KR20080081330A - 비-잠금 감소된 키 입력 모호성을 가지는 용량성 키보드 - Google Patents

비-잠금 감소된 키 입력 모호성을 가지는 용량성 키보드 Download PDF

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Abstract

키보드, 키패드 및 다른 데이터 입력 장치는 키 모호성 문제를 겪을 수 있다. 소형의 키보드에서, 예를 들어 사용자의 손가락은 원하는 키에서 인접한 키들로 겹치기 쉽다. 용량성 키들의 어레이를 포함하는 키보드로부터 키 입력 모호성을 제거하는 반복적 방법은 어레이에서 각각의 키와 관련된 신호 세기를 측정하고, 최대치를 발견하기 위해 측정된 신호 세기를 비교하고, 최대 신호 세기를 가지는 키가 유일한 사용자-선택된 키라고 결정하고, 초기에 선택된 키의 신호 세기가 소정의 역치 레벨 밑으로 떨어지거나 또는 두 번째 키의 신호 세기가 첫 번째 키의 신호 세기를 초과할 때까지 선택을 유지하는 단계를 포함한다.
Figure P1020087017780
어레이, 신호 세기, 제어기, 센서

Description

비-잠금 감소된 키 입력 모호성을 가지는 용량성 키보드{Capacitive keyboard with non-locking reduced keying ambiguity}
본 발명은 용량성 위치 센서와 같은, 비-쌍안정(non-bistable) 키의 어레이를 제어하기 위한 방법 및 장치, 더 구체적으로는 용량성 키보드에서 선택된 키에 인접한 키로부터의 우연한 잘못된 입력을 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
용량성 근접 센서의 어레이는 종종 키보드, 키패드 다른 터치-입력 장치에 사용된다. 종래의 금속 스위치 대신에 용량성 센서의 사용을 가져오는 용량성 센서의 2 가지 특성은: 1) 용량성 센서는 작은 크기로 제조될 수 있고, 이는 소형의, 단단히 포장된 키보드가 요구된다면 바람직하다; 그리고 2) 용량성 센서는 특히 환경적으로 밀봉하기 쉽고, 이는 키 보드가 습한 환경에서 사용되는 경우 바람직하거나 또는 오염물질이 키보드에 쏟아질 수 있는 걱정이 있는 경우 바람직하다.
종래의 용량성 센서는, 단단히 포장되는 경우, 또는 도전성 액체 필름의 앞에 사용되는 경우, 키 입력 모호성 문제를 겪는다. 소형 키보드에서, 예를 들어, 사용자의 손가락은 바랬던 키로부터 인접한 키로 겹쳐지기 쉽다. 이는 특히 사용자가 큰 손가락을 가지거나 또는 그 또는 그녀가 손가락을 변형시키기에 충분히 강하 게 키보드 표면을 누르는 경우 문제가 된다. 동일한 종류의 효과는 도전성 필름이 키보드 상으로 쏟아진 경우 발견되고, 이 경우에 사용자의 손가락은 마치 퍼들(puddle)의 크기인 것처럼 감지된다. 이 종류의 문제는 특히 음료 및 음식 소스를 흘리는 일이 종종 발생하는 음식 서비스 시설에 사용되는 금전 등록기 키보드에 민감하다.
미국 특허 5,730,165호에, 발명자는 단일 결합 플레이트를 이용하는 용량성 필드 센서 및 접지로 결합 플레이트의 커패시턴스, Cx에서의 변화를 검출하는 방법을 개시하였다. US 5,730, 165에 개시되어 있는 장치는 결합 플레이트를 충전하고 플레이트에서 전하 검출기로 전하를 이어서 전송하기 위한 펄스 회로소자를 포함하며, 이는 샘플링 커패시터, Cs일 수 있다. 전송 동작은 결합 플레이트와 전하 검출기 사이에 전기적으로 연결되어 있는 전송 스위치에 의해 수행된다. 미국 5,730,165의 개시내용은 참조로서 본 발명에 통합되어 있다.
미국 특허 6,466,036에서 발명자는 접지에 대한 커패시턴스를 측정하기 위한 펄스 회로소자를 개시하고 있고, 회로소자는 복수의 전기 스위칭 소자를 포함하고, 이의 각각은 회로 접지 점 또는 전원 전압에 전기적으로 연결되어 있는 한 측면을 가진다. 많은 다른 응용에 대해서 뿐 아니라 키보드를 가지고 사용될 수 있는, 이 회로 장치는 종래 기술 펄스 회로소자보다 제조 기준(manufacturing practice) 및 이용가능한 집적 회로 설계와 더 호환적이고, 이는 일반적으로 적어도 하나의 스위칭 소자 플로팅(floating)의 한 측면을 가진다. 이들 개선된 장치는 낮은 제조 비용에서 우수한 성능을 제공한다. 미국 특허 6,466,036의 개시내용은 본 발명에 참 조로서 통합되어 있다.
US 특허 6,993,607에서 발명자는 각각의 키와 관련되어 있는 검출된 신호 세기를 반복하여 측정하고, 최대값을 발견하기 위해 모든 측정된 신호 세기를 비교하며, 최대 신호 크기를 가지는 키가 고유 사용자-선택 키이며 이때 선택된 키로부터의 신호가 소정의 공칭 역치 값 위에서 유지되는 한 모든 다른 키로부터의 신호를 무시하거나 또는 억제하는 반복 방법을 개시하고 있다. US 특허 6,993,607의 개시내용은 본 발명에 참조로서 통합되어 있다.
본 발명의 일 태양은 어레이 안의 각각의 키와 관련되어 있는 검출된 신호 세기를 측정하고, 최대치를 발견하기 위해 측정된 신호 세기를 비교하고, 최대 신호 세기를 가지는 키가 제 1의 유일한 사용자-선택 키라고 결정하고, 제 1 키의 신호 세기가 소정의 역치 레벨 미만으로 떨어지거나 또는 제 2 키의 신호 세기가 제 1 키의 신호 세기를 초과할 때까지 선택을 유지함으로써 키 입력 모호성을 제거하는 반복적 방법을 제공하는 것이다. 임의의 키가 선택된 경우 이의 신호 세기 값을 모든 다른 키들을 선택 해제하도록 모든 다른 키에 비하여 올릴 수 있다. 이 태양에서, 고려중인 어레이는 키보드일 수 있거나 또는 임의의 편리한 서브세트일 수 있다.
본 발명의 바람직한 특정 실시예는 각각의 키가 이와 관련되어 있는 개별 검출 적분기(integrator) 카운터(counter)(DI)를 가지는 용량성 키의 어레이이다. 각각의 DI는 관련 키로부터의 신호 세기가 소정의 공칭 역치 값 위에 있는 동안 각각의 용량성 획득 사이클 상에 하나의 증분 값에 의해 카운트 업(count up)하고, 신호 세기가 공칭 값보다 작다면 0을 향해 카운트 다운(count down)하는 시계방향 카운터이다. 키와 관련되어 있는 DI(detection integrator) 카운터가 개별적으로 선택된 TC(terminal count) 값을 만족시키는 경우. 제어기는 각각의 DI로부터 개별 입력을 수신하고 키들 중 하나가 선택된다고, 예를 들어, 이긴다고(win) 결정한다. 다운 카운트하는데 사용되는 증분 크기는 업 카운트하기 위한 증분 크기, 예를 들어, 1 과 동일할 수 있거나, 또는 잡음의 더 양호한 억제를 용이하게 하기 위해, 이기는(winning) 과정에 비하여 카운트-다운하는 '잃는' 과정을 우선적으로 가속하기 위해, 예를 들어 2로 다를 수 있다. 임의의 DI 카운터를 다운 카운트하는 비율은 또한 완전한 값일 수 있는, 즉 DI는 한 사이클에서 제거될 수 있다. 이 실시예에서, 2 이상의 키가 이들의 공칭 역치 위의 신호 세기를 가지는 경우, 더 작은 신호 세기를 가지는 키가 이 조건이 존재하는 동안 관련 DI 감소된 또는 제거된 각각의 사이클을 가질 것이다. 임의의 2 이상의 키가 동일 및 최대 신호 세기를 가진다면, 이와 같은 키의 DI는 이의 TC '이김'에 도달할 때까지 계속하여 증가할 것이고 유일 사용자 선택 키로 설정된다.
본 발명의 또다른 태양에서, 처음 순간에 선택된 키의 DI는 감소되거나 제거될 수 있고 관련 TC와 동일한 관련 DI를 가지며 자신의 역치 값 위에 있는 동안 제 2 키가 제 1 키의 신호 세기보다 큰 신호 세기에 의해 나중 순간에 선택되게 된다면 이 키의 신호 세기가 역치 값 위에 있고 DI가 관련 TC 값과 동일하더라도 키는 비선택이다. 관련 역치 값을 초과한 신호 세기를 가지는 다수의 키가 있다면, 관련 DI는, 하나의 키의 DI가 TC와 최종적으로 동일하고 이전에 선택된 키 이상을 포함하는 모든 다른 키를 이길 때까지, 경쟁에서 카운트 업하고 다운할 것이다.
위의 논의에서, 또다른 신호보다 큰 하나의 신호를 가지는 것의 원리가 설명의 목적을 위해 다소 간소화되어있음이 이해된다. 대체로 동일한 신호 세기를 가지는 2 개 이상의 키 사이에서의 미결정을 피하고 동요를 제거하기 위해, 바람직하게는, 이기는 키는 결정 과정의 연이은 반복에 있어 약간의 이점이 제공될 수 있다. 이는 예를 들어, 비-선택된 키의 신호에 작은 양에 의해 현재 선택된 키의 신호를 초과하도록 요구함으로써 행해질 수 있다. 이는 비-선택된 키의 신호에서 작은 양을 감하거나, 또는 선택된 키의 신호 상으로 작은 양을 더함으로써 행해질 수 있다.
본 출원인의 US 특허 6,993,607에 개시되어 있는 이 방법의 이점은 키 모호성을 감소하는 동안, 상기 방법이 하나의 키에서 다음 키로 손가락이 미끄러지는 경우 키 선택의 매끄러운 롤오버(rollover)를 허용한다는 것이다. 전술된 특허에서, 이기기 위해 제 1 키는 제 1 키가 상태를 유지하도록 남아있는 충분한 신호 세기를 가지도록 제공되어 있으면, 즉, 관련 역치 레벨의 초과하는 신호 세기를 가짐으로써, 최대 신호 세기가 새로운 키로 이동하는 경우에조차 선택되어 있다. 그러므로 발명은 '비-잠금' 키 모호성 감소로서 언급될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 검출 역치 값에 접근하고 정의된 키보드 이웃(neighborhood)에 있는 2 개 이상의 신호 세기가 역치 값을 초과하고 이들의 신호 세기가 동시에 서로 동일하다면(또는 선택된 허용 값 내에 있다면), 제어기에 의해 수행되는 알고리즘은 활성화되기 위한 2 개의 키 중 하나 불활성화되는 다른 키를 선언하는데 사용될 수 있다. 알고리즘의 넓은 다양성이 가능하고 키가 먼저 스캔되었음에 기초한 동작의 선언 또는, 활성 키의 랜덤하거나 또는 의사-난수(pseudo random) 선택을 포함하나 이에 제한되지 않음을 인식할 수 있다.
원리는 또한 DI의 단말 카운트(TC)가 하나에 동일하도록 선택되는 최소의 경우에 적용한다. 이는 어떠한 DI도 없는 동안 기능적으로 동일하지만, 그러나 이를 따라 금지 논리 게이트를 가지는 단순한 신호 비교 함수이다. 여기서, 금지 게이트(inhibiting gate)로의 입력은 또한 개별 역치 값을 초과한 개별 출력 신호를 가지는 경쟁하는 키들에 대해 이미 선택된 키를 지지하기 위해 연이은 비교를 비스듬히 하기 위해(skew) 이웃(neighborhood)에 있는 키들 중에서 신호 세기의 논리 비교를 포함한다.
전술된 이웃은 다양한 방법으로 정의될 수 있음을 당업자는 이해할 수 있다. 몇몇 경우에, 주어진 키의 이웃이 주어진 키에 인접한 모든 키로 이루어질 수 있거나, 또는 주어진 키와 이들 키 사이에서 단지 하나의 키만을 가지는 모든 키를 비교할 수 있다. 다른 경우에, 이웃은 매트릭스 어레이에서 -- 예를 들어, 하나의 키만이 입력 디지트(digit)의 시퀀스가 유일하게 결정되도록 한번에 활성되도록 하는 수치 데이터 입력 애플리케이션에 사용하기 위한 키보드에서, 모든 키를 포함할 수 있다. 다른 경우에, 타이핑 또는 컴퓨터 - 입력 키보드에서와 같이, 키의 이웃은 대문자사용 쉬프트 키, 제어 키, 및 동종의 것과 같은 특별한 목적의 키를 제외하고 키보드에서 모든 다른 키를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 몇 가지의 실시예는 선택적으로 고려하기 위해 또는 어레이에서 다양한 키를 무시하기 위해 제어기를 프로그램하는 사용자에 의해 구성가능한 키보드를 제공한다. 몇몇 경우에, 키 모호성 해결 목적을 위해 다른 것과 관계없이 각각 동작하는 2 개의 이웃이 있을 수 있다.
앞선 다소 넓은 요약된 설명이 본 발명을 어떻게 실행하는 지를 배우기를 원하는 사람 및 당업자에 사용될 수 있음이 신뢰될지라도, 앞선 설명부분이 모든 이점 및 특징을 나열하도록 의도되어 있지 않음이 이해될 수 있다. 당업자는 이들이 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위해 다른 장치를 설계하기 위한 기초로서 다음의 상세한 설명에 개시되어 있는 근본적 개념 및 특정 실시예 모두를 쉽게 사용할 수 있고 이와 같은 등가적 구성이 가장 넓은 형태로 본 발명의 범위 및 사상 내에 있음을 이해할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예가 본 발명의 열거된 특징 및 이점의 다양한 조합을 제공할 수 있으며, 모든 열거된 특징 및 이점보다 적은 특징 및 이점이 몇 실시예에 의해 제공될 수 있음을 언급될 수 있다.
도 1a-1c는 조밀하게 이격된 용량성 버튼의 어레이를 나타낸다.
도 2는 터치 표면 주의에 버튼을 가지는, 용량성 터치 스크린 또는 용량성 마우스 표면과 같은 2-D 터치 표면을 나타낸다.
도 3은 손가락이 2-D 마우스 또는 스크린 영역 외부로 빗나간 경우 터치 스크린 영역의 활성을 억제하기 위해 터치 표면 주의에 배치되어 있는 가드 링(guard ring)을 가지는, 용량성 터치 스크린 또는 용량성 마우스 표면과 같은 2-D 터치 표 면을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 장치에 관한 개략적 블록도이다.
도 5a는 키1이 초기에 활성인 경우 본 발명의 바람직한 방법에서 수행되는 논리 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5b는 키1이 초기에 불활성인 경우 본 발명의 바람직한 방법에서 수행되는 논리 동작을 나타내는 흐름도이다.
이 상세한 설명을 연구하는 데 있어, 읽는 사람에게 이 특허 명세서 전체에 사용된 소정의 단어 및 구의 정의를 언급함으로써 도움을 줄 수 있다. 이들 정의가 제공되는 언제나, 당업자는 많은, 대부분의 경우가 아니라면, 이와 같은 정의가 정의된 단어 및 구의 앞뒤의 사용에 적용한다는 것을 이해할 수 있다. 이 상세한 설명의 시작에서, "포함한다(include)" 및 "포함하다(comprise)"란 용어뿐만 아니라 , 이의 파생어는 제한 없이 포함을 의미함을 언급할 수 있다; "또는(or)"이란 용어는 및/또는을 의미하며, 포괄적이다. 이 명세서에서 일반적으로 사용되고 청구항에 특히 사용되는 바와 같이 '키(key)'란 용어는 사실상 비-쌍안정인 기계 전기 변환 장치의 터치가능한 부분을 언급한다. 이 용어는 특히 2 이상의 전기 컨덕터가 전기 연결을 형성하거나 차단하도록 서로 접촉으로 들어가고 이로부터 나올 수 있는 종래의 기계식 스위치를 배제한다. '키보드' '키패드' 및 동종의 모든 것은 어레이의 크기 또는 구성으로 제한 없이 데이터 입력에 대한 키의 어레이를 언급한다. '키'는 또한 대상물 또는 몸체 부분 센서와 같은 표준 인간 데이터 엔트리에 대해 의도되어 있지 않은 감지 영역, 또는 XY 터치 스크린 또는 '트랙패트(trackpad)'와 같은 차원 감지 표면일 수 있다. '터치(touch)'는 인간 또는 기계식 접촉 또는 키로의 근접을 의미할 수 있다. '사용자'는 인간 또는 기계식 대상물을 의미할 수 있다. '손가락'은 특히, 사람의 손가락, 기계 손가락, 또는 스타일러스(stylus)일 수 있다.
열리거나 또는 닫힌 쌍안정 전기-기계식 스위치와는 달리, 용량성 센서는 사용자의 손가락과 키보드의 감지 소자 사이의 결합 또는 범위 또는 터치의 정도에 의하여 변하는 신호를 제공한다. 주어진 센서로부터의 출력이 증가하는 가압력(activation force)과 함께 증가하는 압전형 센서의 어레이와 같은, 다른 비쌍안정 터치 센서는 용량성 키의 특성의 대부분을 공유한다. 따라서, 다음의 명세서의 대부분은 키와 사용자의 손가락, 스타일러스, 또는 다른 키-활성 또는 키 근접인 포인팅 도구 사이의 결합의 정도에 반응하는 출력 신호를 제공하는 비-용량성 키와 관련되는 바와 같이 이해되어야 한다.
도 1로 돌아가면, 본 발명으로부터 이점을 얻는 키 패널(11)에서 N 개의 조밀하게 이격된 용량성 키의 어레이를 발견한다. 이와 같은 작은 키 패널을 사용하는 경우 손가락은 의도된 키 이상을 포함하는 것을 피하기 어렵다. 바랬던 키 전극(1)을 터치하는 손가락은 쉽게, 점선으로 도시되어 있는, '핑거프린트(fingerfrient)' 외곽선(3)을 형성할 수 있고, 핑거프린트는 중심 위치(A)를 가진다. 이 핑거프린트는 또한 의도된 키와 다른 키를 포함할 수 있다. 터치되지 않은 키가 또한 터치 패널 내의 프린지-필드(fringe field) 효과 및 단순한 손가락 근접 때문에 신호에서의 증가를 보일지라도, 점선과 각각의 키 영역 사이의 교차 표면 영역의 양은 각각의 교차된 키가 터치 때문에 수신할 신호 레벨 변화의 양의 정당한 표현이다.
이 경우에, 핑거프린트에 의해 교차된 인접 키로부터 출력을 억제하는 동안 사용자에 의해 의도되는 하나의 키만을 선택하는 것이 바람직하다. 이 '비-잠금' 키 억제 발명에서, A에서 B로의 화살표에 의한 이동이 도시되어 있는, 위치 B에서 중심을 가지는 점선으로 도시되어 있는, 새로운 키 위치(4)로 손가락이 미끄러진다면, 이 이동은 상태를 여전히 유지하는데 충분한 신호를 가지더라도 제 1 키(1)가 단독으로 활성을 유지하도록 할 수 없으며, 즉 신호는 여전히 새로운 키로의 이동에 의해 감소됨에도 불구하고 역치 레벨 위에 여전히 존재한다. 대신에, 본 발명은 키(1) 보다 핑거프린트 교차의 더 높은 정도 때문에 더 큰 신호 레벨을 가지는, 새롭게 의도된 키(2)가, 키(1)의 활성 상태를 스위치 오프함으로써 단독으로 활성 키가 되는 것을 제공한다.
도 1b 및 도 1c는 위치 A(도 1b) 및 위치 B(도 1c)에서의 핑거프린트에 대하여 상대적인 전극 표면 교차에 의해 도 1a의 키 상의 신호에서의 변화를 더욱 상세히 설명한다. 신호 세기는 각각의 도면의 하부에 막대 플롯으로 도시되어 있다. 키가 사용자-선택 키의 상태를 이기기 위해, 신호 변화는 역치 값을 초과해야하고, 이의 신호는 가장 커야함이 요구된다. 도 1b에서, 키(1)가 이긴다. 도 1c에서, 키(2)가 이긴다.
키 선택 방법이 최대 신호 세기를 고름으로써 단독으로 동작한다면, 키보드 는 거의 동일한 신호 세기(예를 들어, 핑거프린트 영역)를 가지는 2 개의 키 사이에서 왔다 갔다하는 바람직하지 않은 빠른 스위칭 하에 있을 수 있다. 이런 종류의 '채터(chatter)'는 바람직하게는 이미 선택된 키를 지지하기 위해 키 선택 방법을 바이어싱(biasing)하거나 또는 비스듬하게 함으로써 방지된다. 즉, 전환 과정은 똑바른 등가물과 함께 일어날 수 있는 것보다 약간 더 어렵게 이루어진다. 이 바이어스는 연이은 키 선택 결정에서 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 이들 방식은 선택된 키와 관련되어 있는 신호로 증분 값을 추가하거나; 선택된 키의 신호 세기에 다음 선택에서 1 보다 더 큰 값을 곱하거나; 각각의 비선택된 키와 관련된 신호 세기에서 개별 증분 값을 감하거나; 또는 각각의 선택되지 않은 키의 신호 세기에 1 보다 작은 개별 값을 곱하는 것과 동일할 수 있다.
도 2는 주변 버튼(7)을 가지는 용량성 마우스 또는 용량성 터치 스크린 영역(6)의 구성을 나타낸다. 도 1a-c와 관련하여 설명된 동작의 원리는 도 1에 유사하게 적용되고, 영역(6)은 키 억제를 위해 단일 신호 세기를 가지는 단일 키로서 다루어질 수 있다. 키(7)가 포인팅 표면(6)에 매우 가깝고 핑거프린트(3,4)가 하나 이상의 용량성 버튼 및 용량성 스크린 모두를 겹칠 수 있는 경우 도 2가 적용된다. 또한, 도면이 2차원 터치 표면을 묘사할지라도, 동일한 고려사항이 슬라이더(slider), 스크롤-휠(scroll-wheel) 또는 동종의 것으로서 주로 언급되는 종류의 1 차원 터치 표면에 적용된다.
도 3은 주변 '키'(8)를 가지는 용량성 터치 입력 영역(6)의 구성을 나타낸다. 도 1과 관련하여 설명되어 있는 동작의 원리는 도 3에 유사하게 적용되며, 영 역(6)은 키 억제를 위해 단일 신호 세기를 가지는 신호 키로서 다루어질 수 있으며, 반면 외부 키(8)는 영역(6)과 키(8) 모두에 부분적으로 떨어지는 잘못된 터치를 검출하도록 동작한다. 영역(6)은 용량성 마우스 표면, 용량성 터치 스크린 또는 개별 키들을 포함하는 키보드와 같은 임의의 적합한 입력 장치를 포함할 수 있다.
이 예에서, 가드(guard) 전극(8)은 실제 제어 키로서 반드시 의도되어 있는 것은 아니다. 3에서 4로 미끄러지는 손가락은 활성 스크린(6)을 어쩌면 떠날 것이지만, 그러나 사실 터치는 'B'에서의 지역적 중심이 입력 영역의 외부에 대체로 놓여있기 때문에 올바르지 않다. '키'(8)는 이 위치 밖의 핑거프린트를 검출하고 적절한 로직은 스크린(6)이 또다른 처리에 의해 무시되거나 또는 검출을 벗어나도록 한다. 가드 링 구조의 몇 가지 사용은 키패드를 터치하는 손가락을 가지는 것을 포함하지 않는다는 것을 유의한다. 예를 들어, 용량성 셀 폰 키패드 주변에 가드 링을 배열할 수 있고 사용자가 셀 폰으로 이야기하고 그 또는 그녀의 머리에 대해 폰의 키패드를 들고 있는 동안 키패드에서 모든 키로부터 판독을 억제하도록 가드 링 출력을 사용한다.
후자의 경우에 가드 전극 '키'(8)는 또한 개별 고체 전극 형태, 예를 들어, 직사각형, 원반(disk), 호(arc), 또는 줄무의 또는 입력 영역(6)에 알맞게 근접한 몇 개의 다른 위치에서 놓여있는 다른 형태일 수 있다. 이 가드 전극은 이와 같은 불리한 상황하에서 키패드로부터 또다른 출력을 억제하기 위해 사용자의 머리 또는 다른 몸의 부분에 대해 제품을 두는 것에 의해(예를 들어, 사용자의 몸을 향해 키패드 측에 대해 옷 주머니 안에 제품을 두는 것에 의해) 활성화될 수 있다. 이와 같은 '키'에 대한 적절한 위치는 셀폰의 이어폰(earpiece) 가까이에, 키패드 또는 터치스크린으로부터 약간 떨어져 있을 수 있다.
가드 전극 '키'(8)는 또한 도 3에 나타난 바와 같이 링, 또는 기계식 폐쇄에 의해 활성되도록 입력 영역(6)에 알맞게 근접한 몇 개의 다른 위치에 놓여 있는, 직사각형, 원반, 호 또는 줄무늬 또는 다른 형태와 같은 개별 고체 전극 형태일 수 있다. 이는 닫혀진 경우, 가드 키(8)가 입력 영역(6)의 억제를 야기하도록 하는 커버를 제공할 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 장치를 사용하기 위해 위치 밖 핑거프린트를 결정하기 위해, 동일한 종류의 바이어싱(biasing) 장치는 전술된 바와 같이 채터를 방지하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 도 2와 관련하여 위에서 설명된 관계는 유사한 손가락 표면 영역에 대해 감지 채널의 이득을 가정하여, 다른 키에서 등가 핑거프린트 표면 영역은 유사한 신호 변화를 제공한다. 이는 도 1a-1c, 도 2 또는 도 3에 관하여 설명되어 있는 임의의 예에서 항상 상기 경우는 아니다. 다른 키들의 전극 크기는 동일할 수 없으며, (포류(stray) 부하 커패시턴스 변화와 같은) 다양한 이유로 다양한 키들 사이에서 전기 이득이 다를 수 있다. 이런 경우에 더해진 증분 값은 음일 수 있다. 대안으로, 경합하는 키로부터의 신호는 특정 구성에 따라 실험적으로 결정되는 스케일링 상수를 사용함으로써 등가의 상태로 스케일될 수 있다. 임의의 이벤트에서, 비교 목적을 위해 등가물로 신호를 스케일하고/하거나 오프셋할 수 있고 이에 의해 딱딱 소리 없는 바랬던 억제 효과를 생성할 수 잇다.
도 4를 참고하면, "키 1",..., "키 N"으로 이름 붙은 N 개의 용량성 근접 센 서(12)의 어레이를 포함하는, 본 발명의 장치(10)의 개략적 표현을 알 수 있다. 각각의 센서(12)는 데이터를 공급하고 적절한 제어 로직(16)에 의해 제어되는 개별 카운터 로직(14)으로의 출력을 가진다. 당업자는 카운터 로직(14) 및 제어 로직(16)이 개략도에서 개별 블록으로 표현되어 있을지라도, 이들 특징은 개별 물질적 회로 소자에 의해 제공될 수 있거나 또는 도 4에 점선으로 된 가상의 선(phantom line)에 의해 표시된 바와 같이, 단일 마이크로 제어기에 의해 모두 제공될 수 있음을 이해할 수 있다. 또한, 키(12)의 어레이가 간단한 선형 어레이로 묘사되어 있을지라도, 도 3과 관련하여 논의되어 있는 다양한 다른 구성뿐만 아니라, 금전 등록시 데이터 입력 키보드, 전화통신 및 금융 자동화에 일반적으로 사용되는 종류의 키패드, 컴퓨터 키보드로서 사용되는 어레이를 포함하나 이에 제한되지 않음을 본 출원을 읽는 사람들인 이해할 수 있다.
카운터(14)의 추가 또는 이의 논리 함수 등가물의 추가는 이 명세서의 원리에 따라 사용되는 경우, 다양한 키(12)로부터 신호 세기의 비교를 포함하는 방법에 의해 모호성을 제거하거나 해결할 수 있다. 이 과정은 하나 이상의 연이은 신호 샘플에 대해 차이를 조사하는 것을 포함한다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 이질적 키 신호를 억제하도록 또는 다른 방법으로 키 입력 모호성을 해결하도록 장치(10)를 동작하기 위한 본 발명의 바람직한 방법을 묘사하는 흐름도를 알 수 있다. 이 방법은 바람직하게는, 비-휘발성 메모리에 저장되어 있는 프로그램의 제어 하에서 동작하는 마이크로프로세서(18)에 의해 수행될 수 있거나, 또는 배선에 의해 접속된(hardwired) 로직을 제공하도록 연결된 개별 회로 소자에 의해 수행될 수 있다. 도 5a 및 도 5b의 흐름도가 관련 신호 레벨 S1 및 관련 검출 적분기 DI1를 가진 (다양하게 "키 1" 또는 "K1"라 이름 붙여진) 단일 센서 키(1)에 의해 동작을 설명할지라도, 이 간이화가 표현의 명료함을 위한 것이고 실제 키보드를 제어하는 알고리즘이 병렬 방식으로 N 개의 키들의 각각에 대해 설명된 방법을 실질적으로 수행할 수 있음을 이해할 수 있다.
설명된 방법은 센서 출력의 반복된 비교에 좌우되고, (1일 수 있는) 카운터 사이클의 약간의 선택된 수에 대한 검출 역치를 초과하는 출력을 가지고 이후 카운터의 사이클의 선택된 수에 대한 검출 역치를 또한 초과하는 어레이에서의 모든 센서의 가장 높은 출력을 가지는 센서에 기초하여 활성되거나 또는 '온(on)'되도록 단일 센서 출력을 선택한다. 이를 달성하기 위해 병렬로 모든 카운터을 클락(clock)하도록 선택할 수 있거나, 또는 카운터를 통해 스캔(scan)하고 사용자가 키보드의 동작에서 지연을 인식할 수 없는 충분히 짧은 시간 내에 각각의 센서에 대한 카운터 사이클의 선택된 수를 제공하도록 빠르게 연속하여 한 번에 이들을 동작할 수 있음을 인식한다.
센서 키 K1으로부터 획득된, 신호 S1(단계 24)는 선택된 신호 역치 값과 비교된다(단계 26). S1이 역치 값보다 작다면, K1과 관련되어 있는 DI에서, 값 DI1이 선택된 양(Z) 만큼 감분되거나 또는 0 보다 크다면 다른 방법으로 감소되다(단계 28). 값 S1이 검출 역치에 있거나 또는 위에 있다면, 이때 단계 29에서 모든 다른 신호 Sj에 대해 비교된다. 또다른 키가 활성인 경우 가능한 떨리지 않는 바이어스 값 'k'을 조건으로 하여, 터치로 인해 신호에서 가장 센 변경을 가진다면, 카운터 DI1은 증분할 수 있다(단계 31). 단계 30의 조건이 충족되지 않는다면, DI1은 감분되거나 다른 방법으로 감소된다(단계 28). 카운터 DI1이 단말 카운트 값 TC와 동일한 경우에만 키는 단계 33에서 활성 또는 ON된다. 동일한 경우 제어 로직은 모든 다른 활성 키가 불활성되도록 하고 자신의 개별 DI 카운터를 리셋한다. 다수의 키를 포함하는 키보드에서, 단지 하나 만이 한 번에 활성되어야 하고, 이 OFF 상태는 물론 임의의 주어진 키의 출력의 분석의 우세한 결과일 것이다. 위에서 설명된 바와 같이 카운터 값의 증분 또는 감분의 동작은 동일 결과를 달성하도록 수치적으로 역으로 될 수 있고 위의 설명에 논리적으로 등가이도록 고려될 수 있다.
도 5a에서, 키가 이미 활성 키에 대한 우위(dominance)를 얻기 위해, 선택 떨림을 방지하기 위해 단계 30에서 나타난 바와 같이, 작은 추가된 양 'k' 만큼 활성 키의 마지막 측정된 신호 레벨을 초과해야 한다. 값 k가 덧셈 상수로서 설명되어 있을지라도, 또한 활성 키의 신호 레벨의 퍼센트로서 결정될 수 있거나, 또는 임의의 다른 방법에 의해 결정될 수 있다. 비록 2 개의 경합하는 키 사이의 떨림을 도입하는 임의의 작은 양의 신호 잡음이 있는 결정 과정을 불안정하게 하는 경향이 있을지라도, 증분 값 'k'는 또한 0일 수 있으며, 즉 어떤 것도 더해지거나 빼지지 않는다. 마지막으로 키 K1은 TC가 도달되면 단계 33에서 우의를 얻을 수 있고, 그런 경우 모든 다른 활성 키가 불활성되도록 하며 DI 카운터를 리셋한다 .
키를 끄는 것은 도 5a 에 나타난 바와 같이, 단계 33에서 이기고 있는 다른 키를 통해 강요될 수 있거나, 도 5b에 나타나 있는 방법을 따라 수행될 수 있다. 키가 남아있는지 여부는, 더 큰 신호를 가지는 임의의 다른 키가 없을 때(도 5a), 키의 신호 변화가 이력(hysteresis) 레벨 위에 있는지 여부에 의해 결정된다. 단계 35에서, 신호가 이력 포인트 아래에 있다면 결정되고, 그런 경우, DI는 공지된 양 'Z'에 의해 값에 있어 감소된다(단계 36). DI 카운트가 0으로 떨어진다면, 키는 불활성된다(단계 38). 반면에, 신호 변화가 역치 레벨 위에 있다면, DI 카운터는 TC 한계로 다시 증가된다(단계 40). 신호가 역치와 이력 레벨 사이로 떨어지면, DI 카운터는 변경되지 않는다.
TC = 1 인 경우는 도 5a 및 도 5b의 흐름과 함께 동작함을 유의한다.
물론 도 4 및 도 5a, 5b에서 묘사된 절차의 많은 가능한 변경 및 확장이 있다. 예를 들어, 터치의 포인트가 정확하게 2 개의 키 사이에 있도록 사용자가 키보드로 그 또는 그녀의 손가락을 가져가는 흔치 않은 경우를 고려할 수 있다. 이 경우에, 2 개의 키 중 하나의 키가 다른 것보다 더 높은 출력을 가지는데 충분히 사용자가 그 또는 그녀의 손가락을 이동할때까지 양 키의 출력을 억제함으로써 또는 (예를 들어, 공지된 의사-난수 선택 알고리즘 또는 샘플 시퀀스 순서에 의해) 이들 키 중 하나를 선택하기 위해 도시된 과정을 변경할 수 있다.
본 발명이 몇 개의 바람직한 실시예에 관하여 설명되어 있을지라도, 많은 변경이 본 발명을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 모든 이와 같은 변경은 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이 본 발명의 범이 내에 있는 것으로 고려되도록 의도되어 있다.
본 발명의 내용에 포함되어 있음.

Claims (24)

  1. 사용자가 2 개 이상의 키에 근접한 경우 복수의 키를 포함하는 동작 키 보드로부터 유일한 키 출력을 공급하는 장치로서,
    상기 2 개 이상의 키의 각각과 유일하게 관련되어 있고, 제어기로 사용자의 결합을 나타내는 개별 출력 신호를 제공하기 위해 각각 연결되어 있는 개별 센서; 및
    제공된 2 이상의 출력 신호의 모두를 개별 역치 값과 서로 반복하여 비교하고, 개별 역치 값을 초과하는 모든 신호 출력의 최대값을 가지는 2 개 이상의 키 중 하나를 유일한 키 출력을 제공하기 위한 키로서 초기에 선택하고, 그리고 연이은 반복에서, 출력 신호가 적어도 바이어스 값에 대응하는 양만큼 이전에 선택된 키의 것을 초과하는 경우에만 또다른 키가 이전에 선택된 키를 교체하도록 함으로써 이전에 선택된 키에 유리하게 반복된 비교를 바이어스하기 위한 동작가능한 제어기를 포함하는 유일 키 출력 제공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 키의 각각은 개별 용량성 근접 센서를 포함하는 유일 키 출력 제공 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 키 중 하나는 상기 복수의 키 중 적어도 다른 하나의 키 주위에 배치되어 있는 가드 링을 포함하는 유일 키 출력 제공 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 이전에 선택된 키와 관련되어 있는 값과 2 개 이상의 키 중 다른 키 각각과 관련되어 있는 개별 값 사이의 각각의 차를 증가함으로써 반복된 비교를 바이어스하도록 동작가능한 유일 키 출력 제공 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서의 각각은 이와 개별적으로 결합되어 있는 카운터를 가지고 상기 제어기는 카운터 중 적어도 하나에 저장되어 있는 값을 변경함으로써 반복된 비교를 바어이스하도록 동작가능한 유일 키 출력 제공 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 저장된 프로그램의 제어 하에서 동작가능한 마이크로제어기를 포함하는 유일 키 출력 제공 장치.
  7. 키의 각각이 사용자의 적어도 한 부분의 존재에 반응하는 개별 신호 세기를 가지는 개별 검출된 신호를 제공하도록 동작가능한 복수의 키로부터 사용자에 의해 유일하게 선택된 키를 나타내는 유일 출력을 제공하는 방법으로서,
    (a) 복수의 키의 각각과 관련되어 있는 개별 검출된 신호 세기를 측정하는 단계;
    (b) 측정된 신호 세기의 각각과 개별 역치 값보다 큰 관련 신호를 가지는 키의 서브세트를 형성하기 위해 개별 선택된 역치 값을 비교하는 단계;
    (c) 서브세트가 비어있다면 어떠한 키도 선택되지 않았다고 결정하고 그렇지 않은 경우 서브세트에 있으며 최대 신호 세기와 관련되어 있는 키가 현재 유일하게 선택된 키라고 결정하는 단계; 및
    (d) 유일하게 선택된 키를 결정한 다음에, 출력 신호가 적어도 바이어스 값에 대응하는 양만큼 이전에 선택된 키의 것을 초과하는 경우에만 또다른 키가 이전에 선택된 키를 대체하도록 허용함으로써 유일하게 선택된 키를 위해 다음 결정을 바이어스하도록 단계 (c)를 변경하고, 단계 (a), 단계 (b) 및 변경된 단계 (c)를 반복하는 단계를 포함하는 유일 출력 제공 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각각의 키와 관련되어 있는 개별 검출된 신호 세기를 측정하는 단계는 개별 키로 사용자의 개별 용량성 결합을 나타내는 개별 신호를 측정하는 단계를 포함하는 유일 출력 제공 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 키는 키보드 어레이를 포함하고 상기 사용자의 부분은 손가락을 포함하는 유일 출력 제공 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 키 중 하나는 2 차원 터치 표면으로 동작가능한 유일 출력 제공 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 키 중 하나는 상기 키 중 적어도 다른 하나의 키 주위에 배치되어 있는 가드 링인 유일 출력 제공 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d)는 유일하게 선택된 키와 관련되어 있는 신호 세기를 증가하는 단계를 포함하는 유일 출력 제공 방법.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d)는 유일하게 선택된 키와 다른 키의 각각과 관련되어 있는 신호 세기를 감소하는 유일 출력 제공 방법.
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 키의 각각은 개별 측정된 신호 값이 개별 역치를 초과하는 경우 변경되 는 값을 포함하는 개별 카운터와 관련하고, 상기 최대 신호 세기를 결정하는 단계는 개별 카운터에 저장된 개별 값을 비교하는 단계를 포함하고 상기 결정 단계 (c)에 대한 변경은 상기 카운터 중 적어도 하나에 저장된 값을 변경하는 단계를 포함하는 유일 출력 제공 방법.
  15. 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (b), (c) 및 (d)는 마이크로제어기에 의해 수행되는 유일 출력 제공 방법.
  16. 사용자의 적어도 하나의 부분의 존재에 대해 반응하는 개별 신호 세기를 가지는 개별 검출된 신호를 제공하도록 동작가능한 복수의 키로부터 사용자에 의해 선택된 키를 나타내는 유일한 출력을 제공하는 방법으로서,
    (a) 처음 순간에, 복수의 각각의 키와 관련된 개별 검출된 신호 세기를 측정하고, 개별 역치 값을 초과하는 이들 신호 세기만을 나타내는 유지된 값을 더욱 고려하기 위해 유지하는 단계;
    (b) 초기 사용자 선택된 키로서, 처음 순간에 유지된 모든 값의 최대치를 가지는 키를 선택하는 단계;
    (c) 처음 순간보다 나중인, 두 번째 순간에, 상기 복수의 키의 각각과 관련된 개별 검출된 신호 세기를 측정하고, 개별 역치 값을 초과하는 이들 신호 세기만을 나타내는 두 번째 순간에 개별 유지된 값들을 더욱 고려하기 위해 유지하는 단 계; 및
    (d) 초기 사용자-선택된 키를 위하여 바이어스된 방식으로, 출력 신호가 적어도 바이어스 값에 대응하는 양만큼 초기 사용자-선택된 키를 초과하는 경우에만 키가 초기 사용자 선택된 키를 교체하도록 함으로써 두 번째 순간에서 사용자-선택된 키를 선택하기 위해 두 번째 순간에 더욱 고려하기 위해 유지된 값을 비교하는 단계를 포함하는 유일한 출력 제공 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 각각의 키와 관련된 개별 검출된 신호 세기를 측정하는 단계는 상기 개별 키로 사용자의 개별 용량성 결합을 나타내는 개별 신호를 측정하는 단계를 포함하는 유일한 출력의 제공 방법.
  18. 제 16 항 또는 17 항에 있어서,
    상시 복수의 키는 키보드 어레이를 포함하고 사용자의 부분은 손가락을 포함하는 유일한 출력의 제공 방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 키 중 하나의 키는 2 차원 터치 표면으로 동작가능한 유일한 출력의 제공 방법.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 키 중 하나의 키는 상기 키 중 적어도 다른 하나의 키 주위에 배치되어 있는 가드 링인 유일한 출력의 제공 방법.
  21. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서의 비교는 초기에 사용자-선택 키와 관련된 신호 세기 값을 증가시킴으로써 초기에 선택된 키를 위해 바이어스되는 유일한 출력의 제공 방법.
  22. 제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서의 비교는 초기에 사용자-선택 키 이외의 모든 키와 관련된 각각의 신호 세기 값을 감소시킴으로써 초기에 선택된 키를 위해 바이어스되는 유일한 출력의 제공 방법.
  23. 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 키의 각각은 개별적으로 결합되어 있는 카운터를 가지고, 상기 유지하는 단계, 상기 비교하는 단계, 상기 변경하는 단계는 개별 카운터 상에 수행되는 논리 및 산수 연산에 의해 수행되는 유일한 출력의 제공 방법.
  24. 제 16 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택하는 단계, 상기 비교하는 단계 및 상기 유지하는 단계는 마이크로제어기에 의해 수행되는 유일한 출력의 제공 방법.
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