JP2594680B2 - キーマトリクス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はキーマトリクスに関し、特に、タッチ式キー
ボードに好適に用いられるキーマトリクスの改良に関す
る。

（従来の技術） パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ応用
機器等の電子機器に於いて、データやコマンドの入力は
一般的にはキーボードを用いて行われる。

キーボード上のキーの押下は、キーボードに内蔵され
ているキーマトリクス及びキーマトリクスに接続された
キーコントローラによって検出される。キーマトリクス
は列方向のライン群と行方向のライン群とを有してお
り、押下されたキーに応じて、列方向のライン群と行方
向のライン群との交点に設けられたキー接点の何れかに
於いて列方向のラインと行方向のラインとが電気的に接
続するように構成されている。以下ではキー接点に於い
て列方向のラインと行方向のラインとが電気的に接続す
ることを「キー接点が閉じられる」と表現する。

キーボードは、マイクロコンピュータのキーボードに
よって代表されるメカニカル接点方式のキーボードと、
タッチ式キーボードとに大別される。メカニカル接点方
式のキーボードでは、或るキーが押下されると、そのキ
ーの裏側に設けられたロッドによって、そのキーに対応
するキーマトリクスのキー接点が閉じられる。これに対
して、タッチ式キーボードでは通常、キーボードのキー
とキーマトリクスとが一体不可分である。タッチ式キー
ボードの代表的なものでは、そのキーマトリクスの列方
向のライン群及び行方向のライン群が何れも透明の導電
性材料で構成されている。そして、列方向のライン群及
び行方向のライン群はそれぞれ別の透明基板によって支
持されており、それらの基板の間に僅かな隙間が設けら
れている。このことにより、キーボードが走査されてい
ない状態では、列方向のライン群と行方向のライン群と
は全く電気的に接続していない。キーとしての機能を有
する上側の透明基板が操作者によって押圧されると、該
透明基板の押圧部分に近接するキー接点が閉じられる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、パーソナルコンピュータではキーボード上
でのキーの配列は固定されている。しかし、マイクロコ
ンピュータ応用機器の一種であるPOS（Point Of Sale
s）端末では、キーボード上でのキーの配列やキーの用
途がユーザのアプリケーションの仕様によって定まるの
が通例である。POS端末では更に、最小のキーの２倍の
大きさを有するいわゆる１×２キー（又は２×１キー）
や最小のキーの４倍の大きさを有する２×２キーをアプ
リケーションの仕様に基づいてキーボード上に設けるこ
とが求められる。

最小のキーよりも大きいキーにはキーマトリクスの複
数のキー接点が対応することになるが、メカニカル接点
方式のキーボードでは、最小のキーよりも大きいキー
は、上記複数のキー接点の内の１個の接点に対応するロ
ッドを残し、他のロッドを除去することによって実現さ
れる。このロッドの除去により、大きいキーについて
は、そのキーに対応する複数のキー接点の内の１個の接
点のみが有効となり、他のキー接点についてはいわゆる
ダミーキーが設定されたことになる。従ってキーコント
ローラは大きいキーが操作された場合に於いても通常と
同じ動作をすればよい。メカニカル接点方式のキーボー
ドではこのように、汎用のキーコントローラを用いて、
自由なキー配列（フリーキーレイアウト）を実現するこ
とができる。

これに対して、上述したタッチ式キーボードでは、操
作者によって操作されるキーがキーマトリクスから独立
しておらず、キーとキーマトリクスとの間にロッドのよ
うな機構が介在していない。従って、タッチ式キーボー
ドでは構造上、メカニカル接点方式のキーボードに於け
るのと同様の手法でダミーキーを設けることができな
い。このため従来では、タッチ式キーボードに於いてフ
リーキーレイアウトを実現するためには専用のキーコン
トローラや専用のI/Oハンドラを開発する必要があっ
た。しかしながら、専用のキーコントローラやI/Oハン
ドラの開発には多大な時間及びコストがかかり、また、
このような新たに開発されたキーコントローラやI/Oハ
ンドラは仕様の異なるキーボードには使用できない。こ
のように、タッチ式キーボードに於いて多様なキーレイ
アウトを実現する上では大きな問題が生じていた。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、タッチ式キーボードに用
いた場合に於いても、専用のキーコントローラやI/Oハ
ンドラを必要とすることなく多様なキーレイアウトを実
現することができるキーマトリクスを提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） この発明に係るキーマトリクスは、一方向に配設され
た複数の走査信号用ライン、該走査信号用ラインに交差
する方向に配設された複数のリターン信号用ライン、外
部からの走査信号を該走査信号用ラインに伝達するため
の複数の入力ライン、及び該リターン信号用ラインから
のリターン信号を外部へ伝達するための複数の出力ライ
ンを有し、操作者の操作に応じて該走査信号用ラインと
該リターン信号用ラインとの交点に設けられた接続部中
の少なくとも１個の接続部にて該走査信号用ラインと該
リターン信号用ラインとが電気的に接続されるよう構成
したものである。

そしてこのキーマトリクスは、該複数の走査信号用ラ
インからなる第１の信号ライン群と該複数の入力ライン
からなる入力ライン群との間、及び該複数のリターン信
号用ラインからなる第２の信号ライン群と該複数の出力
ラインからなる出力ライン群との間の少なくとも一方の
間に設けられ、対応するライン群間でのラインの結線状
態を所要の結線状態に設定するライン群間結線手段を備
えている。またこのキーマトリクスでは、該ライン群間
結線手段は、制御信号により、該信号ライン群の複数の
信号ラインにおける、連続して並ぶそれぞれ所要本数の
所定の信号ラインについては、これらを共通接続した各
グループ毎にまとめて、該入力及び出力ライン群のうち
の対応するライン群における所定のラインに接続するよ
う構成されている。そのことにより上記目的が達成され
る。

（作用） この発明においては、マトリクス状に配置された接続
部を構成する、交差する複数の走査信号用及びリターン
信号用ラインを有するキーマトリクスにおいて、各信号
用ライン群と入力及び出力ラインの少なくとも一方のラ
イン群との間に、対応するライン群間でのラインの結線
状態を所要の状態とするライン群間結線手段を設けたか
ら、キーがマトリクスの接続部と一体となっているタッ
チ式キーボード等でも、キーマトリクス上にて複数のキ
ーに対して同一のキーコード（ハードコード）を割り当
てることが可能となり、専用のキーコントローラやI/O
ハンドラを用いることなく自由なキー配列を実現でき
る。

（実施例） まず、本発明の概要について簡単に説明する。

本発明は、一方向に配設された複数の走査信号用ライ
ン、該走査信号用ラインに交差する方向に配設された複
数のリターン信号用ライン、外部からの走査信号を該走
査信号用ラインに伝達するための複数の入力ライン、及
び該リターン信号用ラインからのリターン信号を外部へ
伝達するための複数の出力ラインを有し、操作者の操作
に応じて該走査信号用ラインと該リターン信号用ライン
との交点に設けられた接続部中の少なくとも１個の接続
部にて該走査信号用ラインと該リターン信号用ラインと
が電気的に接続されるよう構成したキーマトリクスを対
象としている。

そして、本発明は、このような構成のキーマトリクス
において、該複数の走査信号用ラインからなる第１の信
号ライン群と該複数の入力ラインからなる入力ライン群
との間でラインの結線状態を所要の結線状態に設定する
走査信号用接続手段（ライン群間結線手段）、及び該複
数のリターン信号用ラインからなる第２の信号ライン群
と該複数の出力ラインからなる出力ライン群との間でラ
インの結線状態を所要の結線状態に設定するリターン信
号用接続手段（ライン群間結線手段）の少なくとも一方
を備えたものである。

また、本発明は、上記構成のキーマトリクスにおい
て、該走査信号用ラインの中の少なくとも１個のライン
を該入力ラインのいずれにも接続せず、該残りの走査信
号用ラインからなる信号ライン群と該複数の入力ライン
からなる入力ライン群との間でラインの結線状態を所要
の結線状態に設定する走査信号用接続手段（ライン群間
結線手段）を備えたものである。

また、本発明は、上記構成のキーマトリクスにおい
て、該リターン信号用ラインの中の少なくとも１個のラ
インを該出力ラインのいずれにも接続せず、該残りのリ
ターン信号用ラインからなる信号ライン群と該複数の出
力ラインからなる出力ライン群との間でラインの結線状
態を所要の結線状態に設定するリターン信号用接続手段
（ライン群間結線手段）を備えたものである。

次に本発明の実施例について説明する。

第１図に本発明の第１の実施例を模式的に示す。第１
図のキーマトリクス１はタッチ式キーボードのためのキ
ーマトリクスであり、列方向に配設された10個の走査信
号用ラインSTn（ここでｎは５以上Ｅ以下の16進数）を
包含する走査信号用ライン群、及び行方向に配設された
10個のリターン信号用ラインRm（ここでｍは０以上９以
下の16進数）を包含するリターン信号用ライン群を備え
ている。

走査信号用ライン群は、プログラマブルな列接続回路
２を介して、10個の入力ラインTn（ここでｎは５以上Ｅ
以下の16進数）を含む入力ライン群に接続される。入力
ラインT5〜TEは、走査信号用ラインST5〜STEにそれぞれ
対応している。入力ラインT5〜TEはキーコントローラ４
に接続されている。他方、リターン信号用ライン群は、
プログラマブルな行接続回路３を介して、10個の出力ラ
インKRm（ここでｍは０以上９以下の16進数）を含む出
力ライン群に接続される。出力ラインKR0〜KR9は、リタ
ーン信号用ラインR0〜R9にそれぞれ対応している。出力
ラインKR0〜KR9はキーコントローラ４に接続されてい
る。

走査信号用ラインST5〜STEとリターン信号用ラインR0
〜R9とは、別々の透明基板上に形成されている。また、
走査信号用ラインST5〜STE及びリターン信号用ラインR0
〜R9も透明な材料で構成されている。２個の透明基板
は、該基板が外部から押圧されない状態に於いて走査信
号用ラインST5〜STEとリターン信号用ラインR0〜R9との
間に僅かな間隔が保たれるように保持されている。走査
信号用ラインST5〜STEとリターン信号用ラインR0〜R9と
の各交差部分が、キー接点としての役割を有している。
第１図では、上記各交差部分を囲む円状の図形によって
キー接点の存在が示されている。キーマトリクス１で
は、従来のタッチ式キーボードと同様に、一方の透明基
板の一部分が押圧されると、押圧された部分に近接する
少なくとも１個のキー接点が閉じられる。

列接続回路２について説明する。列接続回路２は５個
のスイッチ20〜24を有している。スイッチ20〜24は、図
外の制御信号発生回路に接続された制御ラインL3〜L7上
の制御信号によって制御される。更に詳しくは、スイッ
チ20〜24のそれぞれは、制御ラインL3〜L7中の対応する
制御ライン上の制御信号がＨレベルの場合に「オフ」の
側へ設定され、該対応する制御ライン上の制御信号がＬ
レベルの場合に「オン」の側へ設定される。スイッチ20
について述べれば、スイッチ20が「オフ」の側に設定さ
れた場合には、走査信号用ラインST5は対応する入力ラ
インT5に接続され、スイッチ20が「オン」の側に設定さ
れた場合には、走査信号用ラインST5は入力ラインT5に
隣接する入力ラインT6に接続される。他のスイッチ21〜
24の機能は、スイッチ20についての上の説明及び第１図
から明かであろう。

行接続回路３について説明する。行接続回路３は９個
のスイッチ30〜38を有している。スイッチ30〜38は、上
記制御信号発生回路に接続された制御ラインL8〜L16上
の制御信号によって制御される。更に詳しくは、スイッ
チ30〜38のそれぞれは、制御ラインL8〜L16中の対応す
る制御ライン上の制御信号がＨレベルの場合に「オフ」
の側へ設定され、該対応する制御ライン上の制御信号が
Ｌレベルの場合に「オン」の側へ設定される。スイッチ
30について述べれば、スイッチ30が「オフ」の側に設定
された場合にはリターン信号用ラインR0は対応する出力
ラインKR0に接続されるが、スイッチ30が「オン」の側
に設定された場合にはリターン信号用ラインR0はリター
ン信号用ラインR1に接続される。

行接続回路３では、列接続回路２とは異なり、或るリ
ターン信号用ラインが何れの出力ラインに接続されるか
は、そのリターン信号用ラインに対応するスイッチの設
定だけでは定まらず、他のスイッチの設定にも依存す
る。例えば、スイッチ30が「オン」の側に設定された場
合にはリターン信号用ラインR0はリターン信号用ライン
R1に接続されるが、リターン信号用ラインR0がどの出力
ラインに接続されるかは、スイッチ31の設定状態によっ
て異なる。ここでスイッチ31が「オフ」の側に設定され
た場合には、リターン信号用ラインR0（及びリターン信
号用ラインR1）は出力ラインKR1に接続される。しか
し、スイッチ31が「オン」の側に設定された場合には、
リターン信号用ラインR0（及びリターン信号用ラインR
1）は、スイッチ32〜38の設定状態によって、出力ライ
ンKR2〜KR9の何れかに接続される。

次に、本実施例の動作を説明する。キーコントローラ
４は、従来のキーコントローラと同様に、入力ラインT5
〜TEに順次に走査信号を出力する。入力ラインT5〜TE上
の走査信号は、列接続回路２内のスイッチ20〜24の設定
状態によって、走査信号用ラインST5〜STEの内の１個若
しくは２個の走査信号用ラインに伝達されるか、又は何
れの走査信号用ラインにも伝達されない。例えば、入力
ラインT5上の走査信号は、スイッチ20が「オフ」の側に
設定されている場合には走査信号用ラインST5に伝達さ
れるが、スイッチ20が「オン」の側に設定されている場
合には何れの走査信号用ラインにも伝達されない。ま
た、入力ラインT6上の走査信号は、スイッチ20が「オ
フ」の側に設定されている場合には走査信号用ラインST
6に伝達されるが、スイッチ20が「オフ」の側に設定さ
れている場合には２個の走査信号用ラインST6及びST5に
伝達される。

或る走査信号用ラインに走査信号が出力されている時
にその走査信号用ラインに対応するキー接点の内の何れ
かが閉じられている場合には、該閉じられているキー接
点に対応するリターン信号用ライン上にリターン信号が
発生する。このリターン信号は、行接続回路３内のスイ
ッチ30〜38の設定状態によって定められる出力ラインに
伝達され、該出力ラインを介してキーコントローラ４に
与えられる。キーコントローラ４はリターン信号を検出
すると、そのときに走査信号を出力している入力ライン
に割り当てられているコード（入力ラインの参照符号Tn
（５≦ｎ≦Ｅ）に於けるｎ）と、リターン信号が伝達さ
れた出力ラインに割り当てられているコード（出力ライ
ンの参照符号KRm（０≦ｍ≦９）に於けるｍ）との組合
せで構成されるコードnm（以下ではこのコードを「ハー
ドコード）と称する）によって閉じられたキー接点を識
別する。尚、キーコントローラ４は従来のキーコントロ
ーラと同様に、２個以上のキー接点がほぼ同時に閉じら
れることにより２個以上の出力ラインからほぼ同時にリ
ターン信号を受け取った場合に適切な処理を行う機能を
有している。また、キーマトリクス１はキーコントロー
ラ４の上述の動作とは異なる動作をするキーコントロー
ラにも接続可能である。

第１図のキーマトリクス１を用いることにより、列接
続回路２及び行接続回路３の両方又は一方のスイッチの
設定を変更するだけで、第２図〜第４図に模式的に示す
キーレイアウトを含む多様なキーレイアウトが実現され
る。第２図〜第４図では、各矩形が１個のキーを表して
いる。また、第２図〜第４図では各キーに対応するキー
接点に割り当てられるハードコードがキーを表す矩形の
内部の括弧内に示されている。

第２図に、列接続回路２のスイッチ20〜24及び行接続
回路３のスイッチ30〜38の全てが「オフ」の側に設定さ
れた場合のキーレイアウトを示す。この場合には、走査
信号用ラインST5〜STEのそれぞれは互いに異なる入力ラ
インに接続され、リターン信号用ラインR0〜R9のそれぞ
れは互いに異なる出力ラインに接続されているので、キ
ーコントローラ４は全てのキー接点を別個のキー接点と
して識別する。即ち、全てのキー接点に異なるハードコ
ードが割り当てられたことになる。第２図に示されるキ
ーレイアウトでは、本実施例で実現できる最大数である
100個のキーが存在している。

第３図に、列接続回路２のスイッチ20〜24並びに行接
続回路３のスイッチ30、32、34、36及び38が「オン」の
側に設定され、行接続回路３のスイッチ31、33、35及び
37が「オフ」の側に設定された場合のキーレイアウトを
示す。この場合には、走査信号用ラインST5及びST6には
入力ラインT6から走査信号が同時に与えられるため、走
査信号用ラインST5及びST6に対応する全てのキー接点に
ついて、ハードコード「nm」の「ｎ」が「６」になる。
また、リターン信号用ラインR0及びR1上のリターン信号
は出力ラインKR1に伝達されるため、リターン信号用ラ
インR0及びR1に対応する全てのキー接点について、ハー
ドコード「nm」の「ｍ」が１になる。従って、走査信号
用ラインST5又はST6に対応し、且つリターン信号用ライ
ンR0又はR1に対応する４個のキー接点はグループ化さ
れ、これらのキー接点には同一のハードコード「61」が
割り当てられたことになる。即ち、これら４個のキー接
点はキーコントローラ４によって同一のキー接点として
認識される。他のキー接点も、それぞれが４個のキー接
点を含む複数のグループにグループ化され、各グループ
内のキー接点に同一のハードコードが割り当てられた状
態が実現される。このように、本実施例では、従来と同
様の汎用のキーコントローラ４を用いているにも拘ら
ず、25個のいわゆる「２×２キー」が実現される。

第４図に、列接続回路２のスイッチ20〜24及び行接続
回路３のスイッチ30〜38の全てが「オン」の側に設定さ
れた場合のキーレイアウトを示す。この場合には、キー
接点に割り当てられたハードコード「nm」の「ｎ」は第
３図の場合と同様である。他方、リターン信号用ライン
R0〜R9は全て出力ラインKR9に接続されるため、全ての
キー接点について、ハードコード「nm」の「ｍ」が９に
なる。従って、走査信号用ラインST5又はST6に対応する
20個のキー接点はグループ化され、これらのキー接点に
同一のハードコード「69」が割り当てられた状態が実現
される。他のキー接点もそれぞれが20個のキー接点を含
むグループにグループ化される。このように、本実施例
では５個のいわゆる「２×10キー」が実現される。第４
図に示すキーレイアウトに於けるキー数は、本実施例で
実現される最小のキー数である。

一般的に述べるならば、本実施例によれば、「１×ｍ
キー」（１≦ｍ≦10）及び「２×ｍキー」（１≦ｍ≦1
0）が実現される。

第２図〜第４図に示したキーレイアウトでは、各キー
レイアウトに於いて全てのキーの大きさが同じである
が、異なる大きさのキーを含むキーレイアウトが本実施
例によって可能であることは明かであろう。

尚、本実施例に於ける列接続回路２及び行接続回路３
の何れか一方を省略することもできる。列接続回路２が
省略される場合には、走査信号用ラインST5〜STEは、入
力ラインT5〜TEにそれぞれ直接接続される。行接続回路
３が省略される場合には、リターン信号用ラインR0〜R9
は出力ラインKR0〜KR9にそれぞれ直接接続される。

第５図に本発明の第２の実施例の列接続回路５を示
す。本実施例は列接続回路５を除いては第１図のキーマ
トリクス１と同様の構成を有している。列接続回路５は
第１図の行接続回路３に類似の構成を有しており、９個
のスイッチ50〜58を備えている。スイッチ50〜58は、制
御ラインL50〜L58上の制御信号によってそれぞれ制御さ
れる。列接続回路５の機能及び本実施例によって実現可
能なキーレイアウトは、第１の実施例についての説明か
ら容易に理解されるため、それらの説明を省略する。

第６図に本発明の第３の実施例の列接続回路６を示
す。本実施例は列接続回路６を除いては第１図のキーマ
トリクス１と同様の構成を有している。列接続回路６
は、走査信号用ラインST6〜STEにそれぞれ対応しており
制御ラインL61〜L68上の制御信号によってそれぞれ制御
されるスイッチ61〜68を有している。換言すれば、列接
続回路６は、第５図の列接続回路５から走査信号用ライ
ンST5に対応するスイッチを除いた構成を有している。
このため、列接続回路６によれば、第５図の列接続回路
５とは異なり、左端の走査信号用ラインST5は何れの入
力ラインとも決して接続されない。本実施例のように入
力ラインからの走査信号が決して伝達されることのない
走査信号用ラインを設けたキーマトリクスは、キーボー
ド領域の一部をキーとしては使用せず、例えばキーの機
能の説明を印刷するための領域としてのみ用いるような
アプリケーションに対して有効である。尚、リターン信
号用ラインR0〜R9と出力ラインKR0〜KR9とを接続するた
めの行接続回路についても、一部のリターン信号用ライ
ンが何れの出力ラインとも接続されないような構成が可
能である。

上述の実施例は全てタッチ式キーボードのためのキー
マトリクスであるが、本発明はメカニカル接点方式のキ
ーボードを含む他の方式のキーボードのためのキーマト
リクスにも適用可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、タッチ式キーボードのような、従来
ではフリーキーレイアウトのためには専用のキーコント
ローラやI/Oハンドラが必要とされていたキーボードに
於いてキー操作の検出に用いられる場合に於いても、専
用のキーコントローラやI/Oハンドラを必要とすること
なく多様なキーレイアウトを実現することができるキー
マトリクスが提供される。従って、本発明によれば、専
用のキーコントローラや専用のI/Oハンドラの開発に従
来要していた時間及び費用を無くすることができ、キー
ボードを用いた入力装置の開発時間及び開発コストを大
幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を模式的に示す図、第２
図〜第４図はその実施例によって実現されるキーレイア
ウトを例示する図、第５図は本発明の第２の実施例の列
接続回路を模式的に示す図、第６図は本発明の第３の実
施例の列接続回路を模式的に示す図である。 １……キーマトリクス、２、５、６……列接続回路、３
……行接続回路、４……キーコントローラ、20〜24、30
〜38、50〜58、61〜68……スイッチ、ST5〜STE……走査
信号用ライン、R0〜R9……リターン信号用ライン、T5〜
TE……入力ライン、KR0〜KR9……出力ライン、L3〜L1
6、L50〜L58、L61〜L68……制御ライン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方向に配設された複数の走査信号用ライ
   ン、該走査信号用ラインに交差する方向に配設された複
   数のリターン信号用ライン、外部からの走査信号を該走
   査信号用ラインに伝達するための複数の入力ライン、及
   び該リターン信号用ラインからのリターン信号を外部へ
   伝達するための複数の出力ラインを有し、操作者の操作
   に応じて該走査信号用ラインと該リターン信号用ライン
   との交点に設けられた接続部中の少なくとも１個の接続
   部にて該走査信号用ラインと該リターン信号用ラインと
   が電気的に接続されるよう構成したキーマトリクスであ
   って、 該複数の走査信号用ラインからなる第１の信号ライン群
   と該複数の入力ラインからなる入力ライン群との間、及
   び該複数のリターン信号用ラインからなる第２の信号ラ
   イン群と該複数の出力ラインからなる出力ライン群との
   間の少なくとも一方の間に設けられ、対応するライン群
   間でのラインの結線状態を所要の結線状態に設定するラ
   イン群間結線手段を備え、 該ライン群間結線手段は、制御信号により、該信号ライ
   ン群の複数の信号ラインにおける、連続して並ぶそれぞ
   れ所要本数の所定の信号ラインについては、これらを共
   通接続した各グループ毎にまとめて、該入力及び出力ラ
   イン群のうちの対応するライン群における所定のライン
   に接続するよう構成したものであるキーマトリクス。