JP6160534B2 - キーマトリクス回路 - Google Patents

Description

本発明は、キーマトリクス回路に関する。

近年普及している携帯電話、カーナビゲーションのような電子機器類等の操作キー（例えば、テンキー）には、一般的にキーマトリクス回路が用いられている。このようなキーマトリクス回路が用いられている機器類は、その機能の向上に伴い操作が複雑化してきており、従来のようなキーを単独で使用するだけでは機器類が有する複数の機能全てに対応することが困難になってきている。

このため、キーを単独で使用するだけではなく、複数のキーを同時押下げするような使い方を加えることで、キーの数を増やさずにより多くの機能に対応したキー操作を可能にすることが望まれている。しかしながら、キーマトリクス回路では、３個のキーを同時押下げすると、押下げされていない他のキーが押下げされた場合と、区別がつかなくなることがあり、正確に検出ができないという問題があった。

そのような課題を解決するために、従来、例えば、特許文献１には、全てのキースイッチに、抵抗入りのキースイッチを使用することで、３個のキーが同時押下げされても、正確に押下げされているキーを検出することが可能な構成が記載されている。

特開２００９−３２２０３号公報

しかしながら、抵抗入りのキースイッチは、特殊な部品であるため高価であり、特許文献１に記載されている構成を採用すると、コストを低く抑えることが難しいという問題がある。一方で、通常のキースイッチに外付け抵抗を付加することで抵抗入りのキースイッチと同様の機能を実現するようにすれば安価に構成できる。このため、特許文献１に記載された抵抗入りのキースイッチを全て通常のキースイッチと外付け抵抗とを組み合わせた構成に置き換えれば、コストを低く抑えることが可能である。

ところが、キーマトリクス回路が用いられる操作キー等には、広い実装スペースを占有することが許されておらず、このため、通常のキースイッチと外付け抵抗とを組み合わせた構成にすれば、新たに必要となる外付け抵抗による実装スペースの増大が問題となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、３個のキースイッチが同時押下げされた場合でも、正確に押下げされているキースイッチを検出することが可能なキーマトリクス回路を、低コスト化が可能である通常のキースイッチと外付け抵抗とを用いた構成で実現しつつ、実装スペースの増加を抑制したキーマトリクス回路を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明は以下の構成によって把握される。
（１）本発明のキーマトリクス回路の１つの態様は、第１のキースキャン出力信号線と、第２のキースキャン出力信号線と、プルアップ抵抗を介して電源電圧が印加された複数のキーリターン入力信号線と、押下されることで前記第１のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第１のキースイッチ群と、押下されることで前記第２のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第２のキースイッチ群とを備え、前記第１のキースイッチ群のキースイッチと前記第１のキースキャン信号線間、または前記第１のキースイッチ群のキースイッチと前記キーリターン入力信号線間に、抵抗が挿入されている回路と抵抗が挿入されていない回路とが交互に用いられ、前記第２のキースイッチ群のキースイッチと前記第２のキースキャン信号線間、及び前記第２のキースイッチ群のキースイッチと前記キーリターン入力信号線間には抵抗が挿入されていない回路が用いられている。

（２）本発明のキーマトリクス回路の他の態様は、第１のキースキャン出力信号線と、第
２のキースキャン出力信号線と、
プルアップ抵抗を介して電源電圧が印加された複数のキーリターン入力信号線と、
押下されることで前記第１のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第１のキースイッチ群と、
押下されることで前記第２のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第２のキースイッチ群とを備え、
第１のキーリターン信号入力線に接続された２つのキースイッチと前記第１のキーリターン入力信号線に隣接しない第２のキーリターン入力信号線に接続されたキースイッチとを経由する回り込みルート、及び、他のキースイッチが接続される前記第２のキーリターン入力信号線に接続されるキースイッチだけを経由する通常ルートの２つのルートには、前記キースイッチと前記キースイッチが接続されるキースキャン出力信号線間、または前記キースイッチと前記キースイッチが接続されるキーリターン入力信号線間に抵抗が配置された箇所が各々１箇所以上あり、前記回り込みルートに複数配置された前記抵抗の合成抵抗値が前記通常ルートに配置された前記抵抗の抵抗値の２倍の抵抗値となるように、前記抵抗の抵抗値が選択されている。

本発明によれば、３個のキースイッチが同時押下げされた場合でも、正確に押下げされているキースイッチを検出することが可能なキーマトリクス回路を、低コスト化が可能である通常のキースイッチと外付け抵抗とを用いた構成で実現しつつ、実装スペースの増加を抑制したキーマトリクス回路を提供することができる。

本発明の第１実施形態のキーマトリクス回路の構成を示す図である。 （ａ）第１実施形態の動作説明の図である。 （ｂ）（ａ）の等価回路を示した図である。 （ａ）第１実施形態の動作説明の図である。 （ｂ）（ａ）の等価回路を示した図である。 （ａ）キースイッチの同時押下げ時の誤検出を説明する図である。 （ｂ）（ａ）の等価回路を示した図である。 （ａ）第２実施形態の動作説明のための図である。 （ｂ）（ａ）の等価回路を示した図である。 （ａ）信号制御抵抗Ｂの抵抗値の選択のし方を説明するための図である。 （ｂ）（ａ）の等価回路を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という）について詳細に説明する。なお、本実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

（第１実施形態の構成）
図１に本実施形態のキーマトリクス回路１０の構成が示されている。図１に示すように、本実施形態のキーマトリクス回路１０は、キーマトリクス部１１と、制御部１２とにより構成される。

キーマトリクス部１１は、２つのキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ、スキャンラインＫＳ＿Ｂ）を有する。
以下では、説明の簡略化のために、特に断りの無い限り、スキャンラインＫＳ＿Ａを第１のキースキャン出力信号線と呼び、スキャンラインＫＳ＿Ｂを第２のキースキャン出力信号線と呼んで説明を行うが、スキャンラインＫＳ＿Ｂを第１のキースキャン出力信号線とした場合は、スキャンラインＫＳ＿Ａが第２のキースキャン出力信号線である。

図１に示されるように、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）と第２のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ｂ）に対して複数のキーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）が交差するように配置されている。尚、キースキャン出力信号線とキーリターン入力信号線は図の上では交差しているが、その交点で電気的に接続はされていない。

なお、図１では、各キーリターン入力信号線もキーマトリクス部１１から制御部１２までの配線経路上で交差しないようにされているが、キーマトリクス部１１から出て制御部１２へ導かれる途中では、配線の関係で交差する場合がある。但し、その場合でも電気的に接続されているわけではない。

さらに、スキャンラインＫＳ＿ＡとリターンラインＫＲ＿１とはキースイッチＳＷ１が押下されたとき電気的に接続され、スキャンラインＫＳ＿ＡとリターンラインＫＲ＿２とはキースイッチＳＷ２が押下されたとき電気的に接続され、スキャンラインＫＳ＿ＡとリターンラインＫＲ＿３とはキースイッチＳＷ３が押下されたとき電気的に接続され、スキャンラインＫＳ＿ＡとリターンラインＫＲ＿４とはキースイッチＳＷ４が押下されたとき電気的に接続される。尚、以降ではキースイッチと、キースイッチと対応するスキャンラインを接続する配線と、キースイッチと対応するリターンラインを接続する配線及びキースイッチとキースイッチに対応するスキャンライン間またはキースイッチとキースイッチに対応するリターンライン間には後述する信号制御抵抗が配置される場合がある。これらをまとめて表現する場合にはキースイッチ配線と呼ぶ。

以下では、特に断りのない限り、この第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）と各キーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）とを対応するキースイッチが押下されたとき電気的に接続するキースイッチ配線をまとめて表現する場合には、第１のキースイッチ配線群と呼ぶ。
なお、前述したように、スキャンラインＫＳ＿Ａを第２のキースキャン出力信号線と呼ぶ場合には、この第１のキースイッチ配線群は第２のキースイッチ配線群と呼ばれるものとする。

同様に、スキャンラインＫＳ＿ＢとリターンラインＫＲ＿１とはキースイッチＳＷ５が押下されたとき電気的に接続され、スキャンラインＫＳ＿ＢとリターンラインＫＲ＿２とはキースイッチＳＷ６が押下されたとき電気的に接続され、スキャンラインＫＳ＿ＢとリターンラインＫＲ＿３とはキースイッチＳＷ７が押下されたとき電気的に接続され、スキャンラインＫＳ＿ＢとリターンラインＫＲ＿４とはキースイッチＳＷ８が押下されたとき電気的に接続される。

また以下では、特に断りが無い限り、この第２のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ｂ）と各キーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）と、対応するキースイッチが押下されたとき電気的に接続されるキースイッチ配線をまとめて表現する場合には、第２のキースイッチ配線群と呼ぶ。
なお、前述したように、スキャンラインＫＳ＿Ｂを第１のキースキャン出力信号線と呼ぶ場合には、この第２のキースイッチ配線群は第１のキースイッチ配線群と呼ばれるものとする。

そして、図１に示される例では、キースイッチＳＷ１が設けられたキースイッチ配線に信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が設けられ、キースイッチＳＷ３が設けられたキースイッチ配線には信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ３が設けられている。

なお、以下では、この第１のキースイッチ配線群に設けられている信号制御抵抗のことを信号制御抵抗Ａと呼ぶ場合もある。
また、特に断らない限り、信号制御抵抗Ａはそれぞれ同じ抵抗値であるものとして説明を進める。
但し、上記で述べた通り、スキャンラインＫＳ＿Ａを第２のキースキャン出力信号線と呼ぶ場合には、スキャンラインＫＳ＿Ｂが第１のキースキャン出力信号線であり、このスキャンラインＫＳ＿Ｂのキースイッチ配線群が第１のキースイッチ配線群である。
従って、この場合には、信号制御抵抗Ａは、キースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ｂ）のキースイッチ配線群に設けられている信号制御抵抗のことを意味する。

図１に示されるように、各キーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）には、それぞれプルアップ抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を介して電源電圧ＶＤＤが印加されている。
なお、一般には、この電源電圧ＶＤＤは、いずれのキーリターン入力信号線に対しても同じ電源電圧ＶＤＤが印加される場合が多いので、以下では、特別に断らない限り、各キーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）には、同じ電源電圧ＶＤＤが印加されているものとする。

（キーマトリクス回路の基本動作）
以下では、簡単に、上記構成において、どのようにしてキースイッチのＯＮ、ＯＦＦが検出されるのかについて基本動作を説明する。なお、以降では、キースイッチがＯＮである場合をキースイッチが押下げされていると言い、ＯＦＦである場合をキースイッチが押下げされていないという場合もある。

先ず、各キーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）には、それぞれプルアップ抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）を介して電源電圧ＶＤＤが常に印加されている。

制御部１２には、図示を省略した４個のＡ／Ｄ（Analog／Digital）入力ポートを有するマイコンが実装されており、その入力ポートに、それぞれの各キーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）が接続されている。
従って、いずれのキースイッチもＯＦＦの場合、つまり、押下げされていない場合には、それぞれの入力ポートでは、印加されている電源電圧ＶＤＤに応じた電圧値（電位差）、つまり、電圧値＝ＶＤＤの状態が検出される。

一方、２つのキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ、スキャンラインＫＳ＿Ｂ）では、スキャンを行いたいキースキャン出力信号線の電圧値＝０とし、他方のキースキャン出力信号線の電圧値＝ＶＤＤとする。この動作は、一定の時間間隔で切り替えが行われている。

つまり、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）の電圧値＝０で第２のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ｂ）の電圧値＝ＶＤＤの状態が一定時間あり、このときにはスキャンを行っているキースキャン出力信号線は、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）である。

一定時間経過後、今度は、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）の電圧値がＨｉｇｈで第２のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ｂ）の電圧値＝０の状態とされ、このときにはスキャンを行っているキースキャン出力信号線は、第２のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ｂ）である。
このように、キースキャン出力信号線のスキャンは、ある時間間隔で交互に繰り返されている。

ここで、スキャンを行っているキースキャン出力信号線が第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）である場合について以下で説明する。
この場合、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のいずれのキースイッチもＯＦＦ、つまり、押下げされていない時には、やはり、それぞれの入力ポートでは、印加されている電源電圧ＶＤＤに応じた電圧値（電位差）、つまり、電圧値＝ＶＤＤの状態が検出されている。

一方、例えば、キースイッチＳＷ２がＯＮ、つまり、押下げされると、キースイッチＳＷ２を有するキースイッチ配線によって、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）とリターンラインＫＲ＿２のキーリターン入力信号線とは導通することになる。
このため、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）の電圧値＝０を受けてリターンラインＫＲ＿２のキーリターン入力信号線の電圧値＝０となる。

リターンラインＫＲ＿２のキーリターン入力信号線には、ＳＷ２とＳＷ６のキースイッチ配線が接続されているが、スキャン中のキースキャン出力信号線は、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）であるので、これに対応したキースイッチはＳＷ２である。

従って、第１のキースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ）をスキャンしている時に、リターンラインＫＲ＿２のキーリターン入力信号線の電圧値（電位差）が変化すると、キースイッチＳＷ２がＯＮ、つまり、押下げされていることが検出される。
同様に、キースイッチＳＷ１だけがＯＮ、つまり、押下げられている場合も、基本的には上記キースイッチＳＷ２の動作と同じ動作でキースイッチＳＷ１が押下げられていることが検出されることになる。

しかし、キースイッチＳＷ１を有するキースイッチ配線には、信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が設けられているので、リターンラインＫＲ＿１のキーリターン入力信号線の電圧値Ｌｏｗは、先ほどのキースイッチＳＷ２の時の電圧値＝０とは異なる電圧値（電位差）として検出されることになる。

その他のキースイッチが押下げられている場合も、基本的な動作、つまり、どのキースキャン出力信号線をスキャンしている時に、どのキーリターン入力信号線の電圧値（電位差）の変化が検出されるのかによって、どのキースイッチがＯＮ、つまり、押下げされているのかが判断される。
但し、上記で触れたように、キーリターン入力信号線の電圧値（電位差）は、信号制御抵抗を経由しているか否かによって、異なる電圧値（電位差）として検出されている。

（複数のキースイッチが同時押下げされた時の動作）
本発明の基本的な動作は、上記で説明した通りであり、以下では、同時に複数のキースイッチがＯＮ、つまり、押下げられる場合について説明する。
図２（ａ）は、図１と基本的に同じ回路図を示しているが、信号の流れを見やすくするために、キースキャン出力信号線（スキャンラインＫＳ＿Ａ、ＫＳ＿Ｂ）とキーリターン入力信号線（リターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２、ＫＲ＿３、ＫＲ＿４）の部分だけを主に示し、制御部１２及びプルアップ抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）などを省略して図示している。

まず、隣接する４つのキースイッチ配線群（例えば、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５、ＳＷ６）のうちの複数のキースイッチが同時押下げされている場合の動作について説明を行う。
以下、特別断らない限りは、キースイッチ配線群は、キースイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５、ＳＷ６を意味するものとする。

最初に、キースイッチ配線群の中で、図２（ａ）の斜めのハッチングが施されているキースイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５が同時押下げされている状況を想定して説明を進める。
なお、上記のキーマトリクス回路の基本動作では、電圧値が変化していく様子で説明したが、説明の簡略化のため、スキャン信号という表現を用いて、信号の流れとして説明を行う。

図２には図示していないが、スキャンラインＫＳ＿Ａをスキャンする場合、つまり、スキャンラインＫＳ＿Ａにスキャン信号が出力された場合には、そのスキャン信号の流れ（電圧の変化の流れ）は、キースイッチＳＷ１とキースイッチＳＷ２を、それぞれ経由してリターンラインＫＲ＿１とＫＲ＿２とに入力されることになる。

この場合には、スキャンラインＫＳ＿Ａをスキャンしている時に、押下げされているキースイッチＳＷ１、ＳＷ２に対応したリターンラインＫＲ＿１、ＫＲ＿２にスキャン信号が入力される（電圧値（電位差）の変化が検出される。）ことになり、キースイッチＳＷ１、ＳＷ２が押下げされていると判定される。これは、正しい判定状態であるので何ら問題はない。

一方、図２（ａ）に示されるように、スキャンラインＫＳ＿Ｂをスキャンするために、スキャンラインＫＳ＿Ｂからスキャン信号を出力（スキャンラインＫＳ＿Ｂの電圧値Ｌｏｗ）すると、リターンラインＫＲ＿２にスキャン信号が入力される経路が２つ存在する。

まず、通常の１つのキースイッチが押される場合でリターンラインＫＲ＿２にスキャン信号が入力されるのは、図２（ａ）に示す実線の経路を経由する時、つまり、キースイッチＳＷ６が押下げられている場合である。
なお、１つのキースイッチを押下げる場合の方が一般的であるため、以降では、この場合のスキャン信号の経路のことを通常ルートと呼ぶ。

一方、図２（ａ）を見るとわかるとおり、この３つのキースイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５）を同時押下げした場合には、スキャン信号は、点線で示す経路を経由してもリターンラインＫＲ＿２に入力されることが可能である。
なお、以降では、このような複数のキースイッチを経由するスキャン信号の経路のことを回り込みルートと呼ぶ。

今、実際に、押下げされているのは、キースイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５）であるが、普通は、一般的なルートを経由してスキャン信号が、リターンラインＫＲ＿２に入力されたと考えるので、そうすると、キースイッチＳＷ６は押下げされていないにも関わらず、ＳＷ６が押下げられているものと誤検出される可能性がある。
若しくは、このような回り込みルートが存在することを前提とすれば、キースイッチＳＷ５とＳＷ６のどちらのキースイッチが押下げられているのか判定ができないことになる。

以下では、上記のような誤検出の可能性がある２つのルートが存在する時の本構成の動作について、さらに説明する。
図２（ｂ）にスキャン信号の経路を直線的に示した等価回路を示している。
なお、図２（ｂ）でもプルアップ抵抗Ｒ１や制御部１２等を省略して図示している。

図２（ｂ）の左側は、通常ルートの場合の等価回路を示しており、一方、図２（ｂ）の右側は、回り込みルートの等価回路を示している。
図２（ｂ）に示される通り、本発明の構成では、通常ルートには信号制御抵抗が存在せず、一方、回り込みルートには、信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が存在する。
従って、リターンラインＫＲ＿２に入力されるスキャン信号は、通常ルートと回り込みルートとでは、この信号制御抵抗の有無の影響を受けるので異なる電圧値（電位差）として検出される。

次に、図３（ａ）の斜めのハッチングが施されているキースイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ６が同時押下げされている状況を想定した場合について見てみる。
ここでも、図示を省略しているが、スキャンラインＫＳ＿Ａをスキャンする時には、先ほど説明したのと同様の結果が得られるので正しい判定状態であり、何ら問題はない。
一方、スキャンラインＫＳ＿Ｂをスキャンする場合には、図３（ａ）に示すように、やはり、リターンラインＫＲ＿１に入力されるルートとして２つのルート、つまり、実線で示す通常ルートと点線で示す回り込みルートとが存在する。

しかしながら、本発明の構成では、図３（ｂ）に示すように、通常ルートの場合（図左側）には信号制御抵抗が存在せず、一方、回り込みルートの場合（図右側）には、信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が存在する。
従って、リターンラインＫＲ＿１に入力されるスキャン信号は、通常ルートと回り込みルートとでは、通常ルートでは信号制御抵抗が存在せず、回り込みルートでは信号制御抵抗が存在するため、回り込みルートを経由し入力されるスキャン信号の電圧は、通常ルートを経由し入力されるスキャン信号の電圧より信号制御抵抗が介在するため高い電圧となる。この電圧値（電位差）によって、どちらのキースイッチが押下げされているのかが判断でき、誤検出を回避することが可能である。

ここで、図２（ａ）及び図３（ａ）の通常ルートと回り込みルートとの関係に着目すると次のことがわかる。
例えば、図２（ａ）参照して説明を行うと、隣接する４つのキースイッチのうち、回り込みルートは３つのキースイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５）を経由し、通常ルートは残る１つのキースイッチ（ＳＷ６）を経由している。
図３（ａ）を見ても同じ関係になっている。つまり、回り込みルートは３つのキースイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ６）を経由し、通常ルートは残る１つのキースイッチ（ＳＷ５）を経由する。

図２（ａ）及び図３（ａ）で示した例では、回り込みルートはキースイッチＳＷ１とＳＷ２との両方を経由し、スキャンラインＫＳ＿ＡのキースイッチＳＷ１のキースイッチ配線に信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が設けられていることから必ず回り込みルートは、この抵抗の影響を受ける。

一方、通常ルートはスキャンラインＫＳ＿Ｂをスキャンしている時のキースイッチＳＷ５若しくはキースイッチＳＷ６を経由する時だけであり、これらのキースイッチ配線には信号制御抵抗が無い。
従って、上記の場合、必ず、回り込みルートと通常ルートとでは、異なる電圧値（電位差）となる。

仮に、信号制御抵抗がキースイッチＳＷ１のキースイッチ配線に設けられているのではなく、キースイッチＳＷ２のキースイッチ配線に設けられていたとしても同様の結果となることは明らかである。

一方、隣接する４つのキースイッチの中の３つを同時押下げするパターンとしては、図示していないが、キースイッチＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ６のキースイッチを押下げし、キースイッチＳＷ２を押下げしないような場合もある。
しかし、この場合も、先ほど説明した回り込みルートは３つのキースイッチを経由し、通常ルートは残る１つのキースイッチを経由する点は同じである。

つまり、スキャンラインＫＳ＿Ａからのスキャン信号は、キースイッチＳＷ１→ＳＷ５→ＳＷ６を経由してリターンラインＫＲ＿２に入力される回り込みルートとなり、一方、通常ルートはキースイッチＳＷ２を経由してリターンラインＫＲ＿２に入力されるルートである。

この回路の特徴としては、スキャンラインＫＳ＿Ａに設けられる信号制御抵抗が１つ飛びのキースイッチ配線に設けられている点がある。
つまり、本例では、キースイッチＳＷ１のキースイッチ配線に信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が設けられ、次のキースイッチＳＷ２のキースイッチ配線には信号制御抵抗がなく、キースイッチＳＷ３のキースイッチ配線に信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ３が設けられ、キースイッチＳＷ４のキースイッチ配線には信号制御抵抗がないというように、信号制御抵抗の有無が交互に現れるようにされている。

このように配置すると、上記で説明したように、通常ルートは回り込みルートが経由しない残る１つのキースイッチのみを経由するので、通常ルートに信号制御抵抗が無い場合（キースイッチＳＷ２を経由）には、回り込みルート（ＳＷ１→ＳＷ５→ＳＷ６経由）に信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が存在することになり、やはり、通常ルートと回り込みルートとでは異なる電圧値（電位差）となる。

同様に、キースイッチＳＷ２、ＳＷ５、ＳＷ６のキースイッチを押下げし、キースイッチＳＷ１を押下げしないような場合であっても、通常ルートの場合はキースイッチＳＷ１を経由して信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１の影響を受けたスキャン信号がリターンラインＫＲ＿１に入力されることになるが、回り込みルート（ＳＷ２→ＳＷ６→ＳＷ５経由）には信号制御抵抗が存在しないので、回り込みルートでリターンラインＫＲ＿１に入力されるスキャン信号は、信号制御抵抗の影響を受けていない。

従って、通常ルートと回り込みルートとでは異なる電圧値（電位差）となる。
この関係は、仮に、信号制御抵抗がキースイッチＳＷ１のキースイッチ配線に設けられているのではなく、キースイッチＳＷ２のキースイッチ配線に設けられていたとしても同様の結果となることは明らかである。

そして、キースイッチＳＷ２のキースイッチ配線に信号制御抵抗が設けられている場合のキースイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５、ＳＷ６の配置状態は、図２（ａ）で見れば、キースイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ６、ＳＷ７のキースイッチ配線群でキースイッチＳＷ３に信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ３が設けられている状態と変わる所が無い。
このことから、本構成であれば、どのように隣接する４つのキースイッチ配線群を決めたとしても誤検出することはない。

一方、リターンラインＫＲ＿４より先に、さらに、リターンラインＫＲ＿５やリターンラインＫＲ＿６といったリターンラインを設けてキースイッチを増やすことを考えても、このリターンラインの増加は、隣接する４つのキースイッチ配線群の数が増えるだけであるので、やはり、誤検出を回避することが可能である。
従って、本構成では、リターンラインの数には特に限定されない。
ここで、本構成を見ると、４つのキースイッチ配線のうち、１つに信号制御抵抗が設けられているだけである。

従って、全てのキースイッチ配線に信号制御抵抗を配置する場合に比べ、１／４の数の信号制御抵抗しか必要が無いので、信号制御抵抗を配置するために必要なスペースを大幅に削減することが可能である。

（第２実施形態の構成）
上記第１実施形態では、第１のキースイッチ配線群に交互に信号制御抵抗Ａを設け、第２のキースイッチ配線群に信号制御抵抗を設けないものとしていた。
第２実施形態は、第２のキースイッチ配線群にも信号制御抵抗Ｂを設けるものである。
第１実施形態では、隣接する４つのキースイッチ配線群での誤検出が確実に回避できることを示したが、この第２実施形態では、隣接する４つのキースイッチ配線群でなくても誤検出を回避することが可能になる。

例えば、第１実施形態の場合、図４（ａ）の斜めのハッチングが施されているキースイッチＳＷ３、ＳＷ７、ＳＷ５が同時押下げされている状況を想定すると、スキャンラインＫＳ＿Ａをスキャンする時に、実線で示す通常ルートと点線で示す回り込みルートが存在する。

そして、図４（ｂ）に示すように、この場合、通常ルートには信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１があり、回り込みルートにも信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ３があるので、抵抗値Ｒ＿ＳＷ１＝抵抗値Ｒ＿ＳＷ３であるとすると、押下げされていないキースイッチＳＷ１が押下げされているものと誤検出する可能性がある。
ここで、抵抗値Ｒ＿ＳＷ１≠抵抗値Ｒ＿ＳＷ３とすれば、再び、誤検出を回避することができる。

しかしながら、この関係は、リターンラインの数がもっと多い場合を考えると、キースイッチＳＷ３、ＳＷ７が押下げされている時に、キースイッチＳＷ５と同じ関係となるキースイッチが押された場合、常に発生する。

つまり、キースイッチＳＷ５は、信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１が設けられているキースイッチＳＷ１のキースイッチ配線が接続されているリターンラインＫＲ＿１に接続されているもう一方のキースイッチ配線にあるキースイッチであり、このキースイッチＳＷ５を有するキースイッチ配線には信号制御抵抗がない。これと、同じ状態にあるキースイッチが押下げされれば、同じことが起こる。

より具体的に説明すれば、仮に、図示していないが、図の左側に、さらに、リターンラインＫＲ＿−１があり、さらに左側にリターンラインＫＲ＿−２があったとすると、交互に信号制御抵抗が配置されるので、リターンラインＫＲ＿−２とスキャンラインＫＳ＿Ａとを接続するキースイッチＳＷ−２のキースイッチ配線には、信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ−２が設けられることになる。

そして、このリターンラインＫＲ＿−２とスキャンラインＫＳ＿Ｂとを接続するキースイッチＳＷのキースイッチ配線には、先ほどのキースイッチＳＷ５のキースイッチ配線のように信号制御抵抗が設けられていないので、このキースイッチ配線のキースイッチＳＷは、キースイッチＳＷ５と同じ状態にあり、このため、このキースイッチＳＷが押下げされると、先ほどのキースイッチＳＷ５が押下げられた場合と同様の状態が発生する。
先ほど、キースイッチＳＷ５を押下げたときの誤検出を回避するために抵抗値Ｒ＿ＳＷ１≠抵抗値Ｒ＿ＳＷ３とすれば誤検出が回避できることを説明したが、同様の手法で誤検出を回避するのであれば、抵抗値Ｒ＿ＳＷ−２≠抵抗値Ｒ＿ＳＷ３を満たすようにしなければならない。

このことを、順次各キースイッチについて繰り返して検証すればわかるが、この方法で誤検出を回避しようとすると、結局のところ、第１のキースイッチ配線群に設けられる信号制御抵抗Ａが全て異なる抵抗値を有していなければならないことになる。

一方、上記でも述べたように、第２実施形態では、第２のキースイッチ配線群にも信号制御抵抗Ｂを適宜配置する。
つまり、図５（ａ）に示すように、キースイッチＳＷ５を有するキースイッチ配線に信号制御抵抗Ｂ（Ｒ＿ＳＷ５）を設けることで、図５（ｂ）に示されるように、通常ルートではスキャン信号が経由する信号制御抵抗としては信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ１だけであるが、回り込みルートでは信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ３とＲ＿ＳＷ５とが直列に存在する状態となる。
従って、抵抗値Ｒ＿ＳＷ１＝抵抗値Ｒ＿ＳＷ３の関係であったとしても回り込みルートに信号制御抵抗Ｒ＿ＳＷ５が存在するため、通常ルートと回り込みルートとでは電圧値（電位差）が異なり、誤検出を回避することができる。

先ほど、説明したリターンラインＫＲ＿−２とスキャンラインＫＳ＿Ｂとを接続するキースイッチＳＷのキースイッチ配線にも信号制御抵抗Ｂが配置されれば、抵抗値Ｒ＿ＳＷ−２＝抵抗値Ｒ＿ＳＷ３であったとしても誤検出が回避される。
従って、当然、本発明の第１実施形態で、信号制御抵抗Ａの全ての抵抗値を異なるものとしても良いが、リターンラインの数が増えれば、それだけ多くの種類の信号制御抵抗が必要になる。
そして、信号制御抵抗の種類は無制限にあるわけではないので、このことを考えれば、リターンラインの数が多い場合には、本発明の第２実施形態の第２のキースイッチ配線群に、適宜、信号制御抵抗Ｂを配置する方が好ましいといえる。

但し、この場合、信号制御抵抗Ｂの抵抗値としては、回り込みルートの抵抗値と通常ルートの抵抗値とが異なる抵抗値となるように選択する。
例えば、図６は、図５と同様の抵抗配置とした場合を示しているが、図５では、キースイッチＳＷ５が押下げられていたのをキースイッチＳＷ１が押下げられ、キースイッチＳＷ５を押下げないようにした場合を示している。
そして、図６（ａ）に示すように、スキャンラインＫＳ＿Ｂをスキャンする場合、実線の通常ルートと点線の回り込みルートが存在する。
図６（ｂ）に通常ルートと回り込みルートの等価回路を示しているが、通常ルートの抵抗値は信号制御抵抗Ｂ（Ｒ＿ＳＷ５）の抵抗値となる。
一方、回り込みルートには、信号制御抵抗Ａ（Ｒ＿ＳＷ１、Ｒ＿ＳＷ３）があるので、回り込みルートの抵抗値（合成抵抗値）は、信号制御抵抗Ａの抵抗値の２倍の抵抗値である。
ここで、信号制御抵抗Ｂ（Ｒ＿ＳＷ５）が信号制御抵抗Ａの２倍の抵抗値とされていると、通常ルートの抵抗値と回り込みルートの抵抗値とが同じになる。
したがって、この場合、通常ルートと回り込みルートとでは電圧値（電位差）が同じになり、誤検出することになる。
このことから、信号制御抵抗Ｂを設ける場合には、回り込みルートの抵抗値と通常ルートの抵抗値とが異なる抵抗値となるように、信号制御抵抗Ｂの抵抗値を選択する。

なお、上記では、３つを同時押下げする場合を例にとって、説明してきたが同時押下げするキースイッチの数はもっと多くても良い。
この場合、第２実施形態で示したように、第２のキースイッチ配線群の中の適切なキースイッチ配線に信号制御抵抗Ｂを設けることで回り込みルートによる誤検出を抑制することができる。
また、信号制御抵抗Ｂの種類を何種類か設けておき、配置場所だけでなく、抵抗値の違いも利用することで、さらに、誤検出を抑止することが可能になる。

この第２実施形態において、仮に、第２のキースイッチ配線群のキースイッチ配線の全てに信号制御抵抗Ｂを設けたとしても、第１のキースイッチ配線群には、交互にしか信号制御抵抗Ａが設けられていないので、全てのキースイッチ配線に信号制御抵抗を設けることを考えれば、必要とされる信号制御抵抗の数は２５％削減される。したがって、全てのキースイッチ配線に信号制御抵抗を設ける場合に比べ、やはり、信号制御抵抗を配置するのに必要なスペースを削減することが可能である。

以上の通り、本発明の基本構成である第１実施形態では、隣接する４つのスイッチ群の中で任意の３つのキースイッチを押下げしたとしても、誤検出することなく確実に押下げされているキースイッチを判定することが可能である。

キーマトリクス回路の主要な使用形態の一つは、携帯電話、カーナビゲーションのような電子機器類等の操作キー（例えば、テンキー等）であり、当然、この操作は人が手動で行うことが多い。
従って、複数のキースイッチが同時押下げされる場合、指が届く範囲内で行われることが多いといえる。
このことから、同時押下げされる場合は、隣接間のキースイッチが同時押下げされる頻度が高いが、本発明の基本構成では、その頻度が高い隣接キースイッチ間での同時押下げを良好に検出できる。

その上で、それを実現するために全てのキースイッチを有するキースイッチ配線に信号制御抵抗を設けていないので、信号制御抵抗を配置するためのスペースの増加を大幅に削減することができるのでキーマトリクス回路に求められる省スペース化の点でも良好である。

本発明の第２実施形態では、信号制御抵抗の数は、第１実施形態よりも少し増えるが、隣接キースイッチだけでなく、離れたキースイッチ間での同時押下げを行う場合でも誤検出を抑制したキーマトリクス回路が実現できる。信号制御抵抗の配置箇所や抵抗値を適切に設計することで、より複雑で、より数が多いキースイッチの同時押下げに対応したキーマトリクス回路を実現することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０…キーマトリクス回路、１１…キーマトリクス部、１２…制御部、ＫＳ＿Ａ，ＫＳ＿Ｂ…スキャンライン（キースキャン出力信号線）、ＫＲ＿１〜ＫＲ＿４…リターンライン（キーリターン入力信号線）、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…キースイッチ（第１のキースイッチ配線群）、ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８…キースイッチ（第２のキースイッチ配線群）、Ｒ＿ＳＷ１，Ｒ＿ＳＷ３，Ｒ＿ＳＷ５，Ｒ＿ＳＷ７…信号制御抵抗

Claims (2)

1. キーマトリクス回路であって、
   第１のキースキャン出力信号線と、第２のキースキャン出力信号線と、
   プルアップ抵抗を介して電源電圧が印加された複数のキーリターン入力信号線と、
   押下されることで前記第１のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第１のキースイッチ群と、
   押下されることで前記第２のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第２のキースイッチ群とを備え、
   前記第１のキースイッチ群のキースイッチと前記第１のキースキャン信号線間、または前記第１のキースイッチ群のキースイッチと前記キーリターン入力信号線間には、抵抗が挿入されている回路と抵抗が挿入されていない回路とが交互に用いられ、前記第２のキースイッチ群のキースイッチと前記第２のキースキャン信号線間、及び前記第２のキースイッチ群のキースイッチと前記キーリターン入力信号線間には抵抗が挿入されていない回路が用いられたことを特徴とするキーマトリクス回路。
2. キーマトリクス回路であって、
   第１のキースキャン出力信号線と、第２のキースキャン出力信号線と、
   プルアップ抵抗を介して電源電圧が印加された複数のキーリターン入力信号線と、
   押下されることで前記第１のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第１のキースイッチ群と、
   押下されることで前記第２のキースキャン出力信号線と前記各キーリターン入力信号線とを電気的に接続する第２のキースイッチ群とを備え、
   第１のキーリターン信号入力線に接続された２つのキースイッチと前記第１のキーリターン入力信号線に隣接しない第２のキーリターン入力信号線に接続されたキースイッチとを経由する回り込みルート、及び、他のキースイッチが接続される前記第２のキーリターン入力信号線に接続されるキースイッチだけを経由する通常ルートの２つのルートには、前記キースイッチと前記キースイッチが接続されるキースキャン出力信号線間、または前記キースイッチと前記キースイッチが接続されるキーリターン入力信号線間に抵抗が配置された箇所が各々１箇所以上あり、前記回り込みルートに複数配置された前記抵抗の合成抵抗値が前記通常ルートに配置された前記抵抗の抵抗値の２倍の抵抗値となるように、前記抵抗の抵抗値が選択されていることを特徴とするキーマトリクス回路。

Images