特許 6140094 マトリクス形キー入力インタフェース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6140094

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】マトリクス形キー入力インタフェース

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/02 20060101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/02 380E

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-60389(P2014-60389)

(22)【出願日】2014年3月24日

(65)【公開番号】特開2015-184897(P2015-184897A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2016年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】吉田 幸平

(72)【発明者】

【氏名】木下 次朗

(72)【発明者】

【氏名】安藤 博篤

【審査官】 菅原 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６０−０８７０４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−２０４３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０５８０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１４９６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１１４２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４９７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３５５２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０１４９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６５３５１４６（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マトリクス状に配線されたｍ（ｍは自然数）本のキーコモン信号線と、ｎ＋１（ｎは自然数）本のキーデータ信号線と、
互いに交差する前記キーコモン信号線と前記キーデータ信号線のうち、１番目からｎ番目までのキーデータ信号線との間に接続されるｍ×ｎ個のキースイッチと、を有し、
前記キーデータ信号線のうちのｎ＋１番目のキーデータ信号線と、前記ｍ本の各キーコモン信号線との間に信号の回り込み防止用のダイオードを接続したシンク型のキーマトリクス回路と、
ｍ本全ての前記キーコモン信号線にキースキャン信号が出力されていない状態でのｎ＋１本全ての前記キーデータ信号線を周期的に監視する監視手段と、
前記監視手段による前記キーデータ信号線の監視中に前記キーデータ信号線のいずれかがＬレベルだった場合は地絡として検出する検出手段と、
を有することを特徴とするマトリクス形キー入力インタフェース。

【請求項2】

マトリクス状に配線されたｍ＋１（ｍは自然数）本のキーコモン信号線と、ｎ＋１（ｎは自然数）本のキーデータ信号線と、
互いに交差する前記キーコモン信号線と前記キーデータ信号線のうち、１番目からｍ番目までのキーコモン信号線と、１番目からｎ番目までのキーデータ信号線との間に接続されるｍ×ｎ個のキースイッチと、を有し、
前記キーデータ信号線のうちのｎ＋１番目のキーデータ信号線と各キーコモン信号線との間、及び、前記キーコモン信号線のうちのｍ＋１番目のキーコモン信号線と各キーデータ信号線との間にそれぞれ信号の回り込み防止用のダイオードを接続したソース型のキーマトリクス回路と、
キースキャン信号出力時以外のタイミングでｍ＋１番目の前記キーコモン信号線にキースキャン信号を追加出力し、追加した前記キースキャン信号を含めた全てのキースキャン実行中に出力されるｎ＋１番目の前記キーデータ信号線を監視する監視手段と、
全てのキースキャン信号に対応する追加した前記ｎ＋１番目のキーデータ信号線がＬレベルだった場合は地絡として検出する検出手段と、
を有することを特徴とするマトリクス形キー入力インタフェース。

【請求項3】

マトリクス状に配線されたｍ（ｍは自然数）本のキーコモン信号線と、ｎ（ｎは自然数）本のキーデータ信号線と、
互いに交差する前記キーコモン信号線と前記キーデータ信号との間に接続されるｍ×ｎ個のキースイッチと、を有するシンク型のキーマトリクス回路と、
ｍ本全ての前記キーコモン信号線にキースキャン信号が出力されていない状態でのｎ本全ての前記キーデータ信号線を周期的に監視する監視手段と、
前記キースイッチにキー入力がないときに前記キーデータ信号線の監視中に前記キーデータ信号線のいずれかがＬレベルだった場合は前記キーデータ信号線上の地絡として、前記キースイッチにキー入力があったときに前記キーデータ信号線の監視中に前記キーデータ信号のいずれかがＬレベルだった場合は前記キーコモン信号線上の地絡として検出する検出手段と、
を有することを特徴とするマトリクス形キー入力インタフェース。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マトリクス形キー入力インタフェースに関し、特にキーコモン信号線やキーデータ信号線の地絡を検出することが可能なマトリクス形キー入力インタフェースに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、格子状の配線パターンに各々接続されたキーの情報を１列ずつスキャンしていくことでキー情報を取得するキーマトリクス回路が知られている。このようなキーマトリクス回路は、それぞれのキーと配線パターンを１対１で接続する場合と比較して、格子状に配線パターンを配列することによって、より少ない信号線の本数で多くのキーの情報を検出することが可能となる。

【0003】

しかしながら、キーマトリクス回路とコモン信号出力回路、データ信号受信回路（以下ＬＳＩ）との間の配線が地絡していた場合には、所望の入力信号とは異なった入力が検出されてしまい、誤作動の原因となるおそれがある。
従来技術として、特許文献１には、キーマトリクス回路において、入力の異常を検出して、その機器の誤動作を防止する機能を備える技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６１−５８０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のキーマトリクス回路においては、キーマトリクス回路とＬＳＩとの間の配線の地絡を検出する機構を備えていないため、これらの配線の地絡が発生した場合には、所望の入力信号とは異なった入力が検出されてしまうため、誤作動が生じるおそれがあった。
また、特許文献１に開示されている技術は、キーマトリクス回路の入力の異常の検出は行っているが、キーマトリクス回路とＬＳＩとの間の配線の地絡を検出するものではない。

【0006】

そこで本発明は、キーマトリクス回路において、キーマトリクス回路とＬＳＩとの間の配線の地絡を検出することが可能なマトリクス形キー入力インターフェースを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願の請求項１に係る発明では、マトリクス状に配線されたｍ（ｍは自然数）本のキーコモン信号線と、ｎ＋１（ｎは自然数）本のキーデータ信号線と、互いに交差する前記キーコモン信号線と前記キーデータ信号線のうち、１番目からｎ番目までのキーデータ信号線との間に接続されるｍ×ｎ個のキースイッチと、を有し、前記キーデータ信号線のうちのｎ＋１番目のキーデータ信号線と、前記ｍ本の各キーコモン信号線との間に信号の回り込み防止用のダイオードを接続したシンク型のキーマトリクス回路と、ｍ本全ての前記キーコモン信号線にキースキャン信号が出力されていない状態でのｎ＋１本全ての前記キーデータ信号線を周期的に監視する監視手段と、前記監視手段による前記キーデータ信号線の監視中に前記キーデータ信号線のいずれかがＬレベルだった場合は地絡として検出する検出手段と、を有することを特徴とするマトリクス形キー入力インタフェースが提供される。

【0008】

本願の請求項２に係る発明では、マトリクス状に配線されたｍ＋１（ｍは自然数）本のキーコモン信号線と、ｎ＋１（ｎは自然数）本のキーデータ信号線と、互いに交差する前記キーコモン信号線と前記キーデータ信号線のうち、１番目からｍ番目までのキーコモン信号線と、１番目からｎ番目までのキーデータ信号線との間に接続されるｍ×ｎ個のキースイッチと、を有し、前記キーデータ信号線のうちのｎ＋１番目のキーデータ信号線と各キーコモン信号線との間、及び、前記キーコモン信号線のうちのｍ＋１番目のキーコモン信号線と各キーデータ信号線との間にそれぞれ信号の回り込み防止用のダイオードを接続したソース型のキーマトリクス回路と、キースキャン信号出力時以外のタイミングでｍ＋１番目の前記キーコモン信号線にキースキャン信号を追加出力し、追加した前記キースキャン信号を含めた全てのキースキャン実行中に出力されるｎ＋１番目の前記キーデータ信号線を監視する監視手段と、全てのキースキャン信号に対応する追加した前記ｎ＋１番目のキーデータ信号線がＬレベルだった場合は地絡として検出する検出手段と、を有することを特徴とするマトリクス形キー入力インタフェースが提供される。

【0009】

本願の請求項３に係る発明では、マトリクス状に配線されたｍ（ｍは自然数）本のキーコモン信号線と、ｎ（ｎは自然数）本のキーデータ信号線と、互いに交差する前記キーコモン信号線と前記キーデータ信号との間に接続されるｍ×ｎ個のキースイッチと、を有するシンク型のキーマトリクス回路と、ｍ本全ての前記キーコモン信号線にキースキャン信号が出力されていない状態でのｎ本全ての前記キーデータ信号線を周期的に監視する監視手段と、前記キースイッチにキー入力がないときに前記キーデータ信号線の監視中に前記キーデータ信号線のいずれかがＬレベルだった場合は前記キーデータ信号線上の地絡として、前記キースイッチにキー入力があったときに前記キーデータ信号線の監視中に前記キーデータ信号のいずれかがＬレベルだった場合は前記キーコモン信号線上の地絡として検出する検出手段と、を有することを特徴とするマトリクス形キー入力インタフェースが提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、キーマトリクス回路において、キーマトリクス回路とＬＳＩとの間の配線の地絡を検出することが可能なマトリクス形キー入力インタフェースを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態におけるシンク型キーマトリクス回路を示した図である。

【図2】第１の実施形態において、キーコモン信号線が地絡した場合を示した図である。

【図3】第１の実施形態において、キーデータ信号線が地絡した場合を示した図である。

【図4】本発明の第２の実施形態におけるソース型キーマトリクス回路を示した図である。

【図5】第２の実施形態において、キーコモン信号線が地絡した場合を示した図である。

【図6】第２の実施形態において、キーデータ信号線が地絡した場合を示した図である。

【図7】本発明の第３の実施形態におけるシンク型キーマトリクス回路を示した図である。

【図8】第１の実施形態において、キーコモン信号線が地絡した場合を示した図である。

【図9】第１の実施形態において、キーデータ信号線が地絡した場合を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
格子状の配線パターンに各々接続されたキーの情報を一列ずつスキャンしていくことでキー情報を取得するキーマトリクス回路は、格子状に配線パターンを配列することで、より少ない信号線の本数で多くのキー情報を取得することができる。しかし、キーマトリクス回路とＬＳＩとの間の配線が地絡していた場合には、所望の入力信号は異なった入力が検出されてしまうために、誤作動の原因となることがある。

【0013】

図１は、これらの課題を解決するための、シンク型キーマトリクス回路を示した図である。キーマトリクス回路５０は、ｍ本のキーコモン信号線２０（ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１）と、ｎ本のキーデータ信号線３０（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１）が、それぞれ互いに交差するように配置され、その交点に接続されるようにｍ×ｎ個のキースイッチ５５が配置されている。各キースイッチ５５は、キーを押すことによってオンされる構成とされている。また、キーコモン信号線２０及びキーデータ信号線３０の信号は、ＬＳＩ１０に入力される。

【0014】

本実施形態においては、もともとのｍ本のキーコモン信号線２０及びｎ本のキーデータ信号線３０に加えて、追加のキーデータ信号線として、ｎ＋１本目のキーデータ信号線５２を設ける。そして、この追加したキーデータ信号線５２と交差する各キーコモン信号線２０（ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１）との間に、信号の回り込み防止用のダイオード５７を接続する。信号の回り込み防止用のダイオード５７は、キースイッチとして接続される他のダイオードと異なり、常時オンとなる状態で接続されている。

【0015】

各キーコモン信号線２０には、図１のタイムチャートに示されているように、ＫＣＯＭ０から順にキースキャンが実行されている。そして、ｍ本目のＫＣＯＭｍ−１のキースキャン実行後に、全てのキーコモン信号線（ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１）にキースキャンが実行されていない状態（タイムチャートにおける網線部１００）を作り、この状態においてキーデータ信号線（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ）を監視できるように設定しておく。

【0016】

キーデータ信号線（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ）の状態は、ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１については、キースイッチ５５が押されていないために、ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１のキースキャン時、及び、その後の網線部にわたってＨレベルとなる。また、ＫＥＹＤｎについては、ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１のキースキャン時においては、ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１のいずれかがスキャンされているためＬレベルとなるが、その後の網線部１００においては、全てのキーコモン信号線（ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１）にキースキャンが実行されていない状態であるためにＨレベルとなる。

【0017】

図２は、このように構成されたシンク型キーマトリクス回路において、キーコモン信号線２０の１つであるＫＣＯＭ１が地絡した場合を示した図である。この場合、ＫＣＯＭ１の信号は常にＬレベルとなる。そして、ＫＥＹＤｎとＫＣＯＭ１とは、回り込み防止用のダイオード５７を介して直接接続されているため、ＫＥＹＤｎの信号は常にＬレベルとなる。先ほどの図１における網線部におけるＫＥＹＤｎの状態で示されたように、全てのキーコモン信号線２０にキースキャンが実行されていない状態においては、Ｈレベルが検出されるはずであるが、図２の場合には、網線部１００においてもＫＥＹＤｎの信号がＬレベルとなる。したがって、網線部１００においてＫＥＹＤｎにＬレベルが検出されていることから、いずれかのキーコモン信号線２０において、地絡が発生しているものと判断できる。

【0018】

図３は、このように構成されたシンク型キーマトリクス回路において、キーデータ信号線３０の１つであるＫＥＹＤ１が地絡した場合を示した図である。この場合、ＫＥＹＤ１の信号は常にＬレベルとなる。先ほどの図１における網線部１００においては、いずれのキーコモン信号線にもキースキャン信号が出力されていない状態なので、ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１のいずれのキーデータ信号線においてもＨレベルが検出されるはずである。したがって、網線部１００においてＫＥＹＤ１にＬレベルが検出されていることから、ＫＥＹＤ１において地絡が発生しているものと判断できる。

【0019】

（第２の実施形態）
図４は、ソース型キーマトリクス回路を示した図である。キーマトリクス回路６０は、ｍ本のキーコモン信号線２０（ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１）と、ｎ本のキーデータ信号線３０（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１）とが、それぞれ互いに交差するように配置され、その交点に接続されるようにｍ×ｎ個のキースイッチ５５が配置されている。各キースイッチ５５は、キーを押すことによってオンされる構成とされている。また、キーコモン信号線２０及びキーデータ信号線３０の信号は、ＬＳＩ１０に入力される。

【0020】

本実施形態においては、もともとのｍ本のキーコモン信号線２０及びｎ本のキーデータ信号線３０に加えて、追加のキーコモン信号線２０及びキーデータ信号線３０として、ｍ＋１本目のキーコモン信号線６４及びｎ＋１本目のキーデータ信号線６２を設ける。そして、この追加したキーコモン信号線６４と他のキーデータ信号線、及び追加したキーデータ信号線６２と他のキーコモン信号線との間に、信号の回り込み防止用のダイオード５７を接続する。信号の回り込み防止用のダイオードは、キースイッチとして接続される他のダイオードと異なり、常時オンとなる状態で接続されている。

【0021】

各キーコモン信号線２０には、図４のタイムチャートに示されているように、ＫＣＯＭ０から順にキースキャンが実行されている。そして、ｍ本目のＫＣＯＭｍ−１のキースキャン実行後に、新たに追加されたｍ＋１本目のキーコモン信号線６４にキースキャン信号を追加出力し、追加したキースキャン信号を含めたキースキャン実行中に出力されるｎ＋１本目のＫＥＹＤｎのキーデータ信号線３０の状態を監視できるように設定しておく。

【0022】

キーデータ信号線３０（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ）の状態は、ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１については、キースイッチ５５が押されていないために、ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１のキースキャン時にわたってＬレベルとなる。また、ｍ＋１本目のキーコモン信号線２０と、全てのキーデータ信号線３０とが回り込み防止用のダイオード５７を介して接続されているため、その後のｍ＋１本目のキーコモン信号線２０のキースキャン時は、ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１はＨレベルとなる。
ｎ＋１本目のキーデータ信号線ＫＥＹＤｎについては、追加したｍ＋１本目のキーコモン信号線２０を含めたＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍのキースキャン時にわたってＨレベルとなる。

【0023】

図５は、このように構成されたソース型キーマトリクス回路において、キーコモン信号線２０の１つであるＫＣＯＭ１が地絡した場合を示した図である。この場合、ＫＣＯＭ１の信号は本来キースキャンされるタイミングも含めて常にＬレベルとなる。そして、ＫＥＹＤｎとＫＣＯＭ１とは、回り込み防止用のダイオード５７を介して直接接続されているため、ＫＣＯＭ１において本来キースキャンが実行されるタイミングでのＫＥＹＤｎの信号はＬレベルとなる。

【0024】

ここで、ＫＥＹＤｎは全てのキーコモン信号線２０に対して回り込み防止用のダイオード５７を介して直接接続されているため、各キーコモン信号線２０に正常にキースキャン信号が出力されていれば、いずれのキーコモン信号線２０に対するキースキャンが実行されるタイミングにおいてもＨレベルが検出されるはずであるが、図５の場合には、ＫＣＯＭ１のキースキャンが実行されるタイミングにおいて、Ｌレベルが検出されていることから、ＫＣＯＭ１において地絡が発生していると判断できる。

【0025】

図６は、このように構成されたソース型キーマトリクス回路において、キーデータ信号線３０の１つであるＫＥＹＤ１が地絡した場合を示した図である。この場合、ＫＥＹＤ１の信号は常にＬレベルとなる。先ほどの図４におけるタイムチャートで示されているように、正常な状態においては、ＫＥＹＤｎはＫＣＯＭｍに対して、回り込み防止用のダイオードを介して直接接続されているため、ＫＣＯＭｍでのキースキャンに対応するタイミングにおいて、ＫＥＹＤｎではＨレベルが検出されるはずである。したがって、ＫＥＹＤｎのＫＣＯＭｍのスキャンに対応するタイミングにおいて、Ｌレベルが検出されていることから、キーデータ信号線３０のいずれかの箇所において地絡が発生しているものと判断できる。

【0026】

（第３の実施形態）
図７は、シンク型キーマトリクス回路を示した図である。キーマトリクス回路７０は、ｍ本のキーコモン信号線２０（ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１）と、ｎ本のキーデータ信号線３０（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１）が、それぞれ互いに交差するように配置され、その交点に接続されるようにｍ×ｎ個のキースイッチ５５が配置されている。各キースイッチ５５は、キーを押すことによってオンされる構成とされている。また、キーコモン信号線２０及びキーデータ信号線３０の信号は、ＬＳＩ１０に入力される。

【0027】

各キーコモン信号線２０には、図７のタイムチャートに示されているように、ＫＣＯＭ０から順にキースキャンが実行されている。そして、ｍ本目のＫＣＯＭｍ−１のキースキャン実行後に、全てのキーコモン信号線（ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１）にキースキャンが実行されていない状態（タイムチャートにおける網線部）を作り、この状態においてキーデータ信号線（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ）を監視できるように設定しておく。

【0028】

キーデータ信号線（ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１）の状態は、キースイッチが押されていないために、ＫＣＯＭ０〜ＫＣＯＭｍ−１のキースキャン時、及び、その後の網線部にわたってＨレベルとなる。

【0029】

図８は、このように構成されたシンク型キーマトリクス回路において、キーコモン信号線２０の１つであるＫＣＯＭ１が地絡した場合を示した図である。この場合、ＫＣＯＭ１の信号は常にＬレベルとなる。ここで、ＫＣＯＭ１とＫＥＹＤ１とを接続するキースイッチ５５をＫＥＹ１としたとき、ＫＥＹ１が入力されている間は、ＫＥＹＤ１とＫＣＯＭ１とはＫＥＹ１を介して直接接続されるため、ＫＥＹＤ１はＫＣＯＭ１と同電位となりＬレベルとなる。先ほどの図７における網線部では、全てのキーコモン信号線２０にキースキャン信号が出力されていない状態であるため、いずれのキーデータ信号線３０においてもＨレベルが検出されるはずであるが、図８の場合には、網線部においてＫＥＹＤ１の信号がＬレベルとなる。したがって、網線部のＫＥＹＤ１においてＫＥＹＤｎにＬレベルが検出されていることから、ＫＣＯＭ１において、地絡が発生しているものと判断できる。

【0030】

図９は、このように構成されたシンク型キーマトリクス回路において、キーデータ信号線３０の１つであるＫＥＹＤ１が地絡した場合を示した図である。この場合、ＫＥＹＤ１の信号は常にＬレベルとなる。先ほどの図７における網線部においては、いずれのキーコモン信号線にもキースキャン信号が出力されていない状態なので、ＫＥＹＤ０〜ＫＥＹＤｎ−１のいずれのキーデータ信号線においてもＨレベルが検出されるはずである。したがって、網線部においてＫＥＹＤ１にＬレベルが検出されていることから、ＫＥＹＤ１において地絡が発生しているものと判断できる。

【符号の説明】

【0031】

１０ コモン信号出力回路、データ信号受信回路（図中ＬＳＩと表記）
２０ キーコモン信号線
３０ キーデータ信号線
５０ （シンク型）キーマトリクス回路
５２ （追加された）キーデータ信号線
５５ キースイッチ
５７ （回り込み防止用の）ダイオード
６０ （ソース型）キーマトリクス回路
６２ （追加された）キーデータ信号線
６４ （追加された）キーコモン信号線
７０ （シンク型）キーマトリクス回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】