JP4366393B2

JP4366393B2 - 入力装置

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Publication number: JP4366393B2
Application number: JP2006300521A
Authority: JP
Inventors: 和人大下; 康嗣萩原; 忠満佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2026-11-06
Also published as: US20080266143A1; JP2008117212A; US8077057B2

Description

本発明は、静電容量式の入力パッドとスイッチとを組み合わせて、多様な入力信号を生成できる入力装置に関する。

下記の特許文献１には、複数本のＸ電極とＹ電極がマトリクス状に配列された静電容量方式の入力パッドが開示されている。

この入力パッドは、ガラス基板の一方の面に複数本のＸ電極が配列され、他方の面に複数本のＹ電極が配列されており、Ｘ電極とＹ電極はガラス基板を介してマトリクス状に配設されて、各Ｘ電極と各Ｙ電極との間に所定の静電容量が形成されている。

制御部によって、各Ｘ電極が発信回路と接続可能な状態にさせられ、各Ｙ電極もオン状態にさせられて、各Ｘ電極と各Ｙ電極に所定の電位が印加される。この状態で、指などの導電体が入力パッドに触れると、Ｘ電極とＹ電極との間の静電界が変化し、この静電界の変化に応じた電圧変化が各Ｙ電極から出力される。各Ｙ電極から出力された電圧変化は、Ａ／Ｄ変換手段等を介して制御部に読み込まれる。制御部に設けられた電圧検出手段は、Ａ／Ｄ変換手段から出力されるデータに基づいて、Ｘ電極とＹ電極との静電界が変化している箇所が特定されて、指などが押し当てられた箇所の位置情報を検出することが可能となる。
特開平８−１３７６０７号公報

パーソナルコンピュータなどに設けられた操作盤では、前記入力パッドがキーボード入力装置の手前側に配置されている。操作者が、キーボード入力装置を操作するときには、両手の手のひらをパッド入力装置の両側に設置して、それぞれの指でキーボード入力装置の入力キーを操作する。また、入力パッドを操作するときは、利き腕の手のひらを操作盤から離し、利き腕の指で入力パッドを指で操作し、この操作によって、画面に表示されているポインタの移動や、画面に表示される各メニュー画面に選択操作、さらにはタッピング操作などを行う。

ただし、入力パッドを使用した入力操作は、表示画面上でのポインタの移動操作やメニュー画面の選択などに限定され、またはタッピング操作によるスイッチング入力も予め設定されている入力モードに限定される。入力パッドを使用して予め決められた入力操作以外の操作を行う場合には、パーソナルコンピュータにインストールされているドライバソフトを起動し、管理画面を表示させて、設定条件を変更することが必要である。そのため、管理画面上で設定条件を変えない限り、パッド入力部を使用して多様な入力を行うのに限界がある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、設定条件を頻繁に変更することなく、手の姿勢を検出することで、入力パッドを用いた多様な操作入力ができる入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、複数の入力キーを有するキーボード入力装置と、静電容量の変化により手の接触を検出する入力パッドと、を有する入力装置において、
前記入力パッドは、前記キーボード入力装置の手前側に配置され、前記入力パッドが押されたことを検出する検出スイッチと、前記入力パッドの外側に配置されて前記キーボード入力装置を操作する姿勢となった手を検出するパーム検出部と、前記パーム検出部が手を検出しているときと、検出していないときとで、前記入力パッドの検出出力に基づいて異なる入力信号を生成するデータ処理部とが設けられており、
前記データ処理部では、前記パーム検出部で両手が検出され、前記入力パッド上で予め設定された領域に手が触れていると判断され、且つ前記検出スイッチによって前記入力パッドが押されたことが検出されているときに、前記領域に予め割り振られた入力信号が生成され、
前記パーム検出部で両手が検出されておらず、前記入力パッドの前記領域に手が触れていると検出されたときに、前記検出スイッチの出力にかかわらず、前記入力パッド上で手が触れている位置を表す座標情報を含むパッド入力信号が生成されることを特徴とするものである。

本発明の入力装置は、手でキーボード入力装置を操作しているときには、入力パッドからの検出信号に基づいて、キーボード入力装置の操作に関連した入力信号を生成し、手がキーボード入力装置を操作していない姿勢のときには、入力パッドを使用して座標検出信号に基づくパッド入力信号を生成する。これにより、パッド用ドライバソフトによる処理モードの設定を変更することなく、入力パッドで多様な操作入力を行うことはできるようになる。

また、手がキーボード入力装置を操作する姿勢のときに、入力パッドの一部をスペースキー入力領域として使用することができ、キーボード入力装置の各入力キーと入力パッドとを接近して配置することができる。そのため、操作盤のスペースを有効に使用することができ、また、操作盤を小型化することも可能である。

また本発明は、複数の入力キーを有するキーボード入力装置と、静電容量の変化により手の接触を検出する入力パッドと、を有する入力装置において、
前記入力パッドは、前記キーボード入力装置の手前側に配置され、前記入力パッドが押されたことを検出する検出スイッチと、前記入力パッドの外側に配置されて前記キーボード入力装置を操作する姿勢となった手を検出するパーム検出部と、前記パーム検出部が手を検出しているときと、検出していないときとで、前記入力パッドの検出出力に基づいて異なる入力信号を生成するデータ処理部とが設けられており、
前記データ処理部では、前記パーム検出部で両手が検出されているときと両手が検出されていないときの双方において、前記入力パッド上で予め設定された領域に手が触れていると判断され、且つ前記検出スイッチによって前記入力パッドが押されたことが検出されたときに、前記領域に予め割り振られた入力信号が生成され、
前記パーム検出部で両手が検出されておらず、前記入力パッドの前記領域に手が触れていると検出され、且つ前記検出スイッチによって前記入力パッドが押されていると検出されていないときに、前記入力パッド上で手が触れている位置を表す座標情報を含むパッド入力信号が生成されることを特徴とするものである。

本発明は、前記検出スイッチを設けることにより、入力パッドをキーとして使用するときに、キーの操作感触と、キーボード入力装置の他の入力キーの操作感触とを同等にできるようになる。

本発明での検出スイッチとは、実施の形態に記載された機械動作式の押圧スイッチに限られるものではなく、光学検知素子を使用した光学スイッチ、または入力パッドが押されたときにこの入力パッドの接近を検出する磁気検知スイッチなど、前記入力パッドの静電容量の変化を検出以外の検知動作を行えるものであればどのようなものであってもよい。

また、本発明では、前記スペース入力部が、前記キーボード入力装置を構成する入力キーの配列内に位置していることが好ましい。

入力パッドの一部をキーボード入力装置内に配置することにより、キーボード入力装置と入力パッドとを、狭い操作盤内で効率的に配置できるようになる。

本発明は、パッド用ドライバソフトでの入力パッドのモード設定を頻繁に行うことなく、同じ入力パッドを使用して多様な入力ができる。特に、キーボード入力装置を使用しているときに、入力パッドの検出信号から、キーボード操作に関連した入力信号を生成することにより、キーボード入力装置を使用しているときにも、キーボード入力装置の入力キーだけに限定されない多様な入力が可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態の入力装置を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。

この入力装置１は、パーソナルコンピュータの操作盤に設けられ、特に小型のブックタイプのパーソナルコンピュータの操作盤に配置するのに適している。また、この入力装置１は、パーソナルコンピュータ以外の電子機器であるゲーム装置や、テレビジョンの操作装置などとして使用することが可能である。ただし、以下の実施の形態では、入力装置１がパーソナルコンピュータの操作盤に装備されているものとして説明する。

図１に示すように、入力装置１はキーボード入力装置１０を有している。キーボード入力装置１０は、多数の入力キー１１が規則的に配列して構成されている。図２に示すように、入力装置１の基板２には、複数のキースイッチ１２が配列されている。複数のキースイッチ１２は、個々の入力キー１１毎に個別に設けられており、いずれかの入力キー１１を押圧すると、この入力キー１１に対応するキースイッチ１２の出力が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切換えられる。図１に示すように、キーボード入力装置１０の各入力キー１１は「アルファベットキー」「シフトキー」「エンターキー」「コントロールキー」などに対応している。

入力装置１には、複合入力部２０が設けられている。この複合入力部２０は、「アルファベット」などを入力する各入力キー１１よりも面積が広く形成されている。図２に示すように、複合入力部２０には、広い面積の矩形状の大型キー２１が設けられている。この大型キー２１は、前記基板２上に設定された支持軸２３に回動動作可能に支持されている。なお、前記支持軸２３の代わりに大型キー２１の一部を薄肉にし、この薄肉部がヒンジとなって大型キー２１が回動自在に支持されているものであってもよい。なお、前記支持軸２３（または前記ヒンジ）は、前記キーボード入力装置１０を構成している各入力キー１１から離れた側に配置されており、大型キー２１は、入力キー１１に接近している側が自由端となっている。

基板２の上には、前記大型キー２１を押圧することによって出力が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切換えられる機械動作式の検出スイッチ２２が設けられている。さらに、前記検出スイッチ２２と前記支持軸２３（または前記ヒンジ）との間には、圧縮コイルスプリングで形成された補強ばねＳが設けられている。この補強ばねＳと検出スイッチ２２の押圧抵抗力により、大型キー２１を押圧する際の抵抗力が発揮される。

大型キー２１の表面は、キーボード入力装置１０の入力キー１１側に近い領域が第１の操作領域２０ａであり、前記第１の操作領域２０ａを除いた部分で且つ前記支持軸２３（または前記ヒンジ）が設けられている側の後縁部２０ｃまでが第２の操作領域２０ｂである。第１の操作領域２０ａは、図１の紙面上での上下方向の幅寸法が、入力キー１１の同方向での幅寸法にほぼ一致している。すなわち、大型キー２１の一部である前記第１の操作領域２０ａは、キーボード入力装置１０の最も手前側に並んでいる入力キー１１の列内に位置している。

図２に示すように、大型キー２１の断面形状は、第１の操作領域２０ａが基板２から離れる方向へ隆起しており、第２の操作領域２０ｂは、第１の操作領域２０ａよりもやや低い位置であり、且つ第２の操作領域２０ｂは、基板２の表面と平行な平坦面である。

大型キー２１の表面では、前記第１の操作領域２０ａから第２の操作領域２０ｂにわたって静電容量式の入力パッド２４が設けられている。この入力パッド２４は、樹脂フィルムで形成されており、この樹脂フィルムが、接着手段によって、前記大型キー２１の表面に接着固定されている。

前記入力パッド２４は、所定の誘電率を有する絶縁性の樹脂フィルムの一方の面に複数のＸ電極が平行に設けられ、他方の面に前記Ｘ電極と直交する複数のＹ電極が互いに平行に形成されている。また隣り合うＸ電極の間、または隣り合うＹ電極の間には、検出電極が設けられ、この検出電極は、隣り合うＸ電極またはＹ電極に等間隔を空けて互いに平行に複数本設けられている。また、入力パッド２４の最表面には、樹脂フィルムなどのカバーが設けられている。

図６に示すパッド検出部５１に設けられた駆動回路により、Ｘ電極が順番に選択されて選択されたＸ電極に電位が与えられ、選択されていないＸ電極が接地電位に設定される。Ｘ電極の選択とは異なるタイミングでＹ電極が順番に選択され、選択されたＹ電極に電位が与えられ、選択されていないＹ電極が接地電位に設定される。

選択されたＸ電極に電位が印加されると、選択されたＸ電極とこのＸ電極に隣接する検出電極との間の容量によって、前記Ｘ電極と前記検出電極との間の電位差が所定の時定数によって徐々に増加していく。このときに、導電体の操作体である指がカバーに触れることでこの指が電位を与えたＸ電極に接近していると、指とＸ電極との間に容量が形成されるために、選択されているＸ電極と検出電極との静電容量が低下し、Ｘ電極と検出電極との電位差の増加の立ち上がりが鈍くなる。どのＸ電極が選択されているかの情報と、前記電位差の立ち上がりの遅れを検出した検出値とから、Ｘ座標上のどの位置に指が触れているのかを分析できる。同様に、どのＹ電極が選択されているかの情報と、Ｙ電極と検出電極との間の電位差の立ち上がりの遅れの検出値とにより、Ｙ座標上のどの位置に指が触れているのかを検出できる。

図１に示すように、大型キー２１の前記入力パッド２４の表面を覆うカバーには印刷が施されており、第１の操作領域２０ａには、特定操作領域としてスペースキー入力領域２５が他の領域と区別できるように印刷で区画され、または着色されている。第２の操作領域２０ｂには、ほぼ矩形状のパッド入力部２６が区画されまたは着色されて設けられ、パッド入力部２６よりも手前側には、左側にＬキー入力部２７が、右側にＲキー入力部２８が、それぞれ区画されまたは着色されて設けられている。この実施の形態では、Ｌキー入力部２７とＲキー入力部２８が、それぞれ指定領域である。

また操作盤は、前記キーボード入力装置１０と複合入力部２０を除いた領域に、合成樹脂製のカバーが設けられている。このカバーの下側では、複合入力部２０よりも左側に左パーム検出部３１が設けられ、複合入力部２０よりも右側に右パーム検出部３２が設けられている。左パーム検出部３１と右パーム検出部３２は、前記入力パッド２４と同様の静電容量式の検出パッドであり、左パーム検出部３１の上に左手を乗せると、左手がカバー上に乗っていることを検出できる。同様に、右パーム検出部３２は、その上のカバー上に右手が乗ったときに、その手を検出することができる。なお、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２は、平面形状の感圧スイッチなどで構成することも可能である。

図３は、本発明の第２の実施の形態の入力装置１０１を示す平面図である。
この入力装置１０１は、その構造が前記第１の実施の形態の入力装置１と同じである。よって、第１の実施の形態の入力装置１と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

図３に示すように入力装置１０１の複合入力部２０では、大型キー２１の表面に静電容量式の入力パッド２４が設けられているが、その表面の印刷が第１の実施の形態の入力装置１と相違する。この入力装置１０１では、複合入力部２０の第１の操作領域２０ａに、スペースキー入力領域２５が印刷などにより形成されている。第２の操作領域２０ｂでは、９箇所に区分された区画２９が印刷により形成され、または着色されており、この区画内に矢印表示２９ａと数字表示２９ｂが印刷されている。この実施の形態では、区画２９のそれぞれの区分が指定領域である。

図４と図５は、第１の実施の形態の入力装置１または第２の実施の形態の入力装置１０１の変形例を示す断面図である。

図４に示す変形例では、大型キー２１の表面において、第１の操作領域２０ａが、基板２の表面と平行な平坦面であり、第２の操作領域２０ｂは、第１の操作領域２０ａとの境界部から後縁部２０ｃに向かうにしたがって、徐々に基板２の表面に接近する傾斜平面である。

図５に示す変形例では、大型キー２１の表面において、第１の操作領域２０ａと第２の操作領域２０ｂの境界部に溝２０ｄが形成されており、指の感触で、第１の操作領域２０ａと第２の操作領域２０ｂを区別できるようにしている。また、第１の操作領域２０ａと第２の操作領域２０ｂは、基板２の表面と平行な平坦面である。

図４に示す変形例と図５に示す変形例では、共に、第１の操作領域２０ａと第２の操作領域２０ｂの双方に静電容量式の入力パッド２４が設けられている。なお、図５に示す変形例では、溝２０ｄが大型キー２１の表面の一部にのみ形成されているため、入力パッド２４は前記溝２９ｄの部分でのみ切り欠かれている。

図２に示すように、前記各実施の形態および変形例では、支持軸２３（またはヒンジ）で形成された回動支点から、第１の操作領域２０ａの中心部までの距離をＬ１、支持軸２３から検出スイッチ２２の動作部までの距離をＬ２、支持軸２３から補強ばねＳの作用部までの距離をＬ３で示している。Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１であり、Ｌ２とＬ３は、Ｌ１の１／２以下となっている。

そのため、指で第１の操作領域２０ａを押したときは、大型キー２１が比較的軽い力で回動し、検出スイッチ２２の出力を「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に容易に切換えることができる。よって、両手の手のひらを操作盤の上に乗せて指でキーボード入力装置１０の入力キー１１を操作しているときに、例えば親指で第１の操作領域２０ａを押したときに、検出スイッチ２２の出力を「ＯＮ」に容易に切換えることができる。

一方、第２の操作領域２０ｂに検出スイッチ２２と補強ばねＳとが設けられているため、指が第２の操作領域２０ｂに触れているときには、かなり強い力で大型キー２１を押圧しないかぎり、検知スイッチ２２の出力が切換わることがない。よって、入力パッド２４を操作するために、第２の操作領域２０ｂに指を触れて、指を摺動させる操作では、検出スイッチ２２の出力が切換わりにくい。ただし、手のひらを操作盤から離し、指でＬキー入力部２７やＲキー入力部２８を強く押したときには、検出スイッチ２２を「ＯＮ」に切換えることができる。

図６は、前記第１の実施の形態の入力装置１、第２の実施の形態の入力装置１０１および各変形例の入力装置の回路構成を示すブロック図である。

図６において、鎖線で囲まれている範囲内が、パーソナルコンピュータの本体部ＰＣでの回路構成である。

キーボード入力装置１０の各キースイッチ１２のＯＮ−ＯＦＦの切換え出力は、キーボード入力装置１０に設けられているキースイッチ検出部４１に与えられる。キースイッチ検出部４１には、各キースイッチ１２に電流を与える電源回路と、どのキースイッチ１２が「ＯＮ」に切換えられたかを検出する検出回路とが設けられている。キースイッチ検出部４１で得られた検出信号は、キー入力信号生成部４２に与えられる。

キー入力信号生成部４２では、連続して操作されるキースイッチ１２の切換わり信号であるキー入力信号が、所定のフォーマットに変換されて、出力インターフェース４３を介して、パーソナルコンピュータの本体部ＰＣ内の入力インターフェース４４に与えられる。パーソナルコンピュータの本体部ＰＣ内には、キーボード用ドライバソフト４５がインストールされており、前記キー入力信号は、このキーボード用ドライバソフト４５での処理動作に委ねられる。

キーボード用ドライバソフト４５の処理動作では、前記キー入力信号が、ＯＳ（オペレーティングシステム）４６の規格に合うキーボード入力信号に変換されて、このＯＳ４６に与えられる。

入力パッド２４の検出出力と、検出スイッチ２２の切換わり出力は、入力パッド２４に併設されているパッド検出部５１に与えられる。パッド検出部５１には駆動回路が設けられている。この駆動回路は、入力パッド２４に設けられた前記Ｘ電極を選択して電位を与えるＸドライバと、Ｙ電極を選択して電位を与えるＹドライバを有している。さらにパッド検出部５１には、電位を与えた各電極と検出電極との間の電位の変化を検出する検出回路が設けられている。さらに、検出スイッチ２２の検出出力を検出する検出回路が設けられている。

パッド検出部５１からの検出出力は、入力パッド２４に併設されているパッド入力信号生成部５２に与えられる。パッド入力信号生成部５２では、入力パッド２４が指で操作されたときの操作位置が、Ｘ−Ｙ座標上での位置を意味する絶対座標データとして認識され、この絶対座標データと、検出スイッチ２２の検出出力とから成る所定ビットの信号が、出力インターフェース５３を介して、パーソナルコンピュータの本体部ＰＣ内の入力インターフェース５４に与えられる。

パーソナルコンピュータの本体部ＰＣ内には、パッド用ドライバソフト５５がインストールされており、入力インターフェース５４に与えられた入力信号は、パッド用ドライバソフト５５の処理動作に委ねられる。パッド用ドライバソフト５５による処理動作では、パッド入力信号生成部５２から与えられたＸ−Ｙ座標の絶対座標データおよび検出スイッチ２２の検出信号がＯＳ４６の規格に合う座標データに変換されて、ＯＳ４６に与えられる。例えば、パッド用ドライバソフト５５では、パッド入力信号生成部５２から与えられた絶対座標データが、入力パッド２４に指が触れたことを示す信号と、この指が動いたときにおけるＸ−Ｙ座標上でのその移動方向と移動距離を示す信号とから成る相対座標データに変換されてＯＳ４６に与えられる。なお、所定の条件の基で検出スイッチ２２の出力が切換えられたときには、特定キーの操作情報がパッド用ドライバソフト５５からキーボード用ドライバソフト４５に通知される。

また、前記左パーム検出部３１の検出信号と右パーム検出部３２の検出信号は、パーソナルコンピュータの本体にインストールされているパッド用ドライバソフト５５の処理部に与えられる。前記左パーム検出部３１と右パーム検出部３２は、前記入力パッド２４と同様に静電容量式の検出パッドであるため、前記左パーム検出部３１と右パーム検出部３２には、パッド検出部５１およびパッド入力信号生成部５２と同等の回路が接続されており、さらにそれぞれの信号をパッド用ドライバソフト５５に与える出力インターフェースおよび入力インターフェースが設けられているが、図６ではこれら回路の図示を省略している。

前記各実施の形態では、主にパッド用ドライバソフト５５で行われる処理動作が、データ処理部に相当している。

次に、前記第１の実施の形態の入力装置１または第２の実施の形態の入力装置１０１あるいは各変形例の入力装置を使用した制御動作を、図７に示すフローチャートを参照して説明する。以下の各フローチャートでは「ステップ」を「ＳＴ」で表示する。

この入力装置の初期設定では、キーボード用ドライバソフト４５またはパッド用ドライバソフト５５を起動し、表示画面にそれぞれのドライバに関連する管理画面を呼び出して各種環境設定を行なう。この環境設定には、パーム検出モードの設定が含まれている。

パーム検出モードの設定では、操作者の左手を、キーボード入力装置１０を操作する姿勢で、左パーム検出部３１の上に設置し、そのときに静電容量式の左パーム検出部３１の検出出力、すなわち左パーム検出部３１が左手の手のひらの形状を検出している情報を、起動中のキーボード用ドライバソフト４５の処理部またはパッド用ドライバソフト５５の処理部に与えて記憶させる。同様に、右手を、キーボード入力装置１０を操作する姿勢で、右パーム検出部３２の上に載せ、そのときの検出出力を同様にして記憶させる。

この環境設定の後では、左パーム検出部３１が手を検出したときに、検出された情報と記憶されている情報とが比較され、一定の確率内で一致していれば、左手がキーボード装置１０を操作する姿勢に置かれていると判断する。これは右手においても同じである。

この環境設定操作において記憶する手のひらの検出情報は、手のひらが操作盤の表面に触れているときの接触パターンのほぼ全域を意味するＸ−Ｙ座標上の面積データであってもよいし、手のひらが操作盤に触れているときに、左パーム検出部３１または右パーム検出部３２から得られる検出信号をＸ−Ｙ座標上で数個の信号としてサンプリングしたサンプル情報でもよい。

図７は、図１と図２に示す入力装置１を使用したときの第１の制御動作のフローチャートを示している。図７では、各ステップを「ＳＴ」で示している。図７の制御処理は、パッド用ドライバソフト５５から入力パッド２４用のパッド検出部５１および左パーム検出部３１と右パーム検出部３２用のパッド検出部にポーリングがかけられ、これらパッド検出部からの応答に基づいて行われる。図７の動作フローは、１回のポーリング動作を意味しており、この動作フローが繰り返される。

図７に示す制御動作は、入力パッド２４に指が触れたときをトリガーとして開始される。

入力パッド２４に指が触れて、ＳＴ１において入力パッド２４からデータ処理部の一部であるパット用ドライバソフト５５に座標検出信号が与えられると、ＳＴ２において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の各々についてパーム検出フラグをセットし、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の各々について手の検出結果をパーム検出フラグへ保存する。

ＳＴ３では、前記検出スイッチ２２がＯＮであるか否かを監視する。ＳＴ３において、検出スイッチ２２がＯＮであると判断したときには次の処理を行う。

ＳＴ３において、検出スイッチ２２がＯＮであることをパッド用ドライバソフト５５の処理部で検出されているときには、ＳＴ４において、スペースキーダウンフラグが「ＯＮ」であるか、すなわち前回のポーリングでＯＳ４６にスペースキー入力信号を出力していたか判断する。ＳＴ４においてスペースキーダウンフラグがＯＮでないときには、ＳＴ５に移行し、マウスボタンダウンフラグが「ＯＮ」であるか、すなわち、前回のポーリングで、マウスボタンと同等に機能するＬキー入力部２７を操作したことを示すキー入力信号（左クリック信号）、またはＲキー入力部２８を操作したことを示すキー入力信号（右クリック信号）を出力していたか判断する。

ＳＴ５において、マウスボタンダウンフラグが「ＯＮ」でないと判断したときは、ＳＴ６に移行して、現在入力パッド２４で検出している座標位置が、図１に示す第１の操作領域２０ａであるか否かを監視する。ＳＴ６において、指が触れているのが第１の操作領域２０ａすなわちスペースキー入力領域２５であると判断すると、ＳＴ７に移行し、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の双方の検出フラグが共にＯＮであるか否かを監視する。双方の検出フラグが共にＯＮであるとき、すなわち左右の手が共にキーボード入力装置を操作する姿勢であると判断したときは、ＳＴ８に移行して、スペースキーダウンフラグを「ＯＮ」にする。このとき、ＳＴ９においてパッド用ドライバソフト５５の処理部からキーボード用ドライバソフト４５の処理部へキー入力信号が通知され、さらにＳＴ１０においてキー入力信号がＯＳ４６に通知される。スペースキーダウンフラグが「ＯＮ」になると、次のポーリングでは、ＳＴ４からＳＴ１７に移行し、パッド用ドライバソフト５５の処理では、入力パッド２４上での指の操作により生成される座標検出データを無視し、スペースキー入力信号のみを有効とする。

検出スイッチ２２がＯＮで、且つスペースキーダウンフラグとマウスボタンダウンフラグが共に「ＯＮ」でないときに、前記ＳＴ６において、入力パッド２４において指が触れているのが、第１の操作領域２０ａではないと判断されると、ＳＴ１１に移行し、指が触れているのが指定領域、すなわちＬキー入力部２７またはＲキー入力部２８であるか否か判断する。指が触れているのが指定領域であると判断したらＳＴ１２に移行し、マウスボタンダウンフラグを「ＯＮ」にする。そしてＳＴ１３に移行し、パッド用ドライバソフト５５の処理部において、入力パッド２４で指が触れている座標領域を分析し、Ｌキー入力部２７に指が触れていると判断したら、ＳＴ１４に移行して、パッド用ドライバソフト５５においてＯＳ４６に左クリック信号を通知する。ＳＴ１３において、指が触れているのがＲキー入力部２８であると判断したときには、ＳＴ１４において、ＯＳ４６に右クリック信号を通知する。

次に、ＳＴ６において、入力パッド２４に指を触れているのが第１の操作領域２０ａではないと判断され、ＳＴ１１において、指が触れているのが指定領域（Ｌキー入力部２７またはＲキー入力部２８）でないと判断したとき、すなわち、指が触れているのがパッド入力部２６であると判断したときは、ＳＴ１５に移行し、マウスボタン（Ｌキー入力部２７、Ｒキー入力部２８）の動作状態を更新せず、すなわち、このときはマウスボタンが操作されていないと判断する。このときはＳＴ１３に移行し、パッド入力部２６で指が触れている座標位置を検出し、ＳＴ１４でＯＳ４６に通知される。この場合は、パッド用ドライバソフト５５からＯＳ４６に通常のパッド入力信号が与えられ、指の操作で、画面に表示されているポインタなどを移動させることができる。

また、前記ＳＴ６で、入力パッド２４の指を触れている領域が第１の操作領域２０ａであると判断され、しかもＳＴ７において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の双方が共に手を検出していないと判断した場合、すなわち、両手が操作盤に触れていないかまたは一方の手のみが操作盤に触れていると判断した場合は、ＳＴ１５に移行する。ここでは、マウスボタンの動作状態を更新することなくＳＴ１３に移行する。ＳＴ１３では、指が触れている場所の座標位置が検出され、ＳＴ１４において、ＯＳ４６へパッド入力信号が与えられる。

また、前記ＳＴ５において、検出スイッチ２２が「ＯＮ」のときに、マウスボタンダウンフラグがＯＮであると判断すると、ＳＴ１６に移行する。これは、前回もポーリングにおいて既にマウスボタン入力信号がＯＳ４６に与えられているときであるため、マウスボタンの動作状態をそのまま維持し、ＳＴ１３において、指がＬキー入力部２７に触れているか、Ｒキー入力部２８に触れているかを判断し、パッド用ドライバソフト５５からＯＳ４６に左クリック信号または右クリック信号を通知する。

次に、前記ＳＴ３において、検出スイッチ２２が「ＯＦＦ」の状態であるときは、次の制御フローが実行される。

ＳＴ１８では、現在スペースキーダウンフラグが「ＯＮ」であるか否かを判断し、「ＯＮ」であるとき、すなわち前回のポーリングでスペースキー入力信号がＯＳ４６に与えられていたときには、ＳＴ１９に移行し、パッド用ドライバソフトの処理部で、スペースキー入力が解除されたと判断し、スペースキーダウンフラグを「ＯＦＦ」にし、ＳＴ２０において、これをパッド用ドライバソフト５５の処理部からキーボード用ドライバソフト４５の処理部に通知し、ＳＴ２１においてＯＳ４６に通知する。そしてＳＴ２２に移行する。

ＳＴ１８においてスペースキーダウンフラグが「ＯＦＦ」であるとき、すなわち、ＯＳ４６にスペースキー入力信号が与えられていないときには、ＳＴ２２に移行し、マウスボタンダウンフラグが「ＯＮ」であるか否かを監視する。マウスボタンダウンフラグが「ＯＮ」であったとき、すなわち前回のポーリングで、ＯＳ４６に左クリック信号または右クリック信号が与えられていたときには、ＳＴ２３に移行し、パッド用ドライバソフト５５の処理部で、Ｌキー入力部２７またはＲキー入力部２８の操作に基づくマウスボタン入力が解除されたと判断し、マウスボタンフラグを「ＯＦＦ」にする。そして、ＳＴ２４に移行し、パッド用ドライバソフト５５の処理部で、入力パッド２４上での指の操作位置を座標検出データに基づいて分析し、ＳＴ２５でパッド入力信号を生成してＯＳ４６に通知する。

ＳＴ２２において、マウスボタンダウンフラグで「ＯＦＦ」であると判断すると、ＳＴ２６で、指が触れているのが入力パッド２４の第１の操作領域２０ａであるか否かを判断する。指が触れているのが第１の操作領域２０ａではない場合は、ＳＴ２７に移行し、マウスボタンの現在の状態を更新することなく、ＳＴ２４に移行し、指が触れている場所の座標検出を行い、パッド入力信号が生成されてＳＴ２５でＯＳ４６に通知される。また、ＳＴ２６において、指が触れているのが第１の操作領域２０ａではなく第２の操作領域２０ｂのいずれかであると判断したときには、ＳＴ２８に移行する。ＳＴ２８において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の相当が共に手を検出している状態ではないこと、すなわち、両手が操作盤から離れているか、片手のみ操作盤に触れているときには、ＳＴ２７に移行し、さらにＳＴ２４とＳＴ２５に移行して、パッド入力信号がＯＳ４６に与えられる。

前記ＳＴ２８において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の双方が共に手を検出している状態のときは、ＳＴ２９に移行し、パッド用ドライバソフト５５の処理動作では、入力パッド２４からの座標検出信号を無視する。

上記制御処理では、スペースキー入力信号がＯＳ４６に与えられると、パーソナルコンピュータの表示部の画面に表示されている文字列にスペースを形成するなどの処理が行われる。パッド入力信号がＯＳ４６に与えられると、画面に表示されてポインタを移動させるなどの処理が行われる。右クリック信号や左クリック信号がＯＳ４６に与えられると、パッド用ドライバソフト５５とＯＳ４６とで予め設定された信号処理に基づいて、メニュー画面のオープン処理、プログラムの起動処理などが行われる。

図７に示す制御処理では、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の双方が、手がキーボード入力装置１０を操作している姿勢であることを検知し、このときに検出スイッチ２２がＯＮになると、指が触れているのが第１の操作領域２０ａであれば、スペースキー入力信号がＯＳ４６に与えられる。また、検出スイッチ２２がＯＮであり、指が触れているのがＬキー入力部２７またはＲキー入力部２８であれば、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２が手を検出しているか否かにかかわらず、左クリック信号または右クリック信号を出力する。検出スイッチ２２がＯＮのときに、両手が操作盤から離れ、あるいは一方の手のみが操作盤上に置かれているときには、第１の操作領域２０ａとパッド入力部２６の双方で、座標データを入力することができる（パッド入力信号を与えることができる）。なお、検出スイッチ２２がＯＮであるときに、手が触れているのが、第１の操作領域２５ではなく、またＬキー入力部２７やＲキー入力部２８ではなく、パッド入力領域２６であると判断したときに、検出スイッチ２２の検出出力を無視し、且つ入力パッド２４からの座標検出データを無視してもよい。

また、検出スイッチ２２がＯＦＦのときには、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の双方が、手がキーボード入力装置１０を操作している姿勢であることを検知しているときには、入力パッド２４での座標データの入力が無視され、両手が操作盤から離れ、あるいは一方の手のみが操作盤上に置かれているときには、入力パッド２４の全面を座標データの入力、すなわちパッド入力信号の生成のために使用することができる。

次に、図３に示す第２の実施の形態の入力装置１０１を使用した第１の制御動作、すなわち左パーム検出部３１と右パーム検出部３２からの検知出力を使用した制御動作を説明する。

この入力装置１０１では、指定領域である区画２９を操作したときの動作モードが２種類存在する。第１の設定モードは、区画２９に示された矢印表示２９ａに従う入力である。この入力は、通常のキーボード入力装置に設けられている上下左右方向を示すキーボード矢印キーを操作したときの入力と同じである。第２の設定モードは、区画２９において９つに区画されて数字表示２９ｂに従う入力である。このときの入力は、テンキー入力として認識される。

前記区画２９での入力情報を、前記２種のどちらの設定モードで行うかは、環境設定において、パッド用ドライバソフト５５を起動し、その管理画面を表示画面に表示させて、入力設定することで決められる。

図３に示す第２の実施の形態の入力装置１０１を使用した制御動作は、図７の制御フローにおいて、マウスボタン（Ｌキー入力部２７とＲキー入力部２８）を、区画２９の操作に置き換えたものであり、図７のマウスボタンダウンフラグを、区画２９の操作フラグに置き換えたものに相当する。

図７のＳＴ６において、入力パッド２４上で指を触れている箇所が第１の操作領域２０ａであると判断し、ＳＴ７において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２が共に手のひらを検出しているときには、ＳＴ８に移行して、スペースキーダウンフラグをＯＮにする。

ＳＴ６において、指を触れているのが第１の操作領域２０ａではないと判断され、ＳＴ１１において、指が触れているのが区画２９内であると判断すると、ＳＴ１２において、区画２９の操作フラグをＯＮにし、ＳＴ１３において、指が区画の２９内のどの位置であるかを検出する。

パッド用ドライバソフト５５が第１の設定モードで動作しているときに、検出スイッチ２２がＯＮであり、且つＳＴ１３において、区画２９内の矢印表示２９ａされている領域に指が触れたことが検出されると、パッド用ドライバソフト５５の処理部からキーボード用ドライバソフト４５の処理部に通知され、キーボード用ドライバソフト４５から、上下左右または斜め上下へのキーボード矢印キーの操作がなされたのと同じ入力信号がＯＳ４６に与えられる。上方に向く矢印が表示された領域が操作されると、例えば画面に表示されている文字列が上方へ移動し、下方に向く矢印が表示された領域が操作されると、例えば画面に表示されている文字列が下方へ移動する。あるいは、プルダウンメニューの上方への順次選択、または下方への順次選択などが行われる。左右に向く矢印が表示された領域が操作されると、例えば、画面に表示されている文字列内での文字の選択位置が左右に順次移動する。またはメニュー画面でのメニューが左右に順次選択される。また、上下斜めに向く矢印が表示されている領域に指が触れたと判断されると、画面に表示されている画像が斜めに移動するなどの制御が行われる。

パッド用ドライバソフト５５が第２の設定モードで動作しているときには、検出スイッチ２２がＯＮであり、且つＳＴ１３において、区画２９内の数字表示２９ｂを有する区分内に指が触れたことが検出されると、パッド用ドライバソフト５５からキーボード用ドライバソフト４５に通知され、キーボード用ドライバソフト４５からＯＳ４６にテンキーを操作したのと同じ入力信号が与えられる。このテンキー入力により、画面に数字が表示され、あるいは数字を用いた計算が行われる。

また、検出スイッチ２２がＯＮになっていないときの動作は、図７のフローチャートに示す制御動作と同じである。検出スイッチ２２がＯＦＦであり、且つパーム検出部３１，３２において、いずれの手も検出されていないとき、あるいは一方の手のみを検出しているときには、ＳＴ２４において大型キー２１に設けられている入力パッド２４の全領域が、座標入力領域（パッド入力領域）として使用され、ＯＳ４６にパッド入力信号が通知される。入力パッド２４の全ての領域をパッド入力領域として使用することにより、複合入力部２０の面積が小さくても、座標入力操作を行いやすくなる。

図８は本発明の参考例である入力装置２０１を示す平面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線での断面図である。

この入力装置２０１では、キーボード入力装置１０に「アルファベット」などが表示された入力キー１１とともに、最も手前のキー列内に細長いスペース入力キー１５が設けられている。図９に示すように、キーボード入力装置１０では、基板２上に、各入力キー１１によって出力が切換えられるキースイッチ１２とともに、スペース入力キー１５によって出力が切換えられるスペースキースイッチ１６が設けられている。この入力装置２０１では、スペース入力キー１５がキーボード入力装置１０内に設けられており、このスペース入力キー１５は通常のキーボード入力装置と同様に、スペースキー入力のみに使用される。

キーボード入力装置１０の手前側には、静電容量式の入力パッド２４が設けられている。この入力２４は基台２上などに固定されて設けられており、図１ないし図４に示された大型キー２１や検出スイッチ２２は設けられていない。

この入力装置２０１においても、入力パッド２４の表面のカバーに、印刷や着色が施されている。そして、図１に示す第１の実施の形態と同様に、入力パッド２４の表面に、パッド入力部２６と、指定領域であるＬキー入力部２７およびＲキー入力部２８が表示されている。あるいは、図３に示す第２の実施の形態と同様に、入力パッド２４の表面に、指定領域である区画２９が表示されており、さらに矢印表示２９ａと数字表示２９ｂが設けられている。

また、図８に示すように、前記入力パッド２４の左右両側には、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２が設けられている。

図８と図９に示す入力装置２０１の制御回路は、図６に示した第１の実施の形態の入力装置１および第２の実施の形態の入力装置１０１の制御回路と実質的に同じであり、その相違は、検出スイッチ２２が設けられていない点のみである。

図１０は、前記入力装置２０１の制御動作を示すフローチャートである。
この制御動作では、ＳＴ４１において、入力パッド２４から座標検出信号が得られると、ＳＴ４２において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の各々について手の検出結果をパーム検出フラグに保存する。

ＳＴ４３では、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の検出出力を監視する。ＳＴ４３において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２の少なくとも一方が手を検出していると判断したＳＴ４４において、入力パッド２４のどの位置に指が触れているかを分析する。ＳＴ４４において、指が触れているのが指定領域であると判断したときに、ＳＴ４５でその指定領域に対応する入力信号を生成し、ＳＴ４６でＯＳに通知される（ＳＴ２５）。

指定領域が図１に示したのと同じＬキー検出部２７とＲキー検出部２８である場合には、この検出部に指が触れたと判断したときに、第１の実施の形態と同様に、スイッチ信号であるＬキー入力信号やＲキー入力信号がＯＳに与えられる。指定領域が図３に示す区画２９と同じであるときには、どの区分に指が触れているかが検出され、矢印表示２９ａや数字表示２９ｂに対応したスイッチ信号がＯＳに与えられる。

ＳＴ４３において、左パーム検出部３１と右パーム検出部３２のいずれにおいても手が検出されていないときは、ＳＴ４７に移行し、入力パッド２４の表面の全域を座標検出領域として使用し、ＳＴ４８において、座標検出位置を分析して座標データを生成し、ＳＴ４９でＯＳ４６に座標データを含むパッド入力信号が与えられる。

なお、ＳＴ４３において、右パーム検出部３１と左パーム検出部３２の双方が手を検出し、
両手がキーボード入力装置１０を操作する姿勢であると認識されたときにＳＴ４４に移行し、右パーム検出部３１と左パーム検出部３２の双方が共に手を検出していないとき、または右パーム検出部３１と左パーム検出部３２の一方のみが手を検出しているときに、ＳＴ４７に移行してもよい。

本発明の第１の実施の形態の入力装置を示す平面図、図１の入力装置のＩＩ−ＩＩ線での断面図、本発明の第２の実施の形態の入力装置を示す平面図、本発明の入力装置の変形例を示す断面図、本発明の入力装置の変形例を示す断面図、入力装置の回路構成を示すブロック図、第１の実施の形態および第２の実施の形態の入力装置の制御動作を示すフローチャート、本発明の参考例の入力装置を示す平面図、図８の入力装置のＩＸ−ＩＸ線での断面図、参考例の入力装置の制御動作を示すフローチャート、

符号の説明

１，２０１入力装置
２基板
１０キーボード入力装置
１１入力キー
１２キースイッチ
１５スペース入力キー
１６スペースキースイッチ
２０複合入力部
２０ａ第１の操作領域
２０ｂ第２の操作領域
２１大型キー
２２検出スイッチ
２３支持軸
２４入力パッド
２５スペースキー入力領域
２６パッド入力部
２７Ｌキー入力部
２８Ｒキー入力部
２９区画
２９ａ矢印表示
２９ｂ数字表示
３１左パーム検出部
３２右パーム検出部

Claims

複数の入力キーを有するキーボード入力装置と、静電容量の変化により手の接触を検出する入力パッドと、を有する入力装置において、
前記入力パッドは、前記キーボード入力装置の手前側に配置され、前記入力パッドが押されたことを検出する検出スイッチと、前記入力パッドの外側に配置されて前記キーボード入力装置を操作する姿勢となった手を検出するパーム検出部と、前記パーム検出部が手を検出しているときと、検出していないときとで、前記入力パッドの検出出力に基づいて異なる入力信号を生成するデータ処理部とが設けられており、
前記データ処理部では、前記パーム検出部で両手が検出され、前記入力パッド上で予め設定された領域に手が触れていると判断され、且つ前記検出スイッチによって前記入力パッドが押されたことが検出されているときに、前記領域に予め割り振られた入力信号が生成され、
前記パーム検出部で両手が検出されておらず、前記入力パッドの前記領域に手が触れていると検出されたときに、前記検出スイッチの出力にかかわらず、前記入力パッド上で手が触れている位置を表す座標情報を含むパッド入力信号が生成されることを特徴とする入力装置。
予め設定された領域はスペースキー入力部であり、予め割り振られた入力信号は、スペース入力信号である請求項１記載の入力装置。
複数の入力キーを有するキーボード入力装置と、静電容量の変化により手の接触を検出する入力パッドと、を有する入力装置において、
前記入力パッドは、前記キーボード入力装置の手前側に配置され、前記入力パッドが押されたことを検出する検出スイッチと、前記入力パッドの外側に配置されて前記キーボード入力装置を操作する姿勢となった手を検出するパーム検出部と、前記パーム検出部が手を検出しているときと、検出していないときとで、前記入力パッドの検出出力に基づいて異なる入力信号を生成するデータ処理部とが設けられており、
前記データ処理部では、前記パーム検出部で両手が検出されているときと両手が検出されていないときの双方において、前記入力パッド上で予め設定された領域に手が触れていると判断され、且つ前記検出スイッチによって前記入力パッドが押されたことが検出されたときに、前記領域に予め割り振られた入力信号が生成され、
前記パーム検出部で両手が検出されておらず、前記入力パッドの前記領域に手が触れていると検出され、且つ前記検出スイッチによって前記入力パッドが押されていると検出されていないときに、前記入力パッド上で手が触れている位置を表す座標情報を含むパッド入力信号が生成されることを特徴とする入力装置。
予め設定された領域は、複数の方向入力部であり、予め割り振られた入力信号は、複数の前記方向入力部のそれぞれに対応する方向指示信号である請求項３記載の入力装置。
予め設定された領域は、複数のテンキー入力部であり、予め割り振られた入力信号は、複数のテンキー入力部のそれぞれに対応する数字指示信号である請求項３記載の入力装置。
前記スペース入力部が、前記キーボード入力装置を構成する入力キーの配列内に位置している請求項２記載の入力装置。
前記パーム検出部で両手が検出されていないときは、前記入力パッドの検知領域の全域が座標検出領域として使用されて、前記入力パッド上で手が触れている位置を表す座標情報を含むパッド入力信号が生成される請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。