キーボード装置

本発明は、キー群の各キーのオン認識位置を可変できるキーボード装置に関する。

従来のキーボード装置において、キー入力時のキー・ストロークは、何れのキーも一定であった。昨今、キーボードのニーズも多様化し、例えばゲーム等を専用に扱うゲーマは、ゲームプレイ中、素早い操作が必要とされ、キーの押下ストロークを短くしたり、キーのオン認識位置(キーの押下の有無を決定する閾値)を通常より上(浅く)にすることを好む。

特許文献1には、キーの押下の有無のオン認識位置を変更できるキースイッチを使った静電容量式キーボードが記載されている。

特開昭62−144220号公報

しかしながら、ゲーマは、キー・ストロークの異なるキーボードを、ゲームによって使い分けて使用しなければならないという煩雑性があった。

また、特許文献1では、キーボードの全てのキーについて、キーオン認識位置を一括して変更することしかできず、各キー毎にオン認識位置を変更できなかった。

そこで、本発明の目的は、ユーザが各キー毎にオン認識位置を可変・調整し、一つのキーボードで、多種類のアプリケーションに合わせられる応答性の良いキーボード装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のキーボード装置は、複数のキーからなり、キー番地が付されたキー群と、前記複数のキーの各キー毎に、前記キーの押下の有無を決定するための閾値データを前記キー番地に対応するメモリ番地に書込及び読出可能なメモリと、選択された前記キー番地に対応する前記キーの容量を検出するキー容量検出部と、前記キー容量検出部で検出された前記キーの容量を電圧に変換する容量電圧変換部と、選択された前記キー番地に対応する前記メモリ内のメモリ番地の閾値データを読み出して前記閾値データをアナログデータに変換するデータ変換部と、前記データ変換部からのアナログデータと前記容量電圧変換部からの電圧とを比較し前記キーの押下の有無を判断する押下判断部とを備えることを特徴とする。

本発明のキーボード装置によれば、複数のキーの各キー毎に、キーの押下の有無を決定するための閾値データを設定し、データ変換部が閾値データをアナログデータに変換し、押下判断部がデータ変換部からのアナログデータと容量電圧変換部からの電圧とを比較しキーの押下の有無を判断する。即ち、キーの押下の有無を判断し、キーの押下の有無を決定する閾値を変えることによりキーのオン認識位置を変更することができる。

従って、ユーザが各キー毎にオン認識位置を可変・調整でき、一つのキーボードで、多種類のアプリケーションに合わせられる応答性の良いキーボード装置を提供できる。

本発明の実施例1のキーボード装置の構成ブロック図である。

実施例1のキーボード装置の通常使用時の処理を示すフローチャートである。

実施例1のキーボード装置のユーザ閾値選択時の処理を示すフローチャートである。

本発明の実施例2のキーボード装置の構成ブロック図である。

実施例2のキーボード装置の出荷時、個別設定時の処理を示すフローチャートである。

以下に、本発明のキーボード装置の実施例を図面を参照しながら、詳細に説明する。図1は、本発明の実施例1のキーボード装置の構成ブロック図である。キーボード装置1は、静電容量(アナログ値)の変化によりキーの押下の有無を判断し、キーの押下の有無を決定する閾値を変えることによりキーのオン認識位置を変更するものである。

キーボード装置1は、キー群10、キー・スキャン検出部11、フラッシュ・メモリ12、ランダムアクセスメモリ(RAM)13、キー・スキャン制御部14、キー容量検出部15、C−V変換部(容量電圧変換部)16、閾値スキャン部・D/A変換部17、押下判断部18、閾値設定切替部19、キー・コード変換部20、通信制御部21を備えている。

フラッシュ・メモリ12、RAM13、キー・スキャン制御部14、閾値スキャン部・D/A変換部17、キー・コード変換部20、通信制御部21は、中央処理装置(CPU)2内に設けられている。

キー群10は、電気回路的に(m行×n列)個のキーを備え、各キーに対応して各キー番地が付されている。フラッシュ・メモリ12は、不揮発メモリであり、キー群10の(m行×n列)個のキーの各キー毎に、キーのオン認識位置のための閾値データ(閾値レベル)を予め保存する。RAM13は、電源起動時にフラッシュ・メモリ12に記憶された各キーの閾値データを読み出して各キーの閾値データを各キー番地に対応する各メモリ番地に記憶する。

キー・スキャン制御部14は、キー群10から該当キー番地を選択し、選択された該当キー番地に対応するメモリ番地内の閾値データをRAM13から検出する。キー・スキャン検出部11は、キー群10を常時、スキャンして、キー・スキャン制御部14で選択されたキー番地を検出する。キー容量検出部15は、キー・スキャン検出部11で検出されたキー番地のキーの容量を検出する。

C−V変換部16は、キー容量検出部15で検出されたキーの容量を電圧に変換して押下判断部18に出力する。閾値スキャン部・D/A変換部17は、キー・スキャン制御部14で選択されたRAM13内のメモリ番地からキーのデジタルの閾値を読み出し、デジタルの閾値をアナログの閾値に変換して押下判断部18に出力する。

押下判断部18は、C−V変換部16からの電圧が閾値スキャン部・D/A変換部17からの閾値以上となった場合にはキー押下有り(キーオン)と判断し、前記電圧が前記閾値未満である場合にはキー押下無し(キーオフ)と判断し、キーの押下有無データを閾値設定切替部19に出力する。

閾値設定切替部19は、通常時には、押下判断部18からのキーの押下有無データをキー・コード変換部20に出力し、キーボード装置の出荷時、個別設定時には押下判断部18からのキーオン時の閾値レベルを閾値スキャン部・D/A変換部17を介してRAM13に書き込む。

キー・コード変換部20は、閾値設定切替部19からのキーに対応するキーコードを通信制御部21に出力する。

キーボード装置1は、パーソナルコンピュータ(PC)3に接続され、PC3は、通信制御部31、閾値制御部32、HID(Human Interface Device)ドライバ33を有する。通信制御部31は、キーボード装置1内の通信制御部21と通信を行う。閾値制御部32は、ユーザが閾値を選択した場合に、選択された閾値を通信制御部31を介してキーボード装置1内の通信制御部21に出力する。

次に、このように構成された実施例1のキーボード装置の処理を図面を参照しながら説明する。まず、電源起動時、閾値の選択時、閾値の編集変更時の処理を説明する。

電源起動時には、CPU2は、フラッシュ・メモリ12に直前に保存されたキー群10の各キーのオン認識位置のための閾値データを、RAM13へ読み出す。

また、ユーザが別の閾値データを選択した場合も、CPU2は、フラッシュ・メモリ12に保存された各キーのオン認識位置のための閾値データを、RAM13へ読み出す。閾値データとしては、例えば、キーのストロークを浅くするための小さい閾値、中位のストロークにするための中位の閾値、深いストロークにするための大きい閾値を例示できる。ユーザは、これらの3つの閾値からいずれかを選択する。

ユーザが任意に選択した閾値変更データをRAM13内に保存した場合には、CPU2は、RAM13内の閾値変更データをフラッシュ・メモリ12の閾値保存領域(個別)へ書き込む。さらに、ユーザが閾値データを編集している場合には、CPU2は、RAM13内のみの閾値データを書換え、保存命令を出すまでフラッシュ・メモリ12へのデータの書き換えを行わない。

次に、通常使用時の動作を図2に示すフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、フラッシュ・メモリ12の閾値保存領域の閾値データをRAM13の閾値編集変更領域へ読み出し、キー番地mjnkのキーコードを出力した場合について説明する。ここでは、フラッシュ・メモリ12の該当キー番地mjnkの閾値レベルがmで、RAM13へ出力した例で示す。

まず、キー・スキャン制御部14は、キー群10から該当キー番地を選択する(ステップS11)。次に、キー・スキャン制御部14は、選択された該当キー番地に対応するRAM13のメモリ番地内の閾値データを検出する(ステップS12)。

次に、キースキャン検出部11は、キー群10をスキャンして、キー・スキャン制御部14で選択された該当キー番地を検出する(ステップS13)。さらに、キー容量検出部15は、該当キー番地のキーの容量値を検出する(ステップS14)。C−V変換部16は、キー容量検出部15で検出された該当キーの容量値を電圧値V1に変換する(ステップS15)。

さらに、閾値スキャン部・D/A変換部17は、キー・スキャン制御部14で選択されたRAM13内のメモリ番地からキーのデジタルの閾値レベルを読み出し(ステップS16)、デジタルの閾値レベルmを分解能yビットで除算し、得られた値に全スパン電圧値Vを乗算することにより、アナログ閾値電圧値V2=V・(m/yビット)を算出して、押下判断部18に出力する(ステップS17)。

さらに、押下判断部18は、該当キーの電圧値V1と該当キーの閾値電圧値V2を比較して(ステップS18)、V1≧V2である場合には、該当キーのオン信号を出力する(ステップS19)。V1≧V2でない場合には、ステップS11の処理へ戻り、ステップS11〜S18の処理を繰り返し行う。

次に、閾値設定切替部19は、押下判断部18からキーのオンオフ出力を入力し、通常使用時には、キー・コード変換部20へ該当キーのオン信号を通信制御部21を介してPC3へ出力する。キー・コード変換部20は、該当キーをコード変換し、キーコードを通信制御部21を介してPC3へ出力する(ステップS20)。

このように、実施例1のキーボード装置によれば、複数のキーの各キー毎に、キーの押下の有無を決定するための閾値データを設定し、D/A変換部17が閾値データをアナログデータに変換し、押下判断部18がD/A変換部17からのアナログデータとC−V変換部16からの電圧とを比較しキーの押下の有無を判断する。即ち、キーの押下の有無を判断し、キーの押下の有無を決定する閾値を変えることによりキーのオン認識位置を変更することができる。

従って、ユーザが各キー毎にオン認識位置を可変・調整でき、一つのキーボードで任意のキーに対して浅いストローク、深いストローク設定が実現でき、多種類のアプリケーションに合わせられる応答性の良いキーボード装置を提供できる。

また、キーの閾値レベルを個々のキーに対して、yビット(分解能)段階に細分化しているため、全キーを一律に閾値を可変するやり方に比べて、好みのキーのオン認識位置を自由に設定変更でき、ゲーム等のアプリケーションでの微妙なキー操作対応への汎用性が増す。また、全てのキーに対して、個別にキーのオン認識位置を無段階に設定することができる。

また、フラッシュ・メモリ12に閾値を記憶しているので、電源を切断しても、新たに閾値を更新しない限り閾値は記憶される。また、キー構造が潜在的に持っている機械的、電気的な個体差を吸収し、安定・高精度な製品を提供できる。さらに、静電容量型のキーボードが潜在的に持ち得る静電容量の個体差を柔軟に吸収でき、対応可能となる。

(ユーザ閾値選択時の処理) 次に、図3を参照しながら、ユーザ閾値選択時の処理を説明する。図3では、ユーザがPC3からフラッシュ・メモリ12の閾値保存領域の設定を選択し、その設定値をRAM13の閾値編集変更領域へ読み込み、キー番地mjnkのキー・コードを出力した場合について説明する。ここでは、フラッシュ・メモリ12の該当キー番地mjnkの閾値レベルがkで、RAM13へ出力した例で示す。

まず、PC3の閾値制御部32でユーザによって選択された閾値は、通信制御部31を介して通信制御部21に送られる。この閾値としては、例えば、キーのストロークを浅くするための小さい閾値、中位のストロークにするための中位の閾値、深いストロークにするための大きい閾値を例示できる。ユーザは、これらの3つの閾値からいずれかを選択する。

通信制御部21は、選択された閾値に基づき、複数のフラッシュ・メモリ12−1〜12−(n+1)の中から選択された閾値を有するフラッシュ・メモリ12を選択する(ステップS11a)。次に、通信制御部21は、選択されたフラッシュ・メモリ12の全データをRAM13に読み出す(ステップS12a)。

次に、キースキャン検出部11は、キー群10をスキャンして、キー・スキャン制御部14で選択された該当キー番地を検出する(ステップS13)。さらに、キー容量検出部15は、該当キー番地のキーの容量値を検出する(ステップS14)。C−V変換部16は、キー容量検出部15で検出された該当キーの容量値を電圧値V1に変換する(ステップS15)。

さらに、閾値スキャン部・D/A変換部17は、キー・スキャン制御部14で選択されたRAM13内のメモリ番地からキーのデジタルの閾値レベルを読み出し(ステップS16)、デジタルの閾値レベルkを分解能yビットで除算し、得られた値に全スパン電圧値Vを乗算することにより、アナログ閾値電圧値V2=V・(k/yビット)を算出して、押下判断部18に出力する(ステップS17)。

さらに、押下判断部18は、該当キーの電圧値V1と該当キーの閾値電圧値V2を比較して(ステップS18)、V1≧V2である場合には、該当キーのオン信号を出力する(ステップS19)。V1≧V2でない場合には、ステップS11aの処理へ戻り、ステップS11a〜S18の処理を繰り返し行う。

次に、閾値設定切替部19は、押下判断部18からキーのオンオフ出力を入力し、通常使用時には、キー・コード変換部20へ該当キーのオン信号を出力する。キー・コード変換部20は、該当キーをコード変換し、キーコードを通信制御部21を介してPC3へ出力する(ステップS20)。

これによれば、全キー個別にキー閾値をユーザが選択決定できる。また、全キー個別にキー閾値を複数記憶できる。

図4は、本発明の実施例2のキーボード装置の構成ブロック図である。各々のキーには構造的に個体差があるので、同じ厚みのスペーサを全キーに挿入し、全キーを押下した際に、あるキーは例えば、3レベル、別のキーは2レベルとキー毎にオン認識位置が異なる。このため、実施例2のキーボード装置は、同じ厚みのスペーサを全キーに挿入し、全キーを押下した際のキー毎のオン認識位置に対応した閾値を求めて、キー固体差を吸収するようにしたものである。

この例では、3つの異なる厚さを持つスペーサの各々のスペーサについて、各々の閾値を求める。キーを例えば1.5mmストロークにするための厚いスペーサ、例えばキーを2.2mmストロークにするための中位の厚さのスペーサ、例えばキーを3.0mmストロークにするための薄いスペーサの各スペーサを順番にキーに挿入して閾値を求める。

実施例2のキーボード装置は、図4に示すように、実施例1のキーボード装置に対して、閾値レベル減算部22を備えている。閾値レベル減算部22は、スペーサを全キーに挿入して全キーを押下したときに、大きい閾値レベルから小さい閾値まで順番に閾値レベルを減算し、減算された閾値レベルを閾値スキャン部・D/A変換部17に出力する。

次に、図5に示すフローチャートを参照しながら、実施例2のキーボード装置の出荷時、個別設定時の処理を説明する。ここでは、該当キー番地の閾値レベルNがxで、V2=V1になる過程を示す。

まず、閾値レベルを決定するためのスペーサをキーボードに挿入する(ステップ11b)。次に、RAM13内の該当キーの閾値レベルNをN=yビットに設定する(ステップ11c)。

次に、全キーを押下して、全キーを、閾値レベルを決定するためのスペーサに押し付ける(ステップ12b)。次に、キースキャン検出部11は、キー群10をスキャンして、キー・スキャン制御部14で選択された該当キー番地を検出する(ステップS13)。さらに、キー容量検出部15は、該当キー番地のキーの容量値を検出する(ステップS14)。C−V変換部16は、キー容量検出部15で検出された該当キーの容量値を電圧値V1に変換する(ステップS15)。

さらに、RAM13内の該当キー番地を検出し(ステップS16a)、閾値スキャン部・D/A変換部17は、RAM13内の該当キー番地の閾値レベルを読み出し(ステップS16c)、閾値レベルNをD/A変換して、アナログ閾値電圧値V2=V・(1/yビット)を算出して、アナログ閾値電圧値V2を押下判断部18に出力する(ステップS17a)。

さらに、押下判断部18は、該当キーの電圧値V1と該当キーの閾値電圧値V2を比較して(ステップS18a)、V1=V2でない場合には、閾値レベル減算部22は、RAM13内のD/A値(閾値レベル)を一つ減算する(ステップS16b)。なお、閾値の初期値はNであり、N=N−1の減算処理を行う。次に、ステップS16aの処理へ戻り、ステップS16a、ステップS16c、ステップS17a、ステップS18a、ステップS16bの処理を繰り返し行う。

即ち、閾値レベル減算部22は、RAM13内のキーの閾値レベルNをN、N−1、N−2、…、x、…3、2、1と、Nを1つずつ減算していき、閾値レベルを段階的にスキャンさせ、閾値電圧V2が電圧V1の値に一致するまで、V2=V・(x/yビット)の演算を繰り返す。

押下判断部18は、V1=V2となった場合には、閾値設定切替部19は、電圧V1と一致した時の閾値電圧V2における閾値レベルxをスペーサの閾値レベルとして、RAM13の該当キーアドレスに閾値レベルxを記憶させる(ステップS19b)。さらに、CPU2は、RAM13の閾値レベルxをフラッシュ・メモリ12の閾値保存領域叉は閾値保存領域(個別)の該当番地へ保存する(ステップS19c)。

このように実施例2のキーボード装置によれば、同じ厚みのスペーサを全キーに挿入し、全キーを押下した際のキー毎のオン認識位置に対応した閾値を求める。即ち、キー毎に、キー固体差を吸収できる閾値とすることができるので、各々のキーに構造的に個体差があっても、キー固体差を吸収できる。また、全キー個別に単独のスペーサを用いることでキー閾値を単独に変更することもできる。

なお、実施例1,2では任意のキーのキーオン認識位置を、任意の位置に変更が可能な静電容量式のキーボード装置を説明したが、本発明は、必ずしも静電容量式のキーボード装置である必要はなく、例えば、アナログ式の入力デバイスであって、閾値を設定してキーの押下の有無(オン/オフ)を出力可能なキーボード装置であれば良い。

1 キーボード装置 2 CPU 3 パーソナルコンピュータ(PC) 10 キー群 11 キー・スキャン検出部 12 フラッシュ・メモリ 13 ランダムアクセスメモリ(RAM) 14 キー・スキャン制御部 15 キー容量検出部 16 C−V変換部 17 閾値スキャン部・D/A変換部 18 押下判断部 19 閾値設定切替部 20 キー・コード変換部 21,31 通信制御部 22 閾値レベル減算部 32 閾値制御部