパシティブスインチを設けたキーマトリクスと、
   このキーマトリクスの行あるいは列の１つごとに第１、
   第２ドライブ信号を出力する手段と、前記第１、第２ド
   ライブ信号に対して列あるいは行で検出した静電容量の
   変化を論理信号に変換する手段と、前記第１、第２ドラ
   イブ信号に同期してそれぞれ所定時間経過後に第１、第
   ２サンプリングパルスを出力する手段と、前記第１ドラ
   イグ信号によって生じた論理信号および第１サンプリン
   グパルスの論理積信号と、第２ドライブ信号によって生
   じた論理信号および第２サングリングパルスの論理積信
   号とにより、投入されたキャノ９シティブスイッチを判
   定する判定手段とを具備したことを特徴とするキャパシ
   ティブキーボード。
2. （２）前記第１、第２のドライブ信号が順次出力される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のキャパシ
   ティブキーボード。
3. （３）前記第２ドライブ信号および第２サンノリングノ
   Ｒルスが第１ドライブ信号によって生じる論理信号と第
   １サンプリングパルスとの論理積信号に応じて出力され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記賊のキャパ
   シティブキーボード。
4. （４）前記第１ドライブ信号に対して第１サンプリング
   パルスが出力される時間と第２ドライブ信号に対して第
   ２ザンプリング・やルスが出力される時間とに時間差が
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のキヤ
   ・やシティブキーボード。