JP5759658B2 - 入力システムおよび電子機器の操作方法 - Google Patents
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第1の電極と第2の電極に関連する静電容量の変化を検出して指が特定のキーに接触したと判断したときに特定のキーの接触信号を出力する。検出回路はまた、指が特定のキーを押下したと判断したときに特定のキーの押下信号を出力する。
図1は、本実施の形態にかかるハードウェア・キーボードを搭載するノートPC10の外形を示す斜視図である。ノートPC10は、開閉可能なようにヒンジ結合されたディスプレイ筐体11とシステム筐体13を含む。ディスプレイ筐体11はディスプレイ15を収納する。システム筐体13は、内部にプロセッサ、メイン・メモリ、およびハードディスク・ドライブなどのシステム・デバイスを収納し、上面にはハードウェア・キーボード19を搭載する。ハードウェア・キーボード19の手前側には、キーボードを操作する際に掌を載せるパームレスト17が設けられている。パームレスト17の中央にはタッチパッド21が配置されている。
図2は、ハードウェア・キーボード19の代表的なキー100に単位電極を配置した様子を説明する図である。図2(A)は断面図で、図2(B)は単位電極101a、103aの平面図で、図2(C)は、単位電極101b、103bの平面図である。キー・トップ105はプラスチックなどの絶縁性の材料で形成されている。キー・キー・トップ105の上側には1対の単位電極101a、103aが配置されている。単位電極101a、103aの表面はプラスチックで形成されたキー・カバー107で覆われている。キー・カバー107は指の操作面を提供する。キー・カバー107は誘電率の高い材料を使用することが望ましい。キー・トップ105の下面には、単位電極101b、103bが配置されている。
図3は、ハードウェア・キーボード19の電極マトリクス140の構造を説明する図である。図3は煩雑さを避けるためにハードウェア・キーボード19が含む複数のキーのなかから抽出した16個のキーを例示している。複数のキーのそれぞれに対応する一群の単位電極101は相互に電気的に接続され各X電極161〜167を構成する。各単位電極101に対応する一群の単位電極103は相互に電気的に接続され各Y電極261〜267を構成する。1群のX電極161〜167はX電極群150を構成し、1群のY電極261〜267はY電極群250を構成する。X電極群150とY電極群250は電気的に絶縁されている。X電極群150とY電極群250は端子161a〜167a、端子261a〜267aでそれぞれ図6のデマルチプレクサ403またはマルチプレクサ405に接続される。
図5は、ハードウェア・キーボード19が座標信号と押下信号を生成する原理を説明する図である。座標信号は、キーを押下しないようにしながらジェスチャを入力したときに指が接触した各キーの座標を示す信号である。押下信号は通常のキーボードの操作を示す信号でスキャン・コードを生成するための信号である。図5は、図2のキー100の断面を模式的に示した図と、それに対応する端子161aと261aの間の等価回路を示している。等価回路は、交流電圧またはステップ電圧に対して応答する静電容量だけを示しており、抵抗やインダクタンスの成分は省略している。図5(A)は、キーから指が離れている状態を示し、図5(B)は指がキーに接触している状態を示し、図5(C)はキーが押下された状態を示している。なお、図5(B)は、指がキーに近接している状態も含む。
図6は、ハードウェア・キーボード19を含む入力システム400の構成を示すブロック図である。パルス生成回路401は、一定の周期のパルス電圧をデマルチプレクサ403に供給する。図3に示した電極マトリクス140は、端子161a〜167aがデマルチプレクサ403に接続され、端子261a〜267aがマルチプレクサ405に接続されている。
図6の入力システム400では接触信号または押下信号を出力するために、X電極群150とY電極群250の間の相互静電容量の変化を検出したが、本発明はX電極群150とY電極群250の自己静電容量を検出する方法を採用することもできる。図7は、X電極161〜167とY電極261〜267のそれぞれについて、入力なしの状態、接触入力状態、または押下入力状態に対応する自己静電容量の差を検出して接触信号および押下信号を生成する方法を説明する図である。図7(A)は、キーから指が離れている状態を示し、図7(B)は指がキーに接触している状態を示し、図7(C)はキーが押下された状態を示している。
これまで、ハードウェア・キーボード19で個別のキーについての静電容量の変化を利用して接触信号と押下信号を生成する入力システム400を説明したが、本発明は複数の入力座標を有するタッチパネルに適用することもできる。図8はタッチパネル500の構成を説明する図である。図8(A)は、X電極層530とY電極層550の平面図で、図7(B)は側面図である。
これまで、各キーまたは各座標位置において接触信号と押下信号を生成するために3個の電極を利用する例を説明したが、本発明は2個の電極を利用することもできる。図9は、2個の電極を利用して接触信号と押下信号を生成する方法を説明する図である。図9(A)は、X電極群610とY電極群620の平面図で、図9(B)〜(D)は側面図とその等価回路である。図9(B)は入力なし、図9(C)は接触入力あり、図9(D)は押下入力ありの状態を示している。X電極群610とY電極群620は、それぞれストライプ状の複数の帯状電極611〜617、621〜627で構成され相互に絶縁して積層される。帯状電極611〜617、621〜627は、グランド・プレーンに接続されないフローティング電極でもある。ここでは相互静電容量を検出するため帯状電極611〜617、621〜627とグランドとの間の浮遊容量は無視して考えることができる。
19 ハードウェア・キーボード(押下式キーボード)
100 キー
101、101a、101b、101c 単位電極
103、103a、103b、103c 単位電極
105 キー・トップ
113 共通電極
140 電極マトリクス
161〜167 X電極
261〜267 Y電極
Claims (14)
- 押下式の複数のキーを含むキーボード・システムであって、
共通電極と、
押下されたときに前記共通電極の方向に変位するキー・トップと、
前記共通電極と容量結合するように前記キー・トップに配置された第1の電極と、
前記共通電極と容量結合するように前記キー・トップに配置された第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極とに関連する静電容量の変化を検出して指が特定のキーに接触したと判断したときに前記特定のキーの接触信号を出力し、指が前記特定のキーを押下したと判断したときに前記特定のキーの押下信号を出力する検出回路と
を有するキーボード・システム。 - 前記検出回路は、前記第1の電極と前記第2の電極の間の静電容量の変化を検出する請求項1に記載のキーボード・システム。
- 前記共通電極がフローティング電極である請求項2に記載のキーボード・システム。
- 前記検出回路は、前記第1の電極と前記第2の電極のそれぞれのグランドとの間の静電容量の変化を検出する請求項1に記載のキーボード・システム。
- 前記共通電極が、システムのグランド・プレーンに接続されている請求項4に記載のキーボード・システム。
- 前記キー・トップがパンタグラフ式のリンク機構で支持されている請求項1に記載のキーボード・システム。
- 前記キーがラバー・ドームを含む請求項1に記載のキーボード・システム。
- X軸方向に配置された複数の前記第1の電極が相互に電気的に接続されてX電極を構成し、Y軸方向に配置された複数の前記第2の電極が相互に電気的に接続されてY電極を構成し、前記検出回路が前記X電極と前記Y電極の間の静電容量の変化を検出する請求項1に記載のキーボード・システム。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載されたキーボード・システムを有する携帯式コンピュータ。
- 共通電極と、それぞれ前記共通電極と容量結合するようにキー・トップに配置した第1の電極と第2の電極を備える押下式の複数のキーを有するキーボードを通じて電子機器を操作する方法であって、
指が前記複数のキーの各キー・トップの押下面に連続的に接触してジェスチャを入力したときに各キーについて前記第1の電極と前記第2の電極に関連する静電容量の変化を検出して指が接触した各キーの座標信号を生成するステップと、
指が特定のキーを押下したときに、前記第1の電極と前記第2の電極に関連する静電容量の変化を検出して前記特定のキーのスキャン・コードを生成するステップと
を有する方法。 - 共通電極と、それぞれ前記共通電極と容量結合するように配置した第1の電極と第2の電極を備える押下式の複数のキー・トップを有するキーボード・システムから電子機器に入力する方法であって、
前記第1の電極と前記第2の電極とに関連する静電容量の変化で、特定のキー・トップに対する指の接触を検出して接触信号を出力するステップと、
前記特定のキー・トップが指により押下されたときに、前記第1の電極と前記第2の電極とに関連する静電容量の変化で、前記キー・トップが前記共通電極の方向に変位したことを検出して押下信号を出力するステップと
を有する方法。 - 前記接触信号を出力するステップと前記押下信号を出力するステップが、前記第1の電極と前記第2の電極の間の静電容量の変化を検出するステップを含む請求項11に記載の方法。
- 前記キー・トップがパンタグラフ式のリンク機構で支持されている請求項11に記載の方法。
- X軸方向に配置された複数の前記第1の電極が相互に電気的に接続されてX電極を構成し、Y軸方向に配置された複数の前記第2の電極が相互に電気的に接続されてY電極を構成し、前記接触信号を出力するステップと前記押下信号を出力するステップが前記X電極と前記Y電極の間の静電容量の変化を検出するステップを含む請求項11に記載の方法。
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