TWI780222B - 靜電電容式鍵盤裝置 - Google Patents

Abstract

本發明所要解決的問題在於提供一種靜電電容式鍵盤裝置，其能夠精準地檢測被按下的按鍵的按下速度。為了解決此問題，本發明的解決手段具有：按鍵Ky，其被設置在複數條驅動線M與複數條感測線N的交叉點；靜電電容元件，其被設置在各按鍵中，對應於按鍵的按下量而使驅動線M與感測線N之間的靜電電容量發生變化；以及，按下量檢測部，其掃瞄各按鍵，並基於靜電電容元件的靜電電容量變化來檢測按鍵的按下量。在按下量檢測部所檢測到的按下量達到預先設定的基準值(Th0)的情況下，以縮短該按鍵的掃瞄週期的方式來加以控制。

Description

靜電電容式鍵盤裝置

本發明關於一種具有複數個按鍵之鍵盤，特別是關於一種靜電電容式鍵盤裝置，其檢測當按鍵被按下時的靜電電容量的變化和按鍵的按下時間，以檢測按鍵的按下速度。

目前已提案有一種基於按下按鍵所造成的靜電電容量的變化來檢測按鍵操作的靜電電容式鍵盤裝置，且該鍵盤已被實用化。另一方面，已提案有一種將ASCII(美國資訊交換標準碼)鍵盤等具有複數個按鍵之鍵盤裝置，作為MIDI(musical instrument digital interface，樂器數位介面)鍵盤來使用、或是作為遊戲機的操作器來使用。因此，希望對按鍵操作時的按下速度加以檢測。為了檢測按下速度，各按鍵的按下量至少要檢測2個點，並基於按鍵按下時的2個點間的時間差來檢測按下速度。具體而言，對各按鍵設定第1按下量及比第1按下量更深的第2按下量，並對自第1按下量達到第2按下量為止的所需時間加以運算，以基於該所需時間來檢測按鍵按下時的按下速度。

靜電電容式鍵盤裝置中，為了檢測按鍵的按下量，會依序掃瞄各按鍵。例如，在存在有n個按鍵Ky1、Ky2、Ky3、…、Kyn的情況下，以「Ky1→Ky2→…→Kyn→Ky1→…」這樣的方式來依序掃瞄各按鍵，並且例如在檢測到在按鍵Ky1處的按下量達到第1閾值(threshold value)Th1，且在下次之後的按鍵Ky1的掃瞄時檢測到按下量達到第2閾值Th2的情況下，基於自檢測到第1閾值Th1的時刻至檢測到第2閾值Th2的時刻為止的所需時間，來運算按下速度。

然而，上述方法因為要依序掃瞄複數個按鍵，掃瞄週期會變長，自此次掃瞄至下次掃瞄為止需要較長時間。因此，有可能會無法檢測到正確的按下速度。以下詳細地加以說明。 第11圖中，橫軸表示時間，縱軸表示電壓。靜電電容式鍵盤裝置，因為會隨著按鍵的按下而使靜電電容量變化，甚至使在按鍵處產生電壓的變化，所以根據測量電壓來檢測按鍵的按下量。因此，亦可將縱軸標示為「按下量」。第11圖所示的直線q1，表示任意按鍵(將該按鍵稱為「按鍵Ky1」)被按下時產生的電壓、及對按鍵Ky1進行掃瞄的時序。

如上述，因為是依序掃瞄n個按鍵，將按鍵Ky1的掃瞄時序分別標示成時刻t1、t2、t3。亦即，t1～t2的時間、t2～t3的時間是鍵盤的掃瞄週期(自前次掃瞄至此次掃瞄為止的所需時間)。因為按鍵Ky1的按下量會隨著時間經過而增加，所以直線q1會以一次函數的方式增加。將按鍵Ky1的按下量的第1閾值、第2閾值分別表示成Th1、Th2。

現在，如第11圖所示，若是在時刻t1時檢測到按鍵Ky1的按下量達到第1閾值Th1，並且，之後在時刻t3時檢測到達到第2閾值Th2，便可檢測出自達到第1閾值Th1至達到第2閾值Th2為止，需要t1～t3的時間ΔT11。因此，能夠基於時間ΔT11來求出按鍵Ky1按下時的按下速度。

另一方面，第12圖所示的直線q2，在時刻t1時的按下量並未達到第1閾值Th1。之後，在時刻t2時檢測到達到第1閾值Th1，並且進一步在時刻t3時檢測到達到第2閾值Th2。在此情況下，會檢測出自檢測到第1閾值Th1起至檢測到第2閾值Th2為止，需要t2～t3的時間ΔT12。在此情況下，儘管實際上按下量是在時刻t1之後立即達到第1閾值Th1，但是直到時刻t2為止並不會檢測到這樣的情形，因此按下量自達到第1閾值Th1起至達到第2閾值Th2為止的時間會產生大幅誤差。因此，會發生按下速度的運算精準度降低的問題。

於是，已知有一種鍵盤，其將提高按下速度的運算精準度作為目的，例如揭示於專利文獻1中的鍵盤。在專利文獻1中，揭示有一種電子樂器，其具備2點開關式的按鍵(鍵盤)，該按鍵具有第1開關和第2開關，並且在專利文獻1中表示對第1開關定期地加以掃瞄，且對第2開關僅掃瞄包含第1開關是開啟(ON)之按鍵在內的按鍵群(鍵盤群)。根據不對第1開關未被開啟的按鍵群進行掃瞄，能夠縮短第2開關的掃瞄週期。

[先前技術文獻] (專利文獻) 專利文獻1：日本特開平5－165471號公報。

(發明所欲解決的問題) 然而，上述專利文獻1所揭示的先前例，因為是採用將各按鍵區分成複數個按鍵群的方法，所以對於包含第1開關被開啟的按鍵在內之按鍵群，即便第1開關未被開啟仍然會實施第2開關的掃瞄，因此希望要進一步縮短掃瞄週期來精準地對按下速度加以檢測。

本發明是為了解決這樣的先前問題而完成，其目的在於提供一種靜電電容式鍵盤裝置，其能夠精準地檢測被按下的按鍵的按下速度。

(用於解決問題的手段) 為了達成上述目的，本案發明具備：複數條驅動線(M)和與前述驅動線交叉的複數條感測線(N)；按鍵(Ky)，其被設置在前述各驅動線與各感測線的交叉點；靜電電容元件，其被設置在前述各按鍵中，對應於該按鍵的按下量而使前述驅動線與感測線之間的靜電電容量發生變化；按下量檢測部，其掃瞄各按鍵，並基於前述靜電電容元件的靜電電容量變化來檢測按鍵的按下量；以及，輸入控制部，其在前述按下量檢測部所檢測到的按下量達到預先設定的基準值(Th0)的情況下，以縮短該按鍵的掃瞄週期的方式來加以控制。

(發明的功效) 根據本發明的靜電電容式鍵盤裝置，能夠精準地檢測被按下的按鍵的按下速度。

以下，基於圖式來說明本發明的實施形態。第1圖是示意性地表示本發明的一實施形態的靜電電容式鍵盤裝置的構成的說明圖。如第1圖所示，本實施形態的靜電電容式鍵盤裝置10，互相交叉地配置有複數條(在圖中為i條)驅動線M(M-1，M-2，M-3，…，M-i)與複數條(在圖中為j條)感測線N(N-1，N-2，N-3，…，N-j)。此外，以下未特指某條驅動線時，是附加上符號「M」來表示，而在特指個別的驅動線時，是如「M-1」這樣附加上字尾來表示。針對感測線也是一樣，未特指個別的感測線時，是附加上符號「N」，而在特指個別的感測線時，是如「N-1」這樣附加上字尾。

如第1圖所示，各驅動線M連接至驅動電路11，各感測線N連接至感測電路12。驅動電路11和感測電路12連接至控制電路15，並且根據該控制電路15的控制來控制驅動電路11和感測電路12的驅動。 控制電路15、驅動電路11及感測電路12，例如能夠作為由中央處理單元(CPU)和RAM(隨機存取記憶體)、ROM(唯讀記憶體)、硬碟等記憶手段所構成的一體型電腦來加以構成。

各驅動線M與各感測線N，在各者的交叉點，通過按鍵Ky來加以連接，通常時(按鍵Ky未被按下時)，雙方的線M、N在彼此的交叉點未電性導通。並且，如後述，因為按鍵Ky具備可變電容量電容器(靜電電容元件)，所以在圖中以可變電容量電容器的記號來表示各按鍵Ky。

按鍵Ky，如第2圖所示，具備基板21和外殼22，該基板21具有一對電極Q1、Q2，在基板21與外殼22之間，設有圓錐形狀的線圈彈簧23、具有柔軟性的橡膠帽24、及柱塞25。此外，電極Q1、Q2與線圈彈簧23，因為以未圖示的絕緣層來加以電性絕緣，所以構成了電容器。進一步，在外殼22的上方設有鍵帽26，通過操作者按下該鍵帽26，線圈彈簧23被賦能(按壓)而使電極Q1、Q2間的靜電電容量變化。亦即，按鍵Ky被構成為，對應於按下鍵帽26時的按下量來使電極Q1、Q2間的靜電電容量增大。

第2圖所示的按鍵Ky，並未特別規定其構造，只要是被構成為對應於按下鍵帽26時的按下量來使電極間的靜電電容量增大即可。又，亦可是對應按鍵的按下量來使電壓單調增加的構成。較佳為線性地增加。 此外，以下未特指複數個按鍵Ky中的某個時，是附加上符號「Ky」來表示，特指個別的按鍵時，是將成為交叉點的驅動線M的編號與感測線N的編號附加在括弧內來表示。例如，被設置在驅動線M-4與感測線N-5的交叉點處的按鍵是表示成「按鍵Ky(4,5)」。

並且，上述按鍵Ky中所設的2個電極Q1、Q2中，其中一方的電極Q1連接至驅動線M，另一方的電極Q2連接至感測線N。具體而言，如第3圖的示意圖所示，電極Q1與電極Q2間隔一定的距離且對向配置，電極Q1連接至驅動線M，電極Q2連接至感測線N。並且，電極Q1、Q2間的靜電電容量對應於被設置在2個電極Q1、Q2間的線圈彈簧23的伸縮狀態(亦即，第2圖所示的鍵帽26的按下量)而變化，因此自電極Q1流向電極Q2的電流也隨著靜電電容量而變化。因此，會使得感測電路12(參照第1圖)所檢測到的電壓發生變化。

以下，參照第4圖所示的區塊圖，對驅動電路11、感測電路12及控制電路15的詳細情形加以說明。控制電路15，具備：主控制部41、記憶控制部42、記憶部44及輸出介面43。

主控制部41，對控制電路15進行總括性的控制，並且將各種控制訊號輸出至驅動電路11和感測電路12。具體而言，針對驅動電路11，輸出用來選擇性地使各驅動線M成為H(高)位準的驅動訊號。又，針對感測電路12，輸出多工器31(後述)的切換控制訊號，輸出峰值保持電路32(後述)的重設訊號(reset signal)，並輸出A/D(類比/數位)轉換電路33(後述)的轉換開始訊號。

又，主控制部41，基於由A/D轉換電路33所輸出的在各按鍵Ky處所產生的電壓，來運算按鍵Ky的按下量。亦即，主控制部41，具備作為按下量檢測部的功能，上述按下量檢測部掃瞄各按鍵Ky，並基於可變電容量電容器(靜電電容元件)的靜電電容量變化，來檢測按鍵Ky的按下量。 進一步，主控制部41，具備作為輸入控制部的功能，上述輸入控制部在存在有按下量達到後述的基準值Th0的按鍵Ky的情況下，以縮短該按鍵Ky的掃瞄週期的方式來加以控制。

記憶部44，具有相對於各按鍵Ky的記憶區域。具體而言，對於第m條驅動線M、第n條感測線N分別具有記憶區域，並且將由感測電路12所檢測到的電壓，作為與按鍵Ky(m,n)對應的電壓Vk(m,n)來加以記憶。進一步，在記憶部44中設定有計時計數器Tc(m,n)，其用來如後述般地運算按鍵Ky的按下速度。

記憶控制部42，基於已被設成H位準的驅動線M與各感測線N上所產生的電壓，取得與被設置在各交叉點的按鍵Ky對應的電壓，並將所取得到的電壓寫入至記憶部44中所設定的與各按鍵Ky對應的記憶區域。進一步，進行將記憶於記憶區域中的電壓讀出的控制。又，基於上述計時計數器Tc(m,n)中所記憶的計數值，測量按鍵Ky的按下量自達到後述的第1閾值Th1起至達到第2閾值Th2為止的時間。亦即，記憶控制部42，具備作為所需時間測量部的功能。

此外，基準值Th0、第1閾值Th1、第2閾值Th2，能夠任意加以設定。又，當各個按鍵Ky在按下量與發生電壓之間存在偏差的情況下，為了校正該偏差，可對各按鍵將上述基準值Th0、第1閾值Th1、第2閾值Th2設成不同的數值。

輸出介面43，將主控制部41所運算出的各按鍵Ky的按下量的資訊轉換成按鍵碼，並傳送至主機電腦16(參照第1圖)。主機電腦16中，能夠基於按鍵Ky的按下量的經時變化來運算按下速度。

驅動電路11，基於由控制電路15所輸出的控制指令(驅動控制訊號)，以選擇性地對各驅動線M(M-1～M-i)僅施加一定時間的H位準(高位準)的電壓的方式來加以控制。具體而言，依照M-1、M-2、…、M-i、M-1的順序，將各驅動線M的電壓設成H位準。除此以外的驅動線M的電壓，是設成L位準(低位準)。此外，施加電壓的順序，並不限定於上述方式，只要是以一定的週期選擇性地將驅動線M的電壓設成H位準即可。

此外，如上述，各驅動線M根據驅動電路11的控制而被切換成H位準和L位準，因此在第4圖中為了方便起見，以開關SW和表示驅動控制訊號的箭頭來表示該切換。亦即，根據控制電路15所輸出的驅動控制訊號，而被供給了要將驅動線M設成H位準的指令時，開關SW自「L」切換至「H」，而對按鍵Ky施加H位準的電壓。

又，如後述，控制電路15，在任意的按鍵Ky中檢測到發生電壓達到基準值Th0的按下量時，實施變更掃瞄順序的控制，以使得該按鍵Ky的掃瞄週期縮短。例如，對於達到基準值Th0的按下量的按鍵Ky，以每進行4次掃瞄便對該按鍵實施1次掃瞄的方式來加以控制。

感測電路12，檢測出與流過各感測線N的電流對應的電壓，以下詳細加以說明。如第4圖所示，感測電路12具備電阻R1與R2的串聯連接電路，各電阻R1、R2的連接點P1，連接至按鍵Ky的輸出端(亦即，第3圖所示的電極Q2)。此外，第4圖中雖然針對各驅動線M分別記載了1個按鍵Ky，但實際上如第1圖所示，對於1條驅動線M設有j個按鍵Ky。

電阻R1的一端連接至電源電壓VB的端子，電阻R2的一端連接至接地處。並且，如上述在各感測線N上分別設有此串聯連接電路，且連接點P1連接至多工器31。電阻R1與R2具有相同的電阻值。因此，連接點P1的電壓，成為被供給至感測電路12的電源電壓VB與接地電壓的中間值的電壓。

多工器31，以一定的週期選擇性地切換與經由各按鍵Ky(Ky(1,1)～Ky(i,j))而流至感測線N的電流對應的電壓(在連接點P1處所產生的電壓)，並輸出至峰值保持電路32。具體而言，以按鍵Ky(1,1)、Ky(1,2)、Ky(1,3)、…、Ky(1,j)、Ky(2,1)、Ky(2,2)、Ky(2,3)、…、Ky(2,j)、Ky(3,1)、…、Ky(i,j)的順序來輸出電壓。

峰值保持電路32，檢測出在連接點P1處所產生的電壓的峰值，並將檢測到的峰值加以保持。當由控制電路15給予重設訊號時，便將所保持的峰值重設。

A/D轉換電路33，當由控制電路15給予轉換開始訊號時，將峰值保持電路32所保持的電壓的峰值數位化，並將該數位資料輸出至控制電路15。峰值的數位資料，記憶至記憶部44。

於是，第4圖所示的開關SW自關閉(OFF)切換到開啟(ON)(亦即驅動線M的電壓自L位準切換至H位準)，此時若通過操作者的操作而使得按鍵Ky被按下時，因為電極Q1、Q2間的靜電電容量增加而有電流流動，所以連接點P1的電壓增加。該電壓經由多工器31而被供給至峰值保持電路32，在暫時被保持於該峰值保持電路32中的狀態下，利用A/D轉換電路33來加以數位化，並輸出至控制電路15。也就是說，檢測到相對於按鍵Ky的按下量以一次函數的方式變化的電壓。

主控制部41，根據讀取被數位化的電壓值，來判定按鍵Ky是否被按下。又，基於峰值保持電路32所檢測到的峰值，來檢測被按下的按鍵Ky的按下量。並且，將關於各按鍵Ky的按下資訊轉換成按鍵碼，經由出輸介面43而傳送至主機電腦16。主機電腦16中，基於按鍵Ky的按下量的經時變化來運算按下速度。

[按下速度的檢測方法的說明] 接下來，對按下按鍵Ky時的按下速度的檢測方法加以說明。第5圖是表示按鍵Ky被按下時，按下量相對於時間經過的變化的圖表，其中直線a1表示以較強的力道按下按鍵Ky時，直線a2表示以相對較弱的力道按下按鍵Ky時在按鍵Ky處所產生的電壓變化。此外，按鍵Ky的按下量與在按鍵Ky處所發生的電壓嚴格來說並非成比例關係，但此處為方便起見標示成比例關係。亦即，將第5圖的縱軸標示成「電壓(按下量)」。

第5圖所示的直線a1中，按鍵Ky的按下量在時刻t1時達到第1閾值Th1，且在時刻t3時達到第2閾值Th2。因此，能夠基於t1～t3的時間ΔT21來運算按下速度。另一方面，直線a2中，按下量在時刻t2時達到第1閾值Th1，且在時刻t4時達到第2閾值Th2。因此，能夠基於t2～t4的時間ΔT22來運算按下速度。

然而，如前述以第11圖、第12圖所說明過的，若各按鍵Ky的掃瞄週期較長，有時無法精準地檢測按下量達到第1閾值Th1和第2閾值Th2的時刻。本實施形態中，設定了第5圖所示的比第1閾值Th1更低的基準值Th0，當檢測到按下量達到基準值Th0的按鍵Ky時，進行將該按鍵Ky的掃瞄週期縮短的控制。以下詳細加以說明。

如上述，若採用依序掃瞄全部按鍵Ky的方法，對於一個按鍵Ky自此次掃瞄至下次掃瞄為止的時間中，要對全部按鍵Ky實施1次掃瞄，因此需要較長的時間。例如，在全體的按鍵數為100個的情況下，自一個按鍵Ky的此次掃瞄起，要在該按鍵以外的99次掃瞄之後才會實施該一個按鍵Ky的下次掃瞄。本實施形態中，對於按下量已達到基準值Th0的按鍵Ky，為了縮短其掃瞄週期，將掃瞄的週期設為每4次掃瞄便會掃瞄1次。亦即，以比全體按鍵數更少的間隔來進行掃瞄。

例如，在第1次的掃瞄中按鍵Ky(1,1)的按下量已達到基準值Th0的情況下，以Ky(1,1)、Ky(1,2)、Ky(1,3)、Ky(1,1)、Ky(1,4)、Ky(1,5)、Ky(1,6)、Ky(1,1)、Ky(1,7)、Ky(1,8)、Ky(1,9)、Ky(1,1)、…、Ky(i,j)的順序來進行掃瞄。也就是說，對於按鍵Ky(1,1)，以較短的週期(每4次掃瞄便掃瞄1次)來實施掃瞄。此外，本發明並不限定於每4次掃瞄便掃瞄1次。

第4圖所示的主控制部41，是根據控制要對驅動電路11輸出的驅動控制訊號與要對多工器31輸出的切換控制訊號，來以縮短按鍵Ky的掃瞄週期的方式加以控制。又，在有複數個(例如2個)按鍵Ky被按下而達到基準值Th0的情況下，將被按下的全部按鍵Ky的掃瞄週期皆縮短。

[處理手法的說明] 以下，參照第6圖、第7圖所示的流程圖，對本實施形態的靜電電容式鍵盤裝置10的具體處理手法加以說明。一開始，在第6圖的步驟S11中，主控制部41，將運算中要使用的各參數初始化。又，設定上述的基準值Th0、第1閾值Th1及第2閾值Th2。該處理，能夠由第4圖所示的主控制部41來預先設定、或是通過操作者進行初始輸入操作來加以設定。進一步，將後述的計時計數器Tc(m,n)的值全部設定成0，將第1圖所示的表示驅動線(列數)的符號m、表示感測線(行數)的符號n分別設成「1」，並進一步將表示此次掃瞄與下次掃瞄的區間(interval)的掃瞄次數(詳細後述)的符號L設定成「0」。

步驟S12中，主控制部41，輸出驅動控制訊號以將要施加至各驅動線M-1～M-i的電壓依序切換成「H」位準，並測量由感測電路12所檢測到的電壓。進一步，將測量到的電壓，與按鍵Ky加以對應而記憶至記憶部44。具體而言，將在第m列第n行的按鍵Ky(m,n)處所檢測到的電壓Vk(m,n)記憶至記憶部44。初始狀態時，因為m=1且n=1，所以將在按鍵Ky(1,1)處所檢測到的電壓Vk(1,1)記憶至記憶部44中所設定的記憶區域。

步驟S13中，將電壓Vk(m,n)與基準值Th0加以比較。在「Vk(m,n)＜Th0」的情況下，判斷為按鍵Ky(m,n)並未被按下，而在步驟S14中將F0(m,n)、F1(m,n)分別設定成「0」。F0(m,n)是表示按鍵Ky的按下量已達到基準值Th0的參數，F1(m,n)是表示按鍵Ky的按下量已達到第2閾值Th2的參數。另一方面，在「Vk(m,n)≧Th0」的情況下，判斷為按鍵Ky(m,n)已被按下，而在步驟S15中將F0(m,n)設定成「1」。

步驟S16中，主控制部41使表示區間的掃瞄次數的參數L增加(L=L+1)，進一步在步驟S17中，判斷是否「L=3」。在「L=3」的情況下，在步驟S18中實施高速掃瞄。若非「L=3」，則不實施高速掃瞄而使處理前進至步驟S20。所謂「高速掃瞄」，是指步驟S51至步驟S63的處理手法，也就是插入至對全部按鍵Ky依序進行掃瞄的通常掃瞄中，且包含對已達到基準值Th0的按鍵Ky的電壓測量在內的處理。

以下，參照第7圖所示的流程圖，對第6圖的步驟S18所示的高速掃瞄的處理手法加以說明。一開始，在第7圖的S51中，將表示列數的符號m’、表示行數的符號n’加以初始化。亦即，設成「m’=1」、「n’=1」。此外，第7圖中，為了與第6圖的流程圖中所使用的m、n加以區別，而對各符號m、n附加上「’」來加以表示。

步驟S52中，主控制部41，針對要成為對象的按鍵Ky，判斷是否「F0(m’,n’)=1」。在要執行第6圖所示的步驟S15的處理的情況下，亦即在按鍵Ky(m’,n’)被按下且電壓達到基準值Th0的情況下，在步驟S52中成為YES(是)判定，使處理前進至步驟S53。另一方面，在NO(否)判定的情況下，針對要成為對象的按鍵Ky不進行掃瞄，使處理前進至步驟S60。

步驟S53中，主控制部41，判斷是否「F1(m’,n’)=1」。如上述，F1(m,n)在按下量達到第2閾值Th2時會成為「1」，因此初始狀態中是「0」，會成為NO判定而使處理前進至步驟S54。

步驟S54中，主控制部41實施按鍵Ky(m’,n’)處所產生的電壓Vk(m’,n’)的測量。在此處理中，是如按鍵Ky(1,1)、Ky(1,2)、…的方式依序對各按鍵Ky處所產生的電壓加以測量，但實際上因為僅對在第6圖的S13中已檢測到按下的按鍵Ky執行電壓檢測，所以能夠在短時間中加以實施。亦即，對照於第6圖的S12所示的處理，第7圖的S54所示的處理的處理時間極短。

步驟S55中，判斷在按鍵Ky(m’,n’)處檢測到的電壓Vk(m’,n’)是否在第1閾值Th1以上。在未達到第1閾值Th1的情況下(步驟S55為NO)，使處理前進至步驟S60。亦即，因為在電壓未達到第1閾值Th1的情況下不需要對按下速度加以運算，所以不實施後述的步驟S56～S59的處理。

另一方面，在第1閾值Th1以上的情況下(步驟S55為YES，對應於後述第9圖的t7)，在步驟S56中，使針對按鍵Ky(m’,n’)的計時計數器Tc(m’,n’)的值增加。如上述，計時計數器Tc(m’,n’)的值，初始狀態為「0」。

步驟S57中，主控制部41，判斷在按鍵Ky(m’,n’)處檢測到的電壓Vk(m’,n’)是否在第2閾值Th2以上。在未達到第2閾值Th2的情況下(步驟S57為NO)，使處理前進至步驟S60。在第2閾值Th2以上的情況下(步驟S57為YES，對應於後述第9圖的t22)，使處理前進至步驟S58。

步驟S58中，主控制部41，根據第4圖所示的輸出介面43，將針對按鍵Ky(m’,n’)的計時計數器Tc(m’,n’)的值輸出至主機電腦16。主機電腦16中，基於計時計數器Tc(m’,n’)的值來運算按鍵Ky(m’,n’)被按下時的按下速度。亦即，因為有檢測到因按下按鍵Ky所產生的電壓自第1閾值Th1至達到第2閾值Th2為止的時間，所以能夠算出按下按鍵Ky時的按下速度。

步驟S59中，主控制部41，將計時計數器Tc(m’,n’)的值設為「0」，並將參數F1(m’,n’)設為「1」。根據將參數F1(m’,n’)設為「1」，在下次處理中，第7圖的步驟S53處會成為YES判定，而不進行電壓的測量。

步驟S60中，主控制器41使m’增加。步驟S61中，主控制器41判斷m’是否成為i+1(i為列數)。也就是說，判斷是否已達到最終列。若m’=i+1不成立(步驟S61中為NO)，使處理返回至步驟S52。若m’=i+1成立(步驟S61中為YES)，使處理前進至步驟S62。

步驟S62中，主控制部41將m’設成「1」，並使n’增加。步驟S63中，主控制器41判斷n’是否成為j+1(j為行數)。也就是說，判斷是否已達到最終行。若n’=j+1不成立(步驟S63中為NO)，使處理返回至步驟S52。若n’=j+1成立(步驟S63中為YES)，使處理前進至第6圖的步驟S19。

第6圖的步驟S19中，主控制部41設定「L=0」，並使處理前進至步驟S20。 步驟S20中，主控制部41使m增加，並且進一步在步驟S21中判斷是否m=i+1。若m=i+1不成立(步驟S21中為NO)，使處理返回至步驟S12。若m=i+1成立(步驟S21中為YES)，使處理前進至步驟S22。

步驟S22中，主控制部41將m設成「1」，並使n增加。步驟S23中，主控制器41判斷n是否成為j+1。也就是說，判斷是否已達到最終行。若n=j+1不成立(步驟S23中為NO)，使處理返回至步驟S12。若n=j+1成立(步驟S23中為YES)，在步驟S24中使n增加，並使處理返回至步驟S12。 如此，能夠對各驅動線M、感測線N加以掃瞄，以較短的週期(每4次掃瞄進行1次)來測量電壓值已達到基準值Th0的按鍵Ky的按下量，並運算按下速度。

第8圖是表示時間經過與在任意按鍵Ky處所產生的電壓的關係以及上述參數F0、F1、計時計數器(Timer counter，Tc)的變化的圖表。 如第8圖(a)所示，是以下述的方式在變化：若任意的按鍵Ky被按下，則在該按鍵Ky處所產生的電壓便逐漸增加，之後若鬆開該按鍵便逐漸降低。若在時刻t31時電壓達到基準值Th0，則如第8圖(b)所示，將參數F0自「0」切換至「1」。亦即，執行第6圖的步驟S15的處理。

若在時刻t32時電壓達到第1閾值Th1，則如第8圖(d)所示，計時計數器Tc開始計數。亦即，執行第7圖的步驟S56的處理。 若在時刻t33時電壓達到第2閾值Th2，則如第8圖(c)、(d)所示，將參數F1自「0」切換至「1」，並且進一步使計時計數器Tc結束計數。亦即，執行第7圖的步驟S59的處理。此時的計時器計數值X1，因為表示了按鍵Ky的按下量自第1閾值Th1達到第2閾值Th2為止的所需時間，所以會對應於按鍵Ky的按下速度。該計時器計數值根據第4圖所示的輸出介面43而被傳送至主機電腦16。

若在時刻t34時電壓降低到未滿基準值Th0，則將參數F0、F1分別設為「0」。亦即，執行第6圖的步驟S14的處理。接著，參數被維持到時刻t35時按鍵Ky再次被按下且按下量達到基準值Th0為止。如此，因為求出了計時器計數值X1並且傳送至主機電腦16，所以在該主機電腦16中能夠對按下按鍵Ky時的按下速度加以運算。

接著，參照第9圖所示的圖表，針對實施上述處理而造成的按鍵Ky的掃瞄時序與電壓的變化來加以說明。 第9圖是表示按鍵Ky(1,1)被按下時的掃瞄時序與因按下而產生的電壓變化的特性圖。在第6圖的步驟S17的處理中設定成L=3，藉此會在隔了3次區間後(亦即，每4次掃瞄)實施按鍵Ky(1,1)的掃瞄。因此，如第9圖所示，在t2、t3、…、t22、t23的時序中實施掃瞄。相較於前述第5圖所示的掃瞄週期，可理解到掃瞄週期變短。因此能夠檢測到，在第9圖所示的時刻t2時電壓達到基準值Th0，在時刻t7時電壓達到第1閾值Th1，進一步在時刻t22時電壓達到第2閾值Th2。

因此，可精準地檢測按鍵Ky(1,1)的按下量自達到第1閾值Th1至成為第2閾值Th2為止的時間ΔT。更進一步，可精準地對按下按鍵Ky(1,1)時的按下速度加以運算。

如此，第1實施形態的靜電電容式鍵盤裝置10中，依序對複數個按鍵Ky進行掃瞄，並在檢測到有一個按鍵Ky(上述例中是按鍵Ky(1,1))的按下量已達到基準值Th0時，針對該按鍵Ky縮短掃瞄週期。具體而言，每4次掃瞄便實施該按鍵Ky的掃瞄。因此，能夠提高按下量檢測的解晰度，而精準地檢測按鍵Ky的按下量達到第1閾值Th1的時刻、及達到第2閾值Th2的時刻。結果，能夠精準地運算按下速度，在作為MIDI鍵盤來使用時極為有用。

又，在按鍵Ky的按下量達到第2閾值Th2的情況下，之後不再對該按鍵Ky進行高速掃瞄內的電壓測量及計時計數器的值的增加。亦即，在按鍵Ky的按下量(電壓值)達到第2閾值Th2的情況下，第7圖的步驟S57中成為YES判定，之後在步驟S59的處理中參數F1被設定成「1」。因此，在下次掃瞄時，步驟S53的處理中成為YES判定，而不會進行步驟S54的電壓測量及步驟S56的計時計數器的值的增加。因此，能夠避免進行不必要的運算，而能夠減輕運算負擔。 接著，即便鬆開按鍵Ky而使按下量減少，因為參數F1被設定成「1」，所以會維持上述狀態。進一步，按鍵Ky的按下量暫時降低至未滿基準值Th0，上述狀態會被維持到再度達到基準值Th0為止。

[第2實施形態的說明] 接著，對本發明的第2實施形態加以說明。因為裝置構成與第1圖、第4圖所示的相同，所以省略構成說明。第2實施形態中，與前述第1實施形態的差異在於，除了前述第1閾值Th1、第2閾值Th2以外，更設定了比第2閾值Th2大的第3閾值Th3。亦即，設定了3個以上的按鍵Ky的按下量的閾值。

第10圖是表示按鍵Ky(1,1)的按下量達到基準值Th0，並進一步達到第1閾值Th1、第2閾值Th2、第3閾值Th3時的掃瞄時序的圖表。具體而言表示了以下情況：在時刻t2時達到基準值Th0，在時刻t7時達到第1閾值Th1，在時刻t14時達到第2閾值Th2，在時刻t22時達到第3閾值Th3。

在此情況下，能夠檢測到時刻t7～t14為止的時間ΔT1、時刻t14～t22為止的時間ΔT2、時刻t7～t22為止的時間ΔT3。亦即，能夠測量複數個閾值間的所需時間。因此，能夠選擇時間ΔT1、ΔT2、ΔT3中的任一者來求出按下速度。

根據本發明的第2實施形態，例如按下量可如以下方式變化：依照Th0→Th1→Th2→Th3的順序增大，然後回到Th1與Th2之間的按下量，之後再次超過Th2→Th3。在這樣的情況下，根據使用Th2與Th3之間的時間也就是ΔT2來求出按下速度，便可表現傳統鋼琴的連續敲鍵感。

如此，在第2實施形態的靜電電容式鍵盤裝置中，根據在第1、第2閾值之外更設定第3閾值Th3，可進行更富有泛用性的按下速度的運算。因此，在作為MIDI機器用的鍵盤來使用的情況下，可與樂器的種類對應而輸出更接近樂器原有音源的音色。

[第3實施形態的說明] 接著，對本發明的第3實施形態加以說明。因為裝置構成與第1圖、第4圖所示的相同，所以省略構成說明。第3實施形態中，當一個按鍵Ky被按下而在運算按下速度時，若有其他按鍵Ky被按下，則變更掃瞄順序。

在按鍵Ky(1,1)、按鍵Ky(1,2)這2個按鍵被按下，且按下量達到基準值Th0的情況下，掃瞄順序是如以下的情形。 Ky(1,1)、Ky(1,2)、Ky(1,3)、Ky(1,1)、Ky(1,2)、Ky(1,4)、Ky(1,5)、Ky(1,6)、Ky(1,1)、Ky(1,2)、…、Ky(2,1)、Ky(1,1)、Ky(1,2)、Ky(2,2)、Ky(2,3)、Ky(2,4)、Ky(1,1)、Ky(1,2)、…、Ky(m,n)。 也就是說，在複數個按鍵Ky被按下的情況下，每進行3次被按下的按鍵Ky以外的按鍵Ky的掃瞄後，便執行被按下的按鍵Ky的掃瞄。藉此，即便在複數個按鍵Ky被按下的情況下，也能夠縮短被按下的按鍵Ky的掃瞄週期，而進行精準的按下速度運算。

以上，已基於圖式的實施形態來說明本發明的靜電電容式鍵盤，但本發明並不限定於該實施形態，各部的構成能夠置換成具有相同功能的任意構成。

例如，上述實施形態中，表示了在各驅動線M與各感測線N的交叉點處分別配置按鍵Ky的構成，但本發明並不限定於這種構成，交叉點中亦可存在未配置按鍵Ky的位置。又，驅動線M與感測線N的數量亦可為相同數量，亦即能夠作成i=j。

進一步，上述實施形態中，已說明感測電路12中所設的2個電阻R1、R2的電阻值相同的例子，但本發明並不限定於這樣的例子，亦可作成不同的電阻值。

10:靜電電容式鍵盤裝置 11:驅動電路 12:感測電路 15:控制電路 16:主機電腦 21:基板 22:外殼 23:線圈彈簧 24:橡膠帽 25:柱塞 26:鍵帽 31:多工器 32:峰值保持電路 33:A/D轉換電路 41:主控制部 42:記憶控制部 43:輸出介面 44:記憶部 M:驅動線 N:感測線 Ky:按鍵 P1:連接點 Q1、Q2:電極 R1、R2:電阻 SW:開關

第1圖是示意性地表示本發明的實施形態的靜電電容式鍵盤裝置及其周邊機器的構成的說明圖。 第2圖是表示本發明的實施形態的靜電電容式鍵盤裝置所使用的按鍵的詳細構成的分解斜視圖。 第3圖是示意性地表示本發明的實施形態的靜電電容式鍵盤裝置所使用的按鍵中，2個電極與線圈彈簧的關係的說明圖。 第4圖是表示本發明的實施形態的靜電電容式鍵盤裝置中，驅動電路、感測電路及控制電路的詳細構成的區塊圖。 第5圖是表示按鍵的按下量相對於時間經過的變化的圖表，其中直線a1表示按鍵的按下速度較快時，直線a2表示按鍵的按下速度較慢時。 第6圖是表示本發明的實施形態的靜電電容式鍵盤裝置的處理手法的流程圖。 第7圖是表示本發明的實施形態的靜電電容式鍵盤裝置的處理手法的流程圖。 第8圖是表示按下量相對於時間經過的變化的圖表；參數F0、F1相對於時間經過的變化的圖表；及，計時計數器Tc相對於時間經過的變化的圖表。 第9圖是表示本發明的第1實施形態中，當縮短被按下的按鍵的掃瞄週期時，掃瞄時序和按下量的變化的圖表。 第10圖是表示本發明的第2實施形態中，當縮短被按下的按鍵的掃瞄週期時，掃瞄時序和按下量的變化的圖表。 第11圖是表示先前的靜電電容式鍵盤裝置中，對任意按鍵的按下量加以測量的時序的圖表。 第12圖是表示先前的靜電電容式鍵盤裝置中，對任意按鍵的按下量加以測量的時序的圖表，其中表示按下量達到Th1的時序比時刻t1稍遲的情況。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

11:驅動電路

12:感測電路

15:控制電路

31:多工器

32:峰值保持電路

33:A/D轉換電路

41:主控制部

42:記憶控制部

43:輸出介面

44:記憶部

Ky:按鍵

P1:連接點

Q1、Q2:電極

R1、R2:電阻

SW:開關

Claims (4)

1. 一種靜電電容式鍵盤裝置，其具備：複數條驅動線和與前述驅動線交叉的複數條感測線；按鍵，其被設置在前述各驅動線與各感測線的交叉點；靜電電容元件，其被設置在前述各按鍵中，對應於該按鍵的按下量而使前述驅動線與感測線之間的靜電電容量發生變化；按下量檢測部，其掃瞄各按鍵，並基於前述靜電電容元件的靜電電容量變化來檢測按鍵的按下量；輸入控制部，其在前述按下量檢測部所檢測到的按下量達到預先設定的基準值的情況下，以縮短該按鍵的掃瞄週期的方式來加以控制；以及，所需時間測量部，其設定比前述基準值大的第1閾值和比前述第1閾值大的第2閾值，並且測量按下量自達到第1閾值起至達到第2閾值為止的所需時間；其中，前述輸入控制部，在全部按鍵的按下量皆未達到前述基準值的情況下，進行依序掃瞄全部按鍵的依序掃瞄；在有任一個按鍵的按下量達到前述基準值的情況下，將高速掃瞄插入至前述依序掃瞄之間，該高速掃瞄是對達 到前述基準值的按鍵進行掃瞄；前述所需時間測量部，測量達到前述基準值的按鍵的所需時間。
2. 如請求項1所述之靜電電容式鍵盤裝置，其中，前述輸入控制部，在前述依序掃瞄中每檢測預先決定的數量之按鍵的按下量，便插入前述高速掃瞄。
3. 如請求項1所述之靜電電容式鍵盤裝置，其中，前述輸入控制部，在有按鍵的按下量達到前述第2閾值的情況下，在此之後直到前述按鍵的按下量成為未滿前述基準值為止，以不執行前述高速掃瞄的方式來加以控制。
4. 如請求項1所述之靜電電容式鍵盤裝置，其中，設定3個以上的前述按鍵的按下量的閾值，並且前述所需時間測量部對複數個閾值間的所需時間加以測量。

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