(57)【要約】キーボード、キーパッド、および他のデータ入力デバイスは、キー操作の曖昧性の問題を生じ得る。たとえば、小型キーボードでは、ユーザの指が、所望のキーから隣接するキーにオーバーラップし易い。容量性キーの配列からなるキーボードからキー操作の曖昧性を除去する反復法は、配列内の各キーに関連する信号強度を測定する工程と、最大値を見出すために測定信号強度を比較する工程と、最大信号強度を有するキーが一意のユーザ選択キーであると判定する工程と、最初の選択キーの信号強度が一定の閾値レベルより低下するまで、または第２のキーの信号強度が第１のキーの信号強度を超えるまでその選択を維持する工程とを含む。
2009521035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキーを備える操作キーボードから、ユーザが該操作キーボードの２つ以上のキーに近接したとき一意のキー出力を供給する装置であって、
前記２つ以上のキーの各々に一意に関連付けられた複数のセンサであって、該複数のセンサの各々は、該センサに対するユーザの接続を表す対応する出力信号を供給するようにコントローラに接続される、複数のセンサを備え、
前記コントローラは、該コントローラに供給された２つ以上の出力信号のすべてを、それぞれの閾値と、かつ互いに反復的に比較するように動作可能であり、最初に、それぞれの閾値を超える全ての出力信号のうち最大値を有する前記２つ以上のキーの１つを、前記一意のキー出力を供給するキーとして選択し、後続の繰り返し動作で、その出力信号が前に選択されたキーの出力信号を少なくとも偏向値に相当する量だけ超える場合にのみ前記前に選択されたキーを他のキーによって置き換えることにより前記前に選択されたキーを優遇して反復比較に偏向を与える、装置。
【請求項２】
各キーが、それぞれ容量性近接センサからなる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数のキーのうちの１つが、前記複数のキーのうちの他の少なくとも１つの周りに配設されたガード・リングを含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記前に選択されたキーに関連する値と、前記２つ以上のキーのうちの他のキーの各々に関連する値との間の、それぞれの差を増加させることによって前記反復比較に偏向を与えるように動作可能である、請求項１、２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のセンサの各々が、それぞれ関連するカウンタを有し、前記コントローラは、前記複数のカウンタの少なくとも１つに記憶された値を変化させることによって前記反復比較に偏向を与えるように動作可能である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラが、記憶されたプログラムの制御下で動作可能なマイクロコントローラを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
ユーザの少なくとも一部分の存在に反応してその各々がそれぞれの信号強度を有するそれぞれの検出信号を供給するように動作可能な複数のキーから、ユーザにより一意に選択されたキーを表す一意の出力を供給する方法であって、
（ａ）前記複数のキーの各々に関連する前記それぞれの検出信号の信号強度を測定する工程と、
（ｂ）前記測定された信号強度の各々をそれぞれの選択された閾値と比較して、それぞれの閾値よりも大きい関連する信号を有するキーのサブセットを形成する工程と、
（ｃ）前記サブセットが空の場合、いずれのキーも選択されていないと判定し、そうでない場合、前記サブセット内において最大信号強度に関連するキーが、現在の一意に選択されたキーであると判定する工程と、
（ｄ）前記一意に選択されたキーを判定する工程の後、その出力信号が前に選択されたキーの出力信号を少なくとも偏向値に相当する量だけ超える場合にのみ前記前に選択されたキーを他のキーによって置き換えることにより前記一意に選択されたキーを優遇して後続判定に偏向を与えるように工程（ｃ）を変更し、前記工程（ａ）、（ｂ）、および該変更された工程（ｃ）を繰り返す工程と、
を備え、前記工程（ａ）〜（ｄ）が順次実行される、方法。
【請求項８】
前記複数のキーの各々に関連する前記それぞれの検出信号の信号強度を測定する工程が、ユーザと各キーとのそれぞれの容量性結合を表すそれぞれの信号を測定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のキーがキーボード配列からなり、ユーザの前記一部分が指からなる、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数のキーのうちの１つが２次元タッチ面として動作可能である、請求項７、８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のキーのうちの１つが、前記複数のキーのうちの他の少なくとも１つの周りに配設されたガード・リングである、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程（ｄ）が、前記一意に選択されたキーに関連する前記信号強度を増加させることを含む、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記工程（ｄ）が、前記一意に選択されたキー以外のキーに関連する前記信号強度を低減させることを含む、請求項７乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のキーの各々が、前記測定されたそれぞれの信号値が前記それぞれの閾値を超える場合に値が変更されるそれぞれのカウンタを有し、前記最大信号強度を判定する工程が、それぞれのカウンタ内に記憶されたそれぞれの値を比較することを含み、該判定工程（ｃ）に対する変更が、前記カウンタの少なくとも１つに記憶された値を変化させることを含む、請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記工程（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）がマイクロコントローラによって実行される、請求項７乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
ユーザの少なくとも一部分の存在に反応してその各々がそれぞれの信号強度を有するそれぞれの検出信号を供給するように動作可能な複数のキーから、ユーザにより選択されたキーを表す一意の出力を供給する方法であって、
（ａ）前記複数のキーの各々に関連する前記それぞれの検出信号の信号強度を第１の時点で測定し、さらなる検証を行うために、それぞれの閾値を超える前記信号強度を表す検出信号のみのそれぞれの値を前記第１の時点で保持する工程と、
（ｂ）前記第１の時点で保持されたすべての値のうち最大値を有するキーを最初のユーザ選択キーとして選択する工程と、
（ｃ）前記複数のキーの各々に関連する前記それぞれの検出信号の信号強度を前記第１の時点より後の第２の時点で測定し、さらなる検証を行うために、それぞれの閾値を超える前記信号強度を表す検出信号のみのそれぞれの値を前記第２の時点で保持する工程と、
（ｄ）前記最初のユーザ選択キーを優遇して偏向を与えるように前記第２の時点で保持された値を比較して前記第２の時点でのユーザ選択キーを選択する工程であって、その出力信号が前記最初のユーザ選択キーの出力信号を少なくとも偏向値に相当する量だけ超える場合にのみ前記最初のユーザ選択キーからキーを置き換えることにより前記第２の時点でのユーザ選択キーを選択する工程と、
を備える方法。
【請求項１７】
前記複数のキーの各々に関連する前記それぞれの検出信号の信号強度を測定することが、ユーザと各キーとのそれぞれの容量性結合を表すそれぞれの信号を測定することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のキーがキーボード配列からなり、ユーザの前記一部分が指からなる、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のキーのうちの１つが２次元タッチ面として動作可能である、請求項１６、１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のキーのうちの１つが、前記複数のキーのうちの他の少なくとも１つの周りに配設されたガード・リングである、請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記工程（ｄ）での比較で、前記最初のユーザ選択キーに関連する前記信号強度の値を増加させることによって前記最初の選択キーを優遇するように偏向が与えられる、請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記工程（ｄ）での比較で、前記最初のユーザ選択キー以外のすべてのキーに関連するそれぞれの前記信号強度の値を減少させることによって前記最初の選択キーを優遇するように偏向が与えられる、請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数のキーの各々が、それぞれ関連するカウンタを有し、前記保持する工程、前記比較する工程、及び前記置き換える工程が、それぞれのカウンタに対して行われる論理的および算術的処理によって実行される、請求項１６乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記選択する工程、前記比較する工程、及び前記保持する工程がマイクロコントローラによって実行される、請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量性位置センサなどの非双安定型キーの配列を制御する方法および装置に関し、より具体的には、容量性キーボードにおいて、選択されたキーに隣接するキーからの偶発的な誤った入力を防止する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容量性近接センサの配列は、しばしば、キーボード、キーパッドおよびその他のタッチ入力装置に用いられる。従来型の金属スイッチの代わりに用いられる、容量性センサの２つの特性は、次の通りであり、すなわち、１）容量性センサは小さいサイズに作ることができ、これは小型で密に詰め込まれたキーボードが必要な場合に望ましい。２）容量性センサは、特に環境的に密封するのが容易であり、これはキーボードが湿った環境で用いられる場合、または汚染物がキーボード上にこぼれる恐れがある場合に望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来型の容量性センサは、密に詰め込まれた場合、または導電性液体の薄膜が存在する状態で用いれられる場合、キー操作の曖昧性の問題が生じる。たとえば小型キーボードでは、ユーザの指が所望のキーから隣接するものにオーバーラップし易い。これは特に、ユーザの指が大きい場合、または指が変形するほどキーボード表面を強く押した場合に問題となる。同種の影響は、導電性薄膜がキーボード上に存在する場合に見られ、その場合、ユーザの指は液体の溜まりであるかのように感知される。この種の問題は、飲み物および食物のソースのこぼれがしばしば生じるような、フード・サービス業で用いられるキャッシュ・レジスタ・キーボードにおいて特に深刻である。
【０００４】
米国特許第５，７３０，１６５号では発明者は、単一の結合プレートを使用した容量性電界センサ、および結合プレートの接地に対するキャパシタンスＣｘの変化を検出する方法を教示している。米国特許第５，７３０，１６５号で教示される装置は、結合プレートを充電し、該プレートから電荷検出器へ電荷をサンプリング・キャパシタＣｓとして移動させるためのパルス回路を備える。移動動作は、結合プレートと電荷検出器の間に電気的に接続された切換えスイッチによって実行される。米国特許第５，７３０，１６５号の開示を本願明細書に援用する。
【０００５】
米国特許第６，４６６，０３６号では発明者は、接地に対するキャパシタンスを測定するためのパルス回路を教示しており、同パルス回路は、それぞれ片側が電源電圧または回路接地点に電気的に接続された複数の電気的スイッチング素子を備える。キーボードおよびその他多くの用途に用いることができるこの回路構成は、通常少なくとも１つのスイッチング素子の片側がフローティングとなっていた従来技術のパルス回路よりも、利用可能な集積回路設計および製造の慣行と整合している。従って、これらの改良された構成は、より低い製造コストで、より優れた性能を実現する。米国特許第６，４６６，０３６号の開示を本願明細書に援用する。
【０００６】
米国特許第６，９９３，６０７号では発明者は、各キーに関連する検出信号強度を繰り返し測定し、すべての測定信号強度を比較して最大値を見出し、最大信号強度を有するキーが一意のユーザ選択キーであると判定し、次いで、選択キーからの信号が一定の公称閾値より大きいままである限りは、他のすべてのキーからの信号を抑制または無視する反復法を教示している。米国特許第６，９９３，６０７号の開示を本願明細書に援用する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの態様は、配列内の各キーに関連する検出信号強度を測定し、各測定信号強度を比較して最大値を見出し、最大信号強度を有するキーが一意のユーザ選択の第１のキーであると判定し、第１のキーの信号強度が一定の閾値レベルより低下するまで、または第２のキーの信号強度が第１のキーの信号強度を超えるまで、その選択を維持することによって、キー操作の曖昧性を除去する反復法を提供する。いずれかのキーが選択されたときは、他のすべてのキーの選択を解除するように、その信号強度を他のすべてのキーに対して増強することができる。この態様において考慮される配列は、キーボードまたは、適当なサブセットでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の特定の好ましい実施形態では、各キーはそれぞれ関連する検出積分器カウンタ（ＤＩ）を有する容量性キーとして配列される。各ＤＩはクロック型のカウンタであり、関連するキーからの信号強度が一定の公称閾値より大きい場合、各容量取得サイクルで１つのインクリメント値だけカウント・アップし、信号強度が公称値より小さい場合はゼロに向かってカウント・ダウンする。コントローラは、各ＤＩからそれぞれの入力を受け取り、複数のキーのうちの１つに関連する検出積分（ＤＩ）カウントが、それぞれ選択された終端カウント値ＴＣに一致するとき、そのキーが選択された、たとえば勝ったと判定する。カウント・ダウンに用いるインクリメントの大きさは、カウント・アップのインクリメントの大きさ、たとえば１と同じにすることができ、またはノイズのより良い抑制を容易にするために、勝ちの工程より、カウント・ダウンする「負け」の工程を優先的に加速するように、異なる値、たとえば２とすることができる。任意のＤＩカウンタをカウント・ダウンする割合は全部の値とすることもできる。すなわち、ＤＩは１つのサイクル内でクリアすることもできる。この実施形態では、２つ以上のキーがそれらの公称閾値より大きな信号強度を有する場合、信号強度が小さい方のキーは、この条件が存在する間、関連するＤＩは各サイクルごとにデクリメントまたはクリアされる。任意の２つ以上のキーが等しくかつ最大の信号強度を有する場合は、このようなキーのＤＩは、最初にそのＴＣに到達したものが「勝つ」までインクリメントし続け、それが一意のユーザ選択キーとして設定される。
【０００９】
本発明の他の態様では、後の時点でその信号強度が第１のキーの信号強度より大きく、またそれ自体の閾値よりも大きく、かつその関連するＤＩがそれに関連するＴＣに等しいことにより第２のキーが選択される場合、第１の時点で選択されたキーのＤＩは、そのキーの信号強度が閾値より大きく、そのＤＩがその関連するＴＣ値に等しい場合でもデクリメントまたはクリアすることができ、その第１の時点で選択されたキーの選択は解除される。複数のキーの信号強度がそれらに関連する閾値よりも大きい場合は、それらの関連するＤＩは、最終的に１つのキーのＤＩがそのＴＣに等しくなり、前に選択されたキーを含む他のすべてに対して勝つまで、競合してカウント・アップおよびカウント・ダウンされることになる。
【００１０】
上述において、他よりも大きい１つの信号を有することに関しての原理は、説明の目的のためにいくらか単純化されていることを理解し得る。決着のつかない状態を避け、ほぼ同じ信号強度を有する２つ以上のキーの間での発振を解消するために、好ましくは、勝ったキーに、後続する決定工程の繰り返しにおいて、わずかなアドバンテージを与えることができる。これは、たとえば非選択キーの信号は、現在選択されているキーの信号を、ある小さな量だけ超える必要があるようにすることによって行うことができる。これは、非選択キーの信号から小さな量を減算する、または選択されたキーの信号に小さな量を加算することによって行うことができる。
【００１１】
本発明者の米国特許第６，９９３，６０７号で開示されたものに対する本方法の利点は、本明細書で開示される方法は、指が１つのキーから次のキーへ滑るのに伴うキーの曖昧性を依然として低減したまま、キー選択の円滑なロールオーバを可能にすることである。前述の特許では、勝ちと判定された第１のキーは、その状態を保持するのに十分な信号強度が第１のキーに残っている、すなわち、その信号強度がその関連する閾値を超えているときには、最大信号強度が新しいキーへ移った場合でも、選択されたままとなる。したがって本発明は、「非ロック型」のキーの曖昧性の低減と呼ぶことができる。
【００１２】
本発明の他の態様では、検出閾値に近づきつつあり、共に定義されたキーボード区域内にある２つのキーの信号強度が、共に閾値を超え、同時にそれらの信号強度が互いに等しい（または選択された許容値内にある）場合、２つのキーの一方がアクティブであり他方が非アクティブであると宣言するために、コントローラによって実行されるアルゴリズムを用いることができる。多種多様なアルゴリズムが可能であり、非限定的に、アクティブ・キーのランダム、または擬似ランダムな選択、またはどのキーが最初にスキャンされたかに基づくアクティブ性の宣言を含むことが理解し得る。
【００１３】
原理は、ＤＩの終端カウント（ＴＣ）が１に等しく選ばれる、最小のケースにも当てはまる。これは、ＤＩが無かった場合と機能的に同じであるが、後続段におけるインヒビット型（inhibiting）論理ゲートでの単純な信号比較機能である。ここで、インヒビット・ゲートへの入力はまた、それぞれの出力信号がそれぞれの閾値より大きい競合するキーに対して、既に選択されているキーを優遇するように後続の比較をスキューさせるために、区域内のキーの間での信号強度の論理比較を含む。
【００１４】
キーボード技術分野の技術者なら、上述の区域は、多種多様な方法によって定義できることが理解し得る。一つのケースでは、所与のキーの区域は、所与のキーに直接に隣接するすべてのキーを含む、またはそれらと所与のキーの間に２つ以上のキーが無いすべてのキーを含むことものとすることができる。他のケースでは、区域は、たとえば入力数字のシーケンスが一意に決定されるように、或る時間に１つのキーだけがアクティブとなる数値データ入力用途に用いられるキーボードの場合など、マトリックス配列内のすべてのキーを含んでもよい。他のケースでは、タイピングまたはコンピュータ入力キーボードなど、キーの区域は、大文字シフトキー、コントロール・キーなどの特殊目的キーを除く、キーボード内の他のすべてのキーを含んでもよい。さらに本発明の一部の実施形態では、配列内の様々なキーを選択的に検証または無視するようにコントローラをプログラムするユーザによって構成可能なキーボードを実現する。一つのケースでは、それぞれが他方とは独立にキーの曖昧性解消の目的のために働く、２つの区域があり得る。
【００１５】
以下の説明において、「キー」とう単語は、本発明を実施するための最良の形態で一般的に用いられる場合、および添付の特許請求の範囲で特に用いられる場合は、本質的に非双安定型の機械−電気変換デバイスのタッチ可能部分を指す。この語句は、電気的接続をメークまたはブレークするために、２つ以上の導電体が互いに接触する方向または離れる方向に移動可能な従来型の機械的スイッチを特に除外する。「キーボード」、「キーパッド」などという用語は、配列のサイズまたは構成に限定されず、すべてデータ入力用のキーの配列を指す。「キー」はまた、ＸＹタッチ・スクリーンまたは「トラックバッド」などの２次元感知面、あるいは物体または身体部分センサなど通常の人的データ入力用ではない感知ゾーンであり得る。「タッチ」とは、人的または機械的な、キーへの接触または接近を意味する。「ユーザ」とは、人的または機械的な物体を意味する。「指」とは、とりわけ人の指、機械的指またはスタイラスであり得る。
【００１６】
開路または閉路のいずれかである双安定型の電気機械的スイッチと異なり、容量性センサは、タッチの度合い、または程度、またはユーザの指とキーボードの感知素子との間の結合と共に変化する信号を供給する。所与のセンサからの出力が作動力の増加と共に増大する圧電センサの配列など、他の非双安定型タッチ・センサは、容量性キーの多くの特性を共有する。したがって、後続の開示は、キーと、ユーザの指、スタイラス、或いはキーに近接するその他のキー作動用具またはポインティング用具との間の結合の度合いに応答する出力信号を供給する非容量性キーに対しても関係する。
【００１７】
次に図１Ａを参照すると、本発明による、キー・パネル１１内に密に配置された「Ｎ」個の容量性キーの配列を示す。このような小型のキー・パネルを使用するときは、指が、意図したキーよりもずっと大きく包含することが避けられない。主要な所望のキー電極１に触れる指は、破線で示されるような「指面積」アウトライン３を生じ易く、ここで指面積は図心位置Ａを有する。この指面積は、意図したキー以外のキーも包含する。破線と各キー領域の間の交差表面積の大きさは、それぞれの交差するキーがタッチによって受け取ることになる信号レベル変化の大きさを妥当に表しており、ただしタッチされていないキーも、単に指が近いこと、およびタッチ・パネル内の周辺電界効果により、信号の増加を受けることになる。
【００１８】
このケースでは、指面積によって交差される隣接キーからの出力を抑制しながら、ユーザが意図するただ１つのキーを選択することが望まれる。「非ロック型」キー抑制の本発明では、動きがＡからＢへの矢印によって示され、位置Ｂに図心を有する破線で示される新しいキー位置４へ指が滑る場合、この動きにより、第１のキー１はその状態を保持するのに十分な信号を有し、すなわち、その信号が新しいキーへの動きによって減じられるにも関わらず依然としてその閾値レベルより大きいけれども、それが唯一アクティブのままではなくなる。その代わり、本発明は、キー１のアクティブ状態をスイッチ・オフすることにより、キー１よりも指面積の共通部分の度合いが大きいことにより大きな信号レベルを有する、新たに意図されたキー２が、唯一アクティブなキーになることを実現する。
【００１９】
図１Ｂおよび１Ｃは、最初に位置Ａ（図１Ｂ）、次いで位置Ｂ（図１Ｃ）にある指面積との相対的な電極表面の共通部分による、図１Ａのキー上の信号の変化をさらに詳細を示す。信号強度は、それぞれの図の下側部分の棒グラフに示される。あるキーがユーザ選択キーの資格を「勝ち取る」ためには、その信号変化が閾値を超えなければならず、かつその信号は最大でなければならない。図１Ｂではキー１が勝つ。図１Ｃではキー２が勝つ。
【００２０】
キー選択方法が、最大信号強度を採用することによってのみ動作する場合は、キーボードは、ほぼ同一の信号強度（たとえば、指面積領域）を有する２つのキーの間で行き来する、望ましくない急速なスイッチングを受け得る。この種の「チャタリング」は、既に選択されているキーを優遇するようにキー選択方法に偏向（bias）を与えるまたはスキュー（skew）させることによって防止することが好ましい。すなわち切り換わり工程は、直接的な等価なものよりわずかに難しくなる。この偏向は、後続のキー選択決定において、多くの方法により実現することができる。これらの方法は、選択キーに関連する信号にインクリメント値を加算すること、後続の選択において選択キーの信号強度に１より大きな値を乗算すること、非選択キーのそれぞれに関連する信号強度からそれぞれのインクリメント値を減算すること、または非選択キーのそれぞれの信号強度に１より小さなそれぞれの値を乗算することと等価となり得る。
【００２１】
図２は、周囲のボタン７を有する、容量性マウスまたは容量性タッチ・スクリーン領域６の構成を示す。領域６をキー抑制の目的のために、単一の信号強度を有する単一のキーとして扱うことができるという点において、図１Ａ〜Ｃに関連して説明した動作原理が図２に同様に当てはまる。図２は、キー７がポインティング面６に非常に近く、指面積３および４が、容量性スクリーンと、１つまたは複数の容量性ボタンの両方にオーバーラップし得る場合に当てはまる。なお、図面は２次元タッチ面を示しているが、通常スライダ、またはスクロールホイールなどと呼ばれる種類の１次元タッチ面にも同じ考察が当てはまる。
【００２２】
図３は、周囲の「キー」８を有する容量性タッチ入力領域６の構成を示す。領域６はキー抑制の目的のために単一の信号強度を有する単一のキーとして扱うことができるという点と、外側の「キー」８が、６と８の両方を部分的に含む誤ったタッチを検出するように働くという点において、図１に関連して説明した動作原理が図３に同様に当てはまる。領域６は、容量性マウス表面、容量性タッチ・スクリーン、または個別のキーからなるキーパッドなど、任意の適当な入力装置からなるものとすることができる。
【００２３】
この実施例では、ガード電極８は、必ずしも実際の制御キーを意図したものではない。３から４へ滑る指は、依然として潜在的にアクティブなスクリーン６から去り得るが、事実、その図心「Ｂ」が主として入力領域の外側にあるので、タッチは有効ではなくなる。「キー」８は、この間違った位置の指面積を検出し、適当なロジックがスクリーン６を検出から外す、または以降の処理で無視されるようにする。なお、一部のガード・リング構造の使用では、指がキーパッドにタッチすることを含まない場合がある。たとえば、容量性携帯電話キーパッドの周りにガード・リングを配置し、ユーザが携帯電話で通話しており、電話機のキーパッドを頭に押し付けている間は、キーパッド内のすべてのキーからの読出しを抑制するようにガード・リング出力を用いることができる。
【００２４】
後者のケースでのガード電極「キー」８は、入力領域６に妥当な近さの別の場所に配置された、たとえば長方形、円板、円弧、またはストライプその他の形状の、個別の中実な電極形状とすることもできる。このガード電極は、製品をユーザの頭または他の身体部分に押し付ける（たとえば製品を、キーパッド側をユーザの身体に向けて服のポケット内に入れる）ことにより、このような悪条件下でのキーパッドからのさらなる出力を抑制するために活性化されることになる。このような「キー」に適した位置としては、携帯電話の受話口の近くで、キーパッドまたはタッチ・スクリーンからある距離離れた位置とすることができる。
【００２５】
ガード電極「キー」８は、図３に示されるようなリング、または機械的に閉じることによって活動化されるように、入力領域６に妥当な近さの別の場所に配置された、長方形、円板、円弧、またはストライプその他の形状などの、個別の中実な電極形状とすることもできる。これにより、閉じられたときに、ガード・キー８が入力領域６の抑制を引き起こすようになるカバーを実現することができる。
【００２６】
図３に示される装置に用いるための、間違った位置の指面積の判定を行うために、上述のようなチャタリングを防止するために、同じ種類の偏向構成を用いることができる。しかし、図２に関して上述した関係は、指面積に対する感知チャネルの利得が同程度であり、したがって異なるキー上の等価な指面積は、同程度の信号変化を生じると仮定している。これは図１Ａ〜Ｃ、図２または３に関して述べたいずれの場合においても、常にその通りではない。異なるキーの電極サイズは等しくない場合もあり、（浮遊負荷キャパシタンスのばらつきなど）様々な理由により、様々なキーの電気的利得は異なり得る。これらの場合には、加算されるインクリメント値は負になり得る。別法として、特定の構成に適合するように実験的に決定されるスケーリング定数を用いることにより、競合するキーからの信号を等価な状態にスケーリングすることもできる。いずれにしても、比較の目的のために信号をスケーリングかつ／またはオフセットさせて等価にし、それによってチャタリングのない所望の抑制効果を生ずることができる。
【００２７】
次に図４を参照すると、「キー１」、・・・、「キーＮ」とラベルが付けられたＮ個の容量性近接センサ１２の配列を備える、本発明１０の装置の概略図が示される。センサ１２のそれぞれは、それぞれのカウンタ・ロジック１４への出力を有し、カウンタ・ロジック１４は、適当な制御ロジック１６へデータを供給し、かつ制御ロジック１６によって制御される。当業者には、カウンタ１４および制御ロジック１６は、概略図では個別のブロックとして示されるが、これらの機能は、別々の物理的回路素子によって実現されるか、または図４で破線１８によって示されるようにすべてが、単一のマイクロコントローラによって実現される。さらに、キー１２の配列は単純な直線的な配列であるように示されているが、他の多くの種類の配列を用いることができること、ならびに、非限定的に、コンピュータ・キーボードとして用いられる配列、電話および自動化銀行業務において一般に用いられる種類のキーパッド、キャッシュ・レジスタのデータ入力キーボードなど、および図３に関連して述べたその他の様々な構成を包含することが理解し得る。
【００２８】
本開示の教示により用いられる場合、カウンタ１４、またはその論理機能上の等価物を追加することにより、様々なキー１２からの信号強度の比較を含む方法によって、曖昧性を除去または解消することができる。この方法は、１つまたは複数の連続した信号サンプルにわたる差異を検出するものである。
【００２９】
次に図５Ａおよび５Ｂを参照すると、外来的なキー信号を抑制するように、または他の場合にはキー操作の曖昧性を解消するように、装置１０を動作させるための本発明の好ましい方法を表すフローチャートが示される。この方法は、好ましくは不揮発性メモリ内に記憶されたプログラムの制御下で動作するマイクロプロセッサ１８によって実行することができ、またはハードワイヤード・ロジックを実現するように接続された個別回路素子によって実行することができる。図５Ａおよび５Ｂのフローチャートは、関連する信号レベルＳ１および関連する検出積分器ＤＩ１を有する、単一のセンサ・キー１（「キー１」または「Ｋ１」と様々な符号が付けられる）を用いて動作を示しているが、この単純化は、説明を明確にするためだけのものであり、実際のキーボードを制御するアルゴリズムでは、図示の方法を実質的に、Ｎ個のキーに対して並列に実行する。
【００３０】
図示の方法は、センサ出力の反復比較に基づいており、センサが、一定の選択されたカウンタ・サイクル数（これは１でもよい）の間、検出閾値を超える出力を有すると共に、その後、やはり、選択されたカウンタ・サイクル数の間、検出閾値を超えた配列内のすべてのセンサのうちの最大の出力を有することに基づいて、アクティブすなわち「オン」となる単一のセンサ出力を選択する。このことを実現するためには、すべてのカウンタを並列にクロック動作させるように選ぶ、あるいは、カウンタをスキャンし、それらを高速に連続して或る時間で１つを動作させ、それによりユーザがキーボードの動作の遅れに気づかない十分短い時間内に各センサに対する選択されたカウンタ・サイクル数を実現する。
【００３１】
信号Ｓ１は、センサ・キーＫ１から取得され（ステップ２４）、選択された信号閾値と比較される（ステップ２６）。Ｓ１が閾値より小さい場合は、Ｋ１に関連するＤＩ中の値ＤＩ１は、それが０より大きければ、選択された量（Ｚ）だけデクリメントされるか、その他の方法で減じられる（ステップ２８）。値Ｓ１がその検出閾値と等しいかそれより大きい場合は、次いでステップ２９で、他のすべての信号Ｓｊと比較される。それが、タッチにより最も強度の信号変化を有するならば、他のキーがアクティブなら場合によっては非ディザリング偏向値「Ｋ」を受け（ステップ３０）、次いでカウンタＤＩ１はインクリメントすることができる（ステップ３１）。ステップ３０の条件が満たされない場合は、ＤＩ１はデクリメントまたはその他の方法で減じられる（ステップ２８）。カウンタＤＩ１が終端カウント値ＴＣに等しい場合にのみ（ステップ３２）、キーはステップ３３でアクティブすなわちオンになる。そうなったときは、制御ロジックは他のすべてのアクティブ・キーを非アクティブにし、それらのそれぞれのＤＩカウンタをリセットする。多数のキーからなるキーボードでは、一時にそのただ１つがアクティブとなるべきであり、このオフ状態はもちろん、任意の所与のキーの出力の分析の主な結果となる。上述のカウンタ値のインクリメントまたはデクリメントの動作は、同じ効果を達成するのに数値的に逆にすることができる。
【００３２】
図５Ａでは、キーが、既にアクティブなキーより優位となるためには、ステップ３０に示されるように、選択のディザリングを防止するために、アクティブなキーの前回の測定信号レベルを、ある小さな加算量「ｋ」だけ超えなければならない。値ｋは加算的な定数として示されているが、アクティブなキーの信号レベルの百分率として、または他のいくつかの方法によって決定することもできる。インクリメント値「ｋ」はゼロ、すなわち何も加算または減算されないようにすることもできるが、これは、２つの競合するキーの間のディザリングを生じ得る任意の少量の信号ノイズがある場合は、決定工程が不安定になり易い。最後に、キーＫ１は、ＴＣに達した場合はステップ３３で優位となることができ、そうなった場合は、他のすべてのアクティブなキーを非アクティブにし、それらのＤＩカウンタをリセットする。
【００３３】
キーのターン・オフは、図５Ａに示されるように異なるキーがステップ３３で勝つことによって強制することができ、または図５Ｂに示される方法によって実行することができる。より大きな信号を有するキーが他にない場合（図５Ａ）に、キーがオンのままとなるかどうかは、キーの信号変化がヒステリシス・レベルより大きいままかどうかで決まる。ステップ３５では、信号がヒステリシス・ポイントより小さいかどうかの判定が行われ、そうである場合は、ＤＩの値は、一定の既知の量「Ｚ」だけ減じられる（ステップ３６）。ＤＩカウントがゼロに低下した場合は、キーは非アクティブにされる（ステップ３８）。一方、信号変化が閾値レベルより大きいままである場合は、ＤＩカウンタは再びその限界ＴＣへ増加される（ステップ４０）。信号が閾値とヒステリシス・レベルの間に入る場合は、ＤＩカウンタは変化しないままとなる。
【００３４】
ＴＣ＝１の場合も、図５Ａおよび５Ｂのフローを適用することができる。
もちろん図４および図５Ａ、Ｂに概略的に示された手順に対する、多くの可能な変形および拡張が存在する。たとえば、タッチのポイントが正確に２つのキーの間となるように、ユーザがキーボード上に指を置く、稀なケースが考えられる。このケースでは、それらのキーのうちのただ１つを選択するように（たとえば、知られている擬似ランダム数選択アルゴリズムを用いて、またはサンプル・シーケンス順序によって）、または２つのキーの一方の出力が他方より大きくなるのに十分なだけユーザが指を動かすまで、両方のキーの出力を抑制することによって、図示の工程を変更してもよい。
【００３５】
以上、いくつかの好ましい実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明から逸脱せずに多くの変更および変形が可能である。したがって、そのようなすべての変更および変形は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内であると見なされるものとなる。上記の記述はすべての特徴および利点を列挙することを意図したものではない。当業者は、本発明と同じ目的を実行するように他の構成を設計するための基礎として、基本的な概念および上記特定の実施形態の両方を容易に用い得ること、ならびにそのような等価な構成を用い得ることを理解し得る。さらに本発明の異なる実施形態では、本発明の特徴および利点の様々な組合せを実現することができ、記述されたすべての特徴および利点よりも少ないものを一部の実施形態によって実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】密に配置された容量性ボタンの配列を示す図。
【図１Ｂ】密に配置された容量性ボタンの配列を示す図。
【図１Ｃ】密に配置された容量性ボタンの配列を示す図。
【図２】周囲にボタンを有する、容量性マウス表面または容量性タッチ・スクリーンなどの２次元タッチ面を示す図。
【図３】指が２次元マウスまたはスクリーン領域の丁度外側にそれたときに、タッチ・スクリーン領域の活動化を抑制するために、周りに配設されたガード・リングを有する、容量性マウス表面または容量性タッチ・スクリーンなどの２次元タッチ面を示す図。
【図４】本発明の好ましい装置の概略ブロック図。
【図５Ａ】キー１が最初にアクティブであるときの、本発明の好ましい方法において実行される論理動作を示すフローチャート。
【図５Ｂ】キー１が最初に非アクティブであるときの、本発明の好ましい方法において実行される論理動作を示すフローチャート。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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