JP5132654B2 - 携帯情報端末 - Google Patents

Description

本発明は、携帯情報端末に係り、さらに詳しくは、押圧操作によって電極間隔が変化するコンデンサの静電容量を検出する圧力センサを備えた携帯情報端末の改良に関する。

近年、指を接触させた際の押込み圧及び押圧位置を検知して、画面のスクロール、マウスポインタやフォーカスの移動、ボリューム調整、方向入力などを行うことができる入力装置として、静電容量方式の圧力センサが提案されている。この圧力センサは、押込み圧に応じて電極間隔が変化する複数のコンデンサを用いて押圧操作を検知するセンサであり、各コンデンサの静電容量を検出するセンサ制御回路を備えて構成される。上記センサ制御回路は、コンデンサの静電容量を所定の閾値と比較して押圧操作を検知し、静電容量の検出値や当該検出値から得られるコンデンサごとの押込み圧を出力する。押圧操作を検知するための閾値や静電容量の検出値は、例えば、センサ制御回路内のレジスタに保持される。

この様な圧力センサを携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯情報端末に搭載すれば、操作のバリエーションを増やすことができる。例えば、端末のＣＰＵが圧力センサからコンデンサごとの押込み圧を一定時間ごとに読み出すことにより、操作面に指を接触させた際の押込み圧、押圧位置及びそれらの変化量に応じた入力処理を行わせることができる。

通常、携帯情報端末は、二次電池で駆動することから、搭載されるデバイスには低消費電力であることが要求される。従って、上述した圧力センサを携帯情報端末に搭載する場合、ＣＰＵは、圧力センサの非操作期間中、押込み圧の読出しを行わず、圧力センサにおいて押圧操作が検知されれば、圧力センサから押込み圧を読み出す割込み処理を実行させることが考えられる。しかしながら、携帯情報端末は、ポケットに入れて持ち歩くなど、静電気を帯び易い環境下で使用されることが少なくない。このため、押圧操作を検知する際に用いられる閾値や、押込み圧を読み出す割込み処理を実行させるためのフラグを保持するレジスタのデータが静電気の影響によって変化し、操作入力が正常に行われなくなってしまうという問題があった。

例えば、押圧操作を検知するための閾値が変化すると、押圧操作が検知されなかったり、操作していないにもかかわらず押込み圧を読み出す割込み処理が実行されてしまうことが考えられる。また、ＣＰＵが圧力センサの割込フラグに基づいて押込み圧の読出しを行うようなケースでは、当該割込フラグが変化してしまうと、押圧操作が検知されても押込み圧の読出しが行われないので、指を操作面に接触させているにもかかわらず、操作入力が行われないといった不具合が生じると考えられる。

特開２００７−２８６８１４号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、押圧操作の押込み圧に応じた入力処理を行わせることができる携帯情報端末において、消費電力を低減させつつ、不具合の発生を抑制することを目的としている。特に、押圧操作により電極間隔が変化するコンデンサの静電容量を検出する圧力センサから静電容量や押込み圧を読み出す割込み処理を実行させるためのパラメータが変化した場合であっても、正常に操作入力を行うことができる携帯情報端末を提供することを目的としている。

第１の本発明による携帯情報端末は、プロセッサ、圧力センサ及び接点式スイッチを備えた携帯情報端末であって、上記圧力センサが、押圧操作により電極間隔が変化するコンデンサと、上記コンデンサの静電容量を検出するセンサ制御回路とを備え、上記センサ制御回路が、割込条件を規定する割込パラメータを保持する割込条件記憶手段と、上記コンデンサの静電容量及び上記割込パラメータに基づいて、押圧操作時にセンサ割込信号を生成する割込信号生成手段と、上記プロセッサからの更新要求に基づいて、上記割込パラメータを更新する割込パラメータ更新手段とを有し、上記接点式スイッチが、上記コンデンサの近傍に配置され、押圧操作時にキー割込信号を生成し、上記プロセッサが、上記キー割込信号に基づいて、上記圧力センサへ上記割込パラメータの更新要求を出力するように構成される。

この様な構成によれば、プロセッサが、圧力センサの近傍に配置された接点式スイッチからのキー割込信号に基づいて、割込パラメータの更新要求を当該圧力センサへ出力する。このため、圧力センサを操作すれば、同時に接点式スイッチも操作され、圧力センサの操作時に割込パラメータを更新させることができる。従って、割込条件を規定する上記割込パラメータが静電気などの影響で変化し、圧力センサに対する操作入力が正常に行われなくなるのを抑制することができる。

第２の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加えて、上記センサ制御回路が、上記プロセッサからのデータ取得要求に基づいて、上記コンデンサの静電容量に対応する上記押圧操作の押込み圧を上記プロセッサへ出力する操作データ出力手段を備え、上記プロセッサが、上記センサ割込信号に基づいて、上記データ取得要求を出力するように構成される。

この携帯情報端末では、圧力センサが、押圧操作により電極間隔が変化するコンデンサの静電容量と割込パラメータとに基づいて押圧操作時にセンサ割込信号を生成し、プロセッサからのデータ取得要求に基づいて押圧操作の押込み圧を当該プロセッサへ出力するので、ユーザ操作の押込み圧を取得することができる。また、プロセッサが、圧力センサからのセンサ割込信号に基づいてデータ取得要求を当該圧力センサへ出力するので、圧力センサの非操作期間中の消費電力を低減させることができる。

第３の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加えて、上記接点式スイッチとして、センターキーを挟んで上下及び左右にそれぞれ配置された４つの方向キーを備え、上記コンデンサが、上記センターキーと上記方向キーとの間に配置されているように構成される。センターキーと方向キーとの間に配置されたコンデンサからなる圧力センサを操作する際には、当該コンデンサの近傍に配置された方向キーも同時に操作される可能性が高い。この様な方向キーからのキー割込信号に基づいて割込パラメータの更新要求を出力させることにより、静電気などの影響で圧力センサに対する操作入力が正常に行われなくなるといった不具合の発生を効果的に抑制することができる。

第４の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加えて、上記圧力センサが、上記センターキーを挟んで上下及び左右にそれぞれ配置された４つの上記コンデンサを備え、上記センサ制御回路が、上記プロセッサからのデータ取得要求に基づいて、上記押圧操作の操作位置に対応する上下左右のいずれかの方向を出力するように構成される。この様な構成によれば、押圧操作の操作位置に対応する上下左右のいずれかの方向を出力する圧力センサを操作する際には、当該圧力センサの操作位置に対応する方向の方向キーも同時に操作される可能性が高いので、静電気などの影響による不具合の発生をさらに効果的に抑制することができる。

第５の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加えて、上記割込条件記憶手段が、上記割込パラメータとして、第１閾値及び割込フラグを保持し、上記割込信号生成手段が、上記コンデンサの静電容量が第１閾値を越え、かつ、上記割込フラグが有効である場合に、上記センサ割込信号を生成し、上記プロセッサが、上記キー割込信号が入力された場合に、第１閾値として一定値を書き込み、上記割込フラグを有効化するように構成される。

この様な構成によれば、プロセッサが、キー割込信号の入力により、第１閾値として一定値を書き込み、割込フラグを有効化するので、割込フラグの有効化後にこれらの割込パラメータが変化することによる不具合の発生を効果的に抑制することができる。

第６の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加えて、上記プロセッサが、上記センサ割込信号に基づいて上記割込フラグを無効化し、上記コンデンサの静電容量が第２閾値を下回ったまま一定時間が経過した場合に当該割込フラグを有効化するように構成される。この様な構成によれば、プロセッサが、圧力センサからのセンサ割込信号に基づいて割込フラグを無効化するので、プロセッサが押込み圧の読出しを繰返し行っている最中に、圧力センサがセンサ割込信号を出力するのを抑制することができる。

本発明による携帯情報端末によれば、押圧操作により電極間隔が変化するコンデンサの静電容量を検出する圧力センサから静電容量や押込み圧を読み出す割込み処理を実行させるためのパラメータが変化した場合であっても、正常に操作入力を行うことができる。また、圧力センサが、コンデンサの静電容量と割込パラメータとに基づいて押圧操作時にセンサ割込信号を生成し、プロセッサからのデータ取得要求に基づいて押圧操作の押込み圧を当該プロセッサへ出力するので、ユーザ操作の押込み圧を取得することができる。さらに、プロセッサが、圧力センサからのセンサ割込信号に基づいてデータ取得要求を当該圧力センサへ出力するので、圧力センサの非操作期間中の消費電力を低減させることができる。従って、押圧操作の押込み圧に応じた操作入力を行わせることができる携帯情報端末において、消費電力を低減させつつ、不具合の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態による携帯情報端末の概略構成の一例を示した図であり、携帯情報端末の一例として折り畳み式の携帯電話機１００が示されている。 図１の携帯電話機１００の要部における構成例を示した平面図であり、操作筐体３０を構成するキートップシート４０が示されている。 図１の携帯電話機１００の要部における構成例を示した図であり、操作筐体３０内のメイン基板３６上に配設された圧力センサ３４が示されている。 図１の携帯電話機１００の要部における構成例を示した断面図であり、Ａ−Ａ線による切断面の様子が示されている。 図３の圧力センサ３４における感圧パッド部３４ａを模式的に示した説明図である。 図１の携帯電話機１００の動作の一例を模式的に示した説明図であり、キートップシート４０のキートップ部４１及び４２が示されている。 図１の携帯電話機１００の動作の一例を模式的に示した説明図であり、タッチダウン時から押込限界時までの操作筐体３０内部の様子が示されている。 図１の携帯電話機１００の構成例を示したブロック図であり、携帯電話機１００内部の機能構成の一例が示されている。 図８の圧力センサ３４の構成例を示したブロック図であり、圧力センサ３４内の機能構成の一例が示されている。 図８のＣＰＵ１の構成例を示したブロック図であり、ＣＰＵ１内の機能構成の一例が示されている。 図８の携帯電話機１００の動作の一例を示した状態遷移図であり、電源オフ状態Ｂ１、スリープ状態Ｂ２、アクティブ状態Ｂ３及び待機状態Ｂ４が示されている。 図９の圧力センサ３４の動作の一例を示した図であり、割込パラメータを保持するレジスタの正常な場合が異常な場合と対比して示されている。 図１０のＣＰＵ１におけるセンサ割込みの発生時の動作の一例を示したフローチャートである。 図１０のＣＰＵ１におけるキー割込みの発生時の動作の一例を示したフローチャートである。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態による携帯情報端末の概略構成の一例を示した図であり、携帯情報端末の一例として折り畳み式の携帯電話機１００が示されている。図１（ａ）には、オープン状態の携帯電話機１００を正面から見た様子が示され、図１（ｂ）には、クローズ状態の携帯電話機１００が示されている。

携帯電話機１００は、上下方向に長い薄型の表示筐体１０及び操作筐体３０と、これらの筐体を連結するヒンジ部２０とからなる携帯情報端末であり、両筐体を展開させたオープン状態、折り畳んでコンパクトに収納させたクローズ状態を遷移させることができる。

表示筐体１０の前面には、メインディスプレイ１１及び受話用レシーバ１２が設けられ、背面には、サブディスプレイ１３が設けられている。受話用レシーバ１２は、通話時に受信した音声信号を再生するための音声出力装置であり、表示筐体１０のヒンジ部２０とは反対側の端部に配置されている。

メインディスプレイ１１は、表示画面を有する表示装置であり、例えば、液晶パネルやバックライトによって構成される。サブディスプレイ１３は、メインディスプレイ１１よりも小さな表示画面を有する表示装置である。

ヒンジ部２０は、表示筐体１０及び操作筐体３０を連結する連結機構である。操作筐体３０の前面には、４つの方向キー３１、センターキー３２、テンキー３３などの複数の操作キーと、圧力センサ３４及び送話用マイクロホン３５が設けられている。送話用マイクロホン３５は、通話時に音声を入力するための音声入力装置であり、操作筐体３０のヒンジ部２０とは反対側の端部に配置されている。

各方向キー３１は、センターキー３２を挟んで当該センターキー３２の上下及び左右にそれぞれ配置された操作キーであり、押圧操作により、上下左右の位置に応じた方向入力を行うことができる。例えば、方向キー３１として、上キー、下キー、左キー及び右キーを備え、上キー、センターキー３２及び下キーが上下方向の直線上に配置され、左キー、センターキー３２及び右キーが当該直線と交差する左右方向の直線上に配置される。

方向キー３１、センターキー３２及びテンキー３３は、いずれも接点間の導通又は遮断によりオン又はオフする接点式スイッチからなり、それぞれ押圧操作時に所定のキー割込信号を生成する。

圧力センサ３４は、センターキー３２を中心とする円環状の感圧領域を有するセンサであり、押圧操作によって電極間隔が変化するコンデンサを用いて押圧操作を検知し、所定のセンサ割込信号を生成する。この圧力センサ３４により、押圧操作の押込み圧や操作位置に応じた操作入力を行うことができる。

４つの方向キー３１は、圧力センサ３４を構成するコンデンサの近傍に配置された操作キーであり、当該コンデンサは、方向キー３１とセンターキー３２との間に配置される。各方向キー３１と圧力センサ３４とは、共通のキートップ部の押圧部位に応じて異なる操作入力を行うことができる多入力デバイスを構成しており、ヒンジ部２０とテンキー３３との間に配置されている。

＜キートップシート＞
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１の携帯電話機１００の要部における構成例を示した平面図であり、操作筐体３０を構成するキートップシート４０が示されている。図２（ａ）には、キートップシート４０の表面が示され、図２（ｂ）には、裏面の様子が示されている。キートップシート４０は、可撓性を有するフィルム状のカバー部材であり、操作筐体３０の前面に配置される。

このキートップシート４０には、４つの方向キー３１及び圧力センサ３４に共通のキートップ部４１と、センターキー３２の位置を示すキートップ部４２と、各テンキー３３の位置を示す複数のキートップ部４３と、マイク孔４４が形成されている。

キートップ部４１は、円形のキートップ部４２を中心とする円環状のパッドである。また、各キートップ部４３は、６行３列のマトリクス状にそれぞれ配置された矩形状のパッドである。キートップ部４１〜４３の裏面には、操作キーを構成する接点式スイッチを押し込むための押し子４１ａ，４２ａ，４３ａや、圧力センサ３４を構成するコンデンサを押し込むための押し子４１ｂが設けられている。

すなわち、キートップ部４１の裏面には、各方向キー３１を押し込むための４つの押し子４１ａと、圧力センサ３４のコンデンサを押し込むための円環状の押し子４１ｂとが形成されている。押し子４１ｂは、キートップ部４１と同心に配置されている。押し子４１ａは、キートップ部４１の外側の周縁部に配置され、押し子４１ｂは、内側の周縁部に配置されている。

また、キートップ部４２の裏面には、センターキー３２を押し込むための押し子４２ａが形成され、キートップ部４３の裏面には、テンキー３３を押し込むための押し子４３ａが形成されている。キートップシート４０は、その上端に形成された切り欠き部４５にヒンジ部２０を挿入した状態で操作筐体３０に取り付けられる。

＜圧力センサ＞
図３は、図１の携帯電話機１００の要部における構成例を示した図であり、操作筐体３０内のメイン基板３６上に配設された圧力センサ３４が示されている。メイン基板３６は、圧力センサ３４、操作キー３１，３３を構成する接点式スイッチ、ＣＰＵなどの回路素子が配設される配線基板である。

圧力センサ３４は、感圧パッド部３４ａ、センターキー３２及びセンサ制御回路３４ｄがフレキシブル基板３７上に形成されたセンサモジュールである。感圧パッド部３４ａは、センターキー３２を挟んで上下及び左右にそれぞれ配置された４つのコンデンサ３４ｂと、円環状のコンデンサ３４ｃとからなるコンデンサユニットである。

コンデンサ３４ｂ，３４ｃは、いずれも互いに対向させて配置された平板状の２つの電極からなる容量素子であり、押圧操作時の押込み圧に応じて電極間隔が変化する。各コンデンサ３４ｂは、コンデンサ３４ｃを取り囲むように、コンデンサ３４ｃを挟んで上下及び左右にそれぞれ配置されている。コンデンサ３４ｂの電極は、扇形形状からなる。

コンデンサ３４ｃは、センターキー３２を中心とする環状形状からなり、このセンターキー３２とコンデンサ３４ｂとの間に配置されている。センサ制御回路３４ｄは、コンデンサ３４ｂ，３４ｃの静電容量を検出し、押圧操作時にセンサ割込信号を生成する。コンデンサ３４ｃは、押圧操作時の押込み圧の大きさを判断するのに用いられ、コンデンサ３４ｂは、操作位置に応じた方向入力に用いられる。また、押圧操作の検知には、コンデンサ３４ｂ，３４ｃのいずれを用いることもできるが、ここでは、コンデンサ３４ｃを用いるものとする。

＜Ａ−Ａ断面＞
図４は、図１の携帯電話機１００の要部における構成例を示した断面図であり、Ａ−Ａ線による切断面の様子が示されている。操作筐体３０内のメイン基板３６は、キートップシート４０の裏面に対向させて配置されている。

キートップシート４０には、前面側にキートップ部４１，４２が形成され、背面側に押し子４１ａ，４１ｂ，４２ａが形成されている。押し子４１ａは、メイン基板３６上に配設された方向キー３１に対向する位置に形成された突出部である。

方向キー３１は、ドーム形状の電極板３１ａを電極３１ｂに接触させるメタルドーム式の接点スイッチにより構成されている。キートップ部４１を押し込むと、押し子４１ａが電極板３１ａと当接して当該電極板３１ａが弾性変形し、電極板３１ａが電極３１ｂに接触することにより接点間が導通してオン状態となる。

押し子４１ｂは、コンデンサ３４ｂ及び３４ｃからなる感圧パッド部３４ａに対向する位置に形成された突出部である。感圧パッド部３４ａは、センターキー３２と方向キー３１との間に配置されている。コンデンサ３４ｂは、互いに離間させて配置された２つの電極板５３からなり、押圧操作時に電極板５３間の距離が変化する。コンデンサ３４ｃは、互いに離間させて配置された２つの電極板５２からなり、押圧操作時に電極板５２間の距離が変化する。

この例では、コンデンサ３４ｂの各電極板５２とコンデンサ３４ｃの各電極板５３とが、それぞれ弾性部材５４によってメイン基板３６と平行に保持されている。また、コンデンサ３４ｂ，３４ｃの前面側には、弾性部材５４を介して円環状の金属板５１が固着されている。

金属板５１は、押し子４１ｂを当接させる感圧部であり、電極板５２，５３全体を覆っている。キートップ部４１を押し込むと、押し子４１ａが電極板３１ａに接触するよりも前に、押し子４１ｂが金属板５１と当接し、弾性部材５４の変形により電極板５２間の距離や電極板５３間の距離が変化する。

押し子４２ａは、感圧パッド部３４ａの中心部に配設されたセンターキー３２に対向する位置に形成された突出部である。センターキー３２は、ドーム形状の電極板３２ａを電極３２ｂに接触させるメタルドーム式の接点スイッチにより構成されている。キートップ部４２を押し込んだ際に、押し子４２ａが弾性部材５４に当接し、弾性部材５４を介して電極板３２ａを弾性変形させる。そして、センターキー３２は、電極板３２ａが電極３２ｂに接触することにより接点間が導通してオン状態となる。

＜感圧パッド部＞
図５は、図３の圧力センサ３４における感圧パッド部３４ａを模式的に示した説明図である。感圧パッド部３４ａは、センターキー３２を挟んで上下左右にそれぞれ配置された４つのコンデンサ３４ｂと、センターキー３２を中心として、コンデンサ３４ｂよりも内側に配置されたコンデンサ３４ｃとによって構成される。

この例では、左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、押圧操作時の押込み方向をＺ方向とし、４つのコンデンサ３４ｂが、Ｘ_（＋）コンデンサ、Ｘ_（−）コンデンサ、Ｙ_（＋）コンデンサ及びＹ_（−）コンデンサとして用いられ、コンデンサ３４ｃが、Ｚコンデンサとして用いられる。

左キー、センターキー３２及び右キーは、Ｘ方向に配列され、上キー、センターキー３２及び下キーは、Ｙ方向に配列されている。Ｘ_（＋）コンデンサ及びＸ_（−）コンデンサは、金属板５１のＸ方向の傾きを検出するためのコンデンサであり、センターキー３２を中心としてＸ方向に配列されている。Ｘ方向の傾きは、Ｘ_（＋）コンデンサ及びＸ_（−）コンデンサの静電容量を一定時間ごとに検出し、非操作時における静電容量との差分値からコンデンサごとの押込み圧を求めることによって決定される。

Ｙ_（＋）コンデンサ及びＹ_（−）コンデンサは、金属板５１のＹ方向の傾きを検出するためのコンデンサであり、センターキー３２を中心としてＹ方向に配列されている。Ｙ方向の傾きは、Ｙ_（＋）コンデンサ及びＹ_（−）コンデンサの静電容量を一定時間ごとに検出し、非操作時における静電容量との差分値からコンデンサごとの押込み圧を求めることによって決定される。

Ｚコンデンサは、金属板５１がＺ方向に押し込まれた際の押込み圧の大きさを検出するためのコンデンサであり、センターキー３２を中心として、当該センターキー３２とコンデンサ３４ｂとの間に配置されている。

圧力センサ３４は、Ｘ方向及びＹ方向の傾きとＺ方向の押込み圧とから、これらをＸ，Ｙ，Ｚ成分とするベクトル量を求めて出力することができる。また、Ｘ方向及びＹ方向の傾きの変化量から、単位時間当たりの回転角を求めて出力することもできる。

図６及び図７は、図１の携帯電話機１００の動作の一例を模式的に示した説明図であり、感圧パッド部３４ａ周辺の様子が示されている。図６（ａ）には、キートップシート４０のキートップ部４１及び４２が示され、図６（ｂ）には、非操作時の操作筐体３０内部の様子が示されている。

キートップ部４１は、４つの方向キー３１と、感圧パッド部３４ａのコンデンサ３４ｂ及び３４ｃとに共通のパッドであり、指を接触させた際に、０°から３６０°までの範囲でどの方向がどれくらいの強さ（押込み圧）で押圧されたかを検知することができる。キートップ部４１の非操作時には、押し子４１ａ及び方向キー３１間と、押し子４１ｂ及び感圧パッド部３４ａ間とにそれぞれ間隙が形成されている。

図７（ａ）には、タッチダウン時の操作筐体３０内部の様子が示され、図７（ｂ）には、キートップ部４１をさらに押し込んだ状態が示されている。図７（ｃ）には、押込限界時の操作筐体３０内部の様子が示されている。

キートップ部４１に指を接触させた際、押込み圧が一定レベルよりも小さければ、圧力センサ３４により押込み圧が検出され、方向キー３１の接点スイッチはオフ状態のままである。例えば、キートップ部４１の左キー付近に指を接触させてキートップ部４１を押し込んだ場合、その押込み圧が小さい状態（タッチダウン時）では、押し子４１ｂのみが感圧パッド部３４ａと当接し、押し子４１ａ及び左キー間には間隙か形成されたままとなる。

キートップ部４１をさらに押し込み、押込み圧が一定レベルを越えると、押し子４１ａも方向キー３１、すなわち、左キーと当接して当該左キーの接点スイッチがオンすることにより、左キーの操作が検知される。

つまり、方向キー３１を押圧操作する場合、方向キー３１よりも前に圧力センサ３４において押圧操作が検知され、押込み圧や操作位置が出力される。そして、キートップ部４１が一定レベルを越えてさらに押し込まれた場合には、方向キー３１の操作が検知される。

キートップ部４１を押し込む際の押込み圧を増大させれば、方向キー３１や感圧パッド部３４ａの弾性変形量が大きくなり、やがて押込限界に達することとなる。圧力センサ３４では、タッチダウン時から押込限界時までの押込み圧が検出される。

図８は、図１の携帯電話機１００の構成例を示したブロック図であり、携帯電話機１００内部の機能構成の一例が示されている。この携帯電話機１００は、圧力センサ３４と、方向キー３１、センターキー３２及びテンキー３３の押圧操作を検知するキー入力部２と、通話や表示に関する制御を行うＣＰＵ１とを備えて構成される。

ＣＰＵ１は、所定の制御プログラムに基づいて、一連の処理を順次に実行するプロセッサである。キー入力部２は、方向キー３１やセンターキー３２が操作された際に、キー割込信号を生成してＣＰＵ１へ出力する。ＣＰＵ１には、キー割込信号を伝送するためのＫＩＮＴ線が接続されている。

このＣＰＵ１には、圧力センサ３４との間でシリアル通信を行うためのＰＩＮＴ線、ＣＬＫ線、ＤＡＴ線及びＣＳ線が接続されている。ＰＩＮＴ線は、圧力センサ３４が生成するセンサ割込信号を伝送するための制御線である。また、ＣＬＫ線は、圧力センサ３４を同期させるクロック信号を伝送するための制御線である。

また、ＤＡＴ線は、圧力センサ３４にデータを書き込んだり、圧力センサ３４からデータを読み出すためのデータ線である。ＣＳ（チップセレクト）線は、圧力センサ３４のインターフェース回路を起動させ、当該圧力センサ３４からデータを読み出すための制御線である。

ＣＰＵ１では、キー入力部２からのキー割込信号に基づいて、操作されたキーに応じた入力処理を行う割込み処理を実行する。また、圧力センサ３４からのセンサ割込信号に基づいて、当該圧力センサ３４から押込み圧の検出データや操作位置情報を読み出す割込み処理を実行する。

＜圧力センサ内の機能構成＞
図９は、図８の圧力センサ３４の構成例を示したブロック図であり、圧力センサ３４内の機能構成の一例が示されている。この圧力センサ３４のセンサ制御回路３４ｄは、Ｉ／Ｆ部３、検出部４、比較部５、割込条件記憶部６、割込部７、割込パラメータ更新部８及びＡＤ値記憶部９により構成される。Ｉ／Ｆ部３は、ＣＰＵ１とシリアル通信を行う通信制御手段である。

検出部４は、コンデンサ３４ｂ，３４ｃの静電容量を検出し、検出された静電容量に対応する押込み圧の検出データを出力する。また、コンデンサ３４ｂごとの押込み圧からＸ方向及びＹ方向の傾きＸ，Ｙを求め、コンデンサ３４ｃの押込み圧Ｚを含むベクトル量（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を出力する動作が行われる。押込み圧の検出データや上記ベクトル量は、操作データとしてＡＤ値記憶部９に保持され、ＣＰＵ１からのデータ取得要求に基づいて当該ＣＰＵ１へ出力される。

割込条件記憶部６は、割込条件を規定する割込パラメータを保持する記憶手段であり、割込パラメータとして、割込フラグを保持する割込フラグ記憶部６ａと、所定の閾値を保持する閾値記憶部６ｂとからなる。割込フラグは、センサ割込信号が出力可能であるか否かを決めるフラグである。

比較部５は、検出部４によって検出された押込み圧Ｚと、閾値記憶部６ｂに保持されている所定のＺ閾値Ｔｈ１とを比較し、その比較結果を割込部７へ出力する。割込部７は、押込み圧ＺがＺ閾値Ｔｈ１を越え、かつ、割込フラグ記憶部６ａの割込フラグが有効である場合に、押込み圧の読出しを割り込ませるためのセンサ割込信号を生成し、Ｉ／Ｆ部３を介してＣＰＵ１へ出力する。

割込パラメータ更新部８は、ＣＰＵ１からの更新要求に基づいて、割込パラメータ、すなわち、割込フラグ及びＺ閾値Ｔｈ１を更新する。具体的には、割込フラグを有効化し、Ｚ閾値Ｔｈ１として、一定値、例えば、初期値を書き込む動作が行われる。

＜ＣＰＵ内の機能構成＞
図１０は、図８のＣＰＵ１の構成例を示したブロック図であり、ＣＰＵ１内の機能構成の一例が示されている。このＣＰＵ１は、データ取得要求生成部６１、フラグ無効化部６２、閾値記憶部６３、タイマー６４、押込み圧監視部６５及びパラメータ更新要求生成部６６により構成される。データ取得要求生成部６１は、押込み圧の検出データやベクトル量（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を読み出すために、圧力センサ３４からのセンサ割込信号に基づいて、データ取得要求を生成し、当該圧力センサ３４へ出力する。

フラグ無効化部６２は、センサ割込信号の出力を停止させるために、上記センサ割込信号に基づいて割込フラグの無効化要求を生成し、圧力センサ３４へ出力する。押込み圧監視部６５は、圧力センサ３４の操作終了を検知するために、押込み圧Ｚの検出データと、閾値記憶部６３に保持されている所定のＺ閾値Ｔｈ２とを比較し、その比較結果とタイマー６４からの経過時間情報とに基づいて、割込フラグの有効化要求を生成し、圧力センサ３４へ出力する。具体的には、圧力センサ３４の割込フラグが無効化された後、押込み圧ＺがＺ閾値Ｔｈ２を下回ったまま一定時間Ｔが経過すれば、当該割込フラグが有効化される。

パラメータ更新要求生成部６６は、キー入力部２からのキー割込信号に基づいて、圧力センサ３４へ割込パラメータの更新要求を出力する。具体的には、圧力センサ３４の割込フラグが有効化された後、センサ割込信号よりも前にキー割込信号が入力されれば、Ｚ閾値Ｔｈ１及び当該割込フラグの更新要求が生成される。更新要求は、圧力センサ３４の初期化要求であっても良いし、所定のパラメータの書込み要求であっても良い。

図１１は、図８の携帯電話機１００の動作の一例を示した状態遷移図であり、電源オフ状態Ｂ１、スリープ状態Ｂ２、アクティブ状態Ｂ３及び待機状態Ｂ４間の遷移の様子が示されている。電源オフ状態Ｂ１は、主電源をオフした際の端末状態である。スリープ状態Ｂ２は、アプリケーションプログラムが圧力センサ３４を使用していないセンサ非使用時の動作モードであり、電源投入後は、スリープ状態Ｂ２になる。スリープ状態Ｂ２では、ＣＳ線がロー（Ｌｏｗ）レベルとなっている。

アクティブ状態Ｂ３は、押込み圧を監視し、データ取得要求を一定時間ごとに出力して押込み圧を繰返し読み出す端末状態であり、圧力センサ３４を使用するアプリケーションプログラムの起動後にアクティブ状態Ｂ３になる。スリープ状態Ｂ２からアクティブ状態Ｂ３への遷移時には、ＣＳ線をローレベルからハイ（Ｈｉｇｈ）レベルに切り替えることによって、ＣＰＵ１から圧力センサ３４へ使用開始要求が出力され、また、割込フラグの無効化要求がＣＰＵ１から圧力センサ３４へ出力される。

アクティブ状態Ｂ３では、一定時間、例えば、２０ｍｓごとにデータ取得要求がＣＰＵ１から圧力センサ３４へ出力され、押込み圧の検出データが繰返し読み出される。ＣＳ線をハイレベルからローレベルに切り替えることによって、ＣＰＵ１から圧力センサ３４へ停止要求が出力されれば、スリープ状態Ｂ２へ遷移する。

一方、圧力センサ３４が一定時間、操作されなければ、待機状態Ｂ４へ遷移する。この待機状態Ｂ４は、センサ割込み及びキー割込みを監視し、押込み圧を読み出す割込み処理や、割込パラメータを更新させる割込み処理を実行する端末状態である。押込み圧ＺがＺ閾値Ｔｈ２を下回ったまま一定時間が経過すると、待機状態Ｂ４になる。アクティブ状態Ｂ３から待機状態Ｂ４への遷移時には、割込フラグの有効化要求がＣＰＵ１から圧力センサ３４へ出力される。この待機状態Ｂ４では、データ取得要求が出力されず、検出データの読出しは行われない。

待機状態Ｂ４において、押込み圧ＺがＺ閾値Ｔｈ１を越え、押圧操作が検知されれば、ＰＩＮＴ線をハイレベルからローレベルに切り替えることによって圧力センサ３４からＣＰＵ１へセンサ割込信号が出力され、アクティブ状態Ｂ３へ遷移する。待機状態Ｂ４からアクティブ状態Ｂ３への遷移時には、割込フラグの無効化要求がＣＰＵ１から圧力センサ３４へ出力される。また、ＣＳ線をハイレベルからローレベルに切り替えることによって、ＣＰＵ１から圧力センサ３４へ停止要求が出力されれば、スリープ状態Ｂ２へ遷移する。

図１２（ａ）及び（ｂ）は、図９の圧力センサ３４の動作の一例を示した図であり、図１２（ａ）には、割込パラメータを保持するレジスタが正常な場合が示され、図１２（ｂ）には、レジスタの保持データに異常が生じた場合が示されている。ＺコンデンサのＡＤ値（１０ビットデータ）が、例えば、時刻ｔ１に５００から５２０に変化し、Ｚ閾値Ｔｈ１＝５１０を越えた場合、割込フラグが有効「１」であれば、ＰＩＮＴ線がハイレベルからローレベルに切り替えられ、圧力センサ３４からＣＰＵ１へセンサ割込信号が出力される。

これに対して、割込パラメータを保持するレジスタの不具合によって、例えば、割込フラグが「０」に変化している場合、ＺコンデンサのＡＤ値がＺ閾値Ｔｈ１＝５１０を越えたとしても、割込フラグが無効状態であるので、センサ割込信号は出力されない。この様な場合には、押圧操作が圧力センサ３４側で検知されたとしても、押込み圧の読出しが行われないので、指を操作面に接触させているにもかかわらず、所望の入力処理が行われないといった不具合が生じることとなる。

図１３のステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、図１０のＣＰＵ１のセンサ割込みの発生時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、フラグ無効化部６２は、圧力センサ３４からのセンサ割込信号に基づいて、割込フラグの無効化要求を生成して当該圧力センサ３４へ出力し、アクティブ状態に移行する(ステップＳ１０１）。

アクティブ状態では、データ取得要求生成部６１がデータ取得要求を一定時間ごとに圧力センサ３４へ出力し、当該圧力センサ３４から押込み圧の検出データが繰返し読み出される（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）。次に、押込み圧監視部６５は、Ｚコンデンサによる押込み圧の検出データを監視し、押込み圧ＺがＺ閾値Ｔｈ２を下回ったまま一定時間が経過すれば、割込みフラグの有効化要求を生成して圧力センサ３４へ出力し、待機状態に移行する(ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）。

図１４のステップＳ２０１及びＳ２０２は、図１０のＣＰＵ１のキー割込みの発生時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、パラメータ更新要求生成部６６は、動作モードがアクティブ状態でなく待機状態である場合に、キー入力部２からキー割込信号が入力されれば、割込パラメータの更新要求を生成して圧力センサ３４へ出力し、Ｚ閾値Ｔｈ１及び割込フラグが更新される（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。一方、動作モードがアクティブ状態であれば、ただちにこの処理を終了する。

本実施の形態によれば、ＣＰＵ１が、圧力センサ３４の近傍に配置された方向キー３１からのキー割込信号に基づいて、割込パラメータの更新要求を当該圧力センサ３４へ出力する。このため、圧力センサ３４を操作すれば、同時に方向キー３１も操作され、圧力センサ３４の操作時に割込パラメータを更新させることができる。従って、割込条件を規定する割込パラメータが静電気などの影響で変化し、圧力センサ３４に対する操作入力が正常に行われなくなるのを抑制することができる。

また、圧力センサ３４が、押圧操作により電極間隔が変化するコンデンサ３４ｂ，３４ｃの静電容量と割込パラメータとに基づいて押圧操作時にセンサ割込信号を生成し、ＣＰＵ１からのデータ取得要求に基づいて押圧操作の押込み圧を当該ＣＰＵ１へ出力するので、ユーザ操作の押込み圧を取得することができる。また、ＣＰＵ１が、圧力センサ３４からのセンサ割込信号に基づいてデータ取得要求を当該圧力センサ３４へ出力するので、圧力センサ３４の非操作期間中における消費電力を低減させることができる。

特に、ＣＰＵ１が、キー割込信号の入力により、Ｚ閾値Ｔｈ１として一定値を書き込み、割込フラグを有効化するので、割込フラグの有効化後にこれらの割込パラメータが変化することによる不具合の発生を効果的に抑制することができる。また、ＣＰＵ１が、圧力センサ３４からのセンサ割込信号に基づいて割込フラグを無効化するので、ＣＰＵ１が押込み圧の読出しを繰返し行っている最中に、圧力センサ３４がセンサ割込信号を繰返し出力するのを抑制することができる。

１ ＣＰＵ
２ キー入力部
３ Ｉ／Ｆ部
４ 検出部
５ 比較部
６ 割込条件記憶部
７ 割込部
８ 割込パラメータ更新部
９ ＡＤ値記憶部
１０ 表示筐体
１１ メインディスプレイ
１２ 受話用レシーバ
１３ サブディスプレイ
２０ ヒンジ部
３０ 操作筐体
３１ 方向キー
３２ センターキー
３３ テンキー
３４ 圧力センサ
３４ａ 感圧パッド部
３４ｂ，３４ｃ コンデンサ
３４ｄ センサ制御回路
３５ 送話用マイクロホン
３６ メイン基板
３７ フレキシブル基板
４０ キートップシート
４１〜４３ キートップ部
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４３ａ 押し子
４４ マイク孔
４５ 切り欠き部
５１ 金属板
５２，５３ 電極板
５４ 弾性部材
６１ データ取得要求生成部
６２ フラグ無効化部
６３ 閾値記憶部
６４ タイマー
６５ 押込み圧監視部
６６ パラメータ更新要求生成部
１００ 携帯電話機

Claims (6)

1. プロセッサ、圧力センサ及び接点式スイッチを備えた携帯情報端末において、
   上記圧力センサは、押圧操作により電極間隔が変化するコンデンサと、上記コンデンサの静電容量を検出するセンサ制御回路とを備え、
   上記センサ制御回路は、割込条件を規定する割込パラメータを保持する割込条件記憶手段と、上記コンデンサの静電容量及び上記割込パラメータに基づいて、押圧操作時にセンサ割込信号を生成する割込信号生成手段と、上記プロセッサからの更新要求に基づいて、上記割込パラメータを更新する割込パラメータ更新手段とを有し、
   上記接点式スイッチは、上記コンデンサの近傍に配置され、押圧操作時にキー割込信号を生成し、
   上記プロセッサは、上記キー割込信号に基づいて、上記圧力センサへ上記割込パラメータの更新要求を出力することを特徴とする携帯情報端末。
2. 上記センサ制御回路は、上記プロセッサからのデータ取得要求に基づいて、上記コンデンサの静電容量に対応する上記押圧操作の押込み圧を上記プロセッサへ出力する操作データ出力手段を備え、
   上記プロセッサは、上記センサ割込信号に基づいて、上記データ取得要求を出力することを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末。
3. 上記接点式スイッチとして、センターキーを挟んで上下及び左右にそれぞれ配置された４つの方向キーを備え、
   上記コンデンサが、上記センターキーと上記方向キーとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末。
4. 上記圧力センサは、上記センターキーを挟んで上下及び左右にそれぞれ配置された４つの上記コンデンサを備え、
   上記センサ制御回路が、上記プロセッサからのデータ取得要求に基づいて、上記押圧操作の操作位置に対応する上下左右のいずれかの方向を出力することを特徴とする請求項３に記載の携帯情報端末。
5. 上記割込条件記憶手段が、上記割込パラメータとして、第１閾値及び割込フラグを保持し、
   上記割込信号生成手段は、上記コンデンサの静電容量が第１閾値を越え、かつ、上記割込フラグが有効である場合に、上記センサ割込信号を生成し、
   上記プロセッサは、上記キー割込信号が入力された場合に、第１閾値として一定値を書き込み、上記割込フラグを有効化することを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末。
6. 上記プロセッサは、上記センサ割込信号に基づいて上記割込フラグを無効化し、上記コンデンサの静電容量が第２閾値を下回ったまま一定時間が経過した場合に当該割込フラグを有効化することを特徴とする請求項５に記載の携帯情報端末。

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