JP2005538456A - キーボードの改良 - Google Patents

Abstract

キーパッドは、個別に押されたときに対応する出力を提供するヒルキー（１２）、およびバリーキー（１４）の両方を有し、バリーキー（１４）は、それらに隣接する２つ以上のヒルキー（１２）の所定のセットを同時にまたはほぼ同時に操作した結果により少なくとも生じる出力に対応するラベルを付けられる。ヒルキー（１２）の対は連結されて細長い二重キー（１６）を形成し、これらの二重キーは、バリーキーの名目上の有効キー幅（Ｖ）にほぼ等しい名目上の有効キー幅（Ｈ）を提供する。

Description

技術分野
本発明は、一般に、キーボードおよびキーパッドに関し、特に、凸状および凹状キー領域を備えたキーボードおよびキーパッドに関する。

背景
携帯電子装置がより小型になるにつれて、それらの入力装置（キーパッドなど）の人間工学的な特質およびサイズが、設計において主要な考慮すべき事柄となる。たとえば、典型的な人間の指先を収容するように、隣接するキースイッチ間の最小寸法のための国際標準が確立された。本発明者が「キー」によって意味するのは、表面上の要素アレイの要素であって、打鍵されたときに、要素の位置に対応する識別出力を生成する要素である。用語「キー領域」には、たとえば、キーのメンブレンまたは集合体を接触スイッチアレイ上に配置することによって形成されるキーパッドの局所化された領域が含まれる。「キーパッド」は、キーまたはキー領域のアレイであって、とりわけ、従来のキーパッド（ほとんどの電話機、計算器等で見出されるような）およびキーボードを含む。

一部のキーパッドには、キーパッドの名目上の平面または表面に関し、隣接するキーまたはキー領域に対して局所的に隆起したかまたは高いキーまたはキー領域がある。本発明者は、これらのキーまたはキー領域を「ヒルキー（ｈｉｌｌ ｋｅｙ）」と呼び、一方で、隣接するヒルキーに対して局所的にへこまされたキー領域を、「バリーキー（ｖａｌｌｅｙ ｋｅｙ）」と呼ぶ。バリーキー領域は、凹状かまたは凸状であってもよいが、どちらの場合にも、それらの上側の露出面は、隣接するヒルキーの上側の露出面よりも著しく低い。いくつかの場合において、バリーキーは、装置内で、隣接するヒルキーとアルゴリズム的に関連している。本発明者が「アルゴリズム的関連」によって意味するのは、バリーキー領域の始動または押下に対する応答が、１つまたは複数の隣接するヒルキーの状態によって時には意図的に影響されるということである。いくつかの場合において、この意味することは、バリーキー領域にはラベルがあって、これらのラベルが、２つ以上の独立キー領域の一セットにおいて近接操作を同時またはほぼ同時に作動させることとアルゴリズム的に関連した出力に、対応するということである。

たとえば、本発明者の初期の研究はいくらか、ＩＡＣＫ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ−Ａｎｄ−Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ−Ｋｅｙ）キーパッドに関していたが、これらのキーパッドにおいて、出力キーストロークは、個別スイッチ作動および隣接スイッチの組み合わされた作動の両方から判定される。こういった意味合いで、ヒルキーは、時には、「独立キー」または「独立キー領域」と呼ばれ、一方で、バリーキーは、「組み合わせキー」または「組み合わせキー領域」と呼ばれる。本発明者の初期におけるＩＡＣＫ実施形態のいくつかにおいて、バリーキーは、次の点において、隣接するヒルキーと機能的に関連していた。すなわち、バリーキー領域自体は、下にあるスイッチを有していなかったので、各バリーキーに関連する出力の始動には、隣接するヒルキーの組み合わせを操作することが必要であったという点である。この実施形態に関してのさらなる背景情報は、本発明者の係属中の米国特許出願第０９／８６２，９４８号明細書（２００１年５月２２日出願）に見出すことができ、その全内容は、完全に記載されているかのように、参照により本明細書に取り込まれている。

本明細書で使用するように、「アルゴリズム的関連」によって、本発明者は、次の他の関連もまた含むつもりである。すなわち、バリーおよびヒルキーの両方が、関連するスイッチを有し、バリーキーの出力が、バリーキースイッチの作動かまたは隣接するヒルキースイッチの組み合わせのどちらかによって生成される配列、およびバリーキースイッチおよび隣接するヒルキースイッチ両方の作動が、結果として、バリーキースイッチ（ある意味で、ヒルキーがバリーキーに隣接していると判定される場合には、ヒルキー入力に優先する）に関連する出力のみをもたらす配列などの他の関連である。この後者の配列に関するさらなる背景情報は、本発明者の係属中の米国特許出願第６０／４４４，２２７号明細書（２００３年２月３日出願）に見出すことができ、その全内容は、完全に記載されているかのように、参照により本明細書に取り込まれている。

ＱＷＥＲＴＹキーレイアウトは、その幅全体に渡って１０文字を利用する、認められた標準である。この標準は、多くの製品の幅を画定する働きをする。これらの１０キーの幅を最小限にすること（有用な装置であることを維持しながら）は、ハンドヘルド製品を小型化するための不可欠の側面である。ＩＡＣＫキーパッドの幅を圧縮するための初期の試みには、キーパッドを４５度回転させることが含まれていた。結果として、１横列に入るキーの数が、１．４倍に増加した。これによってキー幅密度が増加した一方で、ヒルおよびバリーキーが交互になる結果となった（すなわち、ヒルの「Ｑ」、バリーの「Ｗ」、ヒルの「Ｅ」等）。それはまた、重要性において表向き等しい文字の操作性に大きな差異化をもたらした。

ヒルおよびバリーキーを備えたＩＡＣＫタイプおよび他のキーパッドの操作性におけるさらなる改善が望ましい。

概要
本発明のいくつかの態様は、概して、露出したバリーキーおよびバリーキーよりも高い、露出したヒルキーの両方を画定するキーパッドを特徴とする。

本発明の一態様によると、ヒルキーには、バリーキーの名目上の有効キー幅とほぼ等しい名目上の有効キー幅がある。「有効キー幅」は、隣接するキーを誤って打つことなく、キーを打鍵するのに利用可能な距離である。所与のキーの有効キー幅を測定するために、所与のキーに関連しておらず、その右側（あるいは、上）で最も近いキーの最も近いエッジから、その左側（あるいは、下）で最も近い関連していないキーの最も近いエッジまで測定する。「名目上」によって本発明者が全体としてのキーパッドに関して意味することは、測定値はそのタイプのキーに典型的であるということである。

多くの構成において、ヒルキーの少なくとも多くは、ヒルキーの隣接する対と接続領域とで細長い二重キーを形成するように、それぞれ、対応するヒルキーと関連している。

本発明の別の態様によると、ヒルキーの少なくとも多くは、それぞれ、対応するヒルキーと機能的に関連し、キーパッドにおけるヒルキーの隣接する対および接続領域が、細長い二重キーを形成する。「機能的な関連」によって本発明者が意味することは、各対における両方のキーとも、たとえば単一のスイッチを作動させることによるのと同様に、個別的にかまたは一緒に、共通の信号をプロセッサに提供するように機能するということである。

本発明におけるいずれの態様の様々な実施形態とも、次の特徴点の様々な組み合わせを特徴とする。

いくつかの実施形態において、接続領域は、隣接するヒルキー間でウエストを形成するために狭くなっているブリッジなどの、局所的に高いブリッジ形状をしている。ブリッジは、その中間点へ向かって下に傾斜し、隣接ヒルキー間でサドルを形成するのが好ましい。

二重キーの少なくとも多くは、異なる識別ラベルを備えた左側部および右側部を有しているのが好ましい。

いくつかの構成において、二重キーは、回路基板の電気トレースを重ね合わせており、そして、通常、電気トレースから離間配置された導電アクチュエータと関連し、関連するヒルキーが押下されたときには、トレースと電気接触する。好ましくは、各二重キーはただ１つの細長いアクチュエータと関連し、このアクチュエータは、いくつかの場合には、その長さに沿って湾曲する下側表面を備えている。

いくつかの配列において、各二重キーは、ただ１つの細長い触覚フィードバック要素と関連している。

いくつかの場合において、少なくとも多くの二重キーは、それぞれ、一対のアクチュエータと関連し、一対のアクチュエータのそれぞれは、二重キーにおける一対のヒルキーの内の１つの下にある。たとえば、一対のアクチュエータの両方のアクチュエータは、回路基板の単一電気トレースと係合するように配列してもよい。代替として、一対のアクチュエータの各アクチュエータは、回路基板の異なる電気トレースと係合するように配列してもよい。

いくつかの場合において、少なくとも多くの二重キーは、それぞれ、一対の触覚フィードバック要素と関連し、一対のフィードバック要素のそれぞれは、二重キーの一対のヒルキーの内の１つの下にある。

バリーキーは、縦列に配列し、縦列が二重キーを交互に含むようにしてもよい。

いくつかの実施形態において、各二重キーは、下にある回路基板に対して、ユニットとして変位可能な剛性キー構造として構成される。各二重キーの剛性キー構造はまた、少なくとも１つの隣接するバリーキーにかかってもよいが、剛性キー構造は、二重キーの両側に１つある２つの隣接するバリーキーにもまたかかる少なくともいくつかの二重キーを形成する。

いくつかの場合において、二重キーは、バリーキーの横列によって分離される交互の横列に配置される。

いくつかの実施形態において、バリーキーの隣接する対は、構造的に連結され、一対のバリーキーにおけるバリーキーの１つを下にある回路基板へ向けて変位させることにより、一対のバリーキーにおけるバリーキーのもう一方を、回路基板から離れる向きに変位させる。たとえば、バリーキー各対には、バリーキー対にかかり、かつかけられたバリーキー間の回転軸を中心に回転可能なレバー（機能的な意味であって、文字通りの意味とまではいかない）を含んでもよい。いくつかの場合において、レバーは、回転軸で、回路基板かまたは回路基板上のスナップドームと接触する。このような回転軸の下のスナップドームは、ヒルキーに関連するスナップドームよりも大きなフィードバック力を提供するように構成するのが好ましい。

いくつかの実施形態において、キーパッドにはまた、異なる二重キーの２つのヒルキーにそれぞれかかる回転可能部材を含み、かけられたヒルキーの１つを下にある回路基板へ向けて変位させることにより、かけられたヒルキーのもう一方を回路基板から離れる向きに変位させる。回転可能部材はまた、バリーキーにかかるのが好ましい。

いくつかの実施形態において、バリーキーには、凸状の露出面がある。

バリーキーには、ヒルキーに対しては窪んだ、局所的に高い領域を含むのが好ましい。

隣接するバリーキーの中心は、好ましくは約６ミリメートル未満の距離、より好ましくは約５．４ミリメートルの距離で離間される。

少なくとも１つの好適な実施形態において、多くのヒルキーが、それぞれ、少なくとも６つのバリーキーと関連している。

１つの特に有用な配列において、キーパッドには、左から右へＱ−Ｗ−Ｅ−Ｒ−Ｔ−Ｙと読めるように配列されたキーラベルの横列がある。

いくつかの実施形態において、ヒルキーは、個別に押されたときに、対応する出力を提供し、そして、バリーキーは、バリーキーに隣接する２つ以上のヒルキーの所定のセットを同時にかまたはほぼ同時に操作した結果により少なくとも生じる出力に対応するラベルを付けられる。

いくつかの場合において、ヒルキーのみが、作動されたときに電気応答を提供し、バリーキーのラベルに対応する出力は、隣接するヒルキーの作動からの電気応答の組み合わせからのみ引き出される。

いくつかの好適なキーパッドにおいて、バリーキーは、隣接するヒルキーとアルゴリズム的に関連している。たとえば、キー出力は、個別スイッチ作動および隣接スイッチの組み合わせた作動の両方から決定してもよい。

本発明の別の態様によると、電子装置は上記のキーパッドを含み、ヒルキーは、個別に押されたときに、それぞれ対応する出力を提供し、バリーキーは、それぞれ、バリーキーに隣接するどれでも１つのヒルキーの任意の同時またはほぼ同時の操作に優先する出力を提供する。

本発明の別の態様は、必ずしもＩＡＣＫタイプではなく、下にある回路基板に向かって変位可能なキー（または可撓性表面のキー領域）のアレイを有するキーパッドを概して特徴としており、この場合、キーまたはキー領域の隣接する対は、連結されたキーまたはキー領域間で回路基板に接触して回転軸を画定する構造によって構造的に連結され、連結されたキーまたはキー領域の１つを回路基板に向かって変位させることにより、対のもう一方の連結されたキーまたはキー領域を、回路基板から離れる向きに持ち上げる。

いくつかの実施形態において、このように、少なくとも多くのキーまたはキー領域を、２つの異なるキーまたはキー領域に動作可能に連結し、これらの二重連結キーまたはキー領域の１つを回路基板に向けて変位させることにより、それが連結された２つのキーまたはキー領域を持ち上げる。連結されたキーまたはキー領域は、キーアレイ内に互いに隣接して配置するのが好ましい。押下されているキーまたはキー領域に隣接するキーまたはキー領域を持ち上げることは、隣接するキーの望ましくない作動を排除するという意味で、特に近いキーに関して、キーパッドにおける隣接するキー間のクロストークを避けるのに役立てることができる。

本発明の様々な態様は、たとえばヒルキーとバリーキーとの間でよりバランスの取れた有効キー幅を提供することによって、特にＩＡＣＫタイプの装置に関して、キーパッドの改善された操作性を提供することができる。本明細書に開示するいくつかの特徴は、標準ＱＷＥＲＴＹキー配列を含むアレイなどの細長いキーアレイにおいて特別な有用性を提供すると考えられる。

本発明の１つまたは複数の実施形態における詳細は、添付の図面および以下の説明に述べられている。本発明の他の特徴、目的および利点は、説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

様々な図面における同様の参照符号は、同様の要素を示している。

詳細な説明
図１に先行技術のＩＡＣＫキーパッドを示すが、重ね合わせた円１０は、それぞれ、典型的な成人の指接触ゾーンに対応する直径を有している。独立キー領域１２は、わずかに高く、それゆえ「ヒル」キーと呼ばれる。組み合わせキー領域１４は、わずかに位置を下げられ（ヒルキーに比べて）、「バリーキー」と呼ばれる。「Ｈ」によって識別される寸法は、有効ヒルキー幅２０を示し、そして隣接する独立キーに接触することなく、中央ヒルキー１２を打鍵する指がかかってもよい全距離を表す。大まかに一定の比率で示すように、図１の先行技術によるキーパッドは、典型的な指接触ゾーンにおける直径の約７５パーセントの名目上の有効ヒルキー幅２０を有している。代表的なレイアウトでは、Ｍ指接触ゾーン幅およびＮ指接触ゾーン高さのキーボードに、８ＭＮ−２Ｍ−２Ｎ＋１のキーが提供される。図示のキーボード（Ｍ＝４およびＮ＝２）には、５３の独立に作動可能なキー領域、すなわち、３２の独立（ヒル）キー１２および２１の組み合わせ（バリー）キー１４がある。装置の幅全体に渡る、すなわち、１横列における組み合わせキー領域１４の数は、２Ｍ−１によって与えられる。任意で所与のバリーキーの作動が、もっぱら、隣接するヒルキー（本発明者の係属出願第０９／８６２，９４８号明細書で説明されているような）における作動の関数とすることができると仮定すると、有効組み合わせキー幅２２は、バリーキーの両側で、かつバリーキーと関連しない高いキー領域間の距離に及ぶ。図において、名目上の組み合わせキー幅２２は、「Ｖ」として示され、指接触ゾーン１０における直径の約１２５パーセントである。下にある接触格子を表す破線によって示されている、隣接する組み合わせキーの中央間の距離は、成人の指接触ゾーン幅の約５０パーセントである。

図２ａは、ヒルキー１２の横列に沿って取った、図１におけるキーパッドの断面図であり、選択された独立キー１２の中央に置かれた成人の指１０を示している。有効ヒルキー幅２０は、指接触ゾーン幅の約７５パーセントである。参考として、典型的な成人の指の幅は、約１５〜２０ミリメートルである。

同様に、図２ｂは同じ断面図を示し、指１０が、組み合わせキー領域１４上の中央に置かれている（すなわち、本図で見られる隣接する独立キー領域間の中央に、それらの水平面から外れて置かれている）。見て取れるように、有効バリーキー幅２２は、指の幅よりも著しく大きい。この意味で、図１の先行ＩＡＣＫキーパッドは、次の点で「アンバランス」である。すなわち、組み合わせキーによって、快適な操作に必要であるよりも著しく大きな有効キー幅が提供され、一方で、ヒルキーは、所与のサイズの指に快適な操作をもたらすためには、理想的であるよりもいくらか小さいということである。

図３に、二重キー１６のフィールドを備えたＩＡＣＫキーパッドを示す。この例において、二重キー１６には、２つの隣接するヒルキー１２および接続ブリッジ３７が含まれる。ユーザの観点からすれば、一定の組み合わせキー１４は、組み合わせキーの上または下の二重キー１６を押すことによって操作され、一方で、他の組み合わせキー１４は、組み合わせキーを囲んでいる４つの隣接する二重キー１６を押すことによって、操作される。下にある独立キー格子の間隔は、破線で示すように、成人の指幅の約３分の１に低減された。同様に、隣接する組み合わせキー１４間の距離は、指接触ゾーン幅の約３分の１に低減され、それによって、装置の幅全体に渡る組み合わせキー１４の数を、２Ｍ−１から２．５Ｍへ有利に増加する。Ｍ×Ｎの指接触ゾーンのキーボードにおいて提供されるキーの数は、７ＭＮ＋２Ｎ−Ｍ−１であり、図１のＩＡＣＫキーパッドよりも約１０パーセント少ないキーである。（図３のキーボードにおいて、Ｍ＝４およびＮ＝２で、結果として、４７の独立作動可能キー、すなわち、２０の二重キー１６および２７の組み合わせキー１４がもたらされる。）図４ａおよび４ｂは、図３のキーパッドの断面図を示し、成人の指１０が、選択された独立二重キー領域３７、および組み合わせキー領域の中央にそれぞれ置かれていることを示している。これらの図から理解されるであろうように、バリーキーおよび二重（ヒル）キーの有効幅は、ほぼ同じであり、両方とも、指の幅とほぼ等しい。

図１および３のレイアウトを比較すると、図３の比較的より小さな全体キー密度は、著しい改良によって埋め合わせることができる。たとえば、図３のレイアウトは、有効キー幅Ｈ（２０）およびＶ（２２）の値が、両方とも、指接触ゾーンの幅とほぼ等しいという点で、「バランスが取れて」いる。この点で、ヒルおよびバリーキーの両方とも、同じように使用が容易であり、それによって、装置の全体的な操作性を向上させる。さらに、バリーキーの有効キー幅をほぼ一指の幅に低減することによって、使いやすい（指サイズの）キーの密度を、キーボードの幅全体に渡って増加することができる。これは、共通ＱＷＥＲＴＹキー配列などの比較的幅の広いレイアウトを、ポケットサイズおよびより小さな製品に、キー幅を犠牲にすることなく組み込むときに特に重要となり得る。約５．４ミリメートル（成人の指幅の約３分の１）の中心上の距離を用いて、全ＱＷＥＲＴＹキーボードをわずか６０ミリメートル（２．５インチ未満）の幅のキーパッドに嵌合することができる。５．０ミリメートル（成人の指幅のほぼ２５パーセント）の中心上の距離によって、必要なキーボード幅はわずか５６ミリメートルに低減され、結果として、作動が容易なキーを組み込んだＱＷＥＲＴＹキーボード用の極めて小さな幅がもたらされる。

図５に、図３の設計のキーパッドであって、ＱＷＥＲＴＹキー配列を含むキーパッドを示す。各二重キー１６には、左側部３２、右側部３４、およびこれらの間に位置するウエスト３８（図で見られるように狭くなった領域）が含まれる。各二重キー１６は、高いアスペクト比を有し、それぞれを２つの方法で用いることを可能としている。すなわち、長いエッジに沿った隣接する対において、および短いエッジに沿った４つの隣接するセットにおいてである。したがって、いくつかのバリーキー入力は、対角線状に隣接して対向するヒルキーに同時にかけられた力を検知する、伝統的なＩＡＣＫ方法で登録される。たとえば、文字「Ｗ」を入力するために、ユーザは、関連する組み合わせキーの中央を押し、「１」、「２」、「４」および「５」と番号を付けられた４つの隣接する二重キー１６の内の、少なくとも２つの対角線状に対向するキーを押す。しかしながら、他のバリーキー入力は、同じ縦列に配置された２つの隣接するヒルキーの下に配置されたスイッチの作動を検知することによって登録される。たとえば、文字「Ｑ」を入力するために、ユーザは、当然に、指を関連するバリーキーの中央に置くが、それによって、「１」および「４」と番号を付けられた二重キー１６を押す。「１」二重キーの左側部３２または右側部３４のどちらかを、「４」二重キーの左側部３２または右側部３４のどちらかとともに同時に押すことが、「Ｑ」入力として解釈される。「２＋４」または「１＋５」のどちらかの組み合わせは、「Ｗ」として入力される。

結果として、高密度なキーの連続的な横列がもたらされ、この横列における各キーは同じ特徴を有しており、ＩＡＣＫキーパッドを４５度傾けかつヒルおよびバリーキーを交互にした上記で論じた幅低減のための先行技術の試みとは異なっている。二重キー１６は、二重キーの左側部３２、右側部３４またはウエスト３８のいずれかを押すことによって操作される。本実施形態におけるヒルキーの有効キー幅は、図１のキーパッドにおけるそれらよりも著しく広いので（バリーキー間における中心上の距離の低減にもかかわらず）、これらのヒルキーもまた、使用が容易である。図１のＩＡＣＫキーパッドにおいて、各ヒルキー１２は、多くて４つの隣接する組み合わせキーと関連している。図５において、中間の二重キー横列における各二重キー１６は、６つの隣接する組み合わせキーと関連している。たとえば、番号「５」は、Ｗ、Ｅ、Ｒ、Ｓ、ＤおよびＦと関連している。この構造は、全体的なキー密度を維持するのに役立ち、一方で、よりバランスが取れた設計を提供し、組み合わせキー１４の幅密度を増加する。

下にあるスイッチおよびフィードバック要素の様々な構成が考えられる。たとえば、図６において、各二重キー１６のヒルには、左側部３２、右側部３４、およびそれらの間のわずかに表面を切除されたサドル領域３６が含まれる。各二重キーは、２つのゴムドーム触覚フィードバック要素４６およびアクチュエータを重ね合わせているが、１つは左側部３２の下にあり、もう１つは右側部３４の下にある。しかしながら、各二重キー１６は、両方のアクチュエータの下にある、プリント回路基板３０上のただ１つのスイッチ２８に対応する。したがって、二重キー１６の左側部３２、右側部３４または両側部を同時に打鍵することの間には、何の差異もない。利点として、プロセッサへのラインの数を低減することが含まれる。各アクチュエータがただ１つのスイッチと係合する場合に必要とされるであろうような、ＰＣＢ３０における４つの横列と１１の縦列を用いる代わりに、本実施形態においては、４つの横列と６つの縦列を用いて、必要なピンの数を５つ、すなわち、５０パーセント低減する。図１１に、スイッチ２８が４つの電気的な横列４２および６つの電気的な縦列４４に配列された関連プリント回路基板３０を示す。

図７の例において、各二重キー１６の左側部３２、右側部３４およびサドル３６は、共通スイッチアクチュエータ４０および倍幅ゴムドーム触覚フィードバック要素４８を共有する。図８の例において、各二重キーの左側部３２および右側部３４は、それぞれ、それ自身のスイッチアクチュエータ４０、それ自身の関連するスイッチ２８およびそれ自身のゴムドーム触覚フィードバック要素４６を有している。

図９は、図５の断面図であり、触覚フィードバックを提供するために、スナップドーム５０が、組み合わせキー１４の下に配置されている。

図１０を参照すると、サドル３６は、二重キー１６の隣接部分よりも低い。ウエスト３８は、二重キー１６の隣接部分よりも狭い。ブリッジ３７をへこませてサドル３６を形成すること、およびブリッジを狭くしてウエスト３８を形成することによって、隣接する組み合わせキー１４の中央に置かれる指のために追加クリアランスが提供される。

図１２の実施形態において、組み合わせキー１４には、それぞれ、二重キー１６のスイッチに優先する解釈優先権が与えられた関連スイッチ接点を備え、同時の操作の場合には、組み合わせキー１４が、ユーザの意図としてシステムによって選択されるようにする。バリーキー領域１４は凸状であり、したがって、それら自体は「ヒル形状」である。しかしながら、それらの高さは、二重キー１６の左側部３２および右側部３４よりも低い。文字「Ｑ」を操作するために、ユーザは、関連するバリーキーの中央でラベル「Ｑ」を押す。しかしながら、ユーザがまた、「１＄」のラベルを付けられた二重キー１６および／または二重キー「４＠」を押す場合には、システムは、組み合わせキー１４「Ｑ」を主要なものとして認識する。同様に、文字「Ｗ」を操作するために、ユーザは、組み合わせキー領域のラベル「Ｗ」を押す。しかしながら、ユーザがまた、「＄」、「２」、「＠」および／または「５」のラベルを付けられた二重キー１６のエッジを押す場合には、システムは、組み合わせキー１４を主要なものとして認識し、入力を「Ｗ」として解釈する。（これらの原理は、本発明者の同時係属中の仮特許出願第６０／４４４，２２７号明細書で説明されている。）

本実施形態において、いくつかの二重キー１６には、別個のラベル３３、すなわち左側部３２の１つと右側部３４の１つが含まれることにまた注目されたい。たとえば、上側左二重キーは、その左側部３２に「１」のラベルを付けられ、その右側部３４に「＄」のラベルを付けられる。１つのラベルを主要なものとして示し、もう１つのラベルに関連する入力には、二重キーを、「代替」または「シフト」キーなどの別のキーシーケンスと組み合わせて連動させることが必要であるようにしてもよく、そして主要であることを反映するために、異なる色で印刷してもよい。

図１２ａのこの断面図を見ることによって、次のことが理解されるであろう。すなわち、キーマットトポグラフィは、操作中に隣接するキーが接触することに対する物理的バリアを設けることによって、極めて小型化されたキーパッドにおいて、誤った入力を避けるのに役立てることが可能であることである。各左側部３２および右側部３４は、指の周囲エッジにおける肉を持ち上げることによって、隣接する組み合わせキー１４を隔離するように働く。説明すると、図１２に示すように、形状で各構造体に印刷された文字を識別する。例として、「Ｗ」キーを押すとき、他の場合には「Ｑ」に接触する可能性がある指の部分が、「＄」のラベルを付けられた右側部３４（および図１２の「＠」のラベルを付けられた右側部３４）によって（「Ｑ」バリーキー１４から離れるように）持ち上げられる。他の場合には「Ｅ」に接触する可能性がある指の部分が、「２」のラベルを付けられた左側部３２（および図１２の「５」のラベルを付けられた左側部３４）によって（「Ｅ」バリーキー１４から離れるように）持ち上げられる。同様に、二重キー構造１６がないときは、バリーキー１４を打鍵しようとする指の肉が、隣接するキーに誤って接触する可能性のあることが理解できる。

図１３に示すように、スイッチアクチュエータ４０は、下の中央に置かれ、各二重キー１６の長軸に沿って延長されている。図示のように、各スイッチアクチュエータ４０の底部表面５３をわずかに湾曲させることにもまた役立つ。図１３の中央のアクチュエータ４０は、３つの部分に分割して示してあるが、同じ機能を果たす。楕円形の二重スナップドーム５２（図１６に示す）は、各二重キー１６の下に位置している。キーボードの平面におけるアクチュエータ４０の断面はまた、二重スナップドーム５２の輪郭に従ってもよい。

次に図１４および１５を参照すると、スナップドーム５０は、組み合わせキー領域１４の下に配置され、その上側表面は、図５の実施形態における凹状とは異なって凸状である。組み合わせキー領域１４の上側表面は、独立キー領域１２の上側表面に対しては凹状のままである。しかしながら、凸形状は、隣接する二重キーの左側部３２および右側部３４の作動によって異なる機能を実行するいくつかのアプリケーションにおいては、好ましい可能性がある。

図１６に、上記の任意のキーレイアウトとともに用いるためのスナップドーム５０および倍幅スナップドーム５２のアレイを示すが、各細長いスナップドーム５２は、二重キーのどちらかの端部に対する圧力に応答して触覚フィードバックを提供するように、関連する二重キーの直下に配置されている。これにより、単一二重キーの作動に応答して２つの触覚フィードバック事象が発生するのを防ぐ。

多数のキースイッチが同時に指の下に置かれる程、ＱＷＥＲＴＹキーパッドなどのキーパッドのサイズを低減することに関連するいくつかの問題がある。問題の１つは、正しい位置に指を正確かつ分かりやすく案内することである。図５〜１３において、サドル３６およびブリッジ３７は、二重キー１６におけるこの問題を解決するのに役立つ。

図１７に、バリーキー１４が、それぞれ、１つの二重キー１６（ならびに関連するサドル３６およびブリッジ３７）と関連しているキーパッドを、剛性構造８０として示す。この図が示しているのは、この構造を、二重キー１６がその中央を横切って配置されているダイヤモンド形状のキー８０と、二重キー１６が１つのエッジに沿って配置されている三角形キー８２と、のフィールドとして、どのように提示できるかということである。各ダイヤモンドキー８０は、１つの二重キー１６および２つのバリーキー１４の両方を形成するように成形され、図１８ａおよび１８ｂに示すように、各アクチュエータ４０が、バリーキー１４の両側にも配置されかつその中央近くに位置して、好ましくはより長いアクチュエータ４０が二重キー１６の下に配置される。

極端な小型化に関連する別の問題は、フィードバックの問題である。目標は、単一キー作動に応答して、単一の「スナップ」を受け取ることである。多数の触覚フィードバック要素を指の下に配置すると、この目的は、極めて達成しにくい。図１８ａに示すように、二重キー１６の下に配置されたアクチュエータ４０は、寸法「Ｓ」で示すように、少なくともスナップドーム５０のストローク分だけわずかにより長いか、またはドームの高さが異なる。どちらの場合にも、目的は、二重キー１６の下に配置されたスナップドーム５０が、バリーキー１４の下のドーム５０を作動させることなく作動可能であるように、ダイヤモンドキー８０が下に移動するのを可能とすることである。二重キーの下のスナップドーム５０は、歪みに対してより強い抵抗力を呈するように構成してもよい。図１８ｂに示すように、指は、中央アクチュエータ４０を回転軸として用いて、ダイヤモンドキー８０を揺り動かす。このプロセスは、二重キー１６の下のドーム５０を作動させるのにより高いレベルの力が必要なことによって助長されるが、これは、バリーキー１４の下のドーム５０を作動させるのに遥かに十分なほどキー８０が揺れ動くまで、中央ドーム５０の作動を妨げることによってなされる。したがって、近くの二重キー１６を誤って打鍵する可能性はより少ない。とはいえ、本明細書において論じるように、ソフトウェアがまた、ヒルキー入力よりもバリーキー入力を優先することによって、不注意な二重キーの作動をしとめるようにしてもよい。したがって、バリーキー１４の作動中に、二重キー１６が誤って打鍵されたときには、二重キーは無視される。二重キー１６は、比較的目立って打鍵しやすいので、物理的構造（および図５〜１２の構造とともに）と組み合わせたこのようなアルゴリズムは、結果として、入力の正確性の程度を高める。

ＱＷＥＲＴＹキーパッドの極端な小型化に関連する別の問題は、「Ｑ」および「Ｗ」など、隣接するキーの同時で不注意な押下を区別する問題である。アプローチの１つは、ソフトウェア上でこの問題を解決することであり、特に、極端に短い期間内の隣接した押下（ダブルストローク）は不注意によると仮定し、したがって、第２のキー押下を無視することである。もちろん、これは、英語の文章において普通に発生する、「Ａ」に続く「Ｓ」または「Ｅ」に続く「Ｒ」などの隣接するキーの入力を減速するようにユーザに要求することによって、タイピング速度を低減させる可能性がある。極端に小さなＱＷＥＲＴＹキーパッドに関して取られる別のソフトウェアアプローチは、２つの隣接するキーが同時に打鍵されたとき、装置に何もさせないことである。図１９ａおよび１９ｂに、別の解決法を示す。最初に図１９ａを参照すると、一連の重なっている剛性部材８４が、１つのバリーキー１４から１つの隣接するバリーキー１４へと延在し、回転軸８６がそれぞれの中間に位置して、図１９ｂに示すように、１つのバリーキー１４が押されたとき、隣接するキーが上昇する。アクチュエータ４０が、スナップドーム５０を押しつける。回転軸８６が、ＰＣＢ３０などの剛性表面を押しつける。隣接する剛性部材８４の端部は、両方とも、この図では中央のバリーキーである共通のバリーキーの下にある。部材８４は、キーから独立した線形要素として示されているが、部材８４はまた、連結している一体成形されたタイル型キーなど、キー自体と一体化してもよい。このアプローチは、極端なキーパッドの小型化における困難を解決するのに役立つが、それは、第１に、潜在的に正しい入力を意図的に無視するソフトウェア層を加えないことによって、第２に、一定の基準で決められた触覚フィードバックをユーザに提供するアナログフィードバックシステムを組み入れることによって行われ、「筋肉記憶」が、単に機能するかしないかではなく、キーを作動させるために、どれくらい正確に指を置かなければならないかを学ぶようにする。

図２０ａ〜２０ｃにおいて、ピボットレバー８４が、隣接する二重キーのヒルキー１２にかかっているのが示され、バリーキー１４が、スナップドーム５０の上に置かれている各回転軸８６の上に配置されている。ヒルキー１２の下に配置されているアクチュエータ４０の有効ストローク長は、バリーキー１４の下のアクチュエータのそれよりも、寸法「Ｓ」だけ、わずかに長い。これによって、この構造は、連結されたどちらのヒルキー１２のスナップドームも作動させることなく、バリーキー１４を作動させるために下に移動すること（図２０ｂ）、およびヒルキー１２を作動させるために回転すること（図２０ｃ）が可能となる。図は、部材８４を、キーを備え一体成形されたタイル（図１７のダイヤモンドキーと類似している）として示しているが、部材８４はまた、図１９ａにおけるように、別個の要素としてもよい。図１８ａおよび１８ｂに関して上記で論じたように、より大きな力のスナップドーム５０を、回転軸８６（この場合には、バリーキー１４の下の）において用いてもよい。

次に図２１ａ〜２１ｃを参照すると、成形エラストマシート９０によって、図示のキーパッドの可視要素が提供される。バリーキー１４に対応するシート９０の領域は、硬質プラスチックなどの剛性スタンドオフ９２によって、ＰＣＢ３０から離れて保持されている。エラストマシート９０は、ヒルキー１２およびバリーキー１４の特徴を備えて成形してもよく、スタンドオフ９２は、剛性インサートによって形成される。この例において、バリーキー１４は、凸状ではなく、主として凹状または平坦である。この構造の残りは、図２０ａのそれと類似しているが、この例の操作原理は異なっている。図２１ｂにおいて、２つの隣接するヒルキー１２には接触するが中央バリーキー１４には接触しない指は、剛性部材８４を通して、バリーキー１４に関連するスナップドーム５０上のアクチュエータ８６に力を伝える。歪んでいる間、スタンドオフ９２は、バリーキー１４に対応するシート９０の領域とＰＣＢ３０との間の距離を維持するように構成されていてもよい。関連する比較的短いストローク（約０．１５〜０．４５ｍｍ）ゆえに、シート９２内の歪み力は小さい。図２１ｃにおいて、指はヒルキー１２を直接押し、それによって、ピボット構造８４を傾ける。移動距離がより大きいので、スタンドオフ９２は、シート９２により大きな力をかけるが、しかしまた、バリーキー１４に関連するスナップドーム５０にかかる力を低減する働きをする。これは、バリーキー１４がより頻繁に押下され、より小さな力の作動レベルが望ましいときには、有利である。

本発明の多数の実施形態を説明してきた。しかしながら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正が可能であることを理解されたい。したがって、他の実施形態も特許請求の範囲内にある。

図面の簡単な説明
先行技術によるＩＡＣＫキーパッドの平面図である。 それぞれヒルキーおよびバリーキーの真上におかれた作動用の指とともに示された、図１におけるキーパッドの断面図である。 二重キーのフィールドを備えた、改良されたＩＡＣＫキーパッドの実施形態を示す。 二重キーおよびバリーキーの真上におかれた作動用の指とともに示された、図３におけるキーパッドの断面図である。 ＱＷＥＲＴＹキー配列のラベルを付けられた、図３のキーパッドを示す。 単幅アクチュエータおよび倍幅スイッチを備えた実施形態の端から端まで、図５の線６−６に沿って取られた断面図である。 倍幅アクチュエータおよびスイッチを備えた実施形態の端から端まで、図５の線７−７に沿って取られた断面図である。 単幅アクチュエータおよび単幅スイッチを備えた実施形態の端から端まで、図５の線８−８に沿って取られた断面図である。 図５の線９−９および１０−１０のそれぞれに沿って取られた断面図である。 図５のキーパッドに有用なプリント回路基板スイッチ配列を示す。 いくつかの二重キーが代替ラベルおよび機能を提供されている、図３のキーパッドを示す。 図１２の線１２ａ−１２ａに沿って取られた断面図である。 図１２の線１３−１３、１４−１４および１５−１５のそれぞれに沿って取られた断面図である。 図５のキーパッドに有用なスナップドームのアレイである。 別のキーパッドの二重キー配列を示す。 それぞれ、キー構造が静止している、およびキー「Ｐ」が押下されている、図１７の線１８−１８に沿って取った断面図である。 それぞれ、キー構造が静止している、および１つのバリーキーが押下されている、図１２の線１９−１９に沿って取った断面図である。 それぞれ、キー構造が静止している、１つのバリーキーが押下されている、および１つのヒルキーが押下されている、図１２の対角線２０−２０に沿って取った断面図である。 バリーキーの下で、キーマットと回路基板との間に剛性スタンドオフを備えた、バリーキーの両側の２つのヒルキーにかかるピボットリンク装置を示す。

Claims (37)

1. 露出したバリーキー（１４）と、前記バリーキーより高い、露出したヒルキー（１２）との両方を画定するキーパッドであって、
   前記ヒルキー（１２）が、前記バリーキーの名目上の有効キー幅（Ｖ）にほぼ等しい名目上の有効キー幅（Ｈ）を有しているキーパッド。
2. 前記ヒルキー（１２）の少なくとも多くが、前記ヒルキー（１２）の隣接する対と接続領域（３７）とで細長い二重キー（１６）を形成するように、対応するヒルキー（１２）とそれぞれ関連する、請求項１に記載のキーパッド。
3. 露出したバリーキー（１４）と、前記バリーキーより高い、露出したヒルキー（１２）との両方を画定するキーパッドであって、
   前記ヒルキー（１２）の少なくとも多くが、対応するヒルキー（１２）とそれぞれ機能的に関連し、前記ヒルキー（１２）の隣接する対と前記キーパッドの接続領域（３７）とで細長い二重キー（１６）を形成するキーパッド。
4. 前記接続領域（３７）が、局所的に高いブリッジの形状である、請求項２または請求項３に記載のキーパッド。
5. 前記キーパッドを平面視したときに、前記ブリッジが狭まって、前記隣接するヒルキー（１２）間にウエスト（３８）を形成する、請求項４に記載のキーパッド。
6. 前記ブリッジがその中間点に向けて下に傾斜し、前記隣接するヒルキー（１２）間にサドル（３６）を形成する、請求項４または請求項５に記載のキーパッド。
7. 前記二重キー（１６）の少なくとも多くが、異なる識別ラベルを備えた左側部（３２）および右側部（３４）を有する、請求項２〜６のいずれか一項に記載のキーパッド。
8. 前記二重キー（１６）が、回路基板（３０）の電気トレース（２８）を重ね合わせ、かつ通常は前記電気トレース（２８）から離間された導電アクチュエータ（４０）と関連して、それらの関連するヒルキー（１２）が押下されたときに、前記トレースと電気接触する、請求項２〜７のいずれか一項に記載のキーパッド。
9. 各二重キー（１６）が、ただ１つの細長いアクチュエータ（４０）と関連している、請求項８に記載のキーパッド。
10. 前記細長いアクチュエータ（４０）が、その長さに沿って湾曲している下側表面を有している、請求項９に記載のキーパッド。
11. 各二重キー（１６）が、ただ１つの細長い触覚フィードバック要素（４８）と関連している、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のキーパッド。
12. 少なくとも多くの二重キー（１６）が、一対のアクチュエータ（４０）とそれぞれ関連し、前記一対のアクチュエータのそれぞれが、前記二重キー（１６）における前記一対のヒルキー（１２）の１つの下にある、請求項８に記載のキーパッド。
13. 前記一対のアクチュエータにおける前記アクチュエータ（４０）の両方が、前記回路基板（３０）における単一の電気トレース（２８）と係合するように配列されている、請求項１２に記載のキーパッド。
14. 前記一対のアクチュエータにおける前記アクチュエータ（４０）のそれぞれが、前記回路基板（３０）の異なる電気トレース（２８）と係合するように配列されている、請求項１２に記載のキーパッド。
15. 少なくとも多くの二重キー（１６）が、一対の触覚フィードバック要素（４８）とそれぞれ関連し、前記一対のフィードバック要素のそれぞれが、前記二重キー（１６）における前記一対のヒルキー（１２）の１つの下にある、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のキーパッド。
16. 前記バリーキー（１４）が縦列に配列され、縦列が二重キー（１６）を交互に含む、請求項２〜１５のいずれか一項に記載のキーパッド。
17. 各二重キー（１６）が、下にある回路基板（３０）に対して、ユニットとして変位可能な剛性キー構造（８０）として構成されている、請求項２〜１６のいずれか一項に記載のキーパッド。
18. 各二重キー（１６）の前記剛性キー構造（８０）がまた、少なくとも１つの隣接するバリーキー（１４）にかかっている、請求項１７に記載のキーパッド。
19. 前記二重キー（１６）の少なくともいくつかを形成する前記剛性キー構造（８０）がまた、前記二重キー（１６）の両側に１つある、２つの隣接するバリーキー（１４）にかかっている、請求項１８に記載のキーパッド。
20. 前記二重キー（１６）が、バリーキー（１４）の横列によって分離された交互の横列に配置されている、請求項１７に記載のキーパッド。
21. バリーキー（１４）の隣接する対が構造的に連結され、下にある回路基板（３０）に向けて前記一対のバリーキーの前記バリーキー（１４）の内の１つを変位させることにより、前記一対のバリーキーの前記バリーキー（１４）の内のもう１つを、前記回路基板から離れる向きに変位させる、請求項２〜２０のいずれか一項に記載のキーパッド。
22. バリーキー（１４）の各対が、前記一対のバリーキーにかかりかつ前記かけられたバリーキー（１４）間で回転軸（８６）を中心に回転可能なレバーを含む、請求項２１に記載のキーパッド。
23. 前記レバー（８４）が、前記回転軸（８６）で前記回路基板（３０）と接触する、請求項１８に記載のキーパッド。
24. 前記回転軸（８６）が、スナップドーム（５０）と接触する、請求項１８に記載のキーパッド。
25. 回転軸（８６）の下のスナップドーム（５０）が、ヒルキー（１２）に関連するスナップドーム（５０）よりも大きいフィードバック力を提供するように構成されている、請求項２０に記載のキーパッド。
26. 異なる二重キー（１６）の２つのヒルキー（１２）にそれぞれかかっている回転可能部材（８４）と、バリーキー（１４）と、をさらに含み、前記かけられたヒルキー（１２）の１つを下にある回路基板（３０）に向けて変位させることにより、前記かけられたヒルキー（１２）のもう１つを前記回路基板から離れる向きに変位させる、請求項２〜１６のいずれか一項に記載のキーパッド。
27. 前記バリーキー（１４）の露出面が凸状である、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
28. 前記バリーキー（１４）が、前記ヒルキー（１２）に対しては窪んでいる、局所的に高い領域を含む、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のキーパッド。
29. 隣接するバリーキー（１４）の中心が、約６ミリメートル未満の距離だけ離間されている、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
30. 隣接するバリーキー（１４）の中心が、約５．４ミリメートルの距離だけ離間されている、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
31. 少なくとも多くのヒルキー（１２）が、少なくとも６つのバリーキー（１４）とそれぞれ関連している、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
32. 左から右へＱ−Ｗ−Ｅ−Ｒ−Ｔ−Ｙと読めるように配列されたキーラベルの横列を備えた、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
33. 前記ヒルキー（１２）が、個別に押されたときに、対応する出力を提供し、前記バリーキー（１４）が、前記バリーキー（１４）に隣接する２つ以上のヒルキー（１２）の所定のセットを同時またはほぼ同時に操作した結果により少なくとも生じる出力に対応するラベルを付けられる、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
34. 前記ヒルキー（１２）のみが、作動されたときに電気応答を提供し、バリーキーのラベルに対応する前記出力が、隣接するヒルキー（１２）の作動からの電気応答の組み合わせからのみ引き出される、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
35. 前記バリーキー（１４）が、隣接するヒルキー（１２）とアルゴリズム的に関連する、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッド。
36. キー出力が、個別スイッチ作動および隣接するスイッチの組み合わされた作動の両方から決定される、請求項３１に記載のキーパッド。
37. 前記ヒルキー（１２）が、個別に押されたときに、対応する出力をそれぞれ提供し、前記バリーキー（１４）が、前記バリーキー（１４）に隣接するいずれか１つのヒルキー（１２）における任意の同時またはほぼ同時の操作に優先する出力をそれぞれ提供する、上記請求項のいずれか一項に記載のキーパッドを有する電子装置。

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