JP2018198039A - Contactless key matrix controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は赤外線や電波を使う、無線のTV用リモコン、ゲーム機のコントローラー、PCキーボード、空調機などの製品本体から離れた壁に有線接続でマウントされ確実に動作させなければならない操作パネル、電卓、家電本体の操作パネル、ボタン入力の固定/携帯電話、などでは専ら図1にその全体図を示すキーマトリックススキャンが使われ、N行のXラインとM列のYラインをその各交差点で導通させるか、静電容量で結合するようにしてどのボタンが押されたのかを特定する。中でもリモコン/ゲーム機のコントローラー/一般的な操作パネルでは、X電極とY電極の間を浮遊Z電極で仲介短絡するため2つの接点が同時に導通する必要があり、酷使によって静電的な密着に終わり導通不良に陥る確率がより高い。2接点が同時に導通するよう浮遊Z電極に柔軟な導電性ゴムを用いるなどでX/Y電極面の凹凸を吸収して多数の導通点を維持しようという設計意図や、対向面積を小さくして断面当たりのより強い力で圧着導通させるが近づいただけで結合容量してしまうのは避ける設計意図があるが、経年的にゴムの変形が進んでしまうか、導電性のためにカーボンフィラーを混入した導電性ゴムの材質自体の導電性が内部でカーボンブラックが連続する接触が取れなくなって損なわれるか、また油膜などの付着により導通が失われる。これに加えて接点のスイッチオフができなくなるリーク電流が発生し得る。これらの様々な要件が重なり、酷使すれば遠からず故障する運命にあると言えるが、社会的には受け入れられる事ではないので、これまで接点不良の解決にあらゆる努力が払われて来たとは言え、改めて接点寿命の根源的な半永久化が求められる。これに加えて、電池駆動であるリモコンは、全く操作しない場合でも常時流れるキースキャンなどの消費電流で単4乾電池が1年余りで電池切れになる問題が目立たず隠れている。逐次処理であるキースキャンから並列処理に切り替えればこの消費電流を低減できるが、初めにキースキャンありきで何の疑いもなく技術体系が一方向に進んで来たままになっていると言える。
The present invention is an operation panel and a calculator that must be mounted and connected to a wall remote from the product body such as a remote control for a TV, a controller for a game machine, a PC keyboard, an air conditioner, etc. using infrared rays and radio waves, and must be operated reliably. Key matrix scan, which is shown in Fig. 1 as a whole, is used exclusively for the operation panel of home appliances, fixed button / cell phone, etc. Or which button is pressed so as to be coupled by capacitance. Above all, in remote controllers / game machine controllers / general operation panels, the X and Y electrodes are short-circuited by a floating Z electrode, so the two contacts need to be connected at the same time. There is a higher probability of end-to-end conduction failure. Design intention to maintain many conduction points by absorbing irregularities on the X / Y electrode surface, such as by using flexible conductive rubber for floating Z electrode so that two contacts are conducted at the same time. Although there is a design intent to avoid the bonding capacity just by approaching with a stronger force of contact, the rubber will be deformed over time, or carbon filler is mixed for conductivity The conductivity of the conductive rubber material itself is lost due to the loss of continuous contact of the carbon black inside, or conduction is lost due to adhesion of an oil film or the like. In addition to this, a leakage current that cannot switch off the contacts may occur. These various requirements overlap, and it can be said that they are destined to break down if overuse, but they are not accepted by society, so it can be said that every effort has been made to resolve contact failures so far. Again, fundamentally permanent contact life is required. In addition to this, the battery-driven remote control is conspicuously hidden from the problem that the AAA dry battery runs out in more than a year due to current consumption such as key scanning that always flows even when it is not operated at all. This current consumption can be reduced by switching from sequential key scanning to parallel processing, but it can be said that the technical system has been progressing in one direction without any doubt at first due to the key scanning.
多ボタンからなるキーマトリックスコントローラーは、図2(a)に示す一体成型ゴムシートでバネ性を持たせたボタン部分の裏側に軟着陸する導電性ゴムを貼り付けてXラインとYラインを2点同時接触で導通させるキーマトリクススキャンがリモコン等に使われるか、図2(b)/(c)に示すメンブレン型/パンタグラフ型がより耐久性が期待できるメンブレン1接触点方式としてPCキーボードに使われるか、図2(f)に示す磁性体と金属接点をガラス管に不活性ガス封入した1接触点方式のリードスイッチを外部磁石でオン/オフさせる歴史的な存在のキーマトリックススキャンか、などの導通型であった。
導通型に対して、図2(e)に示す静電容量スイッチ型は比較的新しい手法であり、基板上に駆動端のX電極と受信端のY電極を設け、その上部の円錐形金属バネの最外周部がX電極に交流接地され、バネの伸縮で対向電極面積が増減する。指先でボタンに触れた時の指先の帯電や指先を経由する外乱が浮遊Z電極としての円錐形バネに伝達されるが、Z電極が低インピーダンスのX電極に交流接地されていれば、それによりY電極は上部から常時局部シールドされると言えるが、X電極の定電圧駆動は以下に述べる理由で行えない。加えて長く引き回されるXラインとYラインは外乱をピックアップしてしまうために、それに打ち勝つスキャンパルスの振幅(例えば3V〜5Vpp)が与えられる。導通型は定電圧駆動を行う事ができ、スキャンパルスの振幅がそのまま受信端に伝わるが、静電容量スイッチ型では、受信端に伝わるCR微分波形の振幅が結合容量によって変わらなくなるので、駆動端のインピーダンスを大きくして結合容量が伝達パルスの大きさを変えるようにする仕組みにして弁別を可能にしなければならない。このため、受信端に伝わる振幅は小さくなり、外乱に対しては十分に注意を払わねばならないという、克服すべき課題の多い方式となっている。駆動を矩形パルスではなく、正弦波バーストとする事もある。
これらの方法は何れもキースキャンとしてXラインがICチップ内のインバータにより〜数KΩの出力インピーダンスで駆動され、スイッチの持つ抵抗性/容量性のインピーダンスが直列に挿入されて、バイアス抵抗1KΩ〜100KΩ程で終端したYラインに伝達した波形をスライスする事で動作する。PCキーボードの底部には重量安定化の鉄板が敷かれている事が多く、それがUSBケーブルを通してPC本体に接地される静電シールドと、鉄板が磁性体であるのを利用した磁気シールドとして役立っている。
XラインとYラインをその交差点で導通させるクロスバースイッチの形でキーマトリックススキャンを行うこれらに共通のシステムに対して、新たな可能性を与えるのは図2(f)/(g)/(h)にその基礎概念を示す形式であり、マトリックスの交差点でXライン/Yラインのそれぞれに電圧パルスが自立的に現れて、ICチップに伝達されるN+M本分の情報を並列演算する考えに基づくシステムである。端的に言うと、永久磁石が急峻に動いてコイルが発電し数mVppの電圧パルスになるか、或いは予めバイアス抵抗を通して一定電位差に帯電している平行平板電極が離間した状態から密着するか、密着した状態から離間するかで現れる〜数百mVppの正負パルスをICチップに伝達するものである。これまでのキースキャンに対してこれらを並列処理と呼ぶが、キースキャンが必然であると言う固定観念によって初めから排除されていた隠れた手段であると言える。
The key matrix controller consisting of multiple buttons has two X- and Y-lines at the same time by attaching a soft-landing conductive rubber to the back of the button part that is made of spring with the integral rubber sheet shown in Fig. 2 (a). Whether the key matrix scan that conducts by contact is used for a remote control, etc., or the membrane type / pantograph type shown in FIGS. 2B / C is used for a PC keyboard as a membrane 1 contact point method that can be expected to be more durable Fig. 2 (f) is a historical key matrix scan that turns on / off a one-contact point type reed switch in which a magnetic substance and metal contacts are sealed in a glass tube with an inert gas. It was a mold.
The capacitance switch type shown in FIG. 2 (e) is a relatively new method compared to the conduction type, and is provided with an X electrode at the driving end and a Y electrode at the receiving end on the substrate, and a conical metal spring on the top. The outermost peripheral portion of the electrode is AC-grounded to the X electrode, and the counter electrode area increases or decreases due to the expansion and contraction of the spring. When the button is touched with the fingertip, the charging of the fingertip and the disturbance via the fingertip are transmitted to the conical spring as the floating Z electrode. If the Z electrode is AC grounded to the low impedance X electrode, Although it can be said that the Y electrode is always locally shielded from the top, constant voltage driving of the X electrode cannot be performed for the following reason. In addition, since the X line and the Y line drawn for a long time pick up a disturbance, a scan pulse amplitude (for example, 3 V to 5 Vpp) that overcomes the disturbance is given. The conduction type can perform constant voltage drive, and the amplitude of the scan pulse is directly transmitted to the receiving end. However, in the capacitance switch type, the amplitude of the CR differential waveform transmitted to the receiving end does not change depending on the coupling capacitance. Discrimination must be made possible by increasing the impedance of the signal so that the coupling capacitance changes the magnitude of the transmitted pulse. For this reason, the amplitude transmitted to the receiving end is reduced, and this is a system with many problems to be overcome, in which sufficient attention must be paid to disturbance. The drive may be a sine wave burst instead of a rectangular pulse.
In any of these methods, as the key scan, the X line is driven by an inverter in the IC chip with an output impedance of ˜several KΩ, and the resistive / capacitive impedance of the switch is inserted in series, and the bias resistance is 1 KΩ to 100 KΩ. The operation is performed by slicing the waveform transmitted to the Y line that is terminated at the end. The bottom of the PC keyboard is often laid with a weight-stabilized iron plate, which serves as an electrostatic shield that is grounded to the PC body via a USB cable and a magnetic shield that utilizes the magnetic property of the iron plate. ing.
2 (f) / (g) / (2) gives new possibilities to these common systems that perform key matrix scanning in the form of a crossbar switch that conducts the X and Y lines at their intersections. h) is a format showing the basic concept, in which voltage pulses appear independently on each of the X line / Y line at the intersection of the matrix, and N + M pieces of information transmitted to the IC chip are calculated in parallel. Based system. In short, the permanent magnet moves steeply and the coil generates power to generate a voltage pulse of several mVpp, or the parallel plate electrodes charged in advance to a constant potential difference through a bias resistor are in close contact with each other, or are in close contact The positive and negative pulses of several hundred mVpp appearing depending on the distance from the above state are transmitted to the IC chip. These are called parallel processing for conventional key scans, but they can be said to be hidden means that have been excluded from the beginning by the fixed idea that key scans are inevitable.
900mAh程の容量の単4乾電池で駆動される事が多いTV用リモコンは、キーマトリックススキャン形式であるスキャン動作のために、常時〜80μA程の電流消費があり、リモコンを使わない間は電池を外して置く訳にも行かず、アクセスがないのに1年余りで電池切れになり、年に1度訪れる場所のリモコンは常に電池切れ間近になっていると言う問題が隠されている。PCキーボードでもワイヤレス駆動では同じ問題を抱える事になるが、大抵の場合はUSB有線接続で電力が供給されるので特に問題にはなっていない。現在のリモコンは遍くキースキャン型であるが、並列処理が採用されるだけで常時消費する電流は80μA程から30μA程に減り、電池を入れたままで常時消費する電流による電池寿命を電池の自然放電で決まる3年程余りに近づける事ができる。赤外線や電波リモコンでは、ボタンを頻繁に押す場合は赤外線や電波の送出電力消費の割合が大きくなるが、頻度が少ない場合は寧ろキースキャンの電力消費で電池切れになるという認識が必ずしも設計者側で行き渡って居らず、真剣に取り組まれる事なく、放置されたままである。
更にTV用リモコンは、先ず電源ボタンを押してから他のボタンが押されるので、並列処理ではキーマトリックスの電源ボタンが跨るXラインとYラインに繋がったICチップ上のコンパレータだけにバイアス電流を流し、他は電源供給を切って置く事で、リモコンを使わない間はリモコンの乾電池から電流が引き出されるのを無視できる大きさにする事も可能になる。
The remote control for TV, which is often driven by AAA batteries with a capacity of about 900 mAh, consumes a current of about 80 μA at all times due to the key matrix scan type scan operation. The problem is that the remote control in the place that is visited once a year is always near the end of the battery. Even PC keyboards have the same problem with wireless driving, but in most cases, power is supplied via USB wired connection, so there is no particular problem. The current remote control is universally a key scan type, but the current consumed at all times is reduced from about 80μA to about 30μA just by adopting parallel processing, and the battery life due to the current consumed constantly with the battery in the battery is naturally discharged. It can be close to about 3 years determined by With infrared and radio remote controls, if the button is pressed frequently, the ratio of infrared and radio transmission power consumption will increase, but if it is infrequent, it will not necessarily be recognized by the designer that the battery will run out due to the power consumption of key scanning. It has not been prevalent, and it has been left without being seriously addressed.
Furthermore, since the remote control for TV first presses the power button and then other buttons are pressed, in parallel processing, the bias current flows only to the comparator on the IC chip connected to the X line and Y line across the power button of the key matrix. Others can be turned off so that the current drawn from the remote control batteries can be ignored when the remote control is not in use.
キーマトリックススキャンを行う大きな弊害の1つは、それを組み込んだ機器の回路に内部で電磁妨害を与えるか、周辺にある機器にも電磁妨害を及ぼす事であり、妨害を与えないために何らかの電磁シールドが必要である。この観点ではスキャンを行わない自発パルス方式なら、与えないための電磁シールドは不要になる。一方外部からの電磁妨害を受けて誤動作しないためには、スキャン形式でも発生/発電パルス形式でも電磁シールドが必要である。特に並列処理の発生/発電パルス方式ではパルスが小さいので電磁シールドはより厳重になる。これらの両面を総合的に考えた時、自発/発電パルスの方が寧ろ設計の自由度が広がる可能性を持っている事が、以降の記述で明らかになる。 One of the major nuisances of performing a key matrix scan is to cause internal electromagnetic interference to the circuit of the device in which it is incorporated, or to electromagnetic interference to peripheral devices. A shield is required. From this point of view, if it is a spontaneous pulse system that does not perform scanning, an electromagnetic shield that does not provide scanning is unnecessary. On the other hand, in order not to malfunction due to electromagnetic interference from the outside, an electromagnetic shield is required both in the scan format and in the generation / power generation pulse format. In particular, in the parallel processing generation / power generation pulse method, the electromagnetic shield becomes more severe because the pulse is small. When these two aspects are considered comprehensively, it is clear from the following description that the spontaneous / power generation pulse has the possibility of expanding the degree of design freedom.
キースキャン方式では、ボタンを押し下げる1mm〜2mmのストロークが100mSほどで行われて底に行き着き(底打ち)、導通型か静電容量スイッチ型かがキーマトリックスの交差点をオンにし、図3に示すように、矩形スキャンパルスかそのCR微分波形がXラインからYラインに伝達される。逐次処理のキースキャンでは10mS程のスキャン周期が巡って来るサンプリングによって、時間遅れとその不確定さを生じるが、スキャンを行わず自立して発生/発電した電圧パルスを使う並列処理が若し実現すれば、スキャンパルス周期による時間遅れと不正確さの問題は存在しなくなる。画面上で動くものが、ある点を通過するタイミングでボタンを押さなければならないような場合は、この時間遅れと不確定さが問題であるが、それはキースキャンでは不可避だとして、本質的に解決する試みが行われて来ず、スキャン周期を必要に応じて短くし、この誤差を減らすだけであった。
またこれまでは検討が道半ばであると言えるアナログ量を埋め込む方法として、スキャン方式ではボタンを押し下げるか叩く速さ、又は押し下げられた深さを、XラインからYラインに伝達されるパルスの大きさに反映させる事は、導通型には原理的にできず、静電容量スイッチ型も、図3に示したように、指が押し下げられた深さで伝達パルスの大きさが決まるので、ラバードームの屈曲点を越した後は位置制御が困難な事やスキャンパルスが不規則に到来する事に阻まれ、アナログ量を精密に伝達パルスに埋め込むのは困難であったと言える。一方の並列処理では自発パルスの高さなどにアナログ量が初めから歪なく反映されており、新たな準備や前提条件は必要がない。このアナログ量の埋め込みが既になされている事で、ゲーム機のコントローラーに好都合な、より精細な操作が可能になる。またPCキーボードでは誤動作を減らし軽快さを与えるキータッチの最適化が、個人差を補う学習機能によって推進される新たな可能性が出て来る。
In the key scan method, a stroke of 1 mm to 2 mm for pressing the button is performed at about 100 mS and reaches the bottom (bottoming), and the intersection of the key matrix is turned on whether it is a conduction type or a capacitance switch type, as shown in FIG. As described above, the rectangular scan pulse or its CR differential waveform is transmitted from the X line to the Y line. Sequential processing key scan results in a time delay and uncertainty due to sampling with a scan cycle of about 10 mS, but parallel processing using voltage pulses generated and generated independently without scanning is realized. In this case, the problem of time delay and inaccuracy due to the scan pulse period does not exist. If something that moves on the screen has to be pressed at a certain point, this time delay and uncertainty is a problem, but it is essentially unavoidable as it is unavoidable with key scanning. No attempt has been made to reduce the error by shortening the scan period as necessary.
In addition, as a method of embedding an analog amount that can be said to be halfway until now, in the scan method, the speed of pressing or hitting the button, or the pressed depth, is the size of the pulse transmitted from the X line to the Y line. In principle, the conduction type cannot be reflected, and the capacitance switch type, as shown in FIG. 3, determines the size of the transmission pulse by the depth at which the finger is pushed down. After passing through the dome bending point, it was difficult to control the position and scan pulses arrive irregularly, making it difficult to embed analog quantities precisely in the transmission pulse. On the other hand, in the parallel processing, the analog amount is reflected in the height of the spontaneous pulse without any distortion from the beginning, and no new preparation or precondition is required. Since the analog amount is already embedded, a finer operation that is convenient for the controller of the game machine can be performed. In addition, the PC keyboard has a new possibility that the optimization of key touch that reduces malfunction and provides lightness is promoted by a learning function that compensates for individual differences.
導通型のリモコンはX電極/Y電極/可動Z電極の3極構造であり、Z電極が浮遊状態であっても外乱による誤動作が起きないように、Xラインのインバータ駆動の出力インピーダンスrと、Yラインの終端抵抗Rを共に小さくする配慮がなされている。この低インピーダンス化はスキャン電流消費が大きくなる要因の1つである。導通型は導通の直前と離間の直後は電極が近接状態で静電容量スイッチと同じ容量結合の形になっているので、矩形スキャンパルスの微分波形がYラインに伝達され、誤動作を引き起こす恐れがある。これを避けるにはひたすらインピーダンスを小さくして、容量結合と導通を区別できるようにしなければならない。またYラインの浮遊容量が大きい方が誤動作は少なくなる。それを助けるのに対向電極面積を相対的に小さくするので、その分導通不良になる可能性が高まると言う悪循環の関係にある。
図4に示す静電容量スイッチ型は、X電極/Y電極/浮遊Z電極の3極構造であり、X電極とZ電極の間の固定静電容量とZ電極とY電極の間の可変静電容量の直列値がスイッチとして挿入される。X電極とY電極がZ電極を介さず直接結合して静電容量のオン/オフ比が取れなくなるのを防ぐために、X電極とY電極の間に接地されたガードリングが設けられている。静電容量スイッチ型は電磁シールドがなされているとは言えないので、できる限り低インピーダンス化するか、或いは極性反転するインターリーブによって外乱の混入を抑圧している。
図5に示すように、円錐形金属バネは面と数本のスパイラルバネ線の間の対向静電容量であり、面と面の対向静電容量と比べると、離間した時の静電容量は大きな差がないが、接近した時の静電容量がより小さくなるので、可変容量の可変幅、即ち最大容量/最小容量の比が大きく取れない。Xラインを駆動する矩形のスキャンパルスがYラインに伝達される微分パルスの大きさが、この可変容量によっては変化しない基本的問題は、Yラインに浮遊容量があり、且つXラインの駆動インピーダンスrがゼロではない大きさになって初めて、伝達パルスが可変容量やその変化比に対応して変わるようになる。同じく図5に静電容量スイッチの等価回路を示す。
数式1はXラインからYラインへの伝達関数であるが、これによる周波数応答ではなく、ステップ応答を求めなければ、伝達されるパルスの大きさの変化を知る事はできない。
The capacitance switch type shown in FIG. 4 has a tripolar structure of X electrode / Y electrode / floating Z electrode, and a fixed capacitance between the X electrode and the Z electrode and a variable static capacitance between the Z electrode and the Y electrode. A series value of capacitance is inserted as a switch. In order to prevent that the X electrode and the Y electrode are directly coupled without going through the Z electrode and the capacitance on / off ratio cannot be obtained, a guard ring grounded is provided between the X electrode and the Y electrode. Since it cannot be said that the electrostatic capacitance switch type has an electromagnetic shield, the impedance is reduced as much as possible, or mixing of disturbance is suppressed by interleaving that reverses the polarity.
As shown in FIG. 5, the conical metal spring is an opposing capacitance between a surface and several spiral spring wires. Compared with the opposing capacitance between the surface and the surface, the capacitance when separated is as follows. Although there is no big difference, since the capacitance when approaching is smaller, the variable width of the variable capacitor, that is, the ratio of the maximum capacity / minimum capacity cannot be increased. The basic problem that the size of the differential pulse transmitted to the Y line from the rectangular scan pulse that drives the X line does not change depending on the variable capacitance is that the Y line has a stray capacitance and the driving impedance r of the X line. It is not until zero becomes a non-zero magnitude that the transmission pulse changes according to the variable capacitance and its change ratio. Similarly, FIG. 5 shows an equivalent circuit of the capacitance switch.
Equation 1 is a transfer function from the X line to the Y line, but the change in the magnitude of the transmitted pulse cannot be known unless the step response is obtained instead of the frequency response.
現在のリモコン/キーボードはほぼ全て、図1に示したようなキーマトリックススキャンであり、それらの形は外乱を抑制するために低インピーダンスとしたインバータ駆動のN行のXラインと、低入力インピーダンス終端のM列のYラインを直交させると、N*M箇所の交差点ができ、そのうちの1箇所で、XラインとYラインが剥き出しになった銅箔部分でX電極とY電極の間を直接短絡するか、導電体の浮遊Z電極で仲介して短絡すると、XラインとYラインのN*Mマトリックスの組合せの中の1つだけが導通状態になってXラインからYラインへの伝達関数が大きくなり、残りのN*M−1の組合せはそのようにならないという選択性がある事を共通の原理にしている。これはスキャンパルスを1つのXラインに与え、それ以外には与えないと言う考えである。信頼性/製造コスト/快適性の点で、これに代わり得るものは、XラインとYラインの交差点で能動的にパルスを発生させ、それをXラインとYラインの双方に並列に伝達すると言う新たな考えであり、この方が信頼性を初めとして幾つかの点で断然有利である事になれば、全ての分野でキーマトリックススキャンを置き換えてしまう可能性がある。そのポテンシャルを吟味するためにはより本質的な原理に於いて、キーマトリックススキャンとの違いを理解する必要がある。
並列処理のもう少し深い意味での利点は、キーマトリックススキャンは1つの交差点だけに着目したオン/オフ情報を集めるが、並列処理ではN*M箇所の交差点からの全ての情報が、N+M本のX/Yラインに重畳されて集められている事である。これらの情報を切り捨てずに参考にすれば、より精度の高い弁別が行えるようになる可能性がある。
導通型のゴム接点リモコンやゴム接点ゲーム機コントローラーは、何時かは必ず接点不良に見舞われると言っても過言ではないが、これまで導通型キースキャンに置き代わる手段はなかった。PCキーボードの信頼性がリモコンより高いのは、ゴム接点ではない事、接点がラバードームに囲まれ保護されていて、一体成型のゴムシートで覆われただけのリモコンに比べると雰囲気や液体の浸入から守られている事、リモコンのボタンのように強く押さえつけられない事、による。PCキーボードも運が悪ければ故障するが、標準仕様なので安価であり、容易に新品に買い替えられる事も含めれば大きな問題ではないとも言える。これに対してTV用リモコンはより高い確率で故障し、新しいリモコンを法外な価格で取り寄せるより製品本体ごと買い替えられてしまう事もしばしばである。
現在のPCキーボードを例に取れば、表1に示す導通型のパンタグラフ形式/メンブレン形式/メカニカル形式の3通りが定着しているが、経年的な接点の導通劣化が信頼性を低下させている。比較的新しい第4の静電容量スイッチ型は無接点とも言えるので、より高い信頼性が期待されているが、高い価格のために普及はごく僅かな割合であり、キーボードを打ち続ける職業の人達に買い求められる事があるに過ぎない。量的に言えば、一般の外付けキーボードは殆どがメンブレン型であり、薄型のキーボードが要求されるノートブックPCにはパンタグラフ型が使われる事が多い。これまでは製造コストの低さ、究極の信頼性、キータッチの軽快さと確実性、薄型化、の全てを満たす形式は存在していないと言える。ゲーム機のコントローラーの要求事項はPCキーボードに準ずると言える。
The deeper advantage of parallel processing is that key matrix scanning collects on / off information focusing on only one intersection, but in parallel processing, all information from N * M intersections is stored in N + M X / Y is superimposed on the Y line. If this information is used as a reference without truncation, there is a possibility that discrimination with higher accuracy can be performed.
It's no exaggeration to say that the continuity type rubber contact remote controller and the rubber contact game machine controller will always suffer from poor contact, but until now there has been no way to replace the continuity key scan. The reliability of the PC keyboard is higher than that of the remote control because it is not a rubber contact. The contact is surrounded and protected by a rubber dome. This is because it is protected from being pressed and cannot be pressed as hard as the buttons on the remote control. PC keyboards also break down if they are unlucky, but they are standard, so they are inexpensive and can be said to be not a big problem if you can easily replace them with new ones. On the other hand, TV remote controllers often break down with a higher probability and are often replaced with new ones rather than ordering new remote controllers at prohibitive prices.
Taking the current PC keyboard as an example, the three types of conduction type pantograph type / membrane type / mechanical type shown in Table 1 have been established, but the deterioration of contact conduction over time has lowered the reliability. . The relatively new 4th capacitance switch type can be said to be contactless, so it is expected to be more reliable, but due to the high price, the spread is only a small percentage, and those who are professors who continue to hit the keyboard There are only things that can be bought. Quantitatively speaking, most general external keyboards are of the membrane type, and the pantograph type is often used for notebook PCs that require a thin keyboard. Until now, it can be said that there is no format that satisfies all of low manufacturing costs, ultimate reliability, lightness and certainty of key touch, and thinning. It can be said that the requirements of the controller of the game machine are the same as those of the PC keyboard.
例えて言うなら、学校の隣に住んでいれば家を出て直ぐに校門をくぐれるが、10分間隔の路線バスを交通渋滞した環境で利用する通学では、最大10分の不規則なバス待ち時間を生じるだけでなく、バスが満員ならもう10分待たなければならない。それと同じ状況になるキースキャンでは、ICチップにN*M個のピンは必要ではなく、N+M個のピン数で済むと学校で教えられて来たが、スキャンの宿命で10mS〜のスキャンパルス待ちを生じる。教えられなかったのはスキャンをしない並列処理はN*M個のピン数と配線が必要だという勘違いで、本当は同じようにN+M個のピン数と配線で済み、待ち時間がなくなる事である。キースキャンでは消費電流はスキャン電流だけでなく外乱の抑圧のためもあって大きくなるが、スキャンをしない並列処理の消費電流はより小さく、これまで常時スキャンの固定分が不可避であると信じられていたために、ICチップの設計者の誰もそれ以外の部分の省電力化に地道に取り組む機会に恵まれなかったと言える。それ以外の部分の無駄な電流が減らされていれば、スキャンを止める事で消費電流は劇的に減る。
明らかにキーマトリックスを困難に陥れているキースキャンを止めるには、ピエゾ素子をキーで叩いて電圧パルスを発生するか、コイルと鎖交する永久磁石の磁束が変化して電圧パルスを発生するか、帯電した平行平板電極間の距離が変わると短時間で電荷分布が変わらない間は一定電界に距離を掛けた電位差が変わって再平衡する過渡的な変化パルス、などが使える。ボタンのある交差点からXラインとYラインの両方にこれらの変化分がほぼ同時に並列に与えられて、ICチップのピンに伝達すればよいと言う事である。
キーマトリックススキャンの場合は、図3に示したように、パルスが巡って来る周期より長い時間ボタンを押し続け、その間に数発のパルスが伝達される冗長性を持たせ、チャタリングなどに惑わされないようにオンパルスが2つ以上到来したのを確認してボタンが押し続けられているのを判別する。並列処理に置き換わればこの冗長な制約が撤去される代わりに、電極間距離変化パルスでも電磁誘導発電パルスでも、キーを叩く単発の動作でアクセスが確実に行われなければならない。それには厳重な外乱の抑圧が伴わなければならないが、同時にそれを可能にするのは人間が10本の指を使ってキーを叩くTAPのストロークの往復時間は大きな個人差がない150mS前後であるという生体の仕組みの理解である。それに加えて、発生/発電パルスがキースキャンパルスより遥かに小さい場合も、信号/雑音比があれば増幅器を通す事で問題が解消されるという理解も重要である。
For example, if you live next to the school, you can pass through the school gate as soon as you leave the house, but if you use a 10-minute route bus in a congested environment, you may have an irregular bus waiting time of up to 10 minutes. If you have a full bus, you have to wait 10 minutes. In the key scan that would be the same situation, N * M pins are not necessary for the IC chip, and it has been taught in school that N + M pins are enough, but the scan fate waits for a scan pulse of 10 mS ~ Produce. What I couldn't tell was the misunderstanding that N * M pins and wires are required for parallel processing without scanning. In fact, N + M pins and wires are used in the same way, and there is no waiting time. In key scan, the current consumption increases not only due to the scan current but also due to the suppression of disturbances, but the current consumption of parallel processing without scanning is smaller, and it has been believed that a fixed amount of constant scan is inevitable so far. Therefore, it can be said that none of the IC chip designers had the opportunity to make steady efforts to save power in other parts. If the wasteful current in the other parts is reduced, the current consumption is dramatically reduced by stopping the scan.
To stop the key scan, which is clearly difficult in the key matrix, is the voltage pulse generated by striking the piezo element with the key, or is the voltage pulse generated by changing the magnetic flux of the permanent magnet linked to the coil? As long as the distance between the charged parallel plate electrodes changes, a transient change pulse in which the potential difference obtained by multiplying the constant electric field by the distance changes and rebalances can be used while the charge distribution does not change in a short time. These changes are given to both the X line and the Y line from the intersection with the button almost in parallel and transmitted to the pins of the IC chip.
In the case of the key matrix scan, as shown in FIG. 3, the button is kept pressed for a time longer than the cycle in which the pulses come, and a redundancy is provided during which several pulses are transmitted, so that chattering and the like are not confused. In this way, it is determined that two or more on-pulses have arrived, and the button is kept pressed. Instead of removing this redundant restriction if it is replaced by parallel processing, it is necessary to make sure that access is performed with a single operation of hitting a key, whether it is an inter-electrode distance change pulse or an electromagnetic induction power generation pulse. It must be accompanied by severe disturbance suppression, but at the same time, it is possible to do this at around 150mS with no significant individual difference in the round-trip time of TAP strokes where a human strikes a key with 10 fingers. It is an understanding of the mechanism of the living body. In addition, it is important to understand that if the generated / generated pulse is much smaller than the key scan pulse, the problem can be solved by passing the amplifier if there is a signal / noise ratio.
導通型でありながら、キースキャンは行わない事で常時消費している待機電流を減らす別の方法に、図6に示すように、電圧出力であるXラインを0V〜3Vの間で多値に分割して置き、それが導通接点を通してYラインに直流伝達されたのを、閾値のウィンドウを設けて弁別する形がある。導通したスイッチを通して検出側のYラインにN個の3入力コンパレータがあれば、どのXラインから電圧が来たのかが分る。Yラインに繋がるICチップ上のコンパレータの数はN*M個であり、それの出力を組み合わせて複号するだけなのでキースキャンに比べると回路素子数は少なくなり、待機時の消費電流が減る。またスキャンの逐次処理が並列処理になるためにパルスの待ち時間の無い即時検出が可能になる。この方法は、Xラインの本数がN=8〜10程度では、どのXラインが選択されたのかの電圧の識別の分解能が問題になるほどではない。リモコンなどで単4電池2個の電圧が3V⇒2Vに低下して行く場合も、工夫により分解能が損なわれないようにする事ができる。しかし同じYライン上の2つのボタンの同時押しは識別できない。何れにせよ絶縁皮膜の形成などにより導通ボタンが不導通になった場合はそのボタンが動作しなくなる点は多値化では解消せず、ただ電池が長持ちし、即時性を持つなどの改善がなされるだけである。 As another method for reducing standby current that is always consumed by not performing key scan while being conductive, the X line, which is a voltage output, is multi-valued between 0V and 3V as shown in FIG. There is a form in which a threshold window is provided to discriminate from the fact that it is divided and placed and transmitted to the Y line through the conductive contact. If there are N three-input comparators on the Y line on the detection side through the conductive switch, it can be determined from which X line the voltage comes. Since the number of comparators on the IC chip connected to the Y line is N * M, and the outputs are only combined and decoded, the number of circuit elements is reduced as compared with the key scan, and the current consumption during standby is reduced. In addition, since the sequential processing of scanning becomes parallel processing, immediate detection without a pulse waiting time becomes possible. In this method, when the number of X lines is about N = 8 to 10, the resolution for identifying the voltage of which X line is selected is not so problematic. Even when the voltage of two AAA batteries decreases from 3V to 2V with a remote controller or the like, the resolution can be prevented from being impaired by a device. However, simultaneous pressing of two buttons on the same Y line cannot be identified. In any case, if the conducting button becomes non-conducting due to the formation of an insulation film, the point that the button does not work is not solved by multi-valued, but the battery is long-lasting and improved in immediacy etc. Just do.
図7に示すように、プリント基板上に形成したXラインに繋がったコイルと、Yラインに繋がったコイルが、同心のスパイラルとなるようにし、ボタンを押すのに連動して上部から金属板を近接させるか、同心コイルの中央部に開けた穴を金属円筒が通過するかによって、X/Yコイルそれぞれのインダクタンスが小さくなるか、或いはX/Yコイル間の磁気結合係数が相対的に小さくなる事を利用するキーマトリックスを構成する事ができ、これでも非接触化が実現される。この方法は、平行平板の距離を密着まで近づけた時に発生する電圧ディップを検出するか、コイルに磁石を近づけて電圧が誘起された発電パルスを検出する方法と比べて、矩形波か正弦波バーストでスキャンする事が必要になる。結論として、この方法は図2(g)/(h)に示した永久磁石で発電する非スキャン形式と比べて効果/コストの点で優れているとは言えない。このようにして、諸問題を解決するのはキースキャンを廃止する並列処理への切り換えだと言うのが浮き彫りになって来る。 As shown in FIG. 7, the coil connected to the X line formed on the printed circuit board and the coil connected to the Y line are concentric spirals, and the metal plate is attached from the top in conjunction with pressing the button. The inductance of each X / Y coil is reduced or the magnetic coupling coefficient between the X / Y coils is relatively reduced depending on whether the metal cylinder passes through a hole formed in the central portion of the concentric coil. A key matrix that uses things can be configured, and contactlessness can still be realized. This method detects a voltage dip that occurs when the distance between the parallel plates is brought close to the contact, or a method of detecting a power generation pulse in which a voltage is induced by bringing a magnet close to the coil, or a rectangular wave or sine wave burst. It is necessary to scan with. In conclusion, this method cannot be said to be superior in terms of effect / cost compared to the non-scanning type in which power is generated by a permanent magnet shown in FIGS. 2 (g) / (h). In this way, it is highlighted that the problem is solved by switching to parallel processing that eliminates key scanning.
2枚の導電板が対向する3平方mm程のX電極とY電極が接触導通する1接触点の形のメンブレン接点に比べて、一体成型の弾力性ゴムシートのボタン直下にカーボンを混入した導電性ゴムを貼りつけた浮遊Z電極が同じく小面積のX電極とY電極の間を仲介して2接触点で導通させる形は、両接触点のどちらかが導通に至らず、密着容量になるだけで動作不良になる。これを上側のX電極と下側のY電極による1接触点にすると接触不良に陥りにくくなる本質的な理由は、2接触点ではZ電極がX電極とY電極が並ぶ表面位に対して平行に接近しないと片側が導通に至らず容量結合に終わる可能性があるからである。導電性ゴム接点は変形する柔軟性で、X電極とY電極が並ぶ表面の凹凸を吸収する意味を持っている。しかしその導電性ゴムは繰り返される圧着で経年的に変形した場合材質として導電性が劣化する可能性を併せ持っている。
Z電極で仲介する2接触点形式をあっさり放棄し、下部のY電極と上部のX電極を密着導通させる1接触点形式のメンブレン接点がPCキーボードでは一般的に使われ、必ずしも信頼性が不十分とは言えない。これに対してTV用リモコンで同じ事をやろうとしても、上側のXラインを一体成型のゴムシート上で個別に配線するようには形成できない。一体成型のゴムシート全体に導電性を与えるとXラインを1行だけに、YラインをM*N列にしなければならず、またパルス駆動されるXラインは全体が外部に剥き出しになってしまう。一体成型のゴムシートに導電性を持たせる場合は、唯一それを接地する事だけが可能性を残しているが、これは即ちキースキャンの廃止を意味する事になる。
上部の圧着電極板を金属にすると、下部の銅箔との間で金属対金属の問題を生じる。非金属の導電性ゴムが毎回変形して下部の凹凸面に密着し、接触可能面積を少しでも大きくしようとしても、油膜の形成などで不導通になるのは避けられない。X/Y/Zの3電極形式に於けるX電極とY電極の高さの不揃いは、パンタグラフで平行度を保つか、一体成型のゴムシートの柔軟性で吸収して両接点とも密着に至ると言う複雑な過程になる。
Compared to a membrane contact in the form of a single contact point where the X and Y electrodes of about 3 square mm face each other and the two conductive plates are in contact with each other, the conductive material mixed with carbon directly below the button of the integrally formed elastic rubber sheet The floating Z electrode with a conductive rubber is connected between two X- and Y-electrodes with the same contact area at two contact points. Just malfunction. The essential reason for making this one contact point between the upper X electrode and the lower Y electrode is that contact failure is unlikely to occur. At the two contact points, the Z electrode is parallel to the surface position where the X electrode and the Y electrode are aligned. This is because if one is not approached, one side does not reach conduction and may end in capacitive coupling. The conductive rubber contact is flexible to deform and has the meaning of absorbing the irregularities on the surface where the X and Y electrodes are arranged. However, when the conductive rubber is deformed over time by repeated pressure bonding, there is a possibility that the conductivity is deteriorated as a material.
The two-contact point type mediated by the Z electrode is abandoned, and the one-contact point type membrane contact that connects the lower Y electrode and the upper X electrode in close contact with each other is generally used in PC keyboards and is not necessarily reliable. It can not be said. On the other hand, even if the same thing is done with the TV remote controller, the upper X line cannot be formed so as to be individually wired on the integrally formed rubber sheet. If conductivity is given to the entire integrally molded rubber sheet, the X line must be in one line and the Y line must be in the M * N column, and the pulse driven X line will be exposed to the outside. . In the case where the integrally formed rubber sheet is made conductive, there is only a possibility that it is grounded, but this means that the key scan is abolished.
If the upper crimp electrode plate is made of metal, a metal-to-metal problem occurs with the lower copper foil. Even if the non-metallic conductive rubber is deformed and adheres closely to the uneven surface of the lower portion to make the contactable area as large as possible, it is inevitable that the non-conductive rubber becomes non-conductive due to the formation of an oil film or the like. The unevenness of the X and Y electrode heights in the X / Y / Z three-electrode type maintains the parallelism with a pantograph or absorbs it with the flexibility of an integrally molded rubber sheet, resulting in close contact with both contacts. It becomes a complicated process.
PCキーボードを正しく設計する上で、根本的な生体の特性を理解して置かねばならない。人は指先を普通に軽く動かそうとする意識では、指は根元から一体で曲って指先は10mmほど素早く下がる事になり、この動きに続いて指先は元に戻ってしまう一往復が自立的に起って完結する。しかもこの往復運動は意識が離れても連続して行われるようになっているので、キーボードのタイピングは指をどのボタンに落とすかと言う選択に主な意識が移っていると言える。往復運動の所要時間は150mS程であり、往きは少し速く帰りは少し遅いので、それぞれ70mS+80mS程の往復時間であると仮定してもよい。この往復運動を連続させると1秒間に6〜7回程行う事ができ、その時の振幅が10mm程になるのが利き手に於ける自然の形である。利き手ではない方は往復時間が少し遅くなる場合がある。この形でキーを打つと、ラバードームが屈曲するまでの障壁が大きいと往復の回数が減り、またキーが押し下がり始めてからのストロークが〜3mm程ではなく〜1mm程で行き止まると、そこで停滞した指先は自然には帰って来ず、繰り返しの回数が更に少なくなる。従って高速で打ちたいと考える観点からは、底打ちには至らない最下点までのストロークはできるだけ自然な長さで、ラバードームの屈曲点までの距離はできるだけ短く、抗力ができるだけ小さい事が求められる。現在のキーボードがこれらの条件とは掛け離れた設定にせざると得ないのは、メンブレン型/パンタグラフ型に共通なメンブレン接点を、障壁を越え、抗力に逆らい、余った勢いでラバードーム内の突起がフィルムを叩かなければ導通しない事、またノートブックPCでは液晶パネルを閉じた時の厚みを競合他社より少しでも薄くしたいので、不自然な短いストロークしか取れないからである。
指を曲げる事だけに意識があるにも拘わらず、必ず帰りの動きが伴うのは、指先を下方に普通に叩く順方向の筋肉が使われ、反対側にある使う事の少ない逆方向に縮む筋肉は弛緩状態にあり、この筋肉は弾性を持ったゴムひもと同じで、伸ばされると弛緩状態の弾力のまま次には縮んでいると考えられる。意識は順方向の筋肉でキーを叩くために曲げる事だけにあっても、そのまま自然に定位置に帰って来るのである。順方向の筋肉が縮む時に消費されるエネルギーは基本的にキーを押し下げる運動エネルギーとフックバネを延ばすエネルギーに使われるが、その伸長エネルギーは帰りに弛緩状態の逆方向の筋肉に吸収されて発熱になる。つまり行きの単発的な動きで最小単位のエネルギーが使われるが、弛緩状態のまま受動的に伸びて縮むゴムひもはエネルギーを消費しなくても発熱をする。
もう一つ着目しなければならない事は、固い表面に乗っている指先でそのまま叩く事は出来ないので、1度指先を持ち上げてから振り下ろす1往復で叩いていると言う点である。この場合は縮む筋肉と、受動的に引っ張られた反動で縮む筋肉の役割がTAPの場合と入れ替わる。即ち、我々がホームポジションのASDF/JKL:のキーに指を乗せていてそのどれかを叩く時はそのまま押し下げるのが普通であり、持ち上げてから振り下ろす事は少ない。この2つは無意識の動作として明確に分かれていて、その中間の動作をする事はできない。ホームポジション以外のキーは、振り上げて下す形であると言える。これを考えた時に、ホームポジションのキーは決まってそのまま押し下げる形を徹底するには、50〜60gという抗力の現在の閾値は大き過ぎる。これが例えば〜20gの初期抗力であれば、間違いなく初めから直接押し下げる事になると思われる。
一般的な神経パルスの観察から、恐らく1個の神経パルスで起こされているのは間違いがない指の自然で円滑な最小単位の運動に対して、指先を押し下げるだけで帰りが伴わない運動、短く1mmだけ押し下げて帰って来る運動、押し下げた位置で静止状態を保つ事、ゆっくりと動かす運動、意識的に円滑さを保とうとする運動は、どれも余分な集中と筋肉のエネルギー消費を伴い、また司令する側の脳回路も神経パルスを多発して大きな電気エネルギーを消費していると考えられる。
人間だけが2足歩行を巧妙に行い、動物の中では飛び抜けて低エネルギー消費の水平移動運動をできるのは、筋肉の往きと帰りが前後の筋肉の間と両足の間の連携で連続的に自立的に起きるのを利用し、それで重い頭部を支える事ができるに至ったと改めて考えられる。事実そのように往復運動を行う人形を作ると、その人形は動力なしで続けさまに10歩程、歩行前進を続けると言う驚くべき模擬実験結果がある。若し両側の筋肉ともゴムひもの状態で受動的な往復運動を交互に続けるが、1回の損失分を補う分だけ神経パルスが同期して筋肉を収縮させれば、その消費エネルギーは最小であり、往復速度は最速になる。PCキーボードが目指すべきはこの自然状態に対応した形であると言えそうである。
このように自立的な往復運動になるという指の独特の反応は先天的に人に備わっている事であり、習慣や訓練で身に付いたものではなく、個人差が少ない。常に使っている利き手は自立的な往復時間が短くなっているが、新しい形のキーボードで、反対側の手も底打ちの滞留から解放されると、利き手の往復時間の速さに追いついて行くと考えられる。キースキャンという方法は、ボタンを押し下げてしばらく保持し、その間に数発のスキャンパルスが行き過ぎるというシステムであり、進化の過程で枝に飛び移った瞬間に指を曲げて木肌の凹凸に引っ掛かりを求めるためなら、単なる片道運動として完結する方がよい。これとは違って軽く触って引っ込める往復運動は、寧ろ最小運動単位で順方向の筋肉が働いて延ばされた逆方向筋肉が元に戻るに過ぎないという、ゴムひもに喩えれば伸びたものはひとりでに縮むと言うだけの、進化の過程などと言う以前の、単純な受動的反応であると考えられる。この根源的な原則を認識しなければ、究極のキータッチを追求するスタートラインにはついていなかった事になる。
現在のキーボードは一部のキーを除いて、押したままだと連続して文字入力がなされてしまうようになっている。これは明らかに不快であり、底打ちに至る動作か、底打ちから定位置に復帰する動作の過渡を検出して入力が行われる方がよい。図8にそのための概念図を示す。現在のキーボードは時間とストローク位置の関係に於いて下に凸の放物線に類する運動をし、往き止った最下点でメンブレン接点が導通する事を前提にしている。その際指を強く押すか速く押すかをすれば、導通接点に到達するまでの時間が速くなるという誤解がなされているように見えるが、実際には軽く叩いた時の往きの時間の70mS程が最速であり、それ以外の意識は徒に到達時間を長くする。現在のキーボードは全てキースキャン形式なので、最下点に達した時に、スキャンパルスが巡って来なければ入力はできない事、またチャタリングに打ち勝つために2個以上のパルスの到来を待つ事、によって最下点に暫く留まっている必要がある。これに対して指先が判定の閾値を越えるまでのストローク距離は短く、指先の肉の圧縮が初期抗力より小さい事で誤動作を避け、閾値を越えるオン判定が直ぐに行われ、チャッタリングは原理的に起こらず、それに続く1mm〜3mmの沈み込みは操作者を疲れさせない快適さのために存在し、キーを叩く繰り返し速度は現在と変わらないか、もっと速くなるという方法が存在している。
残念ながら全てのキータッチの設計がこの事を基本的に理解した上でなされているとは言い難い。しかしできるだけ軽快なキータッチを追求する過程で、ストロークが底部に行き着く途中でオンになるのが快適さの最も大きな要因である事は経験を通してよく知られており、これはメンブレン型/パンタグラフ型では実現できず、静電容量スイッチ型でそれに十歩進むべき所を半歩だけ近づく事ができたが、それは火付け役であって、今度はメンブレン型が金属バネを使うなどの工夫をして快適なキータッチという点で十歩進むべき所を1歩進んだので、静電容量スイッチ型を逆に半歩だけ追い越したのが現状であると言える。しかし未だ9歩残っているのを誰かが詰めなければならない。究極のキータッチはしかし、8〜10倍の価格になるのではなく、寧ろ究極のコストダウンを追求したところで、最良の形が究極の信頼性と共に存在している可能性がある。
In designing a PC keyboard correctly, you must understand the fundamental characteristics of the living body. The person is conscious of trying to move the fingertip lightly, and the finger bends together from the base and the fingertip descends about 10mm quickly. Following this movement, the fingertip returns to its original position. Get up and complete. Moreover, since this reciprocating motion is continuously performed even if the consciousness is separated, it can be said that the main consciousness has shifted to the selection of which button to drop the finger on the keyboard typing. Since the time required for the reciprocating motion is about 150 mS, and the return is a little faster and the return is a little slower, it may be assumed that the reciprocating time is about 70 mS + 80 mS. If this reciprocating motion is continued, it can be performed 6 to 7 times per second, and the natural shape of the dominant hand is that the amplitude at that time is about 10 mm. If you are not a dominant hand, the round trip time may be slightly slower. If you hit the key in this way, the number of reciprocations will decrease if the barrier until the rubber dome is bent is large, and if the stroke stops after about 1mm instead of about 3mm, Your fingertips will not come back naturally and the number of repetitions will be even smaller. Therefore, from the point of view of wanting to hit at high speed, the stroke to the lowest point that does not reach the bottom should be as natural as possible, the distance to the bending point of the rubber dome should be as short as possible, and the drag should be as small as possible. It is done. The only thing the current keyboard has to set apart from these conditions is that the membrane contact common to the membrane / pantograph type crosses the barrier, opposes the drag, and the protrusion in the rubber dome with excessive force This is because it does not conduct unless the film is struck, and in notebook PCs, it is desired to make the thickness when the liquid crystal panel is closed as small as possible compared with competitors, so only an unnatural short stroke can be taken.
Despite being conscious only of bending the finger, the return movement is always accompanied by the forward muscles that normally strike the fingertips downward and shrink in the opposite direction with little use on the opposite side The muscle is in a relaxed state, and this muscle is the same as an elastic rubber band. When stretched, it is considered that the muscle is in a relaxed state and then contracted. Even if the consciousness is only to bend to strike the key with the forward muscle, it naturally returns to the home position. The energy consumed when the forward muscles contract is basically used for the kinetic energy that depresses the key and the energy that extends the hook spring, but the extension energy is absorbed by the reverse muscle in the relaxed state and becomes a fever. . In other words, the energy of the smallest unit is used in a single movement, but the rubber string that stretches and contracts passively in a relaxed state generates heat even if it does not consume energy.
Another thing to pay attention to is that you can not hit with a fingertip on a hard surface as it is, so you are hitting with one reciprocation that lifts the fingertip and then swings it down. In this case, the role of the contracting muscles and the muscles contracting by the passively pulled reaction are interchanged with those of the TAP. That is, when we place a finger on the key of ASDF / JKL: at the home position and hit one of them, it is usually pushed down as it is, and it is rare to swing it down after lifting. These two are clearly separated as unconscious movements and cannot be in between. Keys other than the home position can be said to swing up. Considering this, the current threshold value of the drag of 50 to 60 g is too large to make sure that the key of the home position is always pushed down as it is. If this is, for example, an initial drag of ˜20 g, it will definitely push down directly from the beginning.
From the observation of a general nerve pulse, it is likely that a single nerve pulse is caused by a natural and smooth movement of the smallest unit of a finger. A short 1mm push-down exercise that comes back home, staying stationary in the depressed position, a slowly moving exercise, and a consciously smooth exercise all involve extra concentration and muscle energy consumption. The brain circuit on the commanding side also seems to consume a lot of electrical energy due to frequent nerve pulses.
Only humans can skillfully walk on two legs, and can move horizontally and move horizontally with low energy consumption in animals. It is reconsidered that he has been able to support his heavy head by using self-sustaining. In fact, when making a doll that reciprocates like that, there is a surprising simulation result that the doll continues to walk forward for 10 steps without power. If the muscles on both sides continue to reciprocate passively in the state of rubber bands, if the nerve pulse synchronizes and contracts the muscles to compensate for one loss, the energy consumption is minimal. Yes, the round trip speed is the fastest. It seems to be said that the PC keyboard should aim for this natural state.
In this way, the unique reaction of the finger to become a self-supporting reciprocating movement is inherent in the person, not learned by habits and training, and there are few individual differences. The handedness you always use has a shorter self-supporting round-trip time, but with the new keyboard, if the other hand is also released from bottoming out, it will keep up with the speed of the handedness's round-trip time. it is conceivable that. The key scan method is a system in which the button is pressed down and held for a while, and several scan pulses go too long in the meantime. Therefore, it is better to complete it as a simple one-way exercise. Unlike this, the reciprocating movement that is lightly touched and retracted, rather than the reverse muscle that is extended by the forward muscle working in the minimum movement unit, only returns to its original shape It can be thought of as a simple passive reaction before the process of evolution, for example, to shrink by itself. Without recognizing this fundamental principle, we were not on the starting line to pursue the ultimate key touch.
With the exception of some keys, the current keyboard is designed to allow continuous character input when held down. This is obviously uncomfortable, and it is better to input by detecting the transition to the bottoming operation or the operation of returning from the bottoming to the fixed position. FIG. 8 is a conceptual diagram for that purpose. The current keyboard assumes that the movement of the parabola is convex downward in the relationship between time and stroke position, and that the membrane contact is conducted at the lowest point where it stops. At that time, it seems that there is a misunderstanding that if you push your finger strongly or fast, the time to reach the conduction contact will be faster, but in reality it is about 70mS, which is the forward time when tapping lightly. Is the fastest, and the rest of the consciousness increases the time to reach the students. All current keyboards are in key scan format, so when you reach the lowest point, you can't input unless the scan pulse circulates, and wait for the arrival of two or more pulses to overcome chattering. It needs to stay at the lower point for a while. On the other hand, the stroke distance until the fingertip exceeds the judgment threshold is short, the malfunction of the fingertip meat compression is smaller than the initial drag, avoiding malfunction, the ON judgment exceeding the threshold is made immediately, and chattering is in principle Subsequent sinking of 1 to 3 mm that does not occur exists for comfort that does not fatigue the operator, and there is a method in which the repetition speed of hitting the key is the same as that of the present or faster.
Unfortunately, it is hard to say that all key touch designs are made with a basic understanding of this. However, in the process of pursuing as light a key touch as possible, it is well known through experience that the most important factor of comfort is that the stroke is turned on when it reaches the bottom, which is the membrane type / pantograph type. It was not possible to achieve it, and it was possible to approach the place where it should go 10 steps with the capacitance switch type, but it was a fire, and this time the membrane type was comfortable by using a metal spring etc. In terms of key touch, we have taken one step forward, so it can be said that we have overtaken the capacitive switch type by half a step. But somebody has to pack 9 steps left. The ultimate key touch, however, is not 8-10 times more expensive, but in the pursuit of the ultimate cost reduction, the best form may exist with ultimate reliability.
PCキーボードを10本の指を使って叩くのに対して、TV用リモコンは、左手の掌でリモコンを持ち上げ、右手に持ち替えたその親指で、ゆっくりした速度で、密集した小さなボタンを、強めに押す習慣が身についており、ストロークは1mm程である。抗力が大きいために軽く押すという選択肢はない。押した親指を戻すという過程はなく、押していたのを緩めると、ボタンに押し返されるのと併せて、自然に指が離れるのである。一方電卓の場合は、左手で持って、右手の人差し指の指先で、密集した小さなボタンを、軽く押し回すが、指の根元を曲げる事と、腕全体を動かしてボタンを選ぶ事が組み合わされて、押し間違いを起こさないように気を使った素早い動きとなっており、指先は意識しなくても、ボタンから離れる自立往復運動を伴っている。
指先だけを数秒掛けてゆっくり曲げるとスムーズな動きはできず、ギクシャクした不連続な動きの繋がりになる。これは順方向に動かす指令/筋肉の動きと、それを逆に押しし留めようとする指令/筋肉の動きとの組み合わせが打消し合う相克状態になっているので不自然になる、と考えられる。相反する2つの筋肉を使うのは無駄なエネルギー消費であり、10mm程単発で動く最小単位を1とすると、1mm進んで1を消費し、それを止めるのに1を使うので合わせて2を使い、それを10回続かせて10mm進むと、往きだけで20を消費し、その位置を維持するのに更にエネルギーと集中を要し、帰りにもまたエネルギーを使う、という段取りの動きになる。
指先をゆっくり動かす意識なら、指を曲げて40mmほど動かすのは、意識は必要であっても困難ではなく、10mmほどゆっくり動かすのは遥かに困難である。最も自然で疲れない動きは、人間に生来備わった10mm程の往復運動が、速くも遅くもない単発の過程となる150mS程の等時性の時間で行われる事であり、これに検出された事が途切れない電子音を聞き流すなどで確認できる事が快適さを増すであろうと言える。
PCキーボードが敬意を持って対応すべき、この夢のように合理的な生体の動きは、現在のリモコンのボタンをゆっくり強く押しつけるのとは別の動きである。改めてリモコンのボタンの理想を考えて見ると、現在のPCキーボードのように最下点に到達した時に作動するのではなく、押し下がりが始まって直ぐに作動させるべき点では、PCキーボードの本来の理想と同じであると言える。この理想に切り替わっても、過去の40年余りのリモコン式テレビの歴史で身に付いた、ボタンを強く押して何とか劣化したスイッチを導通させようとする怨念が暫くは残っているであろうが、最下点がスイッチのオン/オフとはもう無縁だとなれば、強くは押さず、劣化の恐怖とはやがて縁が切れる事になる。
最下点で初めて接点がオンになる事に代わるものは、押し下げの始点近くで接点がオンからオフになる方法が残っているが、1つのボタンだけが開放で、残りのN*M−1個のボタンが全て導通しているのをキースキャンで見つけるのは容易ではなくなる。それを行うには先ずキースキャンを廃絶しなければならない。そして最下点ではなく、押し下げの始点か、復帰する終点近くで発生する自発パルスを使うという必然が見えて来る。
現在は、リモコンを手にした時に、ボタンのどれかに触って間違って押される事が無いように、ゴム接点ボタンの抗力を強くしている面があり、その代わりストロークは短い。ストロークの最下点ではなく、新しく始点か終点を検出するようにした場合、抗力の閾値は始点にあるので、ボタンのどれかに触って間違って作動する可能性は小さくなる。現在はPCキーボードもリモコンでも、ボタンを軽くすると間違って押してしまうと考えられている。しかしそれを決めているのは、初期抗力であって、ストロークの過程の何処でスライスされるかは無関係である。これを関連づけてしまっているのが現在の状態である。
導通型/静電容量スイッチ型は電極の位置に依存するスイッチであるが、密着界面型/誘導型はボタンが押し下がっても静止していれば感応せず、そこからの変化の速さだけに依存する。PCキーボードに必要となる指先の単発運動の概念は、TAPという英単語でその動きがよく表されているが、日本語にはそのような動きに対応する用語がなく、単発パルスの軽々しい動きという観念が欠落していると言える。寧ろ太極拳に見られるゆっくりした大きな動きは、正負の動きが相克する困難さを制御する精神集中で円滑な動きに近づく事を求める苦行の価値に重点が置かれ、しかしキーボードには寧ろ軽々しいが故に円滑なTAPが適しているのである。世界の人種間では、遅筋と速筋の構成比率が大きく異なり、TAPは専ら速筋の運動なので、同じ種類の運動でも人種間でその捉え方に違いが出て来るのは致し方がない。
While the PC keyboard is struck with 10 fingers, the TV remote control lifts the remote control with the palm of the left hand and moves it to the right hand. The habit of pushing is familiar, and the stroke is about 1 mm. There is no option to push lightly because of the high drag. There is no process of returning the pressed thumb, and if you release it, the finger will be released naturally together with being pushed back to the button. On the other hand, in the case of a calculator, you can hold it with your left hand and use your fingertip of your right index finger to lightly push a small, dense button, but bend the base of your finger and move your entire arm to select the button. It is a quick movement using care so as not to make a mistake in pressing, and the fingertip is accompanied by a self-reciprocating movement away from the button without being conscious.
If you slowly bend your fingertips over a few seconds, you will not be able to move smoothly, and you will end up with a discontinuous movement. This is considered to be unnatural because the combination of the command to move in the forward direction / the movement of the muscle and the combination of the command / the movement of the muscle that tries to push it backwards cancel each other out. . Using two contradicting muscles is wasteful energy consumption. If the smallest unit that moves about 10mm once is 1, use 1 to advance 1mm and use 1 to stop it. If it continues 10 times and advances 10 mm, it will take 20 steps to travel, and more energy and concentration will be required to maintain that position, and energy will be used again on the way home.
If you are conscious of moving your fingertip slowly, it is not difficult to bend your finger and move it about 40 mm, even if you need consciousness, and it is much more difficult to move slowly about 10 mm. The most natural and fatigue-free movement is that the reciprocating motion of about 10 mm inherent in human beings is performed in an isochronous time of about 150 mS, which is a single-shot process that is neither fast nor slow. It can be said that it will be more comfortable to be able to confirm by listening to the uninterrupted electronic sound.
This dream-like rational movement that the PC keyboard should respond with respect is a different movement from pressing the buttons on the current remote control slowly and strongly. Considering the ideal of the remote control button again, it does not operate when the lowest point is reached as in the current PC keyboard, but it is the original ideal of the PC keyboard in that it should be activated immediately after the push-down starts. It can be said that it is the same. Even after switching to this ideal, there will still be some ambitions that have been acquired in the history of remote control televisions over the past 40 years and that will push down the button strongly to make the switch somehow conductive. If the lowest point is no longer connected with the on / off of the switch, it will not be pushed hard, and the edge will soon be cut off from the fear of deterioration.
An alternative to turning the contact on for the first time at the lowest point is that there is a way to turn the contact from on to off near the starting point of the push down, but only one button is open and the remaining N * M-1 It is not easy to find that all the buttons are connected by key scanning. To do that, you must first eliminate the key scan. The necessity of using the spontaneous pulse generated near the starting point of the push-down or the returning end point is seen instead of the lowest point.
Currently, there is a side that strengthens the drag of the rubber contact button so that it will not be accidentally pressed by touching any of the buttons when holding the remote control, instead the stroke is short. When a new start point or end point is detected instead of the lowest point of the stroke, the threshold value of the drag is at the start point, so that the possibility of erroneous operation by touching any of the buttons is reduced. At present, it is thought that both the PC keyboard and the remote controller will accidentally press the button lightly. However, it is the initial drag that determines it, regardless of where it is sliced during the stroke process. It is the current state that associates this.
The conduction type / capacitance switch type is a switch that depends on the position of the electrode, but the contact interface type / induction type does not respond if the button is pressed down, but only changes quickly. Depends on. The concept of the single finger movement required for a PC keyboard is expressed well in the English word TAP, but there is no term in Japanese that corresponds to such movement, and the light movement of a single pulse. It can be said that this idea is missing. On the contrary, the slow and large movements seen in Tai Chi focus on the value of penance that seeks to approach smooth movements with a mental concentration that controls the difficulty that positive and negative movements conflict, but the keyboard is rather light Therefore, smooth TAP is suitable. The composition ratio of slow muscles and fast muscles varies greatly among the races of the world, and TAP is an exercise of fast muscles only. Absent.
指先の動きは、神経パルスの指令と筋肉の収縮という反応で構成される。図9に示すように、神経のパルスの伝達も筋肉の反応も、速筋に主に使われると考えられている糖分子単位(H−C−O=H)1個のC原子を、酸素分子(O−O)1個が挟み出して、爆鳴気水分子(H−O=H)を1個爆縮生成する時の電磁的エネルギーが使われると考えられ、(O−C−O)分子1個の燃焼エネルギーは、水分子(H−O=H)生成に比べれば小さく、副産物に過ぎないという熱量計算上明らかとなる事実がある。
これを原子の結合替えを表わした構造的化学式で書くと数式2となる。
植物の化石である石炭の燃焼は主成分である炭素Cが酸化して(CO2)となる変化であると考えると熱量は極めて低く、(H−C−O=H)には終着できないが、動物の化石で水素を含む石油の燃焼は副産物(CO2)の発生よりも主産物(H−O=H)の爆縮生成でより高い熱量が得られて、燃焼過程は爆発的である。炭素100%の材料を燃やすのは容易ではなく、周りから加熱して酸化させられるだけであり、これを燃焼と呼ぶのは単語の用法が間違っている。窒素Nを含む火薬の爆発力は、この(H2O)が生成する事にあるという例外なき真実が化学という学問に於いて見落とされて来たと言える。石油で走る自動車の排気パイプから水がしたたり落ちるのは、石油の中の(H−C−H)基が酸素(O)を取り込んで糖分子単位(H−C−O=H)となってから、その(C)が(O−O)で抜き取られて(H−O=H)が爆縮生成されるのが核心的な部分であり、その意味ではガソリン車/ディーゼル車/水素燃料車は共に(H−O=H)が爆縮生成されている共通の原理が見逃されている。(H−O=H)の生成が大きなエネルギーを生み出すのは、(O=H)を2つの原子から作り出すか、2つの原子に分離するかの正負のエネルギーは小さいが、(O=H)と(H)があると、(H−O=H)となるのはスピン磁気の磁路短絡となるので、核エネルギーに次ぐ最大級のエネルギーが熱放射されるか、直接発電になると理解される。つまり、(O=H)も(H)も何のエネルギーも持っていない平凡な存在であるが、それは爆縮を起こして(H−O=H)となるのは宇宙で唯一の化学的な奈落(低エネルギー準位)であって、そこに落ち込むと桁違いのエネルギーが放出され、奈落から助け出す電気分解で(O=H)と(H)に分離するのも同じエネルギーが必要になる。宇宙にはこれに匹敵して大きなエネルギーが出入りする分子結合は存在せず、平凡なエネルギー準位にある。これまでの科学がこの点で錯誤していたのは、お金持ちが1人いる事に着目していたが、底なしの貧乏人が1人いる底力には注意を向ける事がどうしてもできなかったのである。
植物は糖分子単位(H−C−O=H)を作り、神経伝達が無く、糖分子単位(H−C−O=H)の光合成に必要な水分子(H−O=H)を根から吸い上げ、大気中の水分子(H2O)を利用する事はできない。植物が(H2O)を躯体内に含む割合は、動物に比べて遥かに小さい。植物が作った糖分子単位(H−C−O=H)を食物の摂取で体内に取り入れて利用する動物は、水分子(H−O=H)を体内に持ち歩く一方で、大気から酸素分子(O−O)を取り入れて、糖分子単位から楔の炭素原子(C)を抜き取って(H−O=H)を1個1個爆縮させる発電単位の集まりで主に速筋の筋肉繊維を収縮させ、これを制御する神経パルスは、糖分子単位を1個分解して1個の(H−O=H)を作り出す単位で電気信号として神経索を伝わる。この1個の神経パルスが指先のTAP動作をさせているのであり、それ以上には細かく分割できない量子化単位である。1個の量子化単位の指令で筋肉が収縮して生じたTAP動作を、並列処理の単発パルス波形としてキーマトリックスに使うのは理に適っている。動物が作り出した(H2O)は体内で再利用できるが、激しく筋肉を使っても、激しく脳を使っても、脂肪基が出発点でも、糖分子単位が直接の出発点でも、結果として大量の糖分子単位(H−C−O=H)から(O−O)によって炭素Cが挟み出されて(H−O=H)となり、対局を終えた棋士は筋肉を使わずとも、激しく脳パルスを発生させて(H2O)が余剰になり、その排出で体重が2〜3Kg減るのである。運動をすれば発汗で排出できるが、脳だけを使うと別の排出になる。脳の発電は瞬時性が要求されるので、多量の糖分子単位が血管で送り込まれるが、脂肪基が使われる事はない。
瞬発的な動作を行い、鍛えれば筋繊維が太くなる白色の速筋が糖分子単位で酸素分子をそのまま即時的に消費するのに対して、持続的な動作を行い、鍛えても強化しにくい赤色の遅筋は、軽量化して溜め込んでいた脂肪基(H−C−H)に、数式3で示した活性化過程で発生させた単独酸素原子(O)を糖単位に割り込ませ、そこに酸素分子(O−O)で楔の役割になっている炭素原子(C)を挟み出して(H−O=H)を爆縮生成させるが、この方法は重さ当たりの燃料使用効率は高く、持続性が高いが瞬発性に欠ける。速筋は筋繊維の中に予め酸素を抱いたヘモグロビンを集めていなければ、即時性が発揮できないので、直ぐに息切れしてしまう。
TAPによって指先は10mm程動いてしまうのに対して、キーのストロークは1mm〜2mmに制限されると言う点は大きなミスマッチと言える。この差によってキーを叩く度に接点に衝撃を与える負荷を掛けての耐久加速試験を故障に至るまで繰り返している事になる。標準的な信頼性の目安は1000万回である。最近では5000万回以上の耐久性試験を抜き取り検査として課している場合もある。驚くべき事は、人間の指がこの耐久性を大きく上回る事である。見方を変えればこの差で、操作者は優れた耐久性に任せて無理矢理電極間を導通させようと表面を磨き続けているとも言える。つまり人間の指が先に腱鞘炎になってしまえば、キーボードは壊れないと言う事である。キーを叩くと上側の電極が下側の電極に衝突してストロークは止まるが、その前後にキーそのものが機械的な緩衝ストッパーで制止されると衝撃は弱まる。しかしこの緩衝機構の経年変化で、導通はクリティカルな条件を押し付けられる事になり、このような緩衝ストッパーはメンブレン接点自体やパンタグラフ機構が既に持っている。緩衝ストッパーやその微かな衝撃音はキーが確実に押されたであろう推測的な確認手段になっており、底打ちは不快であるが、クリック音での確認を快適さとして補うという意識付けが習慣として身についている。しかしラバードームが屈曲して抗力が減るのを快適さとして捉えるのには無理があると言える。
これらの諸状況で生じているジレンマを解消するには、衝突は起きずストロークの途中でスライスがなされ、キーがアクセスされた確認は電子音が聞こえると言う方法か、磁石の反発力で決して衝突は起きないようにするか、両電極が比較的広い対向面積で密着するために圧縮空気流で軟着陸し損傷が少なくなる、などの方法がある。リモコンのボタンを押す場合は、TAPではなくゴムボタンの反発力を強くしてゆっくり動かす形であり、印鑑を押すのと同じくボタンを強く押した事を操作者が認識する行為になっているが、リモコンのボタンを強く押す行為は、導電性ゴムの変形が固化するのを速めている。印鑑を押す時は、どの位強く押せばいいのか分からず、結果を見て押し直すしかない。
The movement of the fingertip is composed of a response of a nerve pulse command and muscle contraction. As shown in FIG. 9, both the transmission of nerve pulses and the reaction of muscles are performed by using one sugar molecule unit (H—C—O = H), which is considered to be mainly used for fast muscles, as oxygen. It is considered that electromagnetic energy is used when one molecule (OO) is sandwiched to generate one implosion water molecule (HO = H), and (O-CO) ) The combustion energy of one molecule is smaller than that of water molecule (H-O = H) generation, and there is a fact that is clear from the calorie calculation that it is only a by-product.
When this is written as a structural chemical formula representing the bonding of atoms, Formula 2 is obtained.
Combustion of coal, which is a plant fossil, is considered to be a change in which carbon (C2), which is the main component, is oxidized to (CO2). Combustion of petroleum containing hydrogen in animal fossils is more explosive because the amount of heat generated by the implosion generation of the main product (H-O = H) is higher than the generation of by-products (CO2). It is not easy to burn 100% carbon material, it can only be heated and oxidized from the surroundings, and the word usage is wrong to call it combustion. It can be said that the explosive power of explosives containing nitrogen N has been overlooked in the science of chemistry, with the exception of the fact that this (H2O) is generated. The fact that water drains or falls from the exhaust pipe of a car that runs on oil is that the (HCOH) group in the oil takes in oxygen (O) and becomes a sugar molecule unit (HCOH = H). After that, it is the core part that (C) is extracted by (OO) and (HO = H) is implosion generated, and in that sense, gasoline car / diesel car / hydrogen fuel The common principle that both cars are implosion generated (HO = H) is overlooked. The generation of (H—O = H) generates a large energy, although the positive and negative energies of whether (O = H) is generated from two atoms or separated into two atoms are small, but (O = H) When (H) and (H) are present, it is understood that (H-O = H) becomes a magnetic path short circuit of spin magnetism, so that the largest energy after the nuclear energy is thermally radiated or directly generated. The In other words, (O = H) or (H) is an ordinary existence that has no energy, but it is the only chemical in the universe that causes implosion and becomes (HO = H). It is an abyss (low energy level), and when it falls there, an extraordinary amount of energy is released, and the same energy is required to separate into (O = H) and (H) by electrolysis helped from the abyss. In the universe, there is no molecular bond that has large energy in and out, and it is at an ordinary energy level. So far, science has made a mistake in this regard, focusing on the fact that there is one rich man, but it has never been possible to pay attention to the strength of one poor man with no bottom. .
Plants make sugar molecular units (HC-O = H), have no neurotransmission, and root the water molecules (H-O = H) necessary for photosynthesis of sugar molecular units (HC-O = H). The water molecule (H2O) in the atmosphere cannot be used. The proportion of plants containing (H2O) in the enclosure is much smaller than in animals. Animals that take in and use sugar molecular units (HC-O = H) made by plants by taking food into the body carry water molecules (HO = H) into the body, while oxygen molecules from the atmosphere. (O-O) is a group of power generation units that extract the carbon atoms (C) of the wedges from the sugar molecule unit and impregnate (HO) one by one. The nerve pulse that contracts and controls this is transmitted to the nerve cord as an electrical signal in units of decomposing one sugar molecule unit to produce one (HO = H). This one nerve pulse causes the fingertip to perform a TAP operation, and is a quantization unit that cannot be subdivided further. It is reasonable to use a TAP operation generated by muscle contraction by one quantization unit command as a single pulse waveform for parallel processing in a key matrix. (H2O) produced by animals can be reused in the body, but even with intense muscle use, intense brain use, the fatty group is the starting point, and the sugar molecule unit is the starting point directly, the result is a large amount Carbon C is sandwiched between sugar molecular units (HC-O = H) by (OO) and becomes (HO = H). (H2O) becomes surplus, and the body weight is reduced by 2-3 kg due to the discharge. If you exercise, you can drain by sweating, but if you use just the brain, it will be another drain. Brain power generation requires instantaneousness, so a large amount of sugar molecule units are sent through blood vessels, but fatty groups are never used.
The fast white muscles that make instantaneous movements and thicken muscles when trained consume oxygen molecules in units of sugar molecules instantly, whereas they operate continuously and are difficult to strengthen even when trained. The red slow muscles cause the fatty group (HCH) that has been stored in a reduced weight to interrupt the single oxygen atom (O) generated in the activation process shown in Formula 3 into the sugar unit, The carbon atom (C), which functions as a wedge, is sandwiched between oxygen molecules (O—O) to generate (HO—H), but this method has high fuel use efficiency per weight. Sustainable but lacks flashiness. If the fast muscle does not collect hemoglobin with oxygen in advance in the muscle fiber, it cannot be instant, so it will soon run out of breath.
While the fingertip moves about 10 mm by TAP, it can be said that the key stroke is limited to 1 mm to 2 mm. Due to this difference, every time the key is hit, the durability acceleration test with a load that gives an impact to the contact is repeated until failure occurs. The standard reliability standard is 10 million times. Recently, a durability test of 50 million times or more may be imposed as a sampling inspection. The surprising thing is that human fingers greatly exceed this durability. From another point of view, it can be said that the operator continues to polish the surface in order to force the electrodes to conduct with great durability. In other words, if a human finger first develops tendonitis, the keyboard will not break. When the key is struck, the upper electrode collides with the lower electrode and the stroke stops, but if the key itself is stopped by a mechanical buffer stopper before and after that, the impact is weakened. However, due to the secular change of this buffer mechanism, the critical condition is imposed on the conduction, and such a buffer stopper already has the membrane contact itself or the pantograph mechanism. The buffer stopper and its subtle impact sound are speculative confirmation means that the key will surely be pressed, and the bottoming is unpleasant, but the awareness that click sound confirmation is supplemented as comfort Is a habit. However, it can be said that it is impossible to perceive as comfort that the rubber dome is bent and the drag is reduced.
In order to eliminate the dilemma caused by these situations, the collision does not occur and the slice is made in the middle of the stroke, and the confirmation that the key has been accessed can be heard by an electronic sound, or the repulsive force of the magnet never causes the collision. There is a method of preventing the occurrence of damage, or because both electrodes are in close contact with each other over a relatively wide area, soft landing with a compressed air flow reduces damage. When pressing a button on the remote control, it is a form that moves slowly by increasing the repulsive force of the rubber button instead of TAP. The action of pressing the button on the remote control quickly accelerates the deformation of the conductive rubber. When pushing a seal, you don't know how hard you should push it, but you have to push it again after seeing the result.
金属電極間の導通は、金属の表面が酸化するのでスイッチとして動作不良に陥るが、流す電流が大きい場合は形成された絶縁膜が破壊されて再導通する繰り返しが行われていると解釈されている。流れる電流が微小である場合は再導通する作用が低下するので、酸化しにくい金メッキを金属電極表面に施すのが普通である。金属電極と導電性ゴム電極の間の導通が求められる導電性ゴム接点でも、導通時に流れる電流が小さい方が接点の劣化が速まるとは言えない。経験的に大きめのスキャン電流を流した方が劣化は遅いと考えた場合は、終端抵抗を小さくするのでスキャンの消費電流は大きくなる。また接点が外乱に対して電磁遮蔽されていない場合、誤動作を避けるために小さな終端抵抗を選ばなければならなくなる。金属電極間の導通は電極の全対向面積に亘って起こるのではなく、多数の接触導通点の集合として起こる。一般のスイッチでは圧力を加えて接触点の総面積を増やす事ができるが、キーマトリックスではこの圧力を期待できない。そこで片側の電極を導電性ゴムとして、接触面を馴染ませる事が意図された構造になっている。この変形は初期には上手く機能するが、ゴムの変形が固定化されるか導電性ゴム材料内部の導電度が劣化する後期には接点不良を助長する。
金属対導電性ゴムと金属対金属の接点不良を2つの選択肢として比較するには、導電性ゴムとは何か、金属の格子とは何か、仕事関数とは何かを、分子レベル/原子レベルで深く理解して置く事が不可欠である。図10に示すように、炭素原子Cは2層構造の3角原子であると考えられ、インターリーブして自立的に6角環(C6)を形成する。これがベンゼン環である。水素原子Hの有無はこの基本骨格構造とは無関係であると言える。炭素原子を2層構造が上下となるように縦向きに置いた場合、上層の3つの軌道電子のスピンが左回りなら、下層の3つの軌道電子のスピンは右回りであり、これをL型と呼ぶ。逆に上層の3つの軌道電子のスピンが右廻りなら、下層の3つの軌道電子のスピンは左回りであり、これをR型と呼ぶ。L型は上下をひっくり返してもL型であり、R型は上下をひっくり返してもR型であるので、L型とR型の区別を生じる偶数原子核層の原子は、自然界にL型/R型が50%/50%の割合で存在している。これが光学異方性と呼ばれていた事の真相であると考えられ、思い付きで言われて来た鏡像対称そのものは光学異方性の原因ではなく結果の1つに過ぎない。この観点では、旋光性は分子結合のトポロジーで発生しているのではなく、原子の単位のL/Rの違いとして起きているのである。ベンゼン環やグラファイトはL型とR型が交互に配されて(C6)を形成しているので相対位置が変わらず柔軟ではない。これに対してダイヤモンドでは、L型かR型かのどちらかのC原子だけで単結晶が構成されている。単結晶の水晶もどちらか一方の型のSi原子とO原子の組合せで構成されて右水晶になるか、左水晶になるかの違いが生まれると理解できる。
ベンゼン環がネット結合をなした単層のグラフェンが完全なL/R型インターリーブであるものを丸めてシームレスパイプのカーボンナノチューブを作っても、図11に示すようにL/R型の完全インターリーブが維持され、有用な素材となっている。これに対して(C60)であるフラーレンは6角形だけで32面体が構成されているのではなく、サッカーボールと同じく、20個の6角形と12個の5角形で構成されている。1つの6角形を取り囲むのが6つの6角形なら、そのつながりはLRLRLRとして完全なL/Rインターリーブを維持して平面を形成する。しかし1つの5角形を5つの6角形で取り囲んで一周させて繋げる事で無理やり曲面を作ると、LRLLRとして繋がらないものをサッカーボール全体では何とか球形を保つようにしているので、辺を辿るとインターリーブで環が閉じ切れない不完全な球体の形になる事が分る。5角形は単なる空洞で、20個の6角形で構成されているとして扱うと、球全体では図11に示したように、5番目と10番目、12番目と17番目の2箇所に格子欠陥線がある勘定になる。自然界では非生物世界でも生物世界でもこのように不適切なものは安定して有意に存在しておらず、全ての存在は適切であり、そこでは何らかの合理的な関係が維持されている。その合理性は大抵の場合、L型とR型が補完的に(隣り合うスピンの向きが横方向では反転し、縦方向では同じ向きに揃って)繰り返す事で達成されている。即ち、フラーレンには、超低収率でも生成する方法が見つかっていると主張するが、カーボンナノチューブと違い、未だに何の実用性も見出せないでいるのは、それが合理性に欠けた存在でしかないからだと理解される。
(C5H8)の繰り返しで表されるゴム分子も、水素原子(H)は骨格構造の形成には無関係であり、3角構造の原子核を持つ炭素原子(C)の繋がりで捻じれバネが構成され、柔軟性・弾力性・伸縮性が発現していると言える。本来6角環として閉じるべき6つの炭素原子が、6角環の1辺でLRの繰り返しであるべき所がLLかRRの段差結合であると、その対辺もLLかRRなので、6角環は閉じる事ができない。この形が長く繰り返されて図12に示すような連鎖で伸縮性を持ったジグザグバネとなる。元々生体のDNAのスパイラル構造はこのLR段差で作り出されているので、天然ゴムや筋肉の伸縮スパイラルは容易に複製して大量生産する事ができる。
天然ゴムではH原子はC原子と結合しているためにその軌道電子は電離できず、C原子の疑似6角環骨格も軌道電子の電離を抑え込んでいるので、自由電子の供給数が少ない絶縁体である。物質の導電性とは、先ず電離する軌道電子が豊富にあって自由電子を供給する事と、次に自由電子が走行する時に軌道電子球の中に取り込まれて中心の原子核陽子の引力で保持される溜め込みの割合が少ない事、の2つの要素で成り立っていると考えられる。この2つ要件のうち前者の意味で絶縁体である天然ゴムに導電性を持たせるのは、導電体であるカーボンブラックを針状にしたフィラーを混入させた導電性であり、天然ゴム素材全体の自由電子数を増やしているのではなく、自由電子を持っているフィラーどうしが図13に示すように、接触導通する事による導電性の連鎖が確立されているものである。接触導電性連鎖経路の一つが接触連鎖しなくなった時に、導電性が失われ絶縁体に戻る。
若し自由電子を持つフィラーから天然ゴムの領域に自由電子が持続的に移動すれば全体として導電性が獲得されるが、自由電子がフィラーから天然ゴム領域に移動する時には仕事関数があるため、自由電子はフィラー内に留まり、結局フィラー伝いに自由電子が移動する以外の導通経路がないのである。問題はフィラーを混入する事は導電性を与える一方、同時に天然ゴムの柔軟性を失わせるので、フィラーどうしの導電連鎖が酷使による変形で途切れた形のまま固まる事になれば、表面を幾ら清掃し削っても接点は復活せず、また柔軟性が失われているので表面接触点の数も減る。即ち金属電極と導電性ゴム電極という組み合わせは、人類が導通接点として選択すべき最終解ではないという事が、分子の基本構造として明確に言え、この場合は諦めが肝心になる。
Conduction between metal electrodes results in malfunction as a switch because the surface of the metal is oxidized, but when a large current is passed, it is interpreted that the formed insulating film is broken and re-conducted repeatedly. Yes. When the flowing current is very small, the effect of re-conducting is reduced, so that it is common to apply gold plating that is difficult to oxidize to the surface of the metal electrode. Even in a conductive rubber contact that requires conduction between a metal electrode and a conductive rubber electrode, it cannot be said that the deterioration of the contact is accelerated when the current flowing during conduction is small. If it is empirically considered that the deterioration is slower when a large scan current is applied, the termination resistance is reduced, and the current consumption of the scan increases. If the contacts are not electromagnetically shielded against disturbance, a small termination resistor must be selected to avoid malfunction. Conduction between metal electrodes does not occur over the entire opposing area of the electrodes, but as a collection of multiple contact conduction points. In general switches, pressure can be applied to increase the total area of contact points, but in a key matrix, this pressure cannot be expected. Therefore, the structure is intended to adjust the contact surface by using conductive rubber on one side of the electrode. This deformation works well in the early stages, but promotes contact failure later in the period when the deformation of the rubber is fixed or the conductivity inside the conductive rubber material is degraded.
To compare metal-to-conductive rubber and metal-to-metal contact failures as two options, what is conductive rubber, what is a metal lattice, what is a work function, molecular level / atom It is essential to have a deep understanding at the level. As shown in FIG. 10, the carbon atom C is considered to be a triangular atom having a two-layer structure, and interleaves to form a hexagonal ring (C6) autonomously. This is the benzene ring. It can be said that the presence or absence of hydrogen atom H is irrelevant to this basic skeleton structure. When carbon atoms are placed vertically so that the two-layer structure is up and down, if the spins of the three orbital electrons in the upper layer are counterclockwise, the spins of the three orbital electrons in the lower layer are clockwise. Call it. Conversely, if the spins of the upper three orbital electrons are clockwise, the spins of the lower three orbital electrons are counterclockwise, and this is called R-type. The L-type is L-type even if it is turned upside down, and the R-type is R-type even if it is turned upside down. Therefore, the atoms in the even nuclear layer that cause the distinction between L-type and R-type are L-type / R-type is present at a ratio of 50% / 50%. This is considered to be the truth of what was called optical anisotropy, and the mirror image symmetry itself that has been said to come to mind is not the cause of optical anisotropy, but only one of the results. From this point of view, optical rotation does not occur in the topology of molecular bonds, but occurs as a difference in L / R of atomic units. The benzene ring and graphite are L-type and R-type alternately arranged to form (C6), so the relative position does not change and is not flexible. On the other hand, in diamond, a single crystal is constituted by only C atoms of either L type or R type. It can be understood that a single crystal crystal is also composed of a combination of either type of Si atom and O atom and becomes a right crystal or a left crystal.
Even if a single-layer graphene with a benzene ring formed into a net bond is a perfect L / R type interleave, the carbon nanotubes of a seamless pipe can be rolled to create an L / R type complete interleave as shown in FIG. It is maintained and has become a useful material. On the other hand, the fullerene (C60) is not a hexahedron but a 32-hedron, but is composed of 20 hexagons and 12 pentagons like a soccer ball. If six hexagons surround one hexagon, the connection maintains a complete L / R interleave as LLRLRLR to form a plane. However, if a curved surface is forcibly created by surrounding a single pentagon with five hexagons and connecting them one after the other, the entire soccer ball is managed to maintain a spherical shape that is not connected as an LLRLR. It turns out that the ring is incompletely shaped like an incomplete sphere. If the pentagon is a simple cavity and is composed of 20 hexagons, as shown in FIG. 11, the entire sphere has lattice defect lines at the fifth and tenth, and the twelfth and seventeenth locations. Become an account. In nature, such improper things in the non-living world and in the living world are not stable and significant, and all are appropriate, where some rational relationship is maintained. In most cases, this rationality is achieved by repeating the L-type and R-type in a complementary manner (adjacent spin directions are reversed in the horizontal direction and aligned in the same direction in the vertical direction). In other words, it is claimed that a method for producing fullerene with an ultra-low yield has been found, but unlike carbon nanotubes, no practicality has been found yet because of its lack of rationality. It can be understood that it is only there.
In the rubber molecule represented by the repetition of (C5H8), the hydrogen atom (H) is irrelevant to the formation of the skeletal structure, and a torsion spring is formed by the connection of the carbon atom (C) having a triangular nucleus. It can be said that flexibility, elasticity, and elasticity are expressed. The six carbon atoms that should be closed as a hexagonal ring are LL or RR step coupling where one side of the hexagonal ring should be LR repeats, and the opposite side is also LL or RR. I can't close it. This shape is repeated for a long time to form a zigzag spring having elasticity in a chain as shown in FIG. Since the biological DNA spiral structure is originally created with this LR step, natural rubber and muscle expansion and contraction spirals can be easily replicated and mass-produced.
In natural rubber, since H atoms are bonded to C atoms, the orbital electrons cannot be ionized, and the C atom pseudo hexagonal ring skeleton suppresses the ionization of orbital electrons, so that the number of free electrons supplied is low. Is the body. The conductivity of matter means that there are abundant orbital electrons that are ionized first and supply free electrons, and then, when free electrons travel, they are taken into the orbital electron sphere and held by the attractive force of the central nuclear proton. It is thought that it is made up of two factors: a small proportion of accumulation. Of these two requirements, the natural rubber, which is an insulator in the former sense, is made conductive by mixing a filler made of carbon black, which is a conductor, into a needle shape. Instead of increasing the number of free electrons, as shown in FIG. 13, a conductive chain is established by contact conduction between fillers having free electrons. When one of the contact conductive chain paths is no longer in contact chain, the conductivity is lost and returns to the insulator.
If the free electrons move continuously from the filler with free electrons to the natural rubber region, conductivity is obtained as a whole, but there is a work function when the free electrons move from the filler to the natural rubber region, Free electrons remain in the filler, and eventually there is no conduction path other than the movement of free electrons through the filler. The problem is that mixing the filler gives conductivity while at the same time losing the flexibility of the natural rubber, so if the conductive chain between the fillers becomes solid due to deformation due to overuse, the surface will be cleaned somewhat. Even if scraped, the contacts will not be restored, and since the flexibility is lost, the number of surface contact points is reduced. That is, it can be said that the combination of the metal electrode and the conductive rubber electrode is not the final solution that human beings should select as a conductive contact, and the basic structure of the molecule can be said clearly. In this case, praise is essential.
対向電極を近づけて行き密着させると、凹凸が馴染んで定着した幾つかの接触点が暫くの間は維持される導通スイッチは、実は密着導通までの過程は急に増大する静電容量として働いていて、インピーダンスの配分によっては導通に至る前にスイッチオンと言える状態になっている場合もあり、厳密に言えば導通型と静電容量スイッチ型を明確に分ける事はできない。この電極間のインピーダンスの変化は、図14にベクトル表示したような偏りのない純数値的な理解をすれば、静電容量が極大になるまでの過程で、状態(例えば直列挿入インピーダンスという観点)が大きく変化し、密着後に更に導通に至る事には顕著な変化はない。導通型はこの変化のない部分を誇張して弁別を行おうとする無理によって多くの問題を引き起こしていると言える。
静電容量スイッチ型は、静電容量の逆数に比例するインピーダンスとしては、離間量に対して直線的に変化するのをオン/オフの弁別に利用すると言えるが、可変静電容量値の変化がXラインの駆動インピーダンスにクリティカルに依存するのを弁別に利用するという点が正しく説明されていないという状況にある。これは可変静電容量値という尺度ではなく、インピーダンス変化という次元で扱わなければ先に進めない。駆動抵抗rが小さいと、相対的なインピーダンス関係が持てないので、伝達される微分パルスの大きさは結合容量によって変化しない。
これに対して密着界面は、自発パルスが密着から離間に向かうか、離間から密着に向かう時に能動的に発生するのを利用するので、それ以上に伝達パルスは小さくならず、またパルス発生機構がほぼ完全に静電シールドされているという違いがある。離間から密着した事で既に判別は終わっており、密着が最終的に接触点での導通に至っても、判別動作には影響がなく、導通型/スキャン形式のように電極を強く押しつける必要がないので、電極表面の劣化が緩和される。導通(=リーク)が起きてしまい、再び絶縁皮膜覆われる事が繰り返されても、問題なく動作を続けるという特徴もある。
導通型と静電容量スイッチ型は接点のインピーダンスのベクトル図という観点からは本質的な違いがないにも拘わらず、この2つは別原理であると言い張り、誰も反論しない事が今日の膠着状態をもたらしている。これを同類だと正しく解釈すれば、その対極にあるものは自ら姿を現し、諸問題は快方に向かう。即ち無接点だから耐久性が優れているのではなく、現実的に最も大きな変化をもたらす核心的な過程には、導通するか否かは含まれないのである。従って導通するか否かが基準になる導通型や、静電容量値の変化幅を基準とする静電容量スイッチ型は、この核心部分というスイートスポットを見逃している。
密着界面型のオンタイプでこの核心部分が理解されると、予め電極間に電圧差を与えて帯電させていたものが、電荷が再分布するより速く極板の距離を変化させると、密着直前に負パルスの電圧ディップを発生する。より正確に説明するなら、ディップした電圧変化はCR放電時定数で直ぐに元の電圧に戻るが、図15に並列処理形式の密着界面型の全体図を示したように、密着直前には静電容量が急激に増大してCR放電時定数が大きくなる密着直前には放電し切れず、負パルスが残る。
同じく図15に示したように、密着界面型のキーマトリックスのICチップは、オンタイプ/オフタイプで共通に使われ、スキャンするためのクロックが不要であるなどで外付け回路が簡単になり、ピン数が少ない一回り小さなパッケージが用いられ、消費電力が減り、ICチップ内部の回路も簡単になる。またラバードームを使うか、コイルスプリングを使うかを同じICチップで対応する。キーボードの高さを低くするためにパンタグラフ機構を使う必要はなくなり、その場合も同じICチップが前提である。各キーを押す時のアナログ量が反映されており、キー毎に最適化したスライスレベルをホスト側から貰って個性化に対応するラッチ回路、またホームポジションの8つのキーと選択された1つのキーのセットが101通りあるのを記憶されたパターンと比較してより精度の高い即時的な判定を行うラッチ情報をホストとの間でやり取りする回路の組み込みが、ICチップの本来の回路が簡単になった所を割り当てて、コストアップにならないようにできる。
When the counter electrode is brought close and brought into close contact, the conduction switch that maintains several contact points that have become familiar and fixed for a while will actually function as a capacitance that suddenly increases the process until contact conduction. Depending on the distribution of impedance, there may be a state where it can be said that the switch is turned on before it becomes conductive. Strictly speaking, the conductive type and the capacitive switch type cannot be clearly distinguished. This change in impedance between the electrodes is a state (for example, in terms of series insertion impedance) in the process until the capacitance becomes maximum, if a pure numerical understanding such as a vector display in FIG. Changes significantly, and there is no noticeable change in conducting further after close contact. It can be said that the continuity type has caused many problems due to the fact that it does not try to discriminate by exaggerating this unchanged part.
Capacitance switch type can be said to use a linear change with respect to the separation amount as an impedance proportional to the reciprocal of the electrostatic capacity, depending on the ON / OFF discrimination, but the change of the variable capacitance value The fact that the critical dependence on the driving impedance of the X line is used for discrimination is not correctly explained. This is not a measure of variable capacitance value, but it cannot be advanced unless it is handled in the dimension of impedance change. If the driving resistance r is small, a relative impedance relationship cannot be obtained, so the magnitude of the transmitted differential pulse does not change depending on the coupling capacitance.
On the other hand, the contact interface utilizes the fact that the spontaneous pulse is actively generated when going from contact to separation or from separation to contact, so that the transmission pulse is not further reduced, and the pulse generation mechanism The difference is that it is almost completely electrostatically shielded. Discrimination has already been completed due to close contact from the distance, and even if close contact finally leads to conduction at the contact point, there is no effect on the discrimination operation, and there is no need to press the electrode strongly as in the conduction type / scan type. Therefore, the deterioration of the electrode surface is alleviated. Even if conduction (= leakage) occurs and the insulating film is repeatedly covered again, there is a feature that the operation continues without any problem.
Despite the fact that there is no substantial difference between the conduction type and the capacitance switch type from the point of view of the contact impedance vector diagram, the two are different principles and no one refutes today. Bringing the state. If this is correctly interpreted as being similar, then the opposite will show itself, and the problems will go to ease. In other words, since it is contactless, durability is not excellent, and the core process that brings about the greatest change in reality does not include whether or not it is conducted. Therefore, the conduction type that is based on whether or not it is conductive and the capacitance switch type that is based on the change width of the capacitance value miss the sweet spot as the core.
When this core part is understood by the close contact interface type, if the distance between the electrodes is changed faster than the charge is redistributed faster than the one charged in advance by applying a voltage difference between the electrodes, A negative pulse voltage dip is generated. To explain more precisely, the dipped voltage change immediately returns to the original voltage with the CR discharge time constant, but as shown in the overall view of the parallel processing type contact interface type in FIG. Immediately before the contact when the capacity increases rapidly and the CR discharge time constant increases, the discharge is not completed and a negative pulse remains.
Similarly, as shown in FIG. 15, the IC chip of the contact interface type key matrix is commonly used for the on type / off type, and the external circuit is simplified because a clock for scanning is unnecessary. A slightly smaller package with fewer pins is used, reducing power consumption and simplifying the circuit inside the IC chip. The same IC chip can be used to use a rubber dome or a coil spring. It is no longer necessary to use the pantograph mechanism to reduce the height of the keyboard, and in that case, the same IC chip is also assumed. The analog amount when each key is pressed is reflected, the slice level optimized for each key is given from the host side, the latch circuit corresponding to individualization, and the eight keys of the home position and one selected key Incorporation of a circuit for exchanging latch information with the host for performing more accurate and immediate determination by comparing 101 patterns with the stored pattern makes the original circuit of the IC chip easier Can be assigned so that the cost does not increase.
対向電極間の静電容量値の変化を利用すると説明される事が多い静電容量スイッチ型のPCキーボードの動作理解に於いて、Q=CVという関係式が引用される。その意味として密着によって静電容量Cが大きくなれば、蓄積される電荷量Qが多くなるという理解や解説がなされている。しかしQは寧ろ不変であると言うのが正しい場合が多い。
静電容量Cを用いる考え方は、元来交流理論として現れたものであり、そのインピーダンスがZ=1/jωCという虚数の媒介変数として電圧と電流を結びつけている。しかし過渡的な現象を直接的に理解する場合はこの媒介変数の考え方が寧ろ妨げになる。キースキャンパルスが静電容量スイッチを通っても、微分パルスになった高さが静電容量値によって変わらないので、スイッチの動作の説明にならない。実際のステップ応答は周波数領域では正しく求める事はできず、時間領域の過渡解析を行う必要がある。つまりQ=CVという関係式は静電容量スイッチ型の理解には役立たない。
一方の密着界面型は、例えば5Vの電圧源に終端抵抗Rを通して可変容量が繋がれていると、急な電極間距離の変化は帯電量Qの変化を起こす事ができない。電極間の電界Eは単位面積当たりの電荷分布量で決まるので、Qが変わらなければ電極間の電界Eは距離dに関係なく一定である。電極間の電位差Vは、電界Eに距離dを掛けたV=E*dの関係式になるので、電極間距離が突然大きくなると電極間の電位差Vも突然大きくなる。これが電圧源の5Vとは異なるので、終端抵抗Rを通して電荷が移動し、静電容量の電極間の電位差はやがて5Vに戻る。この時正負の電極間にはクーロン引力が働くのに逆らって電極間距離を広げる仕事をする事になる。d=1mmの離間からd≒0の密着までdが変わると、電位差Vはdに比例して小さくなる、というのが断熱膨張と趣を同じくする原理理解であり、この基本からの出発こそが、教育に代わって新しい発想を技術者に呼び起こす。
静電容量Cが変化しても予め帯電していなければ何の変化も起きないので、この場合静電容量という観念は仮想的なものになる。対向電極が予め帯電しているのを、電極間距離を変えると、電流Iを取り出さず(V*Iの電力がなくても)、仕事を与えるか受ける事になり、また電位差Vが変化する。即ちd=0を導通と呼ぶなら、d>0である密着直前と区別する理由は何処にも見当たらない。現在導通型と静電容量スイッチ型を区別しているのは、この本質から遊離している。接近して導通に至ると言うのは、片側の金属板の結晶格子の表面から自由電子が飛び出し、反対側の金属板の結晶格子に表面から入り込む時の仕事関数の差が接触電位差という障壁であるが、これはd=0になる前に既に障壁が無くなるのであり、原子レベルでは導通か密着静電容量かは意味のない観念的な区別に過ぎない。d=0が導通でd>0が密着であるという差のないものを強引に区別するのが動作の本質ではなく、d=1mmの離間からd≒0の密着までの過程を等分する変化の理解こそが本質なのである。静電容量スイッチ型という考え方は密着直前を過大評価するために最適設計からずれてしまい、導通型もまた密着直後を過大評価して導通不良と言う問題を作り出していると言える。
密着と導通の境界を行き来するとチャタリングを起こす可能性は、導通型にも静電容量スイッチ型にもあるが、これは密着前後の界面の仕事関数の変動によって起きる。d=1mmの離間からd≒0の密着までの過程を等分する変化が核心部分であるので、変化幅の9割であるd=1mmの離間からd=0.1mmまでとすればチャッタリングは決して起きない。また界面の電気的な劣化も起きない。変化幅が9割になっても検出には支障はないのである。密着界面型では、10μm程の誘電体絶縁層で両電極が隔てられているので、現実的にチャッタリングが起きない。
このように、導通か否かという古典電磁気学的な観点から離れて、原子/分子構造から見て、密着界面という見方が実は諸現象の中心にあり、変化の境界をなしている事が分る。これをキーマトリックスの核心部分に据える事ができる。一方軌道電子のスピンを核心部分に据えるのも、根源的な方法であると言える。これが誘導型である。本発明はこのような根源的な要素に拠って立って、システムを構築して行くものである。
In understanding the operation of the capacitance switch type PC keyboard, which is often described as utilizing the change in the capacitance value between the counter electrodes, the relational expression Q = CV is cited. In that sense, it is understood and explained that the amount of accumulated charge Q increases as the capacitance C increases due to close contact. However, it is often correct to say that Q is rather unchanged.
The idea of using the capacitance C originally appeared as an alternating current theory, and the impedance is associated with voltage and current as an imaginary parameter of Z = 1 / jωC. However, this concept of parametrics is a hindrance when directly understanding transient phenomena. Even if the key scan pulse passes through the capacitance switch, the height of the differential pulse does not change depending on the capacitance value. The actual step response cannot be obtained correctly in the frequency domain, and it is necessary to perform a transient analysis in the time domain. That is, the relational expression Q = CV is not useful for understanding the capacitance switch type.
On the other hand, in the contact interface type, for example, when a variable capacitor is connected to a voltage source of 5 V through a termination resistor R, a sudden change in the distance between electrodes cannot cause a change in the charge amount Q. Since the electric field E between the electrodes is determined by the amount of charge distribution per unit area, the electric field E between the electrodes is constant regardless of the distance d unless Q changes. Since the potential difference V between the electrodes becomes a relational expression of V = E * d obtained by multiplying the electric field E by the distance d, the potential difference V between the electrodes suddenly increases when the distance between the electrodes suddenly increases. Since this is different from 5V of the voltage source, the charge moves through the termination resistor R, and the potential difference between the electrodes of the capacitance eventually returns to 5V. At this time, the coulomb attractive force works between the positive and negative electrodes, and the work of widening the distance between the electrodes is performed. It is an understanding of the principle similar to adiabatic expansion that d is changed from d = 1 mm to d≈0 contact, so that the potential difference V becomes smaller in proportion to d. Inspire engineers with new ideas on behalf of education.
Even if the capacitance C changes, no change occurs unless it is charged in advance. In this case, the concept of capacitance becomes virtual. If the distance between the electrodes is changed, the counter electrode is precharged. However, if the current I is not taken out (even if there is no power of V * I), work is given or received, and the potential difference V changes. . In other words, if d = 0 is called conduction, there is no reason to distinguish it from immediately before d> 0. The current distinction between the conduction type and the capacitance switch type is free from this essence. The reason for approaching conduction is that a barrier called a contact potential difference is the difference in work function when free electrons jump out from the surface of the crystal lattice of one metal plate and enter the crystal lattice of the opposite metal plate from the surface. There is, however, no barrier before d = 0, and it is merely a meaningless, notional distinction between conduction and close contact capacitance at the atomic level. It is not the essence of the operation to forcibly distinguish the case where d = 0 is conductive and d> 0 is close, but it is not the essence of the operation, but the change from the separation of d = 1 mm to the close contact of d≈0 is equally divided. Understanding is the essence. The concept of the capacitance switch type deviates from the optimum design in order to overestimate immediately before contact, and the conduction type also overestimates immediately after contact and creates the problem of conduction failure.
There is a possibility of chattering when the boundary between close contact and conductive state is generated in both the conductive type and the capacitive switch type, but this is caused by a change in the work function of the interface before and after the close contact. Since the change that equally divides the process from the separation of d = 1 mm to the adhesion of d≈0 is the core part, the chattering is achieved if the separation of d = 1 mm, which is 90% of the change width, is set to d = 0.1 mm. Never wake up. Also, electrical deterioration of the interface does not occur. Even if the change width becomes 90%, there is no problem in detection. In the contact interface type, since both electrodes are separated by a dielectric insulating layer of about 10 μm, no chattering actually occurs.
In this way, apart from the classical electromagnetic point of view of whether or not it is conducting, from the viewpoint of the atomic / molecular structure, the viewpoint of the adhesion interface is actually at the center of various phenomena, and it is clear that it forms the boundary of change. The This can be placed at the heart of the key matrix. On the other hand, placing the orbital electron spin at the core is also a fundamental method. This is the induction type. The present invention builds a system based on such fundamental elements.
静電容量スイッチ型の基本的な発想は、図18に示すように、XラインからYラインに波形を伝達するのが、可変容量と終端抵抗でHPF(高域通過フィルタ)を構成し、電極間距離が近接して容量値が大きくなれば伝達される波形が大きくなるのをスライスすると言うものであるが、うっかりしがちなのは周波数ゼロから、使用したい正弦波バーストの周波数までの周波数特性を見ると比較的直線的に変化するので、アナログ情報を埋め込めると思い込んでしまう事である。しかし実際には周波数は固定であり、変化させるのは電極間距離dなので、dを横軸に取って伝達関数を見るとその変化は偏ってしまっている事が分る。即ちアナログ情報を埋め込みたいために、駆動波形を矩形波ではなく正弦波バーストにするが、それはこの偏りのために意味がなくなるのである。矩形波の駆動は、静電容量を変えてもCR微分波形の振幅が変わらないので、駆動抵抗rと浮遊容量でLPFを構成して伝達波形の振幅が変わるようにしなければならない。しかしこの妥協による偏りは、正弦波バーストを使うための偏りと同じ程度であり、正弦波バーストを使う意味はない。従ってこれ以降の静電容量スイッチ型に関する記述では、全て矩形波駆動で代表するが、それは必ずしも静電容量スイッチ型の製品が正弦波バーストを使っていない事を意味するものではなく、敢えて正弦波バーストを使うのが無意味であると言うだけに過ぎない。結局アナログ量を正しく埋め込み、それを読み取る事はスキャン方式にはできず、並列処理の密着界面型に切り替えるしかない。
キーマトリックススキャンで行われる導通型/静電容量スイッチ型に対して、平行平板電極が10μmほどの誘電体絶縁層で隔てられた密着状態と、表面が100μm程離間した状態の間の変化分を、電荷の移動量として受け止める密着界面型は、図15に示したように、N行のXラインとM列のYラインの交差点の1つで、X電極とY電極がG電極との対向距離が密着に向かうのに着目するオンタイプでは、その交差点を形成するXラインとYラインにほぼ同時刻に負パルスを発生するのをICチップで検出する。密着界面型は図16に構造の違いを示したように、密着していたX電極とY電極がG電極と離間する瞬間に着目するオフタイプもある。
図17では、X/Y電極間の静電容量がインピーダンスとして変化するのをスキャンパルスの伝達関数で検出する静電容量スイッチ型と、オンタイプ/オフタイプの2通りの密着界面型との等価回路上の違いを示す。N行のXラインとM列のYラインの交差点がN*M箇所である1箇所だけが密着状態になり、残りのN*M−1箇所は全て100μm〜程表面が離間しているオンタイプと、1箇所だけが100μm〜程表面が離間して、残りのN*M−1箇所は全て密着状態であるオフタイプとに於いて、従来のキーマトリックススキャンを使うと、オンタイプは検出できるが、オフタイプは検出が困難である。これに対して密着界面型は並列処理で使われるので、オンタイプとオフタイプが同等に存在できる。
As shown in FIG. 18, the basic idea of the capacitance switch type is that a waveform is transmitted from the X line to the Y line. When the capacitance is close and the capacitance value increases, the waveform that is transmitted is sliced, but it is easy to inadvertently look at the frequency characteristics from zero to the frequency of the sine wave burst you want to use. Since it changes relatively linearly, it is assumed that analog information can be embedded. However, since the frequency is actually fixed and the distance between the electrodes is changed, it can be seen that the change is biased when d is taken on the horizontal axis and the transfer function is viewed. That is, in order to embed analog information, the drive waveform is a sine wave burst instead of a rectangular wave, but this makes sense because of this bias. In the driving of the rectangular wave, the amplitude of the CR differential waveform does not change even if the capacitance is changed. Therefore, it is necessary to configure the LPF with the driving resistance r and the stray capacitance so that the amplitude of the transmission waveform changes. However, the bias due to this compromise is about the same as the bias for using sine wave bursts, and there is no point in using sine wave bursts. Therefore, in the following description of the capacitance switch type, all are represented by rectangular wave drive, but this does not necessarily mean that the capacitance switch type product does not use a sine wave burst. It's just that it makes no sense to use bursts. In the end, it is not possible to use the scan method to correctly embed an analog quantity and read it, but to switch to a parallel processing coherent interface type.
Compared with the conduction type / capacitance switch type performed by key matrix scanning, the change between the contact state where the parallel plate electrodes are separated by a dielectric insulating layer of about 10 μm and the state where the surface is separated by about 100 μm is shown. As shown in FIG. 15, the contact interface type received as the amount of charge transfer is one of the intersections of the X line of N rows and the Y line of M columns, and the distance between the X electrode and the Y electrode facing the G electrode. In the on-type that focuses on the close contact, the IC chip detects that negative pulses are generated at approximately the same time on the X and Y lines forming the intersection. As shown in FIG. 16, the close contact interface type includes an off type that pays attention to the moment when the X electrode and Y electrode that are in close contact with each other are separated from the G electrode.
In FIG. 17, the capacitance switch type that detects the change in the capacitance between the X / Y electrodes as an impedance by the transfer function of the scan pulse and the equivalent of the two contact interface types of the on type / off type The difference in the circuit is shown. Only one place where the intersection of the X line of N rows and the Y line of M columns is N * M is in close contact, and the remaining N * M-1 places are all 100 μm or more away from the surface. In addition, only one part is 100 μm to the surface, and the remaining N * M−1 parts are all in close contact with each other, and when using a conventional key matrix scan, the on type can be detected. However, the off type is difficult to detect. On the other hand, since the close contact interface type is used in parallel processing, an on type and an off type can exist equally.
密着界面型のオンタイプとオフタイプをキータッチの観点で比較した場合、オンタイプはボタンの1〜2mmのストロークの後半に起きる変化が検出され、界面には密着時の衝撃が加わる。これに対してオフタイプではボタンの1〜2mmのストロークの開始直後の変化が検出され、界面には密着から離れるだけなので衝撃は必ずしも起きず、急激に上昇すべき電圧は同じラインの密着容量値の総和C1*(N−1)に吸収される。指先がボタンから離れた後にラバードームのバネ性で密着に戻る時の衝撃は緩やかで一定であるので、密着界面型の半永久の信頼性を損なうほどではない。1〜2mmのストロークの途中のどの点でスイッチが動作すべきか、という議論は最早無意味であり、ラバードームの抗力が指先の肉の圧縮で屈した瞬間に密着界面が離れ、正パルスが発生するという簡明な動作であり、時間遅れが殆どない理想とすべき形になる。
オンタイプでは、密着界面の1つが経年変化で導通に至ったとしても、そのまま動作を続けられるような動作点を選んで置く事ができ、その後の経年変化で導通が解消して密着容量結合に戻っても相変わらず動作を続ける。これに対して、オフタイプでは密着界面の1つが経年変化で導通に至っても動作を続けるように設計するのは困難である。これらを総合すると、遅れのない即時応答で、抗力を小さくできるオフタイプと、ストロークの終点で作動し、劣化による導通が許容され得るオンタイプには一長一短があると言える。
理想的な軽快さを与える〜3mm程のストローク全体に亘って密着界面の距離dが変化するよりも、現実的にはその中の100μmの範囲のdの変化を使うが、それが〜3mm程の往復ストロークの初めにあるのか、終わりにあるのかと言う選択肢を生じる。即ち〜2.9mmは単なる遊びか、助走か、或いは勢いを受け止める区間なのかと言う多様な組み合わせになり、これまでのメンブレン接点や静電容量スイッチ型が身動きの取れない条件下でもがいていたのとは趣を異にする。信頼性/快適さ/文字入力速度/打ち間違いの低減/疲労度の低減/腱鞘炎になりにくい事、などに対して設計者は設計意図に合った自由な組み合わせを選ぶ事が可能な枠組みを提供する事が本発明の目的とするところである。そして1つのICチップで、その組み合わせのどれにも対応できる事が望ましい。
When comparing the contact type on-type and the off-type in terms of key touch, the on-type detects a change occurring in the second half of the 1-2 mm stroke of the button, and an impact at the time of contact is applied to the interface. On the other hand, in the off type, the change immediately after the start of the 1-2 mm stroke of the button is detected and the interface is only separated from the contact, so the impact does not necessarily occur, and the voltage that should rise rapidly is the contact capacity value of the same line Is absorbed by the sum C1 * (N-1). Since the impact when the fingertip comes back from the button and returns to the close contact due to the spring property of the rubber dome is gentle and constant, it does not impair the semipermanent reliability of the close contact interface type. The point at which the switch should operate during the stroke of 1 to 2 mm is no longer meaningful, and the contact interface leaves and the positive pulse is generated at the moment when the resistance of the rubber dome is bent by the compression of the fingertip meat. This is a simple operation, and should be an ideal form with little time delay.
In the on-type, even if one of the contact interfaces becomes conductive due to aging, it is possible to select an operating point that can continue to operate as it is, and the continuity is canceled and the capacitive coupling is achieved by subsequent aging. It will continue to work as usual. On the other hand, in the off type, it is difficult to design such that one of the adhesion interfaces continues to operate even when conduction occurs due to aging. In summary, it can be said that there are merits and demerits in the off-type that can reduce the drag with an immediate response without delay and the on-type that operates at the end point of the stroke and can allow conduction due to deterioration.
Rather than change the distance d of the adhesion interface over the entire stroke of about 3 mm which gives ideal lightness, in reality, the change of d in the range of 100 μm is used, but it is about 3 mm This gives you the option of whether it is at the beginning or end of the reciprocating stroke. In other words, ~ 2.9mm is a combination of whether it is just play, run-up, or a section that receives momentum, so far the membrane contacts and capacitance switch type were struggling under conditions that could not move. Different from the taste. For the reliability / comfort / character input speed / reducing mistakes / reducing fatigue / reducing tendonitis, the designer can provide a framework that allows the user to select a combination that suits the design intention. This is the purpose of the present invention. It is desirable that one IC chip can handle any of the combinations.
厳密に言えば101キーボードであるが、省略して10*10のマトリックスと仮定する。一方のデジタルTV用の平均的なリモコンも、簡単のために8*8のマトリックスと仮定する。導通型では交差点での接点部が拾う外乱よりも、配線が拾う外乱が卓越しており、各Yラインの終端抵抗Rが小さいほど、外乱によりICチップに常時加わる雑音振幅は小さくなる。また接点が導通している間はXラインの駆動抵抗rが終端抵抗Rに並列に加わる。指先がボタンに触れて外乱を中継するのは配線よりも接点部に及ぶが、同じように終端抵抗Rと駆動抵抗rが小さいほど、中継された外乱による雑音振幅は小さくなる。
静電容量スイッチ型がPCキーボードに使われた場合は、終端抵抗Rを小さくすると外乱の影響が減るが、同時にXラインからYラインに伝達されるスキャンパルスの振幅も小さくなる。Xラインの駆動抵抗rは、XラインとYラインの対地浮遊容量との間でLPF(低域通過フィルタ)を構成する必要があるために、小さくできない。同時にX/Yラインは対地浮遊容量が必要なために、図4に示したようにPCB基板上でGNDパターンに取り囲まれている。これはまたLPFとr/R比で減衰するのがやむを得ない伝達パルスに対して遮蔽するのに役立っている。ボタンに指先が触れて外乱を中継する点では、金属バネをX電極に交流接地しても、rが定電圧駆動ではないので十分に抑圧できない。
この厳しい条件と比較して、密着界面型ではG電極を上方に置いてほぼ全面の静電シールドとする事ができるので、外乱の影響を格段に減らす事ができ、下方にも鉄板を敷いて電磁シールドをすれば完璧な遮蔽となるが、その一方で発生パルス信号も小さくなり、総合的には導通型/静電容量スイッチ型を大きくは上回らない程度のS/N比になる。
静電容量スイッチ型では、図5で説明したように、円錐形金属バネとY電極の間の静電容量は、バネ材の断面が円形であるために変化幅が小さくなり、またX電極と円錐形金属バネの最外周との間の固定の静電容量が直列に入るために、更に変化幅が小さくなる。このため、工夫しても、例えば最大直列容量が4pF、最小容量が1pFの程度、即ち変化幅は4倍程、Yラインの浮遊容量は5pFの程度、という事になる。その前提を、図19に示す静電容量スイッチ型の等価回路に当て嵌めると、伝達パルスのオン/オフ比を確保するのはかなり困難である事がステップ応答から分る。単純にLPFの効果がない場合の微分パルスの大きさを容量分割比に関して見ると、3倍程の差になる。
PCキーボードのボタンの間隔は19mm程であり、1つのボタンの面積は19mm*19mm=361平方mm程であるが、図16に示したように、その44%の80+80平方mm程の面積を、Xの対向電極面積とYの対向電極面積それぞれに割り当てるのは、電極間距離を可変にする機構に取って無理のない設計であると言える。密着界面型の誘電体絶縁層の厚みを10μm、比誘電率を2.5とし、対向電極面積が80平方mmなら、10μmの誘電体層を挟んだ密着時の容量はC1=177pF、表面が100μm離れた時の容量はC2=6.8pFと計算される。列の数をM=10とすると、終端抵抗R=1MΩとのCR時定数は、オンタイプでは、図19に示すように、(177pF+9*6.8pF+5pF)*1MΩ=0.243mSである。100μmの表面の離間から10μmの誘電体層を挟んだ密着の変化が瞬時に起きれば、初めに与えられたV=5Vの帯電電圧は0.2Vとなり、同じXラインには10個のC2の容量10*6.8pF=68pFがぶら下がっていて、電圧降下分を小さくする度合いは少ない。ΔV≒−5Vの変化が瞬時に起き、243μSの時定数でV=5Vに戻る。実際のストロークは〜100mSのストロークの密着直前に電圧降下分がCR時定数に打ち勝って〜百数十mVの負パルスを発生する。
一方、オフタイプでは図20に示すように、時定数は(10*177pF+5pF)*1MΩ=1.78mSである。10μmの誘電体層を挟んだ密着から100μmの表面の離間が瞬時に起きれば、初めに与えられたV=5Vの帯電電圧は130Vとなるが、同じXラインには9個のC1がぶら下がっていてこの電圧上昇分を、全体の1655pFで吸収するので、ΔV≒+5V*1/9=+0.55Vの変化が瞬時に起き、1.66mSの時定数でV=5Vに戻る。実際のストロークは70mS程を要するので、密着から数十μm離れる初期の電圧変化は1mS以下の時間で起き、1.66mSを掛けて放電するが、後半の電圧変化は少なく、1.66mSで直ぐに放電してしまう過程の総合として、数十mV〜の必要十分な大きさの正パルスを発生する。
終端抵抗R=1MΩは埃などの混入で生じるリーク電流を克服して耐久性をもたせるのに十分な値であると言える。実際にICチップの中に1MΩの終端抵抗RがN+M個ある訳ではなく、図20に示すように、CMOSトランジスタで構成された負帰還回路が等価的に1MΩに見えるだけであり、この負帰還回路の安定化のため(局部発振防止)の容量の役割を、ICチップの外側にある密着界面容量と浮遊容量の総和が果たしている。このような仕組みを比較した場合、オフタイプがやや有利であるとも言えるが、製品として大差は無く、両者は適材適所で使い分けられる。オンタイプ/オフタイプの並列処理形式の密着界面型と、キースキャン形式の静電容量スイッチ型のPCキーボードを比較した場合、工業的には静電容量スイッチ型が生き残れるとは、あらゆる面に於いて言い難い。
8*8のマトリックスからなるTV用リモコンの場合は、図16に示したように、密着界面型の対向電極面積はPCキーボードの半分の40+40平方mm程が取れる。これをオフタイプとして使う場合は、終端抵抗R=1MΩに対して、CR時定数が0.7mSになるだけで、本質的な動作原理に大きな違いない。但しこれまでのリモコンと違い、強く押しつける動作では、速度が遅くなり閾値を越えられない可能性がある。その代わり親指を軽く押すと自然に速度が速くなり、必要な発生パルスの大きさが得られる。この本来あるべき押し方の習慣が身に付けば、消費者はリモコンが必ず何時かは動作不良になる恐れから解放される。密着界面型では帯電した電極間に僅かなクーロン引力が働くが、その力はこれまでのキーの抗力が50〜60g重であったのと比べると無視できる大きさである。
Strictly speaking, it is 101 keyboard, but it is omitted and assumed to be a 10 * 10 matrix. One digital TV average remote is also assumed to be an 8 * 8 matrix for simplicity. In the conduction type, the disturbance picked up by the wiring is superior to the disturbance picked up by the contact point at the intersection, and the smaller the termination resistance R of each Y line, the smaller the noise amplitude constantly applied to the IC chip due to the disturbance. Further, the driving resistance r of the X line is added in parallel to the termination resistance R while the contacts are conductive. The fingertip touches the button and relays the disturbance to the contact portion rather than the wiring. Similarly, the smaller the termination resistance R and the driving resistance r, the smaller the noise amplitude due to the relayed disturbance.
When the capacitance switch type is used for a PC keyboard, reducing the termination resistance R reduces the influence of disturbance, but at the same time, the amplitude of the scan pulse transmitted from the X line to the Y line is also reduced. The drive resistance r of the X line cannot be reduced because an LPF (low-pass filter) needs to be formed between the X-line and the Y-line stray capacitance. At the same time, the X / Y line is surrounded by a GND pattern on the PCB substrate as shown in FIG. This also helps to shield against transmitted pulses that are unavoidably attenuated by the LPF and r / R ratio. At the point where the fingertip touches the button and relays disturbance, even if the metal spring is AC grounded to the X electrode, r cannot be sufficiently suppressed because r is not driven at a constant voltage.
Compared to this harsh condition, the contact interface type can place the G electrode on the upper side to make an electrostatic shield on almost the whole surface, so the influence of disturbance can be greatly reduced, and an iron plate is also placed underneath If electromagnetic shielding is used, perfect shielding is achieved, but on the other hand, the generated pulse signal is also reduced, and overall, the S / N ratio is not much higher than the conduction type / capacitance switch type.
In the capacitance switch type, as described with reference to FIG. 5, the capacitance between the conical metal spring and the Y electrode has a small variation width because the spring material has a circular cross section, and Since the fixed capacitance between the outermost circumference of the conical metal spring enters in series, the change width is further reduced. For this reason, even if it is devised, for example, the maximum series capacitance is about 4 pF and the minimum capacitance is about 1 pF, that is, the change width is about 4 times, and the floating capacitance of the Y line is about 5 pF. If the premise is applied to the capacitance switch type equivalent circuit shown in FIG. 19, it can be seen from the step response that it is quite difficult to secure the on / off ratio of the transmission pulse. When the magnitude of the differential pulse when there is no LPF effect is simply seen with respect to the capacity division ratio, the difference is about three times.
The interval between the buttons of the PC keyboard is about 19 mm, and the area of one button is 19 mm * 19 mm = 361 square mm, but as shown in FIG. 16, 44% of the area is about 80 + 80 square mm. It can be said that assigning to the counter electrode area of X and the counter electrode area of Y is a design that is reasonable for a mechanism that makes the inter-electrode distance variable. If the thickness of the adhesion interface type dielectric insulating layer is 10 μm, the relative dielectric constant is 2.5, and the counter electrode area is 80 square mm, the capacitance at the time of adhesion with the 10 μm dielectric layer sandwiched is C1 = 177 pF, the surface is The capacitance at a distance of 100 μm is calculated as C2 = 6.8 pF. When the number of columns is M = 10, the CR time constant with the termination resistance R = 1 MΩ is (177 pF + 9 * 6.8 pF + 5 pF) * 1 MΩ = 0.243 mS in the on-type as shown in FIG. If the change in adhesion between the surface separation of 100 μm and the dielectric layer of 10 μm occurs instantaneously, the charging voltage of V = 5V applied initially becomes 0.2V, and 10 C2 of the same X line The capacity 10 * 6.8 pF = 68 pF is hanging, and the degree of voltage drop is small. A change of ΔV≈−5V occurs instantaneously and returns to V = 5V with a time constant of 243 μS. The actual stroke generates a negative pulse of hundreds of mV because the voltage drop overcomes the CR time constant immediately before the close contact of the stroke of 100 ms.
On the other hand, in the off type, as shown in FIG. 20, the time constant is (10 * 177 pF + 5 pF) * 1 MΩ = 1.78 mS. If the surface separation of 100 μm instantly occurs after the 10 μm dielectric layer is sandwiched, the initially applied V = 5V charging voltage is 130 V, but nine C1s are hanging on the same X line. Since the voltage rise is absorbed by the entire 1655 pF, a change of ΔV≈ + 5 V * 1/9 = + 0.55 V occurs instantaneously, and returns to V = 5 V with a time constant of 1.66 mS. Since the actual stroke requires about 70 mS, the initial voltage change of several tens of μm away from the contact occurs in a time of 1 mS or less, and discharge is performed by applying 1.66 mS, but the voltage change in the latter half is small and immediately at 1.66 mS. As a total of the discharge process, a positive pulse having a necessary and sufficient magnitude of several tens mV is generated.
It can be said that the terminating resistance R = 1 MΩ is a value sufficient to overcome the leakage current caused by the mixing of dust and the like and to provide durability. Actually, there are not N + M termination resistors R of 1 MΩ in the IC chip. As shown in FIG. 20, a negative feedback circuit composed of CMOS transistors only appears to be equivalent to 1 MΩ. The sum of the adhesion interface capacitance and the stray capacitance outside the IC chip plays a role of capacitance for circuit stabilization (preventing local oscillation). When such a mechanism is compared, it can be said that off-type is somewhat advantageous, but there is no great difference as a product, and both can be used properly in the right place. When comparing the on-type / off-type parallel processing type close contact interface type and the key scan type capacitive switch type PC keyboard, industrially, the capacitive switch type can survive in all aspects. It's hard to say.
In the case of a TV remote control composed of an 8 * 8 matrix, as shown in FIG. 16, the contact interface type counter electrode area can be about 40 + 40 square mm, which is half of the PC keyboard. When this is used as an off-type, the CR operation time constant is 0.7 mS for the termination resistance R = 1 MΩ, and there is no big difference in the essential operation principle. However, unlike a remote control so far, the operation of pressing strongly may slow down the speed and prevent the threshold from being exceeded. Instead, lightly pressing the thumb will naturally increase the speed and provide the required generated pulse magnitude. If this practice of proper pushing is acquired, consumers are freed from fear that the remote control will always malfunction. In the coherent interface type, a slight Coulomb attractive force acts between the charged electrodes, but the force is negligible compared to the conventional key drag force of 50-60 g.
静電容量スイッチ型も密着界面型も、周波数領域ではなく時間領域で考える事で初めて正確な理解ができる。図21に示すように、等速の密着過程を階段状に等分して考えると、先ず電極間距離dが小さくなる程、同じ微分ステップ量に対して、電圧のステップ変化量が1/dに比例して大きくなって行く。次に静電容量Cが1/dに比例して大きくなるので、放電のCR時定数も大きくなる。このような相乗効果で密着直前に負の自立発生パルスが集中する。これがオンタイプである。一方離間する方向では密着から離れる瞬間に正の自立発生パルスが集中する。これがオフタイプであり、オンタイプと密着と離間の順序を入れ換えた形である。
簡単のために、電極間に10μmほどの誘電体絶縁層を挟まないで定義した電極間距離dが等速度で離間から密着へ近づく場合と、密着から離間へ遠ざかる場合を組み合わせた波形は数式4に示す微分方程式で表される。
これに対して、密着界面のオフタイプでは図20に示したように、密着から等速度で1mm離間し、直ぐに速度を反転して密着する発生パルスは、終端抵抗が十分に大きい場合は、例えば5Vと7.5Vを往復する破線の波形が発生する。実用的に終端抵抗を減らして行くと、実線⇒点破線の変化になる。オフタイプの場合は、同じX/Yラインの他のアドレスの電極間容量が最大値の状態でぶら下がっているので、電圧の変化分が分担されて小さくなるので、徒に離間の波形が大きくなる事はないのである。オンタイプと比較すると、密着から離れた瞬間に急峻に波形が変化するのが分る。初期抗力が小さい場合、キーを叩いた瞬間に判定が行われ、これまでのキースキャンのキーボードとはまるで異なった正に一触即発の応答になる。
このような電圧変化を見ると、何故これまでキーマトリックススキャンが行われて来たのか理解に苦しむ。それをしない並列処理の発生パルスがあり、それが分離して読めるなら、スキャンするのは無意味である事が理解される。但しキースキャンは、キーボードからPC本体にデータ伝送をする時にシリアルデーター化(逐次化)している意味を持っている場合もあった。しかし現実には101個のどれが押されたかは、7ビットの情報に過ぎないので、この意味の貢献はない。
Capacitance switch type and contact interface type can be understood accurately only by considering them in the time domain instead of the frequency domain. As shown in FIG. 21, when considering the uniform contact process in a stepwise manner, first, as the inter-electrode distance d becomes smaller, the voltage step change amount becomes 1 / d for the same differential step amount. It grows in proportion to. Next, since the capacitance C increases in proportion to 1 / d, the CR time constant of discharge also increases. Due to such a synergistic effect, negative self-sustaining pulses are concentrated immediately before contact. This is on-type. On the other hand, in the direction of separation, positive self-sustained pulses are concentrated at the moment of leaving the contact. This is an off-type, which is a form in which the order of the on-type, the contact and the separation are interchanged.
For simplicity, the waveform combining the case where the inter-electrode distance d defined without sandwiching the dielectric insulating layer of about 10 μm between the electrodes approaches the contact from the separation at a constant speed and the case where the contact d moves away from the contact is expressed by Equation 4 It is represented by the differential equation shown in
On the other hand, as shown in FIG. 20, in the off-contact type of the contact interface, the generated pulse that is 1 mm apart from the contact at a constant speed and immediately inverts the contact and has a sufficiently high termination resistance, for example, A broken line waveform reciprocating between 5V and 7.5V is generated. If the terminal resistance is reduced practically, the change will be from a solid line to a dotted line. In the case of the off type, since the interelectrode capacitance of other addresses of the same X / Y line is hung at the maximum value, the voltage change is shared and becomes smaller, so the separated waveform becomes larger. There is nothing. Compared to the on-type, it can be seen that the waveform changes sharply at the moment of leaving the contact. When the initial drag is small, a determination is made at the moment when the key is hit, and the response becomes a one-touch prompt response that is completely different from the keyboard of the conventional key scan.
Looking at such voltage changes, it is difficult to understand why key matrix scans have been performed. If there is a parallel processing pulse that does not do that and it can be read separately, it is understood that scanning is meaningless. However, the key scan sometimes has the meaning of serialization (sequentialization) when data is transmitted from the keyboard to the PC. However, in actuality, which 101 was pressed is only 7-bit information, so there is no contribution in this sense.
メンブレン型のPCキーボードは、図22に示すように、Xラインが裏面に描かれた上シートとYラインが表面に描かれた下シートを重ねてラインを直交させた交差点で、3平方mm程の対向電極を、比較的大きな押下力で屈曲し導通させる事で、ジャンパーのない単純な2枚のシート構成とスペーサだけでキーマトリックスが行われ、製造コストの低さが際立っている。これに対してX/Y電極とGND電極との距離を変化させる2対向電極の密着界面型を2枚のシートとスペーサだけの構成だけで実現すると、GNDシートは豪勢な全面の静電シールドであるが、X/Y電極シートにはジャンパーを設けてXラインとYラインを立体交差させる必要がある。並列処理でICチップが簡単になる代わりにシートの製造工程が複雑化する。
これをよしとせず、ジャンパー工程の追加を避ける単純な方法は、下側がXラインシートになり、上側がYラインシートとなる100平方mm程の1対向電極形式で、その電極間距離が100μm〜程離間した状態と10μm程の厚さの誘電体絶縁層を介した密着状態になる変化を検出するオンタイプかオフタイプとして、ICチップ内で各Xラインは終端抵抗RでHigh電圧に、各Yラインは終端抵抗RでLow電圧に繋いで各対向電極間に定常的なバイアス電位差を与え、密着〜離間の過渡的な変化による正負パルスが、叩かれたボタンが跨るXラインとYラインの双方に差動の向きに現れ、それを入力とする1個の差動増幅器からだけ大きなパルスが取り出されるのを検出してアドレスを特定する、キースキャンを必要としない並列処理としてマトリックスを構成する事ができる。この方法はメンブレン型導通接点に比べて対向電極の面積を30倍ほどにできるので、低インピーダンス化がなされて外乱の影響が軽減し、大きな面積の屈曲として小さな押下圧力で感応するので軽快なストロークで動作させる事ができる。この方法では現在のメンブレン型PCキーボードの製造工程の改修を最小限に留め、製造コストはICチップの簡単化と誘電体皮膜の形成コストが相殺して同じ程度になり、単純に信頼性が半永久化する事と、キータッチが柔らかくなる大きな進歩の他に、アナログ情報の取得が可能になって個人化のための学習機能を持たせる道を将来のために、今買ったキーボードで確保して置く事になる。
外乱の抑圧に関しては、XラインとYラインがアンテナとして同相の電圧を誘起する成分はコモンモードで打ち消される。N*Mのサイズのマトリックスに対して、差動増幅器の数は同数のN*Mであるが、XラインとYラインの配線に対応した線型結合をICチップ内で取る事で、外乱の影響を更に減らす事ができる。
押し下げるFPC(フレキシブル基板)の面積が大きい事で、メンブレン型より遥かに小さい力で密着する分、50〜60gより小さなタッチでオン判定になり、また叩き/押し始めてからオン判定するまでの時間が短い。ノートブックPCのパンタグラフ型を置き換えてキーの高さを低くする事も出来る。広い面積を押し下げる場合、隣接するボタンの下のシートは引っ張られて張力が増し、密着しにくくなっているので、指が触った隣のキーもオン判定される機会が減る利点がある。つまりメンブレン接点的なものは、導通させる事を諦め、単なる密着で終わらせるだけで、大いに新しい可能性が拓けるのである。
As shown in FIG. 22, the membrane-type PC keyboard is an intersection of about 3 square mm at the intersection of the upper sheet with the X line drawn on the back and the lower sheet with the Y line drawn on the surface, and the lines are perpendicular to each other. By bending the counter electrode with a relatively large pressing force and making it conductive, a key matrix is formed only by a simple two-sheet configuration without a jumper and a spacer, and the manufacturing cost is conspicuous. On the other hand, if the contact interface type of the two counter electrodes that changes the distance between the X / Y electrode and the GND electrode is realized only by the configuration of the two sheets and the spacer, the GND sheet is a powerful electrostatic shield on the entire surface. However, it is necessary to provide a jumper on the X / Y electrode sheet to cross the X line and the Y line. The parallel processing makes the IC chip simpler, but the sheet manufacturing process becomes complicated.
A simple method of avoiding this and avoiding the addition of the jumper process is a single-electrode type of about 100 square mm in which the lower side is an X-line sheet and the upper side is a Y-line sheet, and the distance between the electrodes is 100 μm to As an on-type or off-type that detects a change in a close contact state and a close contact state through a dielectric insulating layer having a thickness of about 10 μm, each X line is set to a high voltage by a terminating resistor R in the IC chip. The Y line is connected to the Low voltage by the terminating resistor R to give a steady bias potential difference between the opposing electrodes, and a positive / negative pulse due to a transient change from close contact to separation is generated between the X line and the Y line straddled by the hit button. A parallel process that does not require a key scan to identify the address by detecting that a large pulse is extracted from only one differential amplifier that appears in the differential direction on both sides. As a matter of fact, a matrix can be constructed. This method can increase the area of the counter electrode by 30 times compared to the membrane-type conductive contact, so the impedance is reduced and the influence of disturbance is reduced, and it is sensitive to small pressing pressure as a large area bending, so a light stroke It can be operated with. This method minimizes the modification of the manufacturing process of the current membrane type PC keyboard, and the manufacturing cost is almost the same as the IC chip simplification and the dielectric film formation cost offset, and the reliability is simply semi-permanent. In addition to the great progress that makes it softer and the key touch becomes softer, it is possible to acquire analog information and to provide a learning function for personalization with the keyboard that I just bought for the future. I will put it.
Regarding the suppression of disturbances, the component inducing the in-phase voltage of the X line and the Y line as antennas is canceled in the common mode. The number of differential amplifiers is the same number of N * M for a matrix of N * M size. Can be further reduced.
Since the area of the FPC (flexible substrate) to be pushed down is large, the contact is made with a force much smaller than that of the membrane type, so that the ON determination is made with a touch smaller than 50-60 g, and the time from the start of hitting / pressing until the ON determination is made short. The key height can be lowered by replacing the pantograph type of the notebook PC. When a large area is pushed down, the sheet under the adjacent button is pulled to increase the tension, making it difficult for the sheet to be in close contact with each other. In other words, a membrane contact type opens up new possibilities by simply giving up conducting and ending with simple contact.
図23に示すように、ゴムシートの一体成型で形成されたリモコンのボタン、PCキーボードのメンブレン形式/パンタグラフ形式/静電容量スイッチ型の何れも、ボタンが傾いて押された時に不具合を生じる可能性があり、平行に下りて来るような仕組みの要求基準が高い。これに対して、図16に示した密着界面型のオンタイプ/オフタイプの機構では、ボタン面が傾いて押される事に対する要求度は原理的に緩やかである。
メンブレン形式/パンタグラフ形式は共に、2mm程の直径のメンブレン接点を、指先から伝わる力がラバードームの中心の細い突起に伝わって、メンブレン接点部を取り囲む5mm程の直径で100μm程の高さの、スペーサが途切れた円筒形の空洞空間の中心を正確に打って、その上のフィルムを単位面積当たりの強い力として、正確に対称的に屈曲させなければ導通には至らないので、ラバードームは傾いて屈曲する事が許されない。突起の底面積を大きくすると同じ力が分散してフィルムを屈曲する力が不足するので、小さくせざるを得ないが、それによって中心からの位置ずれを起こすボタンの傾きの影響を受けてしまう。また上下のX/Y電極の対向面積が大きくなると、近づいただけで容量結合してスキャンパルスの微分波形が伝達されてスライスレベルに達する点でも、メンブレン接点は直径2mm程でなければならないのである。これを解消するために、メンブレン形式ではボタンを押し下げるガイド壁を高くして傾かないようにするので、キーの機構全体を低くできない。一方パンタグラフ形式では、パンタグラフが平行度を保つ機構なので、ガイド壁の高さに頼らずに傾きを小さく抑える事ができるが、ストロークが1mm程になる不快感と、選んだキーの隣のキーに触ると、隣のキーは傾けず、2つのキーが同時に下がってしまう問題を持っている。静電容量スイッチ型では、傾くと可変容量の最大値が小さくなってしまい、元々Yラインに伝達されるパルス高の判別がクリティカルなシステムなので動作に支障を来す。
ゴム接点でX/Y電極の間の導通を計るリモコンでは、Z電極が傾いて下りて来ると、Y電極とZ電極が初めに導通してそれを保つ間に、遅れてZ電極とX電極が導通して目的を達する。この時に導電性ゴムのZ電極がY電極側でより大きく圧縮されるのが長年続くと、その変形が徐々に固定され、Z電極とY電極が高さ不足になって導通しなくなる恐れを生じる。傾いて押されると、その分だけより強く押し、X/Y電極のどちらも導通させようとする事が、ゴム接点の変形や、表面の劣化を加速させる事になるので、長寿命化には平行度を保つ機構に合わせて、欲を言えば強く押しつけないで済む機構も必要である。
並列処理の場合に、密着界面型と後述の誘導型の天地逆転の形式を例に取って考えて見る。密着界面型では、オンタイプは密着に至ってパルスが発生する瞬間は、それまで引っ張り応力を受けていたシートは弛緩状態になり、オフタイプでは密着から離間に移った瞬間にパルスが発生するので、シートはまだ弛緩状態に近く、どちらも要所ではボタンの傾きの影響が及びにくいと言える。誘導型の天地逆転の形式では、鉄板の裏側の円筒磁石は、ストロークの過程に依らず終わったところで必ず密着していると言う点で、ボタンの傾きの影響を受けにくいと言える。
PCキーボードを打つ8本の指先を、ASDF−JKL:のボタンをホームポジションとして、そこから他のボタンに指先を延ばす場合は、そのボタンを真上から押す事はできない。そのような場合でも小さな導通接点に正確に突起が下りて来なければならない。19mm*19mmのボタンの何処を押しても平行に下りて来るか、斜めに叩いても平行に下りて来るようにする事は原理的に困難である。これは本質的に考え方を切り換え、垂直に下りて来なくても検出動作に支障が出ない方法に変更するしか解決手段がない。
密着界面型では、図24に示すように、ボタンの下部の全面積に亘るG電極と2分割されたX/Y電極の密着前後の静電容量の変化割合が発生パルスの大きさに関与するので、対向電極の平行度が重要であるが、密着状態を弛緩状態とするので、パルスが発生する瞬間の平行度は保たれ、要求基準が緩和される。その要点は、オンタイプでは始点ではシートの中央部に突き出したマイクロドームが、伸縮性のある上側のシートを突き上げていたのが対称的であるところに、上からの傾いた底面で押し潰すと、上側のシートとマイクロドームの静止摩擦係数は相対的に大きく、上側のシートと傾いた底面の摩擦係数は小さいので、上側のシートが水平方向のどちらかに引っ張られる事がないのである。例え引っ張られても、全面的に密着状態に至る事には違いがない。
一方密着界面型のオフタイプは、離間開始時に弛緩状態として平行度が保たれ、突起が斜めに下がって来て離間した時に非対称になる事は大きな影響を及ぼさない事が明らかである。メンブレン接点では、直径2mm程の導通接点の対向面積は3平方mm程度であるが、密着界面型では19mm*19mmのボタンの下の80+80平方mmを、X電極とY電極に割り当てる事ができるので、横ずれに対する許容度の桁が本質的に違うのである。この変形膜の可動域が広い事は、上から押し下げる力が小さくて済む事になり、密着界面型が軽いタッチになる理由である。
可撓膜の中央を押し下げる代わりに、図16で示されているような、1枚の金属GNDシートに多重スパイラルバネを打ち抜きで形成した場合は、傾きに対する感度がよりクリティカルになる。しかしX/Y電極を、図24で示したように、2極配置から4極配置に変える事で、非対称の影響が緩和される。
また図24に示したように、密着界面ではOrthodoxな金属バネを併用する事ができる。大口径のフィルム域を湾曲させる力は弱くて済むので、金属バネは出来るだけ弱くして、指先を乗せた時の沈み込みを許容する。相対的に大きな電圧ディップを選択するので、斜めに押し下がるのは許容される。金属バネはまた、液晶パネルで押し下げて格納する事が許される。
図25に示すように、メンブレン接点に於いて、半径a1=2.5mmの円筒の空間に亘って、薄いポリエステルフィルムがh=100μmの深さで屈曲して、上下の電極層が接触して導通する時に、円形フィルム部分が受ける張力の垂直成分と伸ばされる割合を、その3倍の直径a2=8mmほどのエリアの中心をh=100μmの深さで押し下げる密着界面型の場合の湾曲と数値比較すると、その違いが呑み込める。
半径方向に伸ばされる歪率は数式5のようになり、円形エリアの半径をa1=2.5mmからa2=8mmにする事で、半径方向全般に亘る平均値としては1/10程に減少する。伸びる割合の半径方向の分布としては、中央部が周辺部より大きく伸びる。
G電極表面のアルミ蒸着層または印刷導電層が、1000万回伸縮を繰り返して亀裂を生じる可能性が上がる意味での歪率としては、エリア面積が大きい事で信頼性が確保されている。メンブレン接点でも密着界面型のオンタイプでも、空洞部分は密封空間であり、空気の圧縮応力を考慮しなければならないが、これはメンブレン接点では上下の電極が導通するのを空気層が邪魔する方向に働き、密着界面のオンタイプでは密着であって導通には至らない事を守る方向に働く。
図25に示したように、スパイラルバネG電極にするなどで引っ張り応力を曲げ応力に転換するか、引っ張り応力を周辺に分散させる手段がある。これ以降の説明に於いて代表的にスパイラルバネG電極で図解されている場合も、必ずしもそれが条件ではなく、他の応力緩和の形でも動作に大きな差異はない事を意味している。
As shown in FIG. 23, the buttons of the remote control formed by integral molding of the rubber sheet and the membrane type / pantograph type / capacitance switch type of the PC keyboard can cause problems when the buttons are tilted and pressed. There is a high standard of requirements for a mechanism that is parallel and descends in parallel. On the other hand, in the close contact type on-type / off-type mechanism shown in FIG. 16, the degree of demand for the button surface being tilted and pushed is low in principle.
The membrane type / pantograph type both have a membrane contact with a diameter of about 2 mm, the force transmitted from the fingertip is transmitted to the thin protrusion at the center of the rubber dome, and the diameter of about 5 mm surrounding the membrane contact is about 100 μm high. The rubber dome is tilted because it does not lead to conduction unless the spacer is accurately hit the center of the cylindrical hollow space where the spacer is broken and the film above it is bent accurately and symmetrically as a strong force per unit area. It is not allowed to bend. If the bottom area of the protrusion is increased, the same force is dispersed and the force for bending the film is insufficient, so it must be reduced, but it is affected by the inclination of the button causing the displacement from the center. In addition, when the opposing area of the upper and lower X / Y electrodes increases, the membrane contact must be about 2 mm in diameter even at the point where it is capacitively coupled and the differential waveform of the scan pulse is transmitted to reach the slice level. . In order to eliminate this, in the membrane type, the guide wall that pushes the button down is raised so as not to tilt, so the entire key mechanism cannot be lowered. On the other hand, in the pantograph format, since the pantograph keeps the parallelism, the tilt can be kept small without relying on the height of the guide wall, but the discomfort with a stroke of about 1 mm and the key next to the selected key. When touched, the adjacent key is not tilted, and the two keys are lowered at the same time. In the capacitance switch type, the maximum value of the variable capacitance becomes small when tilted, and the determination of the pulse height transmitted to the Y line is a critical system, which hinders the operation.
In the remote control that measures the conduction between the X / Y electrodes with rubber contacts, when the Z electrode is tilted and descends, the Z electrode and the X electrode are delayed while the Y electrode and the Z electrode are first conducted and maintained. Achieves the purpose by conducting. At this time, if the Z electrode of the conductive rubber is further compressed on the Y electrode side for many years, the deformation is gradually fixed, and there is a possibility that the Z electrode and the Y electrode become insufficient in height and become non-conductive. . If it is tilted and pushed, it will push harder by that amount, and trying to make both X / Y electrodes conductive will accelerate the deformation of the rubber contacts and the deterioration of the surface. There is also a need for a mechanism that can be pressed against the mechanism that keeps the parallelism.
In the case of parallel processing, let's consider the example of the form of close contact interface and the type of induction reversal that will be described later. In the contact interface type, the sheet that has been subjected to tensile stress until then is in a relaxed state at the moment when the ON type leads to contact and the pulse is generated. The seats are still in a relaxed state, and it can be said that the influence of the button tilt is difficult to reach at both points. In the induction-type top-and-bottom reversal format, the cylindrical magnet on the back side of the iron plate is said to be hardly affected by the tilt of the button in that it is always in close contact with the end of the stroke regardless of the stroke process.
If the eight fingertips that hit the PC keyboard are used as the home position with the ASDF-JKL: button, and the fingertip is extended from there to another button, the button cannot be pressed from directly above. Even in such a case, the protrusion must come down accurately to the small conductive contact. In principle, it is difficult to move the button down in parallel regardless of where the button of 19 mm * 19 mm is pressed, or to come down in parallel even if it is hit diagonally. This essentially switches the way of thinking and the only solution is to change to a method that does not hinder the detection operation even if it does not descend vertically.
In the contact interface type, as shown in FIG. 24, the rate of change in capacitance before and after contact between the G electrode and the X / Y electrode divided into two parts over the entire area under the button is related to the magnitude of the generated pulse. Therefore, the parallelism of the counter electrode is important, but since the close contact state is a relaxed state, the parallelism at the moment when the pulse is generated is maintained, and the required standard is relaxed. The main point is that in the on-type, the microdome that protrudes from the center of the sheet at the start point is symmetrical in that it has pushed up the elastic upper sheet. The upper sheet and the microdome have a relatively high static friction coefficient, and the upper sheet and the inclined bottom surface have a small coefficient of friction, so that the upper sheet is not pulled in either of the horizontal directions. Even if it is pulled, there is no difference in reaching a close contact state entirely.
On the other hand, in the close contact type off type, it is clear that the parallelism is maintained as a relaxed state at the start of separation, and that the protrusions are inclined and then asymmetric when separated. In the membrane contact, the facing area of the conductive contact having a diameter of about 2 mm is about 3 square mm, but in the contact interface type, 80 + 80 square mm under the 19 mm * 19 mm button can be allocated to the X electrode and the Y electrode. This is because the tolerance digits for lateral deviation are essentially different. The wide range of motion of the deformable film requires a small force to push down from the top, which is why the contact interface type becomes a light touch.
Instead of pushing down the center of the flexible membrane, when a multi-spiral spring is formed by punching a single metal GND sheet as shown in FIG. 16, the sensitivity to tilt becomes more critical. However, by changing the X / Y electrodes from the two-pole arrangement to the four-pole arrangement as shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 24, Orthodox metal springs can be used in combination at the adhesion interface. Since the force to bend the large-diameter film area is weak, the metal spring should be as weak as possible to allow the sink when the fingertip is placed. Since a relatively large voltage dip is selected, it is allowed to be pushed down diagonally. Metal springs are also allowed to be pushed down and stored in the liquid crystal panel.
As shown in FIG. 25, at the membrane contact, a thin polyester film is bent at a depth of h = 100 μm over a cylindrical space having a radius a1 = 2.5 mm, and the upper and lower electrode layers are in contact with each other. Curvature and numerical value in the case of the adhesion interface type in which the vertical component of the tension received by the circular film portion and the stretched ratio are pushed down at the depth of h = 100 μm at the center of the area about 3 times the diameter a2 = 8 mm. The difference can be seen in comparison.
The distortion rate extended in the radial direction is as shown in Formula 5, and the average value in the entire radial direction is reduced to about 1/10 by changing the radius of the circular area from a1 = 2.5 mm to a2 = 8 mm. . As the radial distribution of the proportion of elongation, the central portion extends more than the peripheral portion.
As the distortion rate in the sense that the possibility that the aluminum vapor deposition layer or the printed conductive layer on the surface of the G electrode repeats expansion and contraction 10 million times to generate cracks, the reliability is ensured by the large area area. In both membrane contacts and contact interface type on-type, the cavity is a sealed space, and air compression stress must be taken into account, but this is the direction in which the air layer interferes with the upper and lower electrodes conducting at the membrane contact. In the on-type contact interface, it works in a direction that protects the contact and does not lead to conduction.
As shown in FIG. 25, there is a means for converting the tensile stress into a bending stress by using a spiral spring G electrode or for dispersing the tensile stress in the periphery. In the following description, even when typically illustrated with a spiral spring G electrode, this is not necessarily a condition, which means that there is no significant difference in operation in other forms of stress relaxation.
図26の上段に示す誘導型では各XラインでM個のコイルが、各YラインでN個のコイルが縦続接続され、そのX/Yラインの片側は共通の直流バイアスに繋がっており、反対側はICチップのピンに繋がれていて、単にピンの対地容量C3=〜0.5pF程で終端されており、バイアス抵抗は存在しない。これに加えて各X/Yラインには対地浮遊容量が分布してぶら下がっている。コイルの電流誘導原理は、円筒磁石の近接で短絡電流iが誘導されるが、これは開放端子にした場合はi*jωLの定電圧源に変換され、M個のコイルが従属接続されていても、その先が開放端子である限り電圧は減衰しない。図27に示すように、縦続接続コイルには開放端子であるため電流は浮遊容量や終端の容量を通して起こる以外は流れず、発電された1つのコイルの誘起電圧がそのままの大きさで重畳してICチップのピンに伝達され、コイルの個数Mが多くても電圧が1/Mになるような事はない。このため101キーボードでも伝達される電圧振幅として問題がない。またXコイルとYコイルの間の相互誘導も流れるループ電流が小さければ影響を与えない。一方で、M個のインダクタンスを従属接続したL=50μH*M程が、底部の鉄板で更に増倍されたインダクタンスと、ICチップのピンの入力容量C3と、等価的な分布対地容量の和の、合計4pF程に荷重して均された値で終端され、終端抵抗Rが無限大であるLCピーキングの応答が得られる。この共振周波数は十分に高い。図27に示したように、アタック時には正パルスが、リリース時には負パルスが発電される。ICチップのピンに到達する発電パルスの大きさがコイルの位置によって多少変わる量は問題になる大きさではない。
図26の上段に示したのは、XラインにXコイルを、YラインにYコイルを2重スパイラルとして並列に挿入する形式である。並列処理の誘導型でX/Yコイルに分けるのを分離コイル形式と呼ぶ。これに対して、図26の下段にはXラインとYラインをその交差点で1つのスパイラルコイルで結ぶ形を示す。これを差動コイル形式と呼ぶ。分離と差動のどちらの形式もスパイラル巻線が外周から内周に進んで、外側に出るにはジャンパーかスルーホールが必要である点では条件は同じである。差動コイル形式では、マトリックス構成で隣り合う交差点のコイルの巻線の向きが逆である2次元インターリーブが行われている。N行のXラインとM列のYラインの交差点がN*M個あるのに対応してコンパレータがN*M個必要であるが、それを1つのコイルからの開放端子電圧として取り出すか、短絡誘導電流として小抵抗に流して取り出す方法があり、どちらも交差点間のクロストークは無視できる。この点は上段に示したX/Y分離形式の場合と比べて理解がより明快である。差動コイル形式のバイアスの与え方は幾つかの方法があるが、どれも単純であるのでここでは説明を割愛する。X/Y分離コイル形式と差動コイル形式には性能上の優劣はないが、X/Y分離コイル形式はワイヤーハーネスを構成できる点で標準の形になる。以後の記述は全てX/Y分離コイル形式で代表する。
In the induction type shown in the upper part of FIG. 26, M coils are connected in cascade in each X line, and N coils are connected in cascade in each Y line, and one side of the X / Y line is connected to a common DC bias. The side is connected to the pin of the IC chip and is simply terminated with a pin ground capacitance C3 = ˜0.5 pF, and there is no bias resistance. In addition to this, floating capacitance to the ground is distributed on each X / Y line. The current induction principle of the coil is that a short-circuit current i is induced in the proximity of the cylindrical magnet, but when this is an open terminal, it is converted to a constant voltage source of i * jωL, and M coils are connected in cascade. However, the voltage is not attenuated as long as it is an open terminal. As shown in FIG. 27, since the cascade connection coil is an open terminal, current does not flow except through stray capacitance and termination capacitance, and the induced voltage of one generated coil is superimposed as it is. The voltage is transmitted to the pins of the IC chip and the voltage does not become 1 / M even if the number of coils M is large. For this reason, there is no problem with the voltage amplitude transmitted even with the 101 keyboard. Further, mutual induction between the X coil and the Y coil is not affected if the loop current flowing is small. On the other hand, L = 50 μH * M, in which M inductances are cascade-connected, is the sum of the inductance further multiplied by the bottom iron plate, the input capacitance C3 of the IC chip pin, and the equivalent distributed ground capacitance. LC peaking response in which the termination resistance R is infinite is obtained by terminating with a value equal to a load of about 4 pF in total. This resonance frequency is sufficiently high. As shown in FIG. 27, a positive pulse is generated during an attack and a negative pulse is generated during a release. The amount by which the magnitude of the power generation pulse reaching the pins of the IC chip varies somewhat depending on the position of the coil is not a problem size.
In the upper part of FIG. 26, an X coil is inserted into the X line and a Y coil is inserted into the Y line as a double spiral in parallel. Dividing into X / Y coils by the parallel processing induction type is called a separation coil type. On the other hand, the lower part of FIG. 26 shows a form in which the X line and the Y line are connected by one spiral coil at the intersection. This is called a differential coil format. The conditions are the same for both separate and differential types in that the spiral winding advances from the outer periphery to the inner periphery and requires a jumper or through-hole to exit. In the differential coil format, two-dimensional interleaving is performed in which the winding directions of coils at adjacent intersections in the matrix configuration are reversed. Corresponding to N * M intersections of N rows of X lines and M columns of Y lines, N * M comparators are required, but this is taken out as an open terminal voltage from one coil or short-circuited. There is a method of extracting the induced current by flowing it through a small resistance, and in both cases, the crosstalk between the intersections can be ignored. This point is clearer than the case of the X / Y separation type shown in the upper part. There are several methods for providing the bias in the differential coil type, but since all are simple, the explanation is omitted here. There is no superiority or inferiority in performance between the X / Y separation coil type and the differential coil type, but the X / Y separation coil type becomes a standard form in that a wire harness can be configured. All subsequent descriptions are represented by the X / Y separation coil format.
図26の上段に示した分離コイル形式の誘導型キーマトリックスでは、1つのボタンが押されると組み込まれた磁石がX/Yラインに挿入された同心の2つのスパイラルコイルに近接し、数mV〜のパルスを発電するが、図28に示すように、XラインとYラインを併せて読み取る時にはコイルの巻き方によりその極性は正負が逆になる。この正負のパルスをそのボタンの交差点アドレスに対応する差動増幅器に入力する。この発電パルスの大きさは差動増幅器のDCオフセットより遥かに大きい訳ではないが、外乱はコモンモードとして打ち消され、またインターリーブによっても打ち消されているので、結果として外乱は必要十分に抑圧され、また差動増幅器での熱雑音/ショット雑音よりも遥かに大きい。増幅器の出力はダイオードクランプなどで入力DCオフセットが取り除かれた上で、最大値を見つけて押されたボタンのアドレスが特定される。
Xライン/Yライン上では図28に示したように、1つのボタンが押された時の発電パルスの向きと、隣のボタンが押された時の発電パルスの向きが、逆になるように2次元インターリーブされたものを、差動増幅器に入力する。ICチップのピンの数はN+Mであり、差動増幅器はN*Mである点は、従来のキーマトリックススキャンと同じ数である。コイルの向きが2次元インターリーブしているのに対応して、磁石の着磁の向きも2次元インターリーブしているので、周辺への磁力が軽減し、鉄でできたクリップなどが吸着される磁力は軽減されている。
並列処理の誘導型のN*M個の差動増幅器と最大値回路の消費電流は、キーマトリックススキャン回路とN*M個のコンパレータの消費電流より小さいので、リモコンやワイヤレスキーボードを使わない時に電池切れになるインターバルは長くなり、また並列アナログ処理であるので、応答の時間遅れがない。
1mm〜2mmのストロークとキーを叩く速さがアナログ量として発電パルスの大きさや正負パルスの間隔などに反映されるので、これを快適さとキーを押す確実性の獲得に利用する事ができ、導通型のゴム接点からの大きなコストアップなし切り換えられる。この方法は、考えて見れば図2(f)に示したリードスイッチ型と磁石を使う点では似た所があるが、個別部品として高コストとなるリードスイッチ型は結局導通接点のデジタル的なオン/オフであって、アナログ的な情報を取り出す事もできず、何よりもキースキャンが必要である。
図26の上下段に全体図を示した、誘導型キーマトリックスは一般的にPCキーボードを置き換える事ができるが、リモコンの寿命を半永久化する事にも使う事ができ、注意深い設計でこれまでのゴム接点導通型のボタンの大きさと間隔のまま置き換えられ、〜十数円のコストとアップで済み、幾つかの付加的な機能を享受できる。
一層の信頼性が求められるATMキーパッドで静電容量スイッチ型が選ばれているのを置き換える事もできるが、指先の帯電や指先を介しての外乱の影響を受けない事では、誘導型は静電容量スイッチ型より安定しており、構造が単純で、低コストである。
誘導型は、図29に示すように、ボタンで押された磁石が基板で行き当たる設計と、穴を貫通する設計があり、発電波形が異なり、またボタンの軽妙さを左右する。メンブレン接点では、ラバードームの突起がフィルムに到達した後に、更にフィルムを屈曲させる力と滞留時間が必要であるが、円筒磁石が基板に行き当たる場合の誘導型では、接触した時には発電パルスが既に発生しているという違いがあり、指先が底に押し付けられる過程が必要ではなくなっている。この違いはキータッチに於いて重大な分岐点になる。また円筒磁石が穴を貫通するのは、ボタンの押し方に複合的な意味を持たせる事を可能にする。
両面基板を使った貫通型では、表と裏のスパイラルコイルを同じ右回りではなく、右回りと左回になる差動接続にすれば、可動磁石が基板の厚みの外側にある時は変化分に対する誘導電流が打消し合うが、厚みの間にある時は誘導電流が足し合わされるので急峻な応答になる。指先をキーに乗せて沈んでいる定位置がこの付近にあるような機構の元では、行き止まりのない高感度のセンシングが行われる。差動接続している事で、外乱の影響は格段に抑圧され、配線がツイストされるのと併せて、電磁シールドの要求が緩和される。
円筒磁石の外周の直流の右回りの等価円周電流Iが、それより大きな直径の(或いは小さな直径の)スパイラルコイルと垂直距離dに近づいたときに、コイルにはループ電流iが直流として左回りに流れて平衡しようとするが、iはコイルのインダクタンスLを銅損と放射抵抗の和で割った時定数τで直ぐにゼロに戻ってしまう。即ち1/2πτの遮断周波数以上でIとiの電流誘導の関係i=k*Iは周波数平坦であり、その比例定数kを電流誘導係数と言う。ファラデー世界の電圧対電圧の磁気結合係数kという観念もkに周波数依存性がないが、実際に原因と結果の関係にあるのは、駆動電流I対誘導電流iである。開放端子電圧は、誘導電流iに、周波数領域で、jωLを掛けたものに過ぎない。円筒磁石と誘導電流の間の垂直距離dと誘導係数kの関係は求められているが複雑なものであり、ここでは簡単のために、何の関係もないが、それと似たガウス分布の式に置き換えて取り扱う。図29にその置き換えたdとkの関係を示す。
単純に測定で確認される電流誘導の真実は、別途測定された円筒磁石の外周に当たる円形コイルと発電コイルの間の結合係数kを距離dに対してプロットした曲線を作ると、円筒磁石が等速度で発電コイルを通過した時の誘導電流は、速度が十分に速ければ、結合係数をプロットした曲線と一致する。これを開放端子電圧として観測すると、この曲線を微分したもの(周波数領域でjωLを掛けたもの)と一致する。この事から明らかなのは、因果関係に於ける結果は誘導電流iであり、磁束の変化割合などと言うのは幻想であるのが誰にも分る。これに続いて円筒磁石の通過速度を遅くすると、この曲線より小さな誘導電流になる事が測定される。これはインダクタンスLを銅損と放射抵抗の和で割った時定数τでゼロに戻ろうとするのが効いて来るからであり、その時ピークは幾分手前に来る。ファラデーの主張には何処にも正当性がない事が分る。要するに電流誘導とは駆動電流と逆向きに、直流電流が流れようとするが、時定数τで直ぐにゼロになってしまうので、円筒磁石を速く動かさなくてはならないが、ある程度速ければそれ以上の速度にしても誘導電流は増えない。開放端子電圧はjωLを掛けるので、速く動かすほど電圧が大きくなる。このようにファラデーは100%虚構であると結論づけられそうであるが、レンツが言った事は、直流を直流で打ち消す誘導が起きる事を暗示している正当性のかけらがある。
In the separated coil type inductive key matrix shown in the upper part of FIG. 26, when one button is pressed, the built-in magnet approaches two concentric spiral coils inserted in the X / Y line, and several mV to As shown in FIG. 28, when the X line and the Y line are read together, the polarity is reversed depending on how the coil is wound. The positive and negative pulses are input to the differential amplifier corresponding to the intersection address of the button. Although the magnitude of this power generation pulse is not much larger than the DC offset of the differential amplifier, the disturbance is canceled as a common mode and also canceled by interleaving. As a result, the disturbance is sufficiently suppressed, It is much larger than the thermal noise / shot noise in the differential amplifier. After the input DC offset is removed from the output of the amplifier by a diode clamp or the like, the address of the pressed button is specified by finding the maximum value.
On the X line / Y line, as shown in FIG. 28, the direction of the power generation pulse when one button is pressed and the direction of the power generation pulse when the adjacent button is pressed are reversed. The two-dimensional interleaved one is input to the differential amplifier. The number of pins of the IC chip is N + M, and the number of differential amplifiers is N * M, which is the same number as the conventional key matrix scan. Corresponding to the two-dimensional interleaving of the coil, the direction of magnetization of the magnet is also two-dimensionally interleaving, which reduces the magnetic force to the periphery and attracts iron clips and the like. Has been reduced.
The current consumption of the parallel processing inductive N * M differential amplifier and maximum value circuit is smaller than the current consumption of the key matrix scan circuit and N * M comparators. The interval to be cut becomes long, and since it is parallel analog processing, there is no response time delay.
The stroke of 1 mm to 2 mm and the speed of hitting the key are reflected as analog quantities in the magnitude of the power generation pulse and the interval between positive and negative pulses, which can be used to acquire comfort and certainty to press the key. Switching from the rubber contacts of the mold is possible without significant cost increase. This method is similar to the reed switch type shown in FIG. 2 (f) in terms of using magnets, but the reed switch type, which is expensive as an individual component, is eventually digital in terms of conducting contacts. Since it is on / off, analog information cannot be extracted, and above all, a key scan is required.
The inductive key matrix shown in the upper and lower sections of FIG. 26 can generally replace a PC keyboard, but can also be used to make the life of the remote control semi-permanent. The size and spacing of the rubber contact conduction type buttons can be replaced without changing the cost and up to tens of yen, and you can enjoy some additional functions.
Although it is possible to replace the capacitance switch type with an ATM keypad that requires higher reliability, the induction type is not affected by the charging of the fingertips or disturbance through the fingertips. It is more stable than the capacitance switch type, has a simple structure, and is low in cost.
As shown in FIG. 29, the induction type has a design in which the magnet pressed by the button hits the substrate and a design that penetrates the hole, the power generation waveform is different, and the lightness of the button is influenced. In the membrane contact, after the protrusion of the rubber dome reaches the film, further force and residence time are required to bend the film, but in the induction type when the cylindrical magnet comes into contact with the substrate, the power generation pulse is already There is a difference that it has occurred, and the process of pressing the fingertip against the bottom is no longer necessary. This difference becomes a critical turning point in key touch. In addition, the cylindrical magnet penetrating the hole makes it possible to give a composite meaning to how the button is pressed.
In the feed-through type using a double-sided board, if the front and back spiral coils are not connected in the same clockwise direction, but in a differential connection that turns clockwise and counterclockwise, the amount of change will change when the movable magnet is outside the board thickness. The induced currents cancel each other, but when they are between the thicknesses, the induced currents are added together, resulting in a steep response. Under a mechanism in which a fixed position where the fingertip is placed on the key is near this position, highly sensitive sensing without dead ends is performed. Due to the differential connection, the influence of disturbance is remarkably suppressed, and the wiring is twisted and the requirement for electromagnetic shielding is eased.
When the direct current clockwise equivalent circular current I on the outer periphery of the cylindrical magnet approaches a vertical distance d with a spiral coil having a larger diameter (or smaller diameter), the loop current i is left as a direct current in the coil. Although it flows around and tries to balance, i immediately returns to zero with a time constant τ obtained by dividing the inductance L of the coil by the sum of the copper loss and the radiation resistance. That is, the relationship of current induction between I and i, i = k * I, is equal to or higher than the cutoff frequency of 1 / 2πτ, and the proportionality constant k is referred to as a current induction coefficient. The notion of Faraday world voltage-to-voltage magnetic coupling coefficient k is not frequency-dependent, but what actually has a relation between cause and effect is drive current I versus induced current i. The open terminal voltage is only the induced current i multiplied by jωL in the frequency domain. The relationship between the vertical distance d between the cylindrical magnet and the induced current and the induction coefficient k is required but complicated, and here there is no relationship for simplicity, but a similar Gaussian distribution equation. Replace with and handle. FIG. 29 shows the relationship between the replaced d and k.
The truth of current induction that is simply confirmed by measurement is that if a curve is created by plotting the coupling coefficient k between the circular coil and the power generating coil, measured separately, against the distance d, the cylindrical magnet is equal to the distance d. If the speed is sufficiently high, the induced current when passing through the power generation coil matches the curve plotting the coupling coefficient. Observing this as an open terminal voltage agrees with the derivative of this curve (multiplied by jωL in the frequency domain). From this, it is clear that the result in the causal relationship is the induced current i, and that the change rate of the magnetic flux is an illusion. If the passage speed of the cylindrical magnet is subsequently slowed, it is measured that the induced current is smaller than this curve. This is because it is effective to return to zero with the time constant τ obtained by dividing the inductance L by the sum of the copper loss and the radiation resistance, and at that time, the peak is somewhat ahead. It turns out that Faraday's allegations are nowhere valid. In short, direct current tends to flow in the opposite direction of drive current with current induction, but it becomes zero immediately with the time constant τ, so the cylindrical magnet must be moved quickly, but if it is somewhat fast, it will be more than that The induced current does not increase even at speed. Since the open terminal voltage is multiplied by jωL, the voltage increases as it is moved faster. It seems that Faraday is 100% fictional in this way, but what Lenz said is a piece of legitimacy implying that induction that cancels direct current with direct current occurs.
誘導型で直交する行列を形成する従属接続のスパイラルコイルは、2層/4層/・・のプリント基板で無駄なく実現できる。図30に示すように、奇数層はX巻線とY巻線が外周から内周に掛けて右回りの2重スパイラルであり、スルーホールで偶数層に移り、今度は内周から外周に掛けてそのまま右回りの2重スパイラルである。XラインとYラインはコイルの直列接続であり、この右回りと左回りを交互に反転させるが、円筒形磁石の着磁の向きも反転しているので、コイルが直列接続された1つのXラインを右に進んで行くと正パルスが、左に進んで行くと負パルスが重畳されて行く。Yラインを上に進んで行くと負パルスになる。そのX/Yの差分を取る事がアドレスを特定するAND論理と同じになるのである。図28に示したように、n行目のXラインとm列目のYラインの交差点での磁石のストロークの応答がICチップの増幅器に差動入力されると、そこだけ2倍のパルスが出力し、N*M個の出力の残りは1倍かゼロである。これを比較するとn行目とm列目の交差点のボタンが押された事が分かる。2重スパイラル巻線によってジャンパーではなく単なるスルーホール接続ができ、層数が必要最小限で済む。巻線数が等価的に2倍になりDCオフセットを相対的に軽減できる。
若し円筒磁石が規則正しく図28に示したような2次元インターリーブをしていると、磁石は、図31に示したネットのように、同一平面を保とうとする磁気引力が働く。隣り合う原子/分子の磁気スピンは向きが反転する2次元インターリーブをして引き合う水平面の単層となる自動整列が起こり、垂直方向は同じ向きとなる単一層を形成して安定するので、観測が進む度に何処までも薄い事が判明し、結論づけが先送りされている土星の輪のような安定状態を維持できる。1つの誘導型の円筒磁石が押し下げられると隣の円筒磁石も僅かに押し下げられ、結果として1つの平面を保とうとする力が働くが、その見事な斉一さはニュートン力学平衡では説明が不能な惑星の輪が薄くなる仕組みを理解させる。
誘導型に於いては、円筒磁石がコイルに向かって真っすぐ垂直に下りて来る事が好ましいが、特別にガイドを設けてキーが押される時の傾きを生じないようにする厳しさは要求されない。可動磁石が1枚のシートにくっつけられて、その上のキーと共に押し下げられる場合は、横ずれが起きないので、キーが斜めから押されても問題なく動作し、また隣のキーに触れても、大きな動作をしたキーが選ばれるので、問題がない。指先を乗せてキーが沈み込んでも、そこからの変化に感応するので、これも問題がないという特徴がある。
市場にニーズがあるが実用になる形で実現していない、丸められるシート状のキーボードを改めて考えて見ると、広げると自分でXYZ方向に延びた形を維持する事は、シート自身が平らになろうとする力と、上層と下層の反発力で行われる。後者は上下2つの磁石対の反発力で実現できる。上層と下層のシートがそれぞれ2次元インターリーブをしていると、上下層はそれぞれ単一平面になろうとして前者が満たされる。上面に付けられたキーは磁気反発力で快適な3mm程のストロークを作り出す。これで十分に新しい標準キーボードの性能基準に合致し、製造コストは十分に低い。この形を図31の下段に示した。
An inductive and orthogonally connected spiral coil that forms an orthogonal matrix can be realized without waste on a printed circuit board of 2 layers / 4 layers. As shown in FIG. 30, the odd-numbered layer is a double spiral that turns clockwise from the outer periphery to the inner periphery, and moves to the even layer through the through hole. This is a right-handed double spiral. The X line and the Y line are a series connection of coils, and the clockwise rotation and the counterclockwise rotation are alternately reversed. However, since the direction of magnetization of the cylindrical magnet is also reversed, one X in which the coils are connected in series. A positive pulse is superimposed when the line is advanced to the right, and a negative pulse is superimposed when the line is advanced to the left. When going up the Y line, it becomes a negative pulse. Taking the X / Y difference is the same as the AND logic that specifies the address. As shown in FIG. 28, when the response of the stroke of the magnet at the intersection of the X line of the nth row and the Y line of the mth column is differentially input to the amplifier of the IC chip, twice that number of pulses are generated. Output, the remainder of the N * M outputs is 1x or zero. Comparing this, it can be seen that the button at the intersection of the nth row and the mth column has been pressed. The double spiral winding allows a simple through-hole connection instead of a jumper, and the number of layers is minimized. The number of windings is equivalently doubled, and the DC offset can be relatively reduced.
If the cylindrical magnet is regularly two-dimensionally interleaved as shown in FIG. 28, a magnetic attractive force that keeps the same plane as the net shown in FIG. The magnetic spins of adjacent atoms / molecules are two-dimensionally interleaved with the direction reversed, and automatic alignment occurs as a single layer in the horizontal plane that attracts, and the vertical direction stabilizes by forming a single layer with the same direction. Every time it goes, it turns out that it is thin, and it can maintain a stable state like Saturn's ring where the conclusion is postponed. When one induction-type cylindrical magnet is pushed down, the neighboring cylindrical magnet is also pushed down slightly, and as a result, a force that tries to maintain one plane works. Help them understand the mechanism of thinning the circle.
In the inductive type, it is preferable that the cylindrical magnet descends vertically toward the coil, but it is not required to be strict enough to provide a special guide to prevent tilting when the key is pressed. When the movable magnet is attached to one sheet and pushed down with the key above it, there will be no side shift, so it will work without problems even if the key is pushed from an angle, and even if you touch the next key, There is no problem because the key with the big action is selected. Even if you put your fingertips and the key sinks, you will be sensitive to changes from there, so there is no problem.
If you think again about a rounded sheet-like keyboard that has a need in the market but has not been realized in a practical form, if you open it up, it will be that the sheet itself will be flat to maintain its shape extending in the XYZ direction. It is done with the power to try and the repulsive force of the upper and lower layers. The latter can be realized by the repulsive force of two upper and lower magnet pairs. When the upper and lower sheets are two-dimensionally interleaved, the upper and lower layers are filled with the former, trying to become a single plane. The key attached to the upper surface creates a comfortable stroke of about 3 mm with magnetic repulsion. This meets the performance criteria of a sufficiently new standard keyboard, and the manufacturing cost is sufficiently low. This shape is shown in the lower part of FIG.
誘導型のX/Yコイルを片面のプリント基板で構成するには、リモコンの基板と同じようにジャンパーの問題があるので必ずしも実用的とは言えず、寧ろジャンパーのない両面基板が有用になる。しかしPCキーボードの面積全体に広がる両面基板はそれなりの材料費が掛かり、現在導通型のキーボードがフレキシブルなポリエステルフィルム基板上で印刷パターンを作っているのと比べてコストアップになりかねない。静電容量スイッチではそれを押して、リジッド基板が使われている。誘導型の場合は寧ろ底部の鉄板上に絶縁層を設けた上に単層のダブルスパイラルのX/Yコイルと配線を印刷し、追加層でジャンパーを印刷する方が、性能と製造コストの点で有利であると言える。特に1mgずつでも軽くしたいノートブックPCのキーボードでは、図32に示した、電磁シールドを兼ねる鉄板印刷が有用である。
この鉄板印刷回路に代わり得るのは、同じく図32に示したワイヤーハーネスを鉄板の上に敷く方法であり、N+M本の細い銅線を巻いて自己融着成型して固め、バイアス線を加えたN+M+1極のコネクタでICチップと接続する。何れにせよボタン/磁石の対と銅線だけの重さになり、コーヒーを零してもそのまま動作を続け、取り外して汚れを水洗いする事ができる。ワイヤーハーネスを使う製造コストは必ずしも高くない。このN+M本の銅線からなるワイヤーハーネスは、前記の、N*M個のコイルでXラインとYラインの間を別に接続しなければならない差動コイル形式には向いていない。
In order to construct the induction type X / Y coil with a single-sided printed circuit board, there is a jumper problem as in the case of a remote control board, so it is not always practical, and a double-sided board without a jumper is useful. However, a double-sided board that spreads over the entire area of the PC keyboard requires a certain amount of material costs, which can increase the cost compared to the case where a conductive keyboard currently forms a printed pattern on a flexible polyester film substrate. The capacitance switch uses a rigid board by pushing it. In the case of the induction type, it is better to print the single layer double spiral X / Y coil and wiring on the bottom iron plate and print the jumper on the additional layer. It can be said that it is advantageous. In particular, for a notebook PC keyboard that is desired to be lightened even by 1 mg, iron plate printing that also serves as an electromagnetic shield as shown in FIG. 32 is useful.
An alternative to this iron plate printed circuit is a method of laying the wire harness shown in FIG. 32 on the iron plate, and winding N + M thin copper wires, hardening them by self-fusion molding, and adding a bias wire Connect to IC chip with N + M + 1 pole connector. In any case, it will only weigh the button / magnet pair and copper wire, and will continue to operate even after spilling coffee, and can be removed and washed with water. The manufacturing cost of using a wire harness is not necessarily high. This wire harness composed of N + M copper wires is not suitable for the differential coil type in which the X line and the Y line must be separately connected with the N * M coils.
これまではPCキーボードの、メカニカル接点/メンブレン型/パンタグラフ型/静電容量スイッチ型というキータッチの僅かな違いしかない選択肢と、リモコンボタンの導電性ゴム接点の電極タッチという選択肢のない標準とが与えられていた。新しく密着界面型を選択すると導通させる必要がない分だけ、そのキータッチはこれまでの選択肢とは変わった軽いものに改善されるが、これらとは全く別のキータッチの可能性が誘導型には与えられる。その1番目は、図33に示す磁気浮上である。2つの磁石の磁気反撥力を使う磁気浮上は、ボタンを押し下げるほど上向きの抗力が増す点ではラバードームの押し下げの前半と同じであるが、ラバードームでは接点が必ず衝突する行き止まりが不快感と接点の摩耗をもたらすが、磁気浮上では寧ろ軟着陸で受け止めて跳ね返す際立った安定感があり、衝突で損傷する導通接点はない。
2番目は、同じく図33に示した方法で、構成を天地逆転して、電磁シールド鉄板を上側にして、その裏側に薄い円筒磁石を吸着させたのを動作の始点とし、鉄板に開けた小さな穴を通して磁石を引き離す方法であり、指先の肉の圧迫が磁石と鉄板の吸着力を越えた瞬間に作動するので最速で判定が行われる。より詳しい過程は、鉄板と円筒磁石の磁気吸着は強いので、操作者の指を押し下げるTAP動作が始まっても、磁石は動かず指先の肉の圧迫応力が吸着力に勝てないが、その力が逆転して円筒磁石が鉄板から僅かに離れた瞬間に、鉄板と磁石の吸着力は急速に減衰するが、指先は動かず、圧迫された肉だけが元に戻り、磁石はそれより速く離れて行き、その時既に判別は終わっており、それを追って指は下方に投げ出されて行く。この時の円筒磁石の離間速度は大きいので、離間した途端に発電が行われるのである。キーが現実的に行き止まるのは、浮き出たキーの裏側が鉄板の表面に支える時であるが、その前に指の下降は止まっているので、実際には行き止らず、放物線を辿って帰って来て、再び磁石が鉄板に吸着させる時に起きる衝突音を動作の確認として受け取るか、緩衝材で消音するかの選択肢になる。吸着されていた磁石が鉄板から離れる過程の明快さがボタンの切れの良さに繋がる。磁石と鉄板の関係が天地逆転するだけではなく、人間の頭も上下逆転させて見ないと、普段は見かけないこの不思議なキータッチは、実体験して見るまでなかなかピンと来ない。
Up to now, there is a choice that has only a slight difference in key touch of mechanical contact / membrane type / pantograph type / capacitance switch type of PC keyboard and a standard that does not have an option of electrode touch of conductive rubber contact of remote control button. Was given. When a new close contact interface type is selected, the key touch is improved to be lighter than the previous choices, as much as it does not need to be conducted, but the possibility of a key touch completely different from these is inductive type Is given. The first is magnetic levitation shown in FIG. Magnetic levitation using the magnetic repulsive force of two magnets is the same as the first half of pressing down the rubber dome in that the upward drag increases as the button is pressed down. However, in magnetic levitation, there is a remarkable sense of stability when it is received and bounced back by soft landing, and there is no conducting contact that can be damaged by collision.
The second method is the same as shown in FIG. 33, and the configuration is reversed upside down, the electromagnetic shield iron plate is turned up, and a thin cylindrical magnet is adsorbed on the back side. In this method, the magnet is pulled away through the hole, and the operation is performed at the moment when the pressure of the fingertip meat exceeds the attraction force between the magnet and the iron plate, so the determination is made at the fastest speed. The more detailed process is that the magnetic adsorption between the iron plate and the cylindrical magnet is strong, so even if the TAP operation that depresses the operator's finger starts, the magnet does not move and the compression stress of the fingertip meat cannot overcome the adsorption force, but the force At the moment when the cylindrical magnet is slightly separated from the iron plate by reversing, the adsorption force between the iron plate and the magnet rapidly decays, but the fingertips do not move, only the pressed meat is restored, and the magnet moves away faster. At that time, the discrimination is already over, and the finger is thrown downwards following it. Since the separation speed of the cylindrical magnets at this time is large, power generation is performed as soon as they are separated. The key actually stops when the back side of the raised key is supported on the surface of the iron plate, but before that, the descent of the finger stops, so it does not actually stop and returns to the parabola. The collision sound that occurs when the magnet is again attracted to the iron plate is received as a confirmation of operation, or it is an option to mute with a cushioning material. The clarity of the process in which the magnets that have been attracted away from the iron plate lead to better button breaks. Not only does the relationship between the magnet and the iron plate turn upside down, but the human head is also turned upside down, and this mysterious key touch that you can't usually see is hard to come by until you actually see it.
誘導型は永久磁石がX/Yコイルに近づくアタック時に正パルスを発電し、遠ざかるリリース時に負パルスを発電する。キーマトリックススキャンでキーを押し/離す入力で言えば、並列処理では1往復のストロークで対発生する正パルスと負パルスのどちらか一方、或いは両方をスライスする置き換えになる。キーマトリックススキャンでは、文字ボタンを押し続けていると、同じ文字が連続して入力されてしまうために、単発の押し方になるように気を付けていなければならないという難点を持っているが、この問題はキースキャンの本質であり解決する事はできない。一方並列処理は文字ボタンを押したままでいても入力されるのは普通1文字だけになるようにする。
キースキャン形式のPCキーボードのシフトキーは押し続けている事に意味を持たせているので、ICチップは連続して伝達されるスキャンパルスを検出し続けている。その間は同じ行の他のキーは使わない訳には行かないので、手続きが複雑になり、ICチップに必要なピン数はN*Mより多くなる。一方、並列処理である誘導型/密着界面型のPCキーボードでは、図34に示すように、シフトキーを押し下げた正パルスを検出して負パルスは続かないのを見てシフトキーが押し下げられているのを認識し、正パルスとしての判定が続いている時にシフトキーがリリースされた負パルスをスライスしてその終わりを認識する。これは格段の変更は伴わず、シフトキーを別配線にする事もない。押し下げて離す間に押される他のキーは無傷でパルスを発生する。原則的には、並列処理ではN*M箇所のキーの状態全てを同時に把握する分離判別が可能である。
PCキーボードのCapsLockとNumLockはトグルスイッチであり、並列処理ではキーを押し下げて離した正パルスと負パルスの1往復でオンにし、次の1往復でオフにするトグル動作が構成される。TV用リモコンの音量の増/減ボタンでは、正パルスと負パルスの1往復の時間が短ければ1ステップの音量の増/減であり、長ければ連続ステップの増/減を意味するようにする事ができる。並列処理では、ICチップに必要なピン数はN*Mのままである。
誘導型ではボタンを押す速さやストロークの深さを、アナログ情報として読み取れる可能性を持っている。これまでの導通型キーマトリックススキャンは、スキャンパルスが伝達されるだけなので、その余地はない。静電容量スイッチ型でアナログ量を埋め込もうとするのには無理がある。
The induction type generates a positive pulse when the permanent magnet approaches the X / Y coil, and generates a negative pulse when the permanent magnet is released. Speaking of key matrix scan key press / release input, in parallel processing, one or both of positive pulses and negative pulses generated by one reciprocating stroke is replaced by slicing. In key matrix scan, if you keep pressing the character button, the same character will be input continuously, so you have to be careful to press it once, This problem is the essence of key scanning and cannot be solved. On the other hand, in the parallel processing, even if the character button is kept pressed, only one character is normally inputted.
Since the shift key of the key scan type PC keyboard keeps pressing, the IC chip keeps detecting the scan pulse transmitted continuously. In the meantime, other keys on the same line cannot be used, so the procedure becomes complicated, and the number of pins required for the IC chip is more than N * M. On the other hand, in the induction / contact interface type PC keyboard which is a parallel processing, as shown in FIG. 34, the shift key is depressed by detecting the positive pulse when the shift key is depressed and seeing that the negative pulse does not continue. When the determination as a positive pulse continues, the negative pulse with the shift key released is sliced to recognize the end. This is not accompanied by a significant change, and the shift key is not separately wired. Other keys that are pressed while being pressed down and released will generate a pulse with no damage. In principle, in parallel processing, it is possible to perform separation determination that simultaneously grasps all N * M key states.
CapsLock and NumLock of the PC keyboard are toggle switches, and in the parallel processing, a toggle operation is configured in which the key is turned on by one reciprocation of the positive pulse and the negative pulse which are released by pressing the key and turned off by the next one reciprocation. In the volume increase / decrease button of the TV remote control, if the time of one reciprocation of the positive pulse and the negative pulse is short, it means increase / decrease of the volume of one step, and if it is long, it means increase / decrease of the continuous step. I can do things. In parallel processing, the number of pins required for the IC chip remains N * M.
The inductive type has the possibility of reading the speed of pressing a button and the depth of the stroke as analog information. The conventional conduction type key matrix scan has no room for it because only the scan pulse is transmitted. It is impossible to embed an analog quantity with a capacitance switch type.
図35に示すように、高さ方向に着磁した円筒形磁石を、中心軸を合わせたコイルの中をZ軸方向に等速度で通過させると、短絡したコイルにはパルス電流が流れ、コイルを開放していると、この短絡パルス電流を微分した形(即ちjωLを掛けた形)のゼロクロス開放端子電圧パルスが発電される。短絡誘導電流もその開放端子電圧もZ=0、即ち時間軸のt=0の両側で対称的にはならず、インダクタンスLを銅損と放射抵抗で割った時定数分によってピークが手前に来る応答変化になるが、ここでは簡単のために対称的であるとして記述している。等速度運動の方向を逆にし、また横軸をZ座標ではなく時間座標とした場合、上から下へ運動しても、下から上へ運動しても同じ波形になるので、下方に行く応答が上側にいるか下側にいるかで正負が逆になる。また円筒磁石がコイル面から反対側に行けないで衝突する場合も簡単のために、ただ対称的であるとした電流/電圧波形の片側だけとして、先ず理解する。
並列処理の誘導型のキーボードや、それ以外に電磁誘導を利用するあらゆる機器の設計に於いて、具体的に短絡誘導電流や開放端子誘起電圧がどのように現れるのかが計算できれば、精度が増し試行錯誤を繰り返さずに済み、最初から最適化設計に近いものができる。電磁誘導理論の誘起電圧なるものが、交鎖磁束の時間変化(jωを掛ける事)に比例すると主張する考えに基づくと、現実と一致する計算結果は得られない。それは因果関係が正しく認識されていなかったためであると言える。原因は電流Iであり、結果も誘導される電流iであり、同じ次元の2つは周波数平坦な電流誘導関係の無名数kで結ばれている。両者の関係が逆転して原因がiで結果がIでも、正規化された元では同じ係数kが成り立つ。等価円周電流がIである円筒磁石をコイルからの距離dに近づけた時に、周囲電流Iが突然ステップ状に(位置変化、或いは時間変化として)登場し、コイルには電流iが逆向きにステップ状に突然流れようとする。通常コイルには突然ステップ状の電流は流せず、ランプ変化の電流となるが、kが1である場合は円筒磁石が突然ステップ状に現れた事と、コイルに逆向きのステップ状の電流が突然流れた事が相殺しており、誘導電流iはステップ状である事ができる。実際にはkが1より小さい分ランプ変化となるが、この問題は本質から外れるので、ここでは電流はステップ状に変化できると言う省略をする。
ファラデーが磁束変化の周波数に誘起電圧が比例すると考えたのは、原因Iに対して結果をiではなく、誘起電圧=jωL*iを見たからであるが、本来の結果のiは周波数特性がなく、i=k*Iである。電流誘導係数kはしかし〜数十Hzの低域に於いては図35に示したように減衰し、直流の応答がゼロになる。これはコイルのインダクタンスLを銅損と放射抵抗の和で割った時定数τで減衰するからであり、jωL*i=誘起電圧と言うファラデーの形とは無関係である。このような正しい関係に基づいて、円筒磁石とコイルの垂直距離が近づいた時にスッテプ上のiがどのように変化するかは、図29の近似式を用いると、容易に逐次計算で求まるが、ステップ変化が時定数τで減衰して残った電流の値に、新しいステップ状の変化分が加算されるのではなく、残っていた電流を新しく置き換える近似(即ち誘導電流がステップ状に変化できるという、本質からは外れていない仮定)の元で、数式7のように求められる。これは単純に数値計算され、図35に示したパルス応答になる。
並列型のキーマトリックスでは、各スパイラルコイルを短絡して使う場合もあるが、同じX/Yライン上で従属接続して開放端子電圧を使う場合もある。その場合は短絡誘導電流の波形を周波数領域に変換してjωLを掛けて、再び時間領域に戻せば、開放端子電圧の波形になる。このように並列処理では密着界面型も誘導型も、最適な形が初めから分るので徒に試行錯誤を重ねる必要がないと言える。トカマクのコイルもまた例外ではない。
ここで密着界面型の厳密な計算法と、誘導型の厳密な計算法が時定数τと言う点で同一である事が分るが、これが電磁気学に於ける落とし穴を1つ埋める事になる。即ちファラデーが周波数に比例するとか、磁束の変化割合に比例するとか考えてしまったのは、単に時定数τで減衰しようとしているのが、ステップ変化が次々とやって来るので、減衰し切れないのに気付かなかっただけの話である事が理解される。これで周波数平坦な電流応答になったものを、jωLを掛けたり、1/jωCを掛けたりするのは、光の伝播速度との相対関係が現れている。
PCキーボードはデスクトップPCに接続される外付け用でも、ノートブックPC用の組込型の場合も、電磁シールドのために底部に鉄板を敷いて、それを接地するのが一般的である。誘導型をPCキーボードに適用する時に、底に敷くか上方を覆う鉄板としての影響抜きで考える事はできない。コイルが鉄板の上に敷かれていると、中心軸を合わせた円筒形磁石を近づけて誘導される短絡電流は、鉄板が敷かれていない場合に比べて大きくなる。誘起される開放端子電圧は、この短絡誘導電流に掛け合わせるべきjωLのインダクタンスLも鉄板の存在で大きくなっているので、開放端子電圧の増加は短絡電流の増加分より大きくなる。このように電磁シールドとしての薄い鉄板は、誘導型の基本原理として検出電圧の増倍に有効に働く。コイルやその配線は鉄板に密着してもよく、鉄板上の銅配線(POF)という新しい形が出来上がる。
同じく図35に示したように、厚みdの両面PCB基板の両側にコイルを設けて発生する電流応答の差分を取ると、S字曲線を得て、dの幅でゼロクロス応答の直線性の範囲になる。これは加速度センサーなどに使われる。
図36に示すように、底に敷いた鉄板の表側にスパイラルコイルを形成した内側に向かって上から円筒磁石をラバードームなどの手段で与えられた抗力に逆らって押し下げて、位置と時間に関しての放物線運動をさせて近づけると最下点でピークとなる正パルスを発生するのがオンタイプである。これに対して円筒磁石を鉄板の裏側にスパイラルコイルを形成した内側で吸着した状態から、中心に開けられた小さな穴を通して押し下げると、離れる時に負パルスが現れ、放物線運動をして再び吸着した時に正パルスが対称的に現れるのがオフタイプである。オフタイプは鉄板の下の銅配線(PUF)という形になる。オフタイプではこれまでのラバードームの抗力とフックバネの機能は、円筒磁石の吸着力がその役割を果たすので、不要である。
ネオジウム磁石は空気中で錆びるので、ニッケルコーティングされるのが普通であるが、これをプラスチックで行う事もできる。プラスチックコーティングは円筒磁石が鉄板に吸着する衝撃を和らげ、ボタンの切れを調整する役割を果たす。
As shown in FIG. 35, when a cylindrical magnet magnetized in the height direction is passed through a coil with the central axis aligned at a constant speed in the Z-axis direction, a pulse current flows through the short-circuited coil, and the coil Is opened, a zero-cross open terminal voltage pulse in a form obtained by differentiating the short-circuit pulse current (ie, multiplied by jωL) is generated. Neither the short-circuit induced current nor its open-circuit voltage is symmetrical on both sides of Z = 0, that is, t = 0 on the time axis, and the peak comes to the front by the time constant obtained by dividing the inductance L by the copper loss and the radiation resistance. Although this is a response change, it is described here as being symmetric for simplicity. If the direction of constant velocity motion is reversed and the horizontal axis is time coordinate instead of Z coordinate, the same waveform will be generated regardless of whether it moves from top to bottom or from bottom to top. The sign is reversed depending on whether is on the upper side or the lower side. Also, when the cylindrical magnet collides without going to the opposite side from the coil surface, for the sake of simplicity, it will first be understood as only one side of the current / voltage waveform that is assumed to be symmetrical.
If you can calculate how the short-circuit induced current and the open-circuit induced voltage appear in the design of parallel processing inductive keyboards and any other devices that use electromagnetic induction, the accuracy will be increased. There is no need to repeat the mistakes, and it is possible to achieve an optimization design from the beginning. Based on the idea that the induced voltage in the electromagnetic induction theory is proportional to the time change of the interlinkage magnetic flux (multiplying jω), a calculation result consistent with the reality cannot be obtained. It can be said that the cause-and-effect relationship was not correctly recognized. The cause is the current I, and the result is also the induced current i, and the two of the same dimension are connected by an unknown number k of a current induction relation with a flat frequency. Even if the relationship between the two is reversed and the cause is i and the result is I, the same coefficient k is established on the normalized basis. When a cylindrical magnet having an equivalent circumferential current of I is brought close to the distance d from the coil, the ambient current I suddenly appears in a step-like manner (position change or time change), and the current i is reversed in the coil. It tries to flow suddenly in steps. Normally, a stepped current does not flow suddenly through the coil, and the current of the lamp changes. However, when k is 1, the cylindrical magnet suddenly appears in a stepped shape, and a reverse stepped current flows in the coil. The sudden flow cancels out, and the induced current i can be stepped. In actuality, the lamp changes by k being less than 1, but this problem is out of the essence, so that the current can be changed in steps.
The reason why Faraday thought that the induced voltage was proportional to the frequency of magnetic flux change is that the result is not i for cause I, but induced voltage = jωL * i, but the original result i has frequency characteristics. I = k * I. However, the current induction coefficient k is attenuated as shown in FIG. 35 at a low frequency of ˜tens of Hz, and the direct current response becomes zero. This is because the inductance L of the coil is attenuated by a time constant τ obtained by dividing the inductance L of the coil by the sum of the copper loss and the radiation resistance, and is irrelevant to the Faraday shape of jωL * i = induced voltage. Based on such a correct relationship, how the i on the step changes when the vertical distance between the cylindrical magnet and the coil approaches can be easily obtained by sequential calculation using the approximate expression in FIG. Instead of adding a new step-like change to the value of the current remaining after the step change is attenuated by the time constant τ, an approximation that replaces the remaining current anew (that is, the induced current can change in a step-like manner) (Assuming not deviated from the essence). This is simply numerically calculated, resulting in the pulse response shown in FIG.
In the parallel type key matrix, the spiral coils may be used by being short-circuited, but the open terminal voltage may be used by being cascade-connected on the same X / Y line. In that case, if the waveform of the short circuit induction current is converted to the frequency domain, multiplied by jωL, and returned to the time domain again, the waveform of the open terminal voltage is obtained. In this way, it can be said that in parallel processing, it is not necessary to repeat trial and error since the optimum shape is known from the beginning for both the contact interface type and the induction type. Tokamak coils are no exception.
Here, it can be seen that the exact calculation method of the contact interface type and the exact calculation method of the induction type are the same in terms of the time constant τ, but this fills one pitfall in electromagnetics. . In other words, I thought that Faraday is proportional to the frequency or proportional to the rate of change of the magnetic flux. It is understood that the story was just not noticed. When a current response with a flat frequency is multiplied by jωL or 1 / jωC, a relative relationship with the propagation speed of light appears.
Whether the PC keyboard is externally connected to a desktop PC or a built-in type for a notebook PC, an iron plate is generally placed on the bottom for electromagnetic shielding and grounded. When the induction type is applied to a PC keyboard, it cannot be considered without the influence of an iron plate that lays on the bottom or covers the top. When the coil is laid on the iron plate, the short-circuit current induced by bringing the cylindrical magnet aligned with the central axis closer is larger than when the iron plate is not laid. The induced open terminal voltage is increased by the presence of the iron plate in the inductance L of jωL to be multiplied by this short circuit induction current, so that the increase in the open terminal voltage is larger than the increase in the short circuit current. Thus, a thin iron plate as an electromagnetic shield works effectively for multiplication of the detection voltage as an inductive basic principle. The coil and its wiring may be in close contact with the iron plate, creating a new form of copper wiring (POF) on the iron plate.
Similarly, as shown in FIG. 35, when the difference between the current responses generated by providing the coils on both sides of the double-sided PCB substrate having the thickness d is obtained, an S-shaped curve is obtained, and the linearity range of the zero cross response with the width of d become. This is used for acceleration sensors.
As shown in FIG. 36, the cylindrical magnet is pushed down from the upper side toward the inner side where the spiral coil is formed on the front side of the iron plate laid on the bottom against the drag given by means such as a rubber dome, and the position and time are related. It is on-type to generate a positive pulse that peaks at the lowest point when parabolic movement is made closer. On the other hand, when a cylindrical magnet is attracted inside the spiral coil formed on the back side of the iron plate, if it is pushed down through a small hole opened in the center, a negative pulse appears when leaving, and when parabolic motion is adsorbed again It is off-type that positive pulses appear symmetrically. The off-type is in the form of copper wiring (PUF) under the iron plate. In the off type, the conventional drag force of the rubber dome and the function of the hook spring are unnecessary because the attracting force of the cylindrical magnet plays its role.
Since neodymium magnets rust in the air, they are usually coated with nickel, but this can also be done with plastic. The plastic coating reduces the impact of the cylindrical magnet adsorbing on the iron plate and plays a role in adjusting the button breakage.
誘導型に於いて、鉄板が介在しない、円筒磁石と発電コイルだけの関係は、電流誘導がその原理である。これは円筒磁石には配向した電子スピン電流の総和として、右回りの周囲電流Iが側面の表面に流れていて、それ以外の内部電流や端面電流は流れていない。その大きさは時間変化しないので、離間した位置から密着位置に突然直流電流Iが現れると、それと逆向きの左回りの直流電流iがコイルに突然流れようとするステップ状の変化が起きるが、その変化はループコイルのインダクタンスLをコイルの銅損と放射抵抗の和で割った値の時定数τで減衰してゼロになるので、直流ではなくパルス電流となる。開放端子電圧はこれを更に微分した形であり、具体的にはi*jωLのパルス電圧が発電される。鉄板があると、このインダクタンスLが大きくなり、同じ誘導電流iに対してパルス電圧が増倍される。
図36で示したように、コイルの直下に電磁シールドの役割を兼ねる鉄板があると、右回りの等価円周電流を持つ円筒磁石が突然密着位置に現れると、鉄板の電子スピンが磁化配向した和として、鉄板に同じ右回りの磁化電流を磁化誘導する。時定数τが無限大で直流成分としても応答するステップ状の変化として現れた右回りの磁化電流は、コイルに左回りの電流をステップ状の変化として誘導し、この間接の誘導電流も同じ銅線上で時定数τで減衰する。円筒磁石の突然の接近が直接コイルに誘導する電流は左回りで、鉄板の磁化電流経由で間接的に誘導する電流も左回りなので両者は加算される。
一方、右回りの円周電流を持つ円筒磁石が突然密着位置に現れると、鉄板に左回りの誘導電流(渦電流)が流れて、鉄板に流れる右回りの磁化電流を差し引くが、誘導電流の銅損が大きいために時定数τが小さくなる事も含めて、磁化電流が卓越しているので、鉄板の場合、誘導電流は無視できる。
鉄板に流れる磁化電流は、磁石の右回りの円周電流と同じ右回りなので、ローレンツ力によって磁石は鉄板に吸着される。一方の誘導電流は、左回りなのでコイルは磁石から僅かな反発力を受ける。これを解して銅板が反磁性だと称するのは適確なものの見方とは言えず、鉄板では磁化電流が誘導電流を大きく上回り、銅板では銅原子がスピン配向せず、磁化電流がゼロに等しくなって、逆向きの誘導電流だけが取り残されると言うだけである。
誘導型の天地逆転の形式で鉄板に吸着している円筒磁石を引き剥がす時に、垂直に下すためのガイドがなくても、比較的真っ直ぐに下りて来る。例え斜めに下がっても、発電パルスに格段の影響はない。隣のキーに触れてもより大きく変化したキーが選択されるなど許容性が広いのが特徴である。引き剥がす初期抗力を緩和するために、図36に示したように、金属バネを追加すると従来の感触に近づく。
In the induction type, the current induction is the principle of the relationship between the cylindrical magnet and the power generation coil without the iron plate. In the cylindrical magnet, as the sum of the oriented electron spin currents, a clockwise ambient current I flows on the side surface, and no other internal current or end surface current flows. Since the magnitude thereof does not change with time, when a direct current I suddenly appears at the contact position from a separated position, a counterclockwise direct current i opposite to the direct current i suddenly flows through the coil, The change attenuates to zero with a time constant τ, which is a value obtained by dividing the inductance L of the loop coil by the sum of the copper loss of the coil and the radiation resistance, and thus becomes a pulse current instead of a direct current. The open terminal voltage is a form obtained by further differentiating this, and specifically, a pulse voltage of i * jωL is generated. If there is an iron plate, the inductance L increases, and the pulse voltage is multiplied for the same induced current i.
As shown in FIG. 36, when there is an iron plate that also serves as an electromagnetic shield immediately below the coil, when a cylindrical magnet having a clockwise equivalent circumferential current suddenly appears at the close contact position, the electron spin of the iron plate is magnetized and oriented. As a sum, the same clockwise magnetization current is induced in the iron plate. The clockwise magnetization current that appears as a step-like change that responds even as a DC component with an infinite time constant τ induces a counterclockwise current to the coil as a step-like change, and this indirect induced current is also the same copper Attenuates with a time constant τ on the line. The current induced directly in the coil by the sudden approach of the cylindrical magnet is counterclockwise, and the current indirectly induced via the magnetizing current of the iron plate is also counterclockwise.
On the other hand, if a cylindrical magnet with a clockwise circumferential current suddenly appears at the close contact position, a counterclockwise induced current (eddy current) flows through the iron plate and subtracts the clockwise magnetizing current flowing through the iron plate. Since the magnetizing current is excellent, including the fact that the time constant τ becomes small due to the large copper loss, the induced current can be ignored in the case of an iron plate.
Since the magnetizing current flowing in the iron plate is clockwise, which is the same as the clockwise current of the magnet, the magnet is attracted to the iron plate by the Lorentz force. One induced current is counterclockwise, so the coil receives a slight repulsive force from the magnet. Solving this and calling the copper plate diamagnetic is not an accurate view, but in the iron plate, the magnetizing current is much higher than the induced current, and in the copper plate, the copper atoms are not spin-oriented and the magnetizing current is zero. All that is equal is that only the reverse induced current is left behind.
Even when there is no guide for lowering the cylindrical magnet that is attracted to the iron plate in the form of inductive top-and-bottom reversal, it comes down relatively straight. Even if it falls diagonally, there is no significant effect on the power generation pulse. It is characterized by wide tolerance, such as selecting a key that has changed more greatly even if it touches an adjacent key. In order to relieve the initial drag to be peeled off, as shown in FIG. 36, when a metal spring is added, it approaches the conventional feel.
円筒磁石がコイルに速く近づく事を、近づいた位置に右回りの等価円周電流が突然現れるステップ状の変化が起きると考えると、コイルにはステップ電流が左回りに流れようとするが、コイルのインダクタンスLを銅損と放射抵抗の和で割った時定数τで直ぐに減衰する。ファラデーの誘起電圧が鎖交磁束の時間微分に比例すると推定したのは、高周波になるほど、この時定数による減衰が起きない仕組みの現象的な解釈である。現実には結果である短絡誘導電流は、原因である駆動電流の大きさを越える事はなく、開放端子電圧が周波数と共に何処まででも大きくなると考える磁束の時間変化の説明は、因果関係の理解として適切とは言えない。直接の因果関係は駆動電流対短絡電流であり、誘起されるという開放端子電圧は鳳/テブナンの定理に基づいて短絡電流にjωLを掛けたものになる。
右回りの等価周囲電流が流れている円筒磁石がコイルから遠ざかると、左回りの電流が突然追加されたのと同じなので、コイルには右回りの電流が過渡的に流れ、コイルのインダクタンスLを銅損と放射抵抗の和で割った時定数τで直ぐに減衰する。図37に示すように、この時コイルが鉄板の上に乗っていれば、鉄板に磁化電流がステップ状に流れるか、ステップ状に消えるので、円筒磁石の登場/退場がコイルに直接誘導する電流に加算される。円筒磁石の登場/退場が鉄板に誘導する逆向きの渦電流は、磁化電流より遥かに小さいので無視できる。
一方、円筒磁石と鉄板の間に働く磁気引力を考えると、同じく図37に示したように、円筒磁石の右回りの周囲電流は、鉄板上に右回りの磁化誘導電流(軌道電子スピンの配向)を流し、両者がローレンツ力で引き合う。時定数τはスピン配向であるために無限大である。これは密着すると強い吸着力になり、その間にスペーサを入れる事で、密着している時と離間した時の引力の差を縮める事ができる。
天地逆転の形式のように、鉄板の上のボタンと鉄板の裏側の円筒磁石を、アームで連結させるための小さな穴が開いているような場合は吸着力が減るが、それを単に鉄板の対向面積が減るからだと説明するのは正しい理解とは言えず、そこからの応用問題が解けなくなる。鉄板の上の円筒磁石の右回りの円周電流は、その円周が鉄板に投影された円形域に右回りの磁化電流を磁化誘導しようとする。この磁化電流ループは、その内部の小さな右回りのループの集合に分解して考える事ができるが、この小ループは隣接する円弧が打消し合うので、その集合の外周のループがローレンツ力を決めている。ところが中央に小さな穴があると、小ループが欠落しているので、結果として穴が開いた内縁部には、左回りの磁化電流が流れ、この磁化電流と円筒磁石の右回りの周囲電流との間でローレンツ斥力を生じているのである。即ち鉄の対向部の面積が小さいからだという説明は間違っている。
円筒磁石が通過できる穴を開けた鉄板に対して、その中に嵌めこんだ円形磁石は、上下方向に関して鉄板と同じ水平位置になろうとする。これは、円筒磁石の右回りの周囲電流が、鉄板の穴が開いた内周縁に右回りの磁化電流を磁化誘導し、この両者がローレンツ力で引き合う力の垂直成分が重力と平衡する。ところが、鉄リングの上方に円筒形磁石を置くと、真上から横ずれして、円筒磁石は輪の部分の上に移って平衡する。この時、穴の内周縁に流れていた左回りの磁化電流からの斥力と、新しく輪の部分の右回りの磁化電流の引力で中心からずれて、輪の部分の真上に移動する。このように、磁気引力を永久磁石電流と磁化電流として考えた場合には正しい理解が得られるが、磁力線という考えからは正しい結果は決して得られないのである。
つまり、磁力線は本質的に存在するものではなく、駆動電流が動く事は、自由電子の移動による誘導電流と、軌道電子のスピン配向による磁化電流を引き起こし、電流と電流の間のローレンツ力が働くのである。また駆動電流の時間変化(=交流)というのも、磁力線が本質的に存在するものではなく、電流の登場と退場の集まりが、ステップ状の変化電流を構成し、それがコイルのインダクタンスLを銅損と放射抵抗の和で割った時定数τで直ぐに減衰するのを、ファラデーが周波数に比例すると解釈して今日に至ったに過ぎない。
Considering that the cylindrical magnet approaches the coil quickly and that a step-like change in which a clockwise equivalent circumferential current suddenly appears at the approached position occurs, the step current tends to flow counterclockwise in the coil. Is immediately attenuated by a time constant τ obtained by dividing the inductance L by the sum of copper loss and radiation resistance. The fact that Faraday's induced voltage is estimated to be proportional to the time derivative of the interlinkage magnetic flux is a phenomenological interpretation of the mechanism in which attenuation due to this time constant does not occur at higher frequencies. In reality, the short-circuit induced current that is the result does not exceed the magnitude of the drive current that is the cause, and the explanation of the time variation of the magnetic flux that the open-circuit voltage will increase with frequency is as an understanding of the causal relationship Not appropriate. The direct cause-and-effect relationship is the drive current versus the short-circuit current, and the open-circuit voltage that is induced is the short-circuit current multiplied by jωL based on the Theo / Thevenin theorem.
When a cylindrical magnet with a clockwise equivalent ambient current flows away from the coil, the counterclockwise current is transiently added to the coil because the counterclockwise current is suddenly added. It decays immediately with a time constant τ divided by the sum of copper loss and radiation resistance. As shown in FIG. 37, if the coil is on the iron plate at this time, the magnetizing current flows in the iron plate stepwise or disappears stepwise, so that the appearance / retraction of the cylindrical magnet directly induces the coil. Is added to The reverse eddy current induced by the appearance / retraction of the cylindrical magnet in the iron plate is much smaller than the magnetizing current and can be ignored.
On the other hand, considering the magnetic attraction acting between the cylindrical magnet and the iron plate, as shown in FIG. 37, the clockwise ambient current of the cylindrical magnet is the clockwise magnetization-induced current (orbital electron spin orientation on the iron plate). ), And the two are attracted by Lorentz force. The time constant τ is infinite because of the spin orientation. When this is in close contact, it becomes a strong adsorption force, and by inserting a spacer between them, the difference in attractive force between the close contact and the separation can be reduced.
If there is a small hole for connecting the button on the iron plate and the cylindrical magnet on the back side of the iron plate with an arm as in the case of upside down, the adsorption power will decrease, but it will simply be Explaining that it is because the area is reduced is not a correct understanding, and the application problem from there cannot be solved. The clockwise circumferential current of the cylindrical magnet on the iron plate attempts to induce a clockwise magnetization current in a circular area whose circumference is projected onto the iron plate. This magnetizing current loop can be thought of as broken down into a small set of clockwise loops inside, but this small loop cancels out adjacent arcs, so the outer loop of the set determines the Lorentz force. ing. However, if there is a small hole in the center, a small loop is missing, and as a result, a counterclockwise magnetization current flows through the inner edge of the hole, and this magnetization current and the clockwise ambient current of the cylindrical magnet Lorenz repulsive force is generated between them. In other words, the explanation that the area of the facing part of iron is small is wrong.
With respect to the iron plate with a hole through which the cylindrical magnet can pass, the circular magnet fitted therein tends to be in the same horizontal position as the iron plate in the vertical direction. This is because the clockwise ambient current of the cylindrical magnet induces a clockwise magnetization current around the inner periphery of the iron plate hole, and the vertical component of the force attracted by the Lorentz force balances with gravity. However, when a cylindrical magnet is placed above the iron ring, the cylindrical magnet moves laterally from right above, and the cylindrical magnet moves onto the ring portion and equilibrates. At this time, it shifts from the center by the repulsive force from the counterclockwise magnetizing current flowing in the inner peripheral edge of the hole and the attracting force of the clockwise magnetizing current of the new ring portion and moves right above the ring portion. Thus, when magnetic attraction is considered as a permanent magnet current and a magnetizing current, a correct understanding can be obtained, but a correct result can never be obtained from the idea of magnetic field lines.
In other words, magnetic field lines do not exist essentially, and the movement of the drive current causes an induced current due to the movement of free electrons and a magnetizing current due to the spin orientation of orbital electrons, and the Lorentz force between the currents works. It is. Also, the time change (= alternating current) of the drive current is not essentially a line of magnetic force, but the appearance and exit of the current constitutes a step-like change current, which causes the coil inductance L to change. The fact that the Faraday is proportional to the frequency has just arrived today because it decays immediately with the time constant τ divided by the sum of copper loss and radiation resistance.
PCキーボードに多用されるラバードームをボタンと導通接点の間に入れると、図38に示すような屈曲点があり、それを越すと一旦抗力が減り、更に押し下げると再び抗力が増加する変曲点がある。ラバードームの突起がフィルム基板の表面に到達すると、抗力が急上昇して、待っていた導通点に達し、そこでいよいよ行き止まる。クリック音は突起がポリエステルフィルムに達した衝撃音であり、必ずしも導通に至った合図ではなく、音はすれども導通しない事が起きる。それならばクリック音は当てが外れた不快音になる。キーボードのボタンは、ストッパーでカバーに押し付けられているので、抗力はゼロからのスタートではなく、既に初期抗力を持っている。指先をボタンに乗せても、指先の肉が圧迫された応力が初期抗力より小さければボタンは沈まない。屈曲点の閾値は、寧ろ梯子が外れて加速された勢いで、下のフィルムを屈曲させるという魂胆に沿っていると言える。
静電容量スイッチ型では、ラバードームに加えて円錐形金属バネが挿入され、F=kXのフックの法則の直線的な抗力が発生するが、やはりストッパー位置でカバーに押されて縮んでいる状態の初期抗力が始点で掛かる。ストロークの始まりや、ブラインドタッチのホームポジションで、指先に力が加わって指先の肉が圧縮される応力が、ラバードームの屈曲点前の抗力と平衡していたものが、均衡が破れボタンが下降し、屈曲点までは抗力が増加し、それを越して抗力が減った後、変曲点で再び抗力が増加しながらフィルム基板の表面に当たり、その後余っている勢いでフィルム基板を屈曲させてメンブレンが導通する仕組みは、メンブレン接点が導通する瞬間の下降速度が限りなくゼロで、接点に大きな衝撃が加わらず、しかし毎回の接触で界面がリフレッシュされる程度の速度が余っていて、決して速度不足で導通不良にはならない、という極めてクリティカルな条件を突きつけられている。密着界面型にはこのようなクリティカルな条件はなく、誘導型は位置や力より寧ろ速度を要求している。
事の本質は単に指先をボタンに乗せている時にはボタンは障壁によって僅かしか沈み込まず、意思を持って打とうとした時に障壁を越えてから密着導通の位置まで素早く下降させる事であり、この目的は、例えばボタンを定位置に留めて置くような一般的な仕組みと、最下点に行ったボタンを自動的に上方に引き戻す仕組みで置き換える事ができる。
図38に示したように、ラバードームは上から押し潰された時に高さが半分程になるが、そこで突起が下に当たるので、それ以上深く押される大きな変形での挙動は考慮されていない。これに対して金属コイルバネは、上部に行く程直径が小さくなっていれば、押し潰された時に、金属線の直径の高さ1本分まで低くなる。コイルばねを成型してから、焼き入れる時の形状が弛緩状態を決めるので、フックバネのF=kXの比例係数kと、初期抗力を分離して設定する事が可能である。
改めて抗力プロファイルの違いを見渡すと、図39に示すように、ストロークの終わりに屈曲したラバードームの突起がフィルムに接した後、残った勢いによる強い圧力で、フィルムの直径5mmほどの部分を屈曲させてメンブレン接点を導通させる目的が果たされる事から逆算してラバードームの50〜60gの障壁を含めた全てが存在していたと言える。軽快なキータッチと言っても、この前提条件の中での快適さであるに過ぎない。突起がフィルムに触れた後の核心部分ではなく、そのための助走の過程のキータッチを云々しているのは本末転倒の部分がある。並列処理では誘導型だけを例に取っても、キータッチと核心部分の乖離はなく、やるべき事の的が絞られ、自由度は逆に増す。
先ず磁気浮上型ではキーが磁気浮上で浮き上がっているのをストッパーで押さえているのが始点であり、指先を乗せただけでは沈まない。これは軽快なキータッチであるが、キーを押し下げた時に抗力が増すので、キーの格納をするのが、始点より大きな力になっている。磁気浮上の代わりにラバードームを使うと、メンブレン接点より改善するが、好ましい感触とは言えない。
鉄板の大きな穴の位置に可動磁石を宙吊りにすると、小さな閾値を越えて、抗力は単調に減少し、検出は始点の直ぐ後に行われる。これに対して、天地逆転の形式では、抗力が単調に減少するが、円筒磁石を引き剥がす初期閾値以降には抗力の極大値がない。
ノートブックPCの極力薄くしたキーボードのボタンの1mm程になってしまっているストロークを、より軽く、閾値が小さい、2〜3mmの、より快適なものにするのを、磁気浮上型などで達成する事を考えると、先ず液晶パネルを開いた時にボタンが数mm浮き上がってストッパーで止まるようにし、不快と言える1mmの短い不快なストロークを回避できる。浮き上がっているボタンは、液晶パネルを閉じた時に沈み込むが、液晶パネルの表面に圧迫痕を残さない程度の反発力であるとすると、浮き上がった位置からの僅かな沈み込みで発電パルスが得られるという事になる。これは現在のPCキーボードが50〜60gの閾値であるのに比べると、遥かに軽いタッチで操作する事になる。これはキータッチの1つの有り様になると言える。
When a rubber dome often used for a PC keyboard is inserted between a button and a conductive contact, there is a bending point as shown in Fig. 38, and when it is passed, the drag decreases once, and when it is further pressed, the drag increases again. There is. When the protrusion of the rubber dome reaches the surface of the film substrate, the drag increases rapidly, reaches the point of conduction that has been waiting, and finally stops there. The click sound is an impact sound that the projection reaches the polyester film, and is not necessarily a signal that the conduction has occurred, and the sound is not conducted at all. Then, the click sound becomes an unpleasant unpleasant sound. Since the keyboard buttons are pressed against the cover with a stopper, the drag is not starting from zero, but already has an initial drag. Even if the fingertip is placed on the button, the button will not sink if the stress applied to the fingertip meat is smaller than the initial drag. It can be said that the threshold of the bending point is in line with the spirit of bending the lower film with the momentum accelerated by the ladder being removed.
In the capacitance switch type, a conical metal spring is inserted in addition to the rubber dome, and the linear drag of F = kX hook law is generated, but it is still compressed by being pushed by the cover at the stopper position. The initial drag is applied at the starting point. At the beginning of the stroke or at the blind touch home position, the force applied to the fingertip and the stress that compresses the fingertip's meat was balanced with the drag before the inflection point of the rubber dome. Then, the drag increases until the bending point, and after the drag decreases, the drag increases again at the inflection point and hits the surface of the film substrate. As for the mechanism of conducting, the descending speed at the moment when the membrane contact is conducted is infinitely zero, the contact is not subject to a large impact, but the interface is refreshed at every contact, and the speed is never insufficient. The critical condition is that it will not cause poor conduction. The close contact interface type does not have such a critical condition, and the induction type requires speed rather than position and force.
The essence of the thing is that when the fingertip is simply put on the button, the button sinks only slightly by the barrier, and when trying to strike with intention, the button is quickly lowered to the position of close contact conduction. Can be replaced with, for example, a general mechanism that keeps the button in place and a mechanism that automatically pulls the button at the lowest point upward.
As shown in FIG. 38, when the rubber dome is crushed from above, the height is reduced to about half. However, since the protrusion hits the bottom, the behavior in a large deformation that is pushed deeper is not considered. On the other hand, if the diameter of the metal coil spring becomes smaller toward the upper part, when the metal coil spring is crushed, the metal coil spring becomes as low as one metal wire diameter. Since the shape at the time of quenching after molding the coil spring determines the relaxed state, the proportional coefficient k of F = kX of the hook spring and the initial drag can be set separately.
Looking again at the difference in drag profile, as shown in Fig. 39, after the rubber dome protrusion bent at the end of the stroke touched the film, the part with a diameter of about 5 mm was bent with strong pressure from the remaining momentum. Thus, it can be said that all of the rubber dome including the 50 to 60 g barrier was present since the purpose of conducting the membrane contact was fulfilled. Even a light key touch is just comfort within this precondition. It is not the core part after the protrusion touches the film, but it is the part of the end of the end that makes the key touch for the run-up process for that purpose. In parallel processing, even if only the inductive type is taken as an example, there is no gap between the key touch and the core part, the focus on what should be done is narrowed, and the degree of freedom increases.
First of all, in the magnetic levitation type, the starting point is that the key is lifted by magnetic levitation with a stopper, and it does not sink only by placing the fingertip. This is a light key touch, but the drag increases when the key is depressed, so storing the key is a greater force than the starting point. Using a rubber dome instead of magnetic levitation improves over the membrane contact, but is not a good feel.
When the movable magnet is suspended in the position of a large hole in the iron plate, the drag is monotonously reduced beyond a small threshold, and detection is performed immediately after the starting point. On the other hand, in the top-and-bottom reversal type, the drag decreases monotonously, but there is no maximum value of the drag after the initial threshold value for peeling the cylindrical magnet.
Achieve a lighter, smaller threshold, 2 to 3 mm more comfortable stroke with a keyboard that is as thin as possible on a notebook PC with a magnetically levitated type. Considering this, when the liquid crystal panel is first opened, the button floats several mm and stops at the stopper, so that a short uncomfortable stroke of 1 mm that can be said to be unpleasant can be avoided. The floating button sinks when the liquid crystal panel is closed, but if the repulsive force does not leave a pressure mark on the surface of the liquid crystal panel, a power generation pulse can be obtained with a slight sinking from the raised position. That's it. This is a much lighter touch operation than the current PC keyboard has a threshold of 50-60 g. This can be said to be one form of key touch.
ボタンを押し下げる時の閾値は、図39で示したように、ごく薄い円筒磁石が鉄板に吸いつけられているのを引き剥がす時の抗力を利用するのが最適であろうと言える。この吸着力は、従来のPCキーボードの抗力の閾値が50〜60gであったよりも、遥かに小さい〜20g程が適当であり、指先をボタンに置いた時には円筒磁石が離間されなければ十分である。
鉄板に吸着した磁石が引き剥がされて離間する瞬間は、指先の肉が圧縮された応力が上から加わって、引き剥がされた直後に指の肉の圧縮応力が解放されるが、円筒磁石の吸着力の低下の方が速いので、引き剥がしが加速される。この加速が無くても、指をTAPした事で、指先が元々自由に10mm程押し下げられる時間は70mS程であるので、引き剥がされた瞬間に発電パルスが発生し、その後にボタンがどのように下降して、最下点を経由して、上昇し再び吸着するかと言う事は、発電パルスに影響しない。
運動力学的に究極の形になるとも言える磁石の引き剥がしの過程はまた、引き剥がしの直後にどのようなプロファイルで発電パルスが発生するかという事の精緻な理解を要求する。それだけではなく、薄い円筒形磁石が引き剥がされた直後に発電パルスとその検出の役割は終わっていても、キータッチを握るのは寧ろそれ以後の過程である点でも、生体学的な十分な検証が欠かせない。
As shown in FIG. 39, it can be said that the threshold when the button is pushed down is optimally using the drag force when the thin cylindrical magnet is attracted to the iron plate. The adsorption force is suitably about 20 to 20 g, which is much smaller than the drag threshold of the conventional PC keyboard is 50 to 60 g. When the fingertip is placed on the button, the cylindrical magnet is not separated. .
At the moment when the magnet adsorbed on the iron plate is peeled off and separated, the compressive stress of the finger meat is released immediately after being peeled off. Since the lowering of the adsorption force is faster, the peeling is accelerated. Even if this acceleration does not occur, the time that the fingertip is naturally pushed down by about 10 mm is about 70 mS by TAP the finger, so a power generation pulse is generated at the moment when it is peeled off, and then the button Whether it descends and goes up via the lowest point and picks up again does not affect the power generation pulse.
The process of peeling a magnet, which can be said to be the kinematic ultimate form, also requires a precise understanding of what profile the power generation pulse occurs immediately after peeling. Not only that, even if the role of the power generation pulse and its detection ends immediately after the thin cylindrical magnet is peeled off, the biological touch is sufficient in that it is a subsequent process rather than holding the key touch. Verification is essential.
これまでキーボードの底部に電磁シールドと安定重力を兼ねる目的で鉄板が置かれ、USB接続を介してPC本体にGND接続されていたのを表面側に移動させ、各文字キーの中心となる位置に小さな穴を開け、その穴の裏側にプラスチックコーティングされた薄い円筒磁石を吸着させるが、初期抗力となるその吸着力の強さは、円筒形磁石がその穴を通した細い丸棒のアームで反対側のボタンに繋がれているのに指を乗せた時に磁石が鉄板から引き剥がされない程度の弱いものであって、操作者が意思を持ってボタンを押し下げると簡単に下方に押しやられるが、鉄板との磁気引力が依然円筒磁石とボタンの自重の合計値を上回っているために、指が上方に戻れば、円筒磁石はそれを追って再び鉄板に吸着される。円筒磁石が吸着される鉄板の裏面には、誘導型のX/Yコイルが印刷工程で形成され、磁石は鉄板から離れる瞬間か密着する瞬間に負パルスか正パルスを発電する。円筒磁石が鉄板から引き剥がされると言える核心的な過程は〜20mS程のごく短い時間である。この究極と言えるキータッチを与える天地逆転の形の誘導型は、その往復のストローク過程で何ら冗長な要素を持たない最も簡素な機構からなっている。
操作者がボタンを叩く意思を持った時に、指先は最も自然な形の10mm程のTAPになろうとして下降するが、それが始まった時に検出を完了しているので、議論の余地は、それ以降の行程が何処まで自然な形の10mmのTAP動作を置き換えるものになっているかと言う点に移る。この自然なTAPは、指先がボタンを抵抗なく押し下げるか、少し持ち上げて素早く叩いて初期抗力を破るかという意識で、ストロークがボタンに遮られて10mmから減った数mmだけ、何にぶつかる事もなく止まっても、筋肉が自分で戻る性質によって、振り子の等時性に類する性質を維持していると言える。1mmで何かにぶつかって行き止まるのは、ノートブックPCでは仕方なく容認されているが不快である。デスクトップPCではこれが2mm〜程となっていて、行き止まりの不快さは和らげられている。5mmの行き止まりにすると、底に停滞する分だけキーを打つ繰り返しが遅くなる。最近は3mm余りの深さが最も疲労が蓄積しない動作点であろうと考えられるようになったが、未だに多くのPCキーボードは3mmより浅いストロークとなっている。現在のキーボードでは、ASDF/JKL:のホームポジションのキーは、指先を僅かに持ち上げた反動でキーを叩きに行き、それ以外のキーも持ち上げた反動で叩く運動成分を持っている。人間に備わっている動作原理に沿っていると言える天地逆転の形式では、円筒磁石と鉄板の吸引力が残っている範囲内で、ボタンと磁石を結ぶアームの長さを選んで、自由にこのストロークの最大値を選ぶ事ができるが、実際に起こるストロークはそれより短い。指の筋肉が先に戻ったのをボタン+磁石が追い駆けて、鉄板に再吸着する瞬間に2番目のパルスを発電し、必要があればこのパルスもまた利用可能になる。
即ち天地逆転の形式は、図40に示すように、最も自然な指先のTAPの様態を損なう事なく、これまでのキーボードでは最下点まで行って、強引にスキャンパルスをやり過ごしてオンさせていたのに比べれば、あたかも人間の意思を先読みしているかの如く、TAP動作が始まった直後に既に判別が完了している。空中に仮想のキーボードがあり、そのボタンをTAP動作で指先が押すには、空想的な閾値が必要であるが、その形がそっくり天地逆転の形式で表現されていると言える。
この形式はボタンを叩くPCキーボードにも向いているが、同時にボタンを押すTV用リモコンにも、大きめの初期抗力とそれ以降の軽さで、応用できる可能性を持っており、また磁石が離れて行く切れの感触がよいので家電の操作ボタンにも向いていると言える。確実さを更に表すには、押した時の負パルスと、帰って来た時の正パルスをダブルチェックした時間間隔で、単に間違って押したのと区別ができ、押し間違いの排除が可能である。
印刷工程で形成されたコイルと配線が裏側で鉄板に密着している事で、外部からの輻射に対するシールド効果はより強化され、ノートブックPCに於いての下方からの妨害に対しても既に電磁シールド効果は十分であると言える。下方からの妨害にどうしても問題が残れば、アルミ箔などを底に貼れば問題が無くなる。このアルミ箔の袋は液体の浸入がノートブックPC本体に及ぶのを防ぐ意味も持つ。これまでのキーボードでは底部の鉄板と上部のプラスチックのフレームの両方が必要であったが、天地逆転の形式では、上部の鉄板をフレームとする事ができ、その鉄板には、図46で示すように、ボタンの中心位置に小さな穴が開けられ、回転防止の溝が切られているだけである。
Previously, an iron plate was placed on the bottom of the keyboard for the purpose of serving both as an electromagnetic shield and stable gravity, and the GND connection to the PC main body via the USB connection was moved to the front side, so that it became the center of each character key. A small cylindrical hole is made and a plastic-coated thin cylindrical magnet is attracted to the back of the hole, but the strength of the attractive force, which is the initial drag, is reversed by the arm of a thin round bar through which the cylindrical magnet passes. Although it is weak enough to prevent the magnet from being peeled off from the iron plate when you put your finger on it even though it is connected to the button on the side, if the operator depresses the button with will, it will be easily pushed down, The magnetic attraction force still exceeds the total weight of the cylindrical magnet and the button, so when the finger returns upward, the cylindrical magnet is again attracted to the iron plate. An inductive X / Y coil is formed on the back surface of the iron plate to which the cylindrical magnet is attracted by a printing process, and the magnet generates a negative pulse or a positive pulse at the moment of separation or contact with the iron plate. The core process that can be said that the cylindrical magnet is peeled off from the iron plate is a very short time of about 20 mS. The induction type in the form of top-and-bottom reversal that gives the ultimate key touch consists of the simplest mechanism with no redundant elements in the reciprocating stroke process.
When the operator is willing to hit the button, the fingertip descends to become the most natural shape of about 10mm TAP, but since it has been detected when it begins, there is no room for discussion. The process goes to the point where the subsequent process is to replace the natural 10 mm TAP operation. With this natural TAP, the fingertip can push the button without resistance, or lift it a little and hit it quickly to break the initial drag. Even if it stops, it can be said that it maintains the property that is similar to the isochronism of the pendulum by the property that the muscle returns by itself. It is unacceptable for a notebook PC to hit something and stop at 1mm, but it is uncomfortable. On desktop PCs, this is about 2 mm or so, and the discomfort of dead ends is alleviated. If the dead end is 5 mm, the repetition of hitting the key as much as it stagnates at the bottom will be delayed. Recently, it has been considered that a depth of about 3 mm is the operating point where fatigue does not accumulate most, but many PC keyboards still have a stroke shallower than 3 mm. In the current keyboard, the key in the home position of ASDF / JKL: has a motion component that goes to hit the key by a reaction with the fingertip slightly lifted and hits the other key by the reaction to lift it. In the top-and-bottom reversal format, which can be said to be in line with the operating principle of humans, the length of the arm connecting the button and magnet can be selected freely within the range where the attractive force of the cylindrical magnet and iron plate remains. The maximum stroke can be chosen, but the actual stroke will be shorter. The second pulse is generated at the moment when the button + magnet drives the finger muscle back and re-adsorbs to the iron plate, and this pulse is also available if necessary.
That is, as shown in FIG. 40, the top-and-bottom reversal format has been turned on by forcibly passing the scan pulse by going to the lowest point on the keyboard so far without damaging the most natural fingertip TAP mode. In contrast, the determination is already completed immediately after the start of the TAP operation, as if the human intention was prefetched. There is a virtual keyboard in the air, and in order for the fingertip to press the button with the TAP operation, a fantasy threshold is required, but it can be said that the shape is expressed in the form of upside down.
This format is also suitable for PC keyboards that hit buttons, but it can also be applied to TV remote control that presses buttons at the same time with a large initial drag and lightness after that, and the magnet is separated. It can be said that it is suitable for the operation buttons of home appliances because it feels good. In order to further express the certainty, it is possible to distinguish the wrong pulse by simply double-checking the negative pulse when pressed and the positive pulse when returning. is there.
Since the coil and wiring formed in the printing process are in close contact with the iron plate on the back side, the shielding effect against external radiation is further strengthened, and the electromagnetic interference has already been applied to the interference from below in the notebook PC. It can be said that the shielding effect is sufficient. If there is still a problem with obstruction from below, the problem can be eliminated by sticking aluminum foil or the like to the bottom. This aluminum foil bag also has the meaning of preventing liquid intrusion from reaching the notebook PC body. Previous keyboards required both a bottom iron plate and a top plastic frame, but in the top-and-bottom reversal format, the top iron plate can be used as a frame, as shown in FIG. In addition, a small hole is made in the center of the button, and a groove for preventing rotation is cut.
誘導型では発電を行う可動磁石が、ボタンの表面位でクリップなどの鉄片を吸着しないようにしなければならない。天地逆転の形式では、磁石の上方に小さな穴が開いた鉄板があるので、クリップがくっつく事はない。図41に示すように、誘導型はどの場合も、隣り合う円筒磁石の着磁方向が反転する2次元インターリーブが行われているので、ボタンの表面から離れた場所には磁力が及ばないようになっている。磁気浮上形式の誘導型では、しかるべき反発力を得ながら、逆向きに着磁されている上下の磁石の磁力が、ボタンの表面位で丁度打ち消すようにする事ができる。しかし発電磁石の磁力とラバードームを組み合わせる場合は、鉄板が下部に敷かれる構成では、発電磁石の2次元インターリーブだけが唯一クリップなどの鉄片の吸着を和らげる手段になる。 In the induction type, the movable magnet that generates power must be prevented from attracting iron pieces such as clips at the surface of the button. In the top-and-bottom type, there is an iron plate with a small hole above the magnet, so the clip does not stick. As shown in FIG. 41, in any case of the induction type, two-dimensional interleaving is performed in which the magnetization direction of adjacent cylindrical magnets is reversed, so that the magnetic force does not reach the place away from the button surface. It has become. In the magnetic levitation type inductive type, the magnetic force of the upper and lower magnets magnetized in the opposite directions can be canceled just at the surface position of the button while obtaining an appropriate repulsive force. However, when combining the magnetic force of the power generation magnet and the rubber dome, in the configuration in which the iron plate is laid on the bottom, the two-dimensional interleaving of the power generation magnet is the only means for reducing the adsorption of iron pieces such as clips.
外来雑音のうち、最も顕著なものは50Hz/60Hzの商用周波数のAC100V〜240Vの電灯線が与える空間電界である。大抵の場合は、単相3線で正の振幅と負の振幅が平行線として打ち消し合った残りの漏洩電界である。この漏洩電界空間の中では、例えば数十cm離れた2つの導体の間の電位差は100mVppの程度である。この空間電界の中に人体とキーボードがあり、そのキーボードの底部に重しの役割を兼ねた鉄板があって、この鉄板はUSBケーブルを通してPC本体の筐体に接地されているというのが最も一般的な形である。測定のために指先に金属片を貼ると、キーボードの底の鉄板と金属片の間の電位差は、〜数十mVppの程度であるが、人体の他の一部が鉄板の方に触れると電位差は数分の1になる。しかしこれは一般的な状態とは言えない。一般的な状態とは、キーボードの底の鉄板の上方数mmの高さに金属片導体があり、更に数mm隔てて指先があった場合に、その金属片が揺すられる大きさであり、この金属片にはキーマトリックスの長い配線アンテナが繋がっていて、その先はYラインでは終端抵抗Rで接地されているか、Xラインでは駆動抵抗rで終端されている。この状態で卓越して外乱を抑えているのは長い配線がシールド鉄板の上方〜数mmの高さを這い回っている事である。ノートブックPCのキーボードも同じ構造であるが、下部のシールド鉄板の下方には輻射源がある点が違う。これに対して、密着界面型ではG電極が層数を追加する事なくほぼ全面シールドをしており、下方には従来と同等にシールド鉄板がある事で、完全なシールドとなっており、キーを叩いた時に発生する電圧パルスが小さくても問題がない。
誘導型では、発電パルス振幅が密着界面型の発生パルス振幅より小さいが、コイルを従属接続した配線の片側が電圧源に繋がれており、コイルのインダクタンスが低インピーダンスなので、雑音は十分に抑圧されている。これに加えて底部或いは上部の鉄板が外来雑音を遮蔽している。同時に、完全に近い2次元インターリーブで外乱が相殺されている。これらを総合したS/Nでは導通型などの従来の方法よりよい値になると言える。
図42に導通型キースキャン形式/静電容量スイッチ型キースキャン形式/密着界面型並列処理形式/誘導型並列処理形式の4つのシステムの外乱/熱雑音に対するマージンについて説明する。図42(a)は3極構造の導通型のシステムの図解であるが、導通直前に電極間容量が極大になった時に、指先を経由して外乱が浮遊状態にある中間電極を容易に揺すってしまうが、導通型でYラインのバイアス抵抗Rが低く選ばれているために終端電圧が低くなり、一方スキャンパルスはそのまま伝達されるのと比べて十分なマージンを取る事ができている。駆動抵抗と浮遊容量はLPFを構成しなくてはならない。
図42(b)はX⇒Z⇒Yの2極構造の静電容量スイッチ型のシステムの図解であるが、円錐形金属バネが定電圧駆動のX電極と交流的に繋がっており、可変結合容量CとYラインの比較的大きいバイアス抵抗Rで微分されたスキャンパルスを受け取る一方で外乱がYライン全体を揺さぶる大きさとの比になる。このためプリント基板上では、這い回るYラインは両側をアース部で挟まれ、また円錐形金属バネの直下のY電極とそれを取り囲むX電極の間に細いアースパターンが円形に引かれている。駆動抵抗と浮遊容量はLPFとして機能しなくてはならない。
図42(c)は下層の1本のXラインにM個ぶら下がったX電極と、1本のYラインにN個ぶら下がったY電極の1個ずつを対にして、上層のG電極を密着させてXラインとYラインに負パルスを自立発生させる。下層にあるXラインとYラインは、上層の全面GND層で遮蔽されているので、外来雑音を殆ど拾わない。密着時容量はごく薄い誘電体皮膜を挟んだ容量であり、その比誘電率の分だけ静電容量が大きくなり、オフ時にぶら下がった容量の和に対して十分な大きさを持っている。Xライン/Yラインをプルアップするのが抵抗であれば、CR時定数で決まるLPFの帯域を考慮して熱雑音は6μVrms程であり、プルアップがフィルム基板に作り込まれたコイルなら熱雑音は無視できる大きさであり、差動増幅器の定電流が0.1μAであればショット雑音が10μVrms程であるので、発生する負パルスに比べて十分に小さい。この形は極限まで薄い誘電体皮膜が損傷して導通に至っても、そのまま正常に動作する。浮遊容量は受け入れなくてはならない。
図42(d)は開放コイル構造の誘導型のシステムの図解であるが、磁気ヘッドが磁気テープを再生するのと対比する事で理解ができる。磁気ヘッドが再生する電圧に比べて遥かに大きな数mVppの正負のパルスが現れるが、0.1μAのバイアス電流が101個集まって10μAほどの消費電流になる差動増幅器のショット雑音は帯域が10KHzでは10μVrms程であるので必要十分な雑音マージンがある。コイルがピックアップする最大のものはAMラジオ放送の電波であると言えるが、送出アンテナの近くでは注意深い検証が必要であるが、コイルの向きが交互に判定するインターリーブ構成になっているので、必要十分に相殺されている誘導型に於いては、従属接続された帰路をツイストする事で配線が拾う誘導をキャンセルする事ができる。浮遊容量はLCピーキングを生じる。
Among the external noises, the most prominent is a spatial electric field provided by a power line of AC 100V to 240V having a commercial frequency of 50 Hz / 60 Hz. In most cases, it is the remaining leakage electric field in which the positive amplitude and the negative amplitude cancel each other as parallel lines in the single-phase three-wire. In this leakage electric field space, for example, the potential difference between two conductors separated by several tens of centimeters is about 100 mVpp. It is most common that there is a human body and a keyboard in this spatial electric field, and there is an iron plate that also serves as a weight at the bottom of the keyboard, and this iron plate is grounded to the housing of the PC body through a USB cable It is a typical form. When a piece of metal is attached to the fingertip for measurement, the potential difference between the iron plate on the bottom of the keyboard and the metal piece is about tens of mVpp, but when another part of the human body touches the iron plate, the potential difference Becomes a fraction. However, this is not a general situation. The general state is that the metal piece conductor is at a height of several millimeters above the iron plate at the bottom of the keyboard, and the metal piece is shaken when there is a fingertip several millimeters apart. A wiring antenna having a long key matrix is connected to the metal piece, and the tip is grounded by a terminating resistor R on the Y line or terminated by a driving resistor r on the X line. In this state, it is excellent that the disturbance is suppressed because the long wiring runs around the height of several millimeters above the shield iron plate. The notebook PC keyboard has the same structure, except that there is a radiation source below the lower shield iron plate. On the other hand, in the contact interface type, the G electrode shields almost the entire surface without adding the number of layers, and it has a shield iron plate on the lower side, making it a complete shield. There is no problem even if the voltage pulse generated when hitting is small.
In the induction type, the power generation pulse amplitude is smaller than the generated pulse amplitude of the contact interface type, but one side of the wiring connecting the coils is connected to the voltage source, and the coil inductance is low impedance, so the noise is sufficiently suppressed. ing. In addition, the bottom or top iron plate shields external noise. At the same time, the disturbance is canceled out by nearly perfect two-dimensional interleaving. It can be said that the S / N obtained by combining these values is a better value than a conventional method such as a conduction type.
FIG. 42 illustrates margins for disturbance / thermal noise in the four systems of conduction type key scan format / capacitance switch type key scan format / contact interface parallel processing format / inductive parallel processing format. FIG. 42 (a) is an illustration of a conduction system with a three-pole structure. When the interelectrode capacitance reaches a maximum just before conduction, the intermediate electrode in which the disturbance is in a floating state is easily shaken via the fingertip. However, since the conduction type and the bias resistance R of the Y line are selected to be low, the termination voltage is lowered, while a sufficient margin can be taken compared with the case where the scan pulse is transmitted as it is. The driving resistance and stray capacitance must constitute the LPF.
Fig. 42 (b) is an illustration of a capacitance switch type system with X⇒Z⇒Y. The conical metal spring is connected to the constant voltage drive X electrode in an alternating manner, so that variable coupling is possible. While the scan pulse differentiated by the relatively large bias resistance R of the capacitor C and the Y line is received, the disturbance becomes a ratio of the magnitude that shakes the entire Y line. For this reason, on the printed circuit board, the Y line that crawls is sandwiched between the ground portions on both sides, and a thin ground pattern is drawn in a circle between the Y electrode immediately below the conical metal spring and the X electrode surrounding it. The drive resistance and stray capacitance must function as an LPF.
FIG. 42 (c) shows a pair of X electrodes hanging on one X line in the lower layer and N Y electrodes hanging on one Y line, and the upper G electrode is brought into close contact with each other. Thus, negative pulses are independently generated on the X and Y lines. Since the X line and Y line in the lower layer are shielded by the entire GND layer of the upper layer, little external noise is picked up. The capacitance at the time of adhesion is a capacitance sandwiching a very thin dielectric film, and the capacitance increases by the relative dielectric constant, which is sufficient for the sum of the capacitances hung off. If it is a resistor that pulls up the X line / Y line, the thermal noise is about 6 μVrms considering the LPF band determined by the CR time constant. If the coil has a pull-up built into the film substrate, the thermal noise Is negligible, and if the constant current of the differential amplifier is 0.1 μA, the shot noise is about 10 μVrms, which is sufficiently smaller than the generated negative pulse. This form operates normally even if the thin dielectric film is damaged and leads to conduction. Floating capacitance must be accepted.
FIG. 42 (d) is an illustration of an inductive system having an open coil structure, which can be understood by comparing with the reproduction of the magnetic tape by the magnetic head. A positive and negative pulse of several mVpp that is much larger than the voltage reproduced by the magnetic head appears, but the shot noise of the differential amplifier that consumes 101 bias currents of 0.1 μA and consumes about 10 μA has a bandwidth of 10 kHz. Then, since it is about 10 μVrms, there is a necessary and sufficient noise margin. It can be said that the maximum thing that the coil picks up is the radio wave of AM radio broadcasting, but careful verification is necessary near the transmitting antenna, but it is necessary and sufficient because it has an interleave configuration that alternately determines the direction of the coil In the inductive type that is canceled out, the induction picked up by the wiring can be canceled by twisting the return path connected in cascade. The stray capacitance causes LC peaking.
誘導型の押下パルス発電機構は、スピーカー/マイクロフォンのボイスコイルと同じ構造であり、図43に示すPCキーボードの例のように、格段のコストアップを伴わずに基板のキー配置の空き地にマイクとスピーカーを組み込む事ができる。テレビ放送の形式がデジタル化して以降は、デジタルである故に信号処理に時間が掛かり、リモコンボタンを押しても正しく押されなかったのか、テレビ本体の信号処理に時間が掛かっているのか、放送からデータをダウンロードしているのか、区別ができない。ボタンが押されたのがリモコン自身で分かっているのを、リモコンに内蔵されたスピーカーで微かに発音するモードを選べれば、無駄な2度押しをしないで済み、ボタンを操作する快適さとして、ボタンの抗力が小さい新しい軽さに付け加えられる。
図解では、一般的な反撥磁気回路スピーカーの磁石とコイルの立場を入れ換えてムービングマグネットの形式になっているが、コーン紙の重さと空気負荷を固定して考えると、2枚の円筒磁石を使うのは、磁石の重さが2倍になるが、駆動力も2倍になるという関係にある。
マイクロフォン/スピーカーは、図44に示すように、理想的には鉄板を円筒磁石が通る穴を開けて、その両面に設けたコイルに、逆向きに音声信号の電流が流れるプシュプル駆動にする事で、歪が最も少なくなる。鉄板の片面だけにコイルを設ける場合は、磁石を鉄板の中心から沈ませた所に歪が最小になるゼロクロス点がある。より薄い円筒磁石を2個使って、反撥し合う向きにし、片側だけにコイルが設けられた鉄板の穴の中を通過するようにすれば、歪は少なくなる。これは反撥磁気回路なるムービングコイル形式のスピーカーと同じ図式であるが、それをモービングマグネット形式で使うものである。基板組込スピーカーはコイルが固定され、100mg程の磁石が可動なムービングマグネットで、数十mgの紙などでできたダイアフラム/エッジを振動させるこれまでのムービングコイルに比べて低歪率で高効率である。ネオジウム磁石の重さが100mg程であれば、16cmの口径の通常のムービングコイル形式のスピーカーの可動部全体の重さが15g程度であるのに比べると格段に軽い。基板組込のマイクロフォン/スピーカーであるので、コーン紙は伏せた形になる。鉄板はPCB基板に置き換えた空心コイルで考える事ができる。
ストロークが基板に行き着いた音や感触でボタンが操作されたのを推測として確認したり、ストロークの途中でスイッチが入るクリック音が聞こえたりするのは、たとえ快適さをもたらしても操作速度を低下させる要因になる。誘導型のPCキーボードでは必要なら組み込みスピーカーで微かな電子音を鳴らすモードを選んで置き、速い連続操作のままボタンが押されているのを途切れない音の流れで確認する事ができる。
何処に隠れているか分からなくなったリモコンの所在が、人間が声を掛けて応答すれば分るという昔からのアイデアは、所在の判らなくなった携帯電話端末に電話を掛ければマナーモードでも振動音で発見できる場合があるのと違い、全ての消費者には受け入れられない冗長なコストだと考えられて来た。電波を使うリモコンではテレビ本体とリモコンとの双方向のやり取りがフォーマットに組み込まれており、格段のコストアップなしで双方向通信にでき、テレビ側を操作してリモコンに電子音を発するように求めて所在が分るようにする事ができる。簡単にはリモコン発見器なるものが市販されており、これをTVリモコンの上に取り付けて置けば、所在が分らなくなった時に、口笛をふけば反応して光と音を返してくれ、500円以下で買う事ができる。TVチューナーが機械的なディテント式から電子チューナーに代わり、続いてリモコンが用いられるようになって以来45年程の間、何処かに隠れてしまったリモコンに声を掛けると居場所を知らせる標準装備としての機能を持たせるアイデアがずっと冗談に過ぎなかったのは、実用性の問題ではなく、それに掛かるコストが無駄であると誰もが考えたからである。しかしそのコストが200円ではなく、〜10円であったなら話は別である。TV用リモコンは普通TV本体の寿命よりリモコン接点の寿命が短いが、これをコストアップなしで半永久の寿命にするのが本発明の趣旨である。この2つが組み合わさって、L&S(LOST&SOUND)と半永久化が〜10円アップで実現するなら、これを標準としてTVに持たせる事は誰もが望むところである。リモコンの寿命の半永久化でボタンを押すのが軽くなり、押された事の確認に微かな電子音が有用となり、そのための組み込みスピーカーでリモコンが所在を知らせる事になり、呼べば答えるのはどんな小さな問い掛けでも時間を掛ければ必ず共鳴する音叉なら昔から出来ていた事で、TV本体側は備わったスピーカーで単音を発するだけであるのを、〜10円程のコストアップで実現する。
即ち、図50の下段に示すように、L&Sのためには何のコストも掛かってはおらず、TVのスピーカーは番組を見るのに必要で、リモコンの電子音はボタンが押されたのを確認するのに有用である以外は何の準備も要らない。リモコンが単音を発するのに正帰還発振する必要があるが、それがリモコンのスピーカーにTV本体からの操作音を聞く能力を与えるのである。具体的にはTVリモコンを半永久化するよう並列処理の誘導型とすると、円筒磁石とコーン紙を用意する〜数円のコストで埋め込みスピーカーとなり、スパイラルコイルに共振容量を並列接続してICチップに繋いで正帰還を掛けると自励発振で減衰振動する単音を発する。正帰還のループ利得を1に近く設定していると、音叉に等しい状態になり、外部からの単音に共鳴して音波を投げ返すが、この時リモコンのスピーカーは同時にマイクの役割も果たしている。ここではL&Sのためには〜10円のコストは掛かっておらず、限りなくゼロに近い。ここには何の発明もある訳ではなく、リモコンとTVに本来必要なものを揃えたら、そこにはL&Sの機能を有効にするパスが初めからあったのが見つかったと言うだけの事である。
一方リモコンの基板に3次元加速度センサーが埋め込まれていれば、登録された個人特有の動きを特定の命令に割り当てる事が可能になる。これには電源ボタンも含まれる。
The induction-type pressing pulse power generation mechanism has the same structure as a voice coil of a speaker / microphone, and, as in the example of the PC keyboard shown in FIG. Speakers can be incorporated. Since the format of the TV broadcast has been digitized, it takes time to process the signal because it is digital, whether the remote control button was pressed correctly, whether the signal processing of the TV itself took time, data from the broadcast I can't tell if I'm downloading. If the remote control itself knows that the button has been pressed, you can choose a mode where the speaker built into the remote control can be used to make it sound fine. The drag of the button is added to the new lightness.
In the illustration, the position of the magnet and coil of a general repulsive magnetic circuit speaker is switched to form a moving magnet. However, if the weight of the cone paper and the air load are fixed, two cylindrical magnets are used. This is because the weight of the magnet is doubled, but the driving force is also doubled.
As shown in FIG. 44, the microphone / speaker is ideally formed by making a hole through which a cylindrical magnet passes through an iron plate, and using push-pull drive in which the audio signal current flows in the opposite direction to the coils provided on both sides. , Distortion is minimized. When the coil is provided only on one side of the iron plate, there is a zero cross point where the distortion is minimized where the magnet is submerged from the center of the iron plate. Distortion is reduced by using two thinner cylindrical magnets and making them repel each other and passing through a hole in an iron plate provided with a coil only on one side. This is the same diagram as the moving coil type speaker which is a repulsive magnetic circuit, but it is used in the moving magnet type. The speaker built into the board is a moving magnet with a fixed coil and a moving magnet of about 100 mg, which has a low distortion rate and high efficiency compared to conventional moving coils that vibrate diaphragms / edges made of tens of mg of paper. It is. If the weight of the neodymium magnet is about 100 mg, the weight of the entire moving part of a normal moving coil type speaker having a caliber of 16 cm is much lighter than that of about 15 g. Since it is a microphone / speaker built into the substrate, the cone paper is turned down. The iron plate can be thought of as an air-core coil replaced with a PCB substrate.
If you feel that the button has been operated with the sound or feel that the stroke has reached the board, or hear a click sound that switches on in the middle of the stroke, even if it brings comfort, the operation speed decreases. It becomes a factor to make. With an inductive PC keyboard, if necessary, you can select a mode that emits a fine electronic sound with a built-in speaker, and you can confirm that the button is being pressed with a fast continuous operation with a continuous sound flow.
The old idea that the location of the remote control that was hidden from whereabouts can be understood if a human responds with a voice is that if you place a call to a mobile phone terminal where you do not know where it is, you will vibrate even in manner mode Unlike what can be found, it has been considered a redundant cost that is unacceptable to all consumers. In the remote control using radio waves, bidirectional communication between the TV main unit and the remote control is built into the format, which allows two-way communication without any significant cost increase, and requires that the TV be operated to emit an electronic sound. You can make sure where you are. A remote control detector is easily available on the market, and if you place it on the TV remote control, when it is not known, whistling it will react and return light and sound, 500 yen You can buy it at: As a standard equipment that informs whereabouts when talking to a remote control that has been hidden somewhere for about 45 years since the remote control was used instead of an electronic tuner instead of a mechanical detent type TV tuner The idea of having this feature was just a joke because everyone thought it wasn't a matter of practicality and the cost of it was wasted. However, the story is different if the cost was -10 yen instead of 200 yen. A TV remote control usually has a remote control contact life shorter than that of the TV main body, but the purpose of the present invention is to make this a semi-permanent life without increasing the cost. If these two are combined and L & S (LOST & SOUND) and semi-permanent are realized by up to -10 yen, everyone wants to have this as a standard on TV. When you press the button lightly with the life of the remote control becoming permanent, a fine electronic sound will be useful for confirming that it has been pressed, the remote control will inform you of the location with the built-in speaker for it, and what will you answer if you call it? Even if a small question is taken, the tuning fork, which always resonates if it takes a long time, has been made for a long time, and the TV body only emits a single sound with the built-in speaker, realizing an increase in cost of about 10 yen.
That is, as shown in the lower part of FIG. 50, there is no cost for L & S, the TV speaker is necessary to watch the program, and the electronic sound of the remote control confirms that the button was pressed No preparation is required other than being useful to do. In order for the remote control to emit a single sound, it is necessary to oscillate positively, but this gives the remote control speaker the ability to hear the operation sound from the TV body. Specifically, if the parallel processing induction type is used to make the TV remote control semi-permanent, a cylindrical magnet and cone paper will be prepared. It will be an embedded speaker at a cost of several yen, and a resonant capacitor will be connected in parallel to the spiral coil to the IC chip. When connected and positive feedback is applied, a single sound that oscillates by self-excited oscillation is emitted. If the loop gain of the positive feedback is set to be close to 1, it becomes equal to the tuning fork, and the sound wave is thrown back in resonance with a single sound from the outside. Here, the cost of -10 yen is not incurred for L & S, and it is almost zero. There is no invention here, but if you have everything you need for a remote control and a TV, you can just say that there was a path to enable the L & S function from the beginning. .
On the other hand, if a three-dimensional acceleration sensor is embedded in the remote control board, it is possible to assign registered individual-specific movements to specific commands. This includes the power button.
ゲーム機では好んでバイブレータが組み込まれるが、その他の機器でも手で持つコントロールパネルにバイブレータが組み込まれるか、誘導型のスイッチそのものにバイブレータ機能を兼ねさせる利点がある。現在の製品の形では、表面実装のバイブレータユニットが、同じく表面実装のスピーカーユニットと共に基板にマウントされている。これは産業に於ける分業にはなっているが、誘導型のキーボード/リモコン/ゲーム機コントローラーが既に選択されている場合には、僅かな材料費の追加でスピーカーとバイブレータの機能を持たせる事ができ、しかもこれで自在で有機的な設計が可能になる。
基板組込バイブレータは、図44に示したように、コイルが基板上に固定され、より重く、手に触れるケースが可動な磁石にアームで連結されて、作用=反作用の運動量を交換する。磁石に対して基板の一部を磁石と逆向きに振動させる場合もある。人体が感じるのはケースの振動であり、基板の振動はマウントされた部品を振動試験に晒す事になる。1つの駆動コイルに対して2つの円筒磁石を逆方向に往復させ、ケースの2か所を振動させる場合は、その中間の基板は中立点になり振動が最小になる。
これまでの加速度センサーは、代表的に静電容量の変化に現れるのを、例えば正弦波信号を供給して電圧と電流の比をインピーダンスとして測定する形で行われていたと言える。このような形の他に、加速度がピエゾ素子などに発生する電圧を測定する方法もあったが、実際に用いられる事は少なかった。これに対して並列処理では、誘導型ではマグネットの質量を利用してF=mαの形の加速度が測れるので都合がよく、X/Y/Zの3軸の発電パルスから加速度のベクトルが検出される。この検出を効率よく行うためには、PCB両面基板の両側に設けられたスパイラルコイルの中央部に穴を開けて円筒マグネットを通過させる貫通マグネット型が有用である。1つのコイルに対して、円筒磁石が上方から下方にゼロクロスする時と、下方から上方にゼロクロスする時とで、発電パルスが時間に対して同じように変わる。即ち円筒磁石が上側にいて下方に行くのと、下側にいて下方に行く変化が逆向きになる事が、先ず利用できる。また両側のコイルが差動接続されると、感度と、ゼロクロス位置の精度と、直線性が向上した差動検出ができる。加速度を積分した電流パルスは速度に比例する。一方、画面が地球の重力に対してどちらを向いているかと言う準静的な姿勢検出は、厳密には貫通マグネットには出来ないが、しかし縦向きを横向きにした時の変化分は、加速度センサーのコイルの差動接続コイルの発生パルスを別々に検出すれば、ゆっくりした変化でなければ、適確に判定ができる。これはゲーム機やスマートフォンなどに当たり前に使えるが、TV用リモコンに於いても、N*Mの大きさのキーマトリックス全体の検出アンプに電流を流して置くキースキャンから、加速度センサー用のアンプだけに電流を流し、操作者がリモコンを手に持った時の加速度を検出した後に他のアンプにも電流を流すようにする事で、あまりリモコンを使わない場合の乾電池の交換のインターバルを一層長くする事ができるか、或いはリモコンの電源ボタンを押す手間そのものが省ける。
In game machines, a vibrator is preferably incorporated, but other devices also have an advantage that a vibrator is incorporated in a control panel held by hand, or that an induction switch itself has a vibrator function. In the current product form, a surface-mounted vibrator unit is mounted on a substrate together with a surface-mounted speaker unit. This is a division of labor in the industry, but if an inductive keyboard / remote control / game console controller is already selected, the function of the speaker and vibrator should be added with a small additional material cost. And this makes it possible to design freely and organically.
As shown in FIG. 44, in the vibrator incorporated in the substrate, the coil is fixed on the substrate, the case that touches the hand is connected to the movable magnet by the arm, and the momentum of action = reaction is exchanged. In some cases, a part of the substrate is vibrated in the direction opposite to the magnet with respect to the magnet. The human body feels the vibration of the case, and the vibration of the board exposes the mounted components to vibration testing. When two cylindrical magnets are reciprocated in the opposite direction with respect to one drive coil to vibrate two places of the case, the intermediate substrate becomes a neutral point and vibration is minimized.
It can be said that conventional acceleration sensors typically appear in a change in capacitance by, for example, supplying a sine wave signal and measuring a voltage / current ratio as an impedance. In addition to this form, there was a method for measuring the voltage at which acceleration occurred in a piezo element, but it was rarely used in practice. On the other hand, in parallel processing, the induction type can conveniently measure the acceleration in the form of F = mα using the mass of the magnet, and the acceleration vector is detected from the X / Y / Z triaxial power generation pulses. The In order to efficiently perform this detection, a penetrating magnet type in which a hole is formed in the central portion of the spiral coil provided on both sides of the PCB double-sided board and a cylindrical magnet is passed is useful. For one coil, the power generation pulse changes in the same manner with respect to time when the cylindrical magnet zero-crosses from above to below and when it crosses from below to above. That is, it can be used first that the cylindrical magnet is at the upper side and goes downward, and the change at the lower side and going downward is reversed. When the coils on both sides are differentially connected, differential detection with improved sensitivity, zero cross position accuracy, and linearity can be performed. The current pulse integrating the acceleration is proportional to the speed. On the other hand, the quasi-static attitude detection that tells which direction the screen is facing with respect to the earth's gravity cannot be strictly done by the penetrating magnet, but the change when the portrait orientation is turned to the landscape orientation is the acceleration. If the pulse generated by the differential connection coil of the sensor coil is detected separately, it can be accurately determined if the change is not slow. This can be used for game consoles and smartphones as a matter of course, but even with a TV remote control, only the amplifier for acceleration sensor is used from the key scan that puts current through the detection amplifier of the entire N * M key matrix. In order to increase the interval of battery replacement when the remote controller is not used very much, the current is also passed to other amplifiers after detecting the acceleration when the operator holds the remote control in hand. Can save you the trouble of pressing the power button on the remote control.
PCキーボードの究極のキータッチは、結論を先に言えば、図45に示すように、これまで計り知れない努力が払われて1〜3mm押し下げられた最下点で導通に至る過程を前提にしていたために、本来あるべき究極の形には程遠く、静電容量スイッチ型で試されて到達できた境地はこれまでと大差がない形で終わった。しかし並列処理という新しい観点に立って初めて、究極の形が見えて来て、同時にその実現方法も伴う事になると言える。
ストロークの始点で判別が完了する密着界面型と誘導型のタイプを図46に例示する。誘導型の例は天地逆転の形式であるが、一方の密着界面型では、特に打ち抜き金属バネGNDシートについて説明すると、1枚の金属シートに打ち抜きで多重スパイラル金属バネを形成し、バネの弛緩状態はバネが上に凸に飛び出した状態であるようにすると、バネが面一になったところから押し下げるオフタイプとしての初期抗力で、キーに乗せた指先では沈まないようにする事ができる。この形で、金属バネがその上のポリエステルフィルム上のX/Y電極に押し当てられて密着した状態が始点となる。この状態でキーを叩くと、バネは1〜2mm沈んで、帰って来るが、その放物線軌跡の根元で離間するG電極によって正パルスが発生し、そのまま判別に至る。金属バネシートは5000万回の耐久性が要求され、これまでの鉄板に代わって電磁シールドの役割をする。この形は誘導型の天地逆転の形式と共に、PCキーボードの中で最も単純な構造となっているが、その機能は究極のキータッチを具現しており、最も単純な形が最も精緻で高度な役割を果たすと言う宇宙原理にそのまま沿ったものであると言える。天地逆転の形式の方がキーの手応えがあるが戻って来る時間が掛かり、打ち抜きバネの方が速く戻って来るがキーを叩いた時の手応えは弱い。
図46に示した打ち抜き金属バネの役割は、シャドウタイピングの自然なTAPの10mmの動きに似せるために、発生パルスの検出後にも、キーが〜3mm押し下がってから帰って来るようにする事である。
これまでの静電容量スイッチ型の、円錐形金属バネの単調に増加する正の微分抗力と、増加から減少に転じる負性の微分抗力の部分を持つラバードームとの組み合わせは、ラバードーム単体の工夫でも作り出せるので、静電容量スイッチ型の金属バネが快適さをもたらしているという主張は通らない。静電容量スイッチ型の、時間に対してボタンのストローク位置が放物線様に変位して往復する最下点で検出がなされるメンブレン型/パンタグラフ型との違いは、最下点に達する前に検出が完了するような設定ができる点である。しかしこれは打ち間違いが少ない等の結果への反映から快適だと思い込む場合はあるが、ボタンを押し下げる過程の中のどの深さで検出が行われているかは、操作者は知る由もなく、単に閾値または抗力が小さい事と、底打ちに至る必要がない事を、消費者は快適であるか、疲労が少ないと関連づけて評価する心理が働くに過ぎない。
静電容量スイッチ型の評価結果とは無関係に、ボタンの最下点での底打ちの前に検出がなされる方が、方式を問わず快適であると言う評価結果が幾つか報告されている。これを咀嚼すると、軽い事、底打ち感がない事、抗力の屈曲点/変曲点がない事、の3つの要素が快適さ/軽快さをもたらしている事が分る。出発点としてラバードームとメンブレン接点を考えると、導通させるためには勢いをつけて小さな接点を打たなければならない助走としての50g〜60gの障壁が必要であり、同時に間違えたキーを最下点まで押してしまわないための障壁でもあったものに、消費者が慣れてしまっていると言える。
ラバードームはストッパーで押し下げられた初期抗力からスタートして、中ほどまで下がった所に50g〜60gの屈曲障壁があるが、初期抗力が指先の肉の圧縮応力に勝っていればボタンはゼロの変位であり、中ほどにある障壁に直接の意味はない。障壁の間接的な意味はメンブレン接点のフィルムを屈曲させる助走期間として力を貯めるためにある。静電容量スイッチ型/密着界面型/誘導型では助走期間が必要ではなく、叩いた指先で初期抗力が破れるだけでいい。最も重要な点は最短時間で定位置に帰着する事であり、最下点に滞留するとその分だけ遅くなる。2番目に重要な事はTAP動作の10mmに近く押し下がる事であるが、これは19mm角のボタン間隔では物理的に無理なので機械的には〜3mmが限度であり、浅い程不快になる。TAP動作では腱鞘炎にはならず、〜2mmに押し留められるか、TAP以上に力を入れなければならない事で腱鞘炎が起きていると考えられる。次に重要な観点は、10mmのTAP行程が〜3mmになるのは、途中で抗力を受けるからであり、押し下がりで減速して行程が短くなるが時間も掛かり、戻りで加速して時間が短くなって、合わせると時間は同じで行程だけが短くなる緩衝過程で、実際に試して見ると、トランポリンで着地して再び跳ね上げられる感覚であり、不快ではなく寧ろ快適であると感じられる。これはキーが作動したかどうかの反応に欠けるが、キーを叩いて初期抗力を越えた音があり、事実その瞬間に検出が終わっているので、正真正銘の作動音である。間を置かなければ微かな電子音で置き換えてもよい。
この観点での初期障壁は20gかそれ以下でよい事が、実際に試して見て確認されるが、一体何のために50〜60gの屈曲点障壁があったのか、改めてその選定の経緯が疑問に思われる。この理想に近い弱い初期抗力に合致するのは、誘導型天地逆転の形式/誘導型磁気浮上/密着界面型オフタイプである。
PCキーボードの究極のキータッチとして、ノートブックPCのストロークがデスクトップPCのストロークより浅くてもよいという理由がないと言う点がある。そうなっているのはノートブックPCの厚みを薄くしたいだけに過ぎない。デスクトップPCとノートブックPCを全く同じキーの間隔、即ち19mmに統一し、同じ2mm前後のストロークで、キー配列の差はあってもどちらを使っても変わらない感触である事が望ましい。このためにはどちらも、例えば誘導型の天地逆転の形式に統一し、ノートブックPCにして見れば液晶パネルを開いた時にキーは磁石の吸着力でデスクトップPCのキーボードと同じ高さに浮き上がるようにすれば事は済む。
究極のキータッチが実現出来ても、これまでのキーボードの8〜10倍の値段になるのは耐え難く、腱鞘炎になる事に続いて不快である。誘導型の天地逆転の形式のキーボードは従来の標準キーボードの製造コストと同程度か、それ以下である。PC本体より、キーボードの方が先に故障するのは不快である。密着界面型か誘導型のキーボードの寿命は事実上半永久である。
磁石を2個使い、底部の固定磁石で上部の可動磁石を磁気浮上させる手段は、これまでのキーボードの感覚や、導通型の天地逆転の形式とは異なるが、指に逆らって不思議に浮き上がって来るボタンと、決して底打ちにはならない密着直前に押し返される軟着陸、押し付ける事では検出は起こらず、使い込んで見てスピードだけが意味があるのを体得して習慣となった時の安心感、の組合せとして快適さを感じる人の割合は低くないであろうと言える。しかし天地逆転の形式の方が簡潔でより合理性に富んでいるように見える。
キーを押し下げて直ぐに閾値が現れる天地逆転の形式は、キーの真上からTAPした場合に、僅かな抵抗を感じただけで最下点まで打ち抜くが、TAPする意思がなくてただ指先をキーに乗せただけでは動かない。TAPの打ち抜きで、本来10mm程下がる指先が衝撃で2mm程を最下点とする往復運動になったのと相前後してボタン+磁石も機械的な最下点に行き着いて戻って来るが、指先の戻りより速いので、指先を僅かに後押しする。
この過程が操作者に与える感触は、メンブレン型の感触とは全く違ったものであり、違和感と言えるものがなくなっている。TAPで10mm下がる筈の指先が、極薄の障子紙を毎回破って減速し2mm程下がって底打ちせずに反転する時に、軽い抵抗を覚えるだけで、押し下がったボタン+磁石がくっついて来る。この時の往復時間は力が入っていなくても、メンブレン型より速い。ゆっくりした押し下げをして見ると入力ができないので、ただ軽くTAPする事が求められる。試しに上方から軽く浅く叩いてみると、入力されている事が分り、ボタンが下に着かなくてもよい事が直ぐに実感できる。
The ultimate key touch of a PC keyboard is based on the premise that, as shown in FIG. 45, as shown in FIG. As a result, it was far from the ultimate form that should have been, and the boundaries that were reached through the trial of the capacitive switch type were not much different from the previous ones. However, only from the new viewpoint of parallel processing, the ultimate form can be seen, and at the same time, the realization method will be accompanied.
FIG. 46 illustrates a contact interface type and an induction type in which discrimination is completed at the start point of the stroke. An example of the induction type is a top-and-bottom reversal type. However, in the case of one contact interface type, a punched metal spring GND sheet will be described. A multi-spiral metal spring is formed by punching a single metal sheet, and the spring is in a relaxed state. If the spring is in a state where it protrudes upward, it can be prevented from sinking with the fingertip placed on the key, with an initial drag as an off-type that pushes down from where the spring is flush. In this form, the starting point is the state in which the metal spring is pressed against the X / Y electrode on the polyester film thereon and is in close contact therewith. When the key is struck in this state, the spring sinks by 1 to 2 mm and returns, but a positive pulse is generated by the G electrode separated at the base of the parabolic locus, and the determination is made as it is. The metal spring sheet is required to have a durability of 50 million times, and serves as an electromagnetic shield in place of the conventional iron plate. This form is the simplest structure among PC keyboards, along with the inductive top-and-bottom form, but its function embodies the ultimate key touch, the simplest form is the most elaborate and advanced It can be said that it is in line with the cosmic principle of playing a role. The top and bottom reversal type has a key response, but it takes more time to return, and the punching spring returns faster, but the response when you hit the key is weaker.
The role of the punched metal spring shown in FIG. 46 is to make the key come back after pushing down ~ 3mm after detecting the generated pulse to resemble the natural 10mm movement of shadow typing TAP. is there.
The combination of the conventional capacitance switch type rubber dome with a monotonically increasing positive differential drag of a conical metal spring and a negative differential drag that turns from increasing to decreasing Since it can be created even by ingenuity, the claim that the capacitance switch type metal spring brings comfort does not pass. The difference between the capacitance switch type and the membrane type / pantograph type, where the stroke position of the button is displaced parabolically with respect to time and detected at the lowest point, is detected before the lowest point is reached. It is a point that can be set to complete. However, there are cases where it is assumed that this is comfortable from the reflection of the result such as few typing mistakes, but the operator does not know at which depth in the process of pressing the button, There is only a psychology that assesses that consumers are comfortable or less fatigued that the threshold or drag is simply small and does not need to reach a bottom.
Regardless of the evaluation result of the capacitance switch type, some evaluation results have been reported that it is more comfortable regardless of the method to be detected before bottoming out at the lowest point of the button. . When this is chewed, it is understood that the three elements of lightness, no bottom feeling, and no bending / inflection point of the drag provide comfort / lightness. Considering the rubber dome and the membrane contact point as a starting point, a barrier of 50g to 60g is necessary as a run-up that must strike the small contact point to make it conductive, and at the same time the wrong key It can be said that the consumer has become accustomed to what was a barrier for not pushing up.
The rubber dome starts from the initial drag pushed down by the stopper, and there is a bending barrier of 50g to 60g in the middle lowered, but the button is zero if the initial drag overcomes the compressive stress of the fingertip meat Displacement, the middle barrier has no direct meaning. The indirect meaning of the barrier is to save power as a run-up period that bends the membrane film. Capacitance switch type / contact interface type / induction type does not require a run-up period, and it is only necessary to break the initial drag with the struck fingertip. The most important point is to return to a fixed position in the shortest time, and if it stays at the lowest point, it will be delayed by that much. The second most important thing is to push down close to 10 mm of the TAP operation, but this is physically impossible with a 19 mm square button interval, so it is mechanically limited to ˜3 mm, and becomes shallower as it becomes uncomfortable. TAP action does not result in tendonitis, but tendonitis is caused by being held down to ˜2 mm or by applying more force than TAP. The next important point is that the 10 mm TAP stroke becomes ~ 3 mm because it receives a drag on the way. It decelerates by pushing down and shortens the stroke, but it takes time, and it takes time to return and accelerate. It is a buffering process where the time is the same and only the stroke is shortened when combined, and when you try it out, it feels like you landed on a trampoline and jumped up again, and it feels comfortable rather than uncomfortable. This lacks a response whether or not the key is activated, but there is a sound that exceeds the initial drag when the key is struck, and since the detection ends in fact at that moment, it is a genuine operating sound. If there is no interval, it may be replaced with a faint electronic sound.
Although it is confirmed by actual trial that the initial barrier in this viewpoint may be 20 g or less, what was the reason for the 50 to 60 g inflection point barrier for the first time? It seems doubtful. The inductive top-and-bottom reversal type / inductive magnetic levitation / contact interface type off-type matches the weak initial drag close to the ideal.
The ultimate key touch of a PC keyboard is that there is no reason that the stroke of a notebook PC may be shallower than that of a desktop PC. It's just that you want to make your notebook PC thinner. It is desirable that the desktop PC and the notebook PC have the same key interval, that is, 19 mm, the same stroke around 2 mm, and a touch that does not change regardless of which key is used. For this purpose, for example, both of them are unified into an induction-type top-and-bottom reversal format, and when viewed as a notebook PC, when the liquid crystal panel is opened, the keys are lifted to the same height as the keyboard of the desktop PC by the magnet's adsorption force. That's all you need to do.
Even if the ultimate key touch can be achieved, it is unbearable to be 8 to 10 times more expensive than conventional keyboards, and it is uncomfortable following tendonitis. Inductive type top-and-bottom type keyboards are similar to or less than the manufacturing cost of conventional standard keyboards. It is uncomfortable that the keyboard breaks down earlier than the PC body. The life of a coherent interface or inductive keyboard is virtually semi-permanent.
The method of using two magnets and magnetically levitating the upper movable magnet with the bottom fixed magnet is different from the conventional keyboard sensation and the continuity-type top-and-bottom reversal form, but it rises strangely against the fingers. Soft button that comes back just before the close contact that never comes to the bottom, the detection does not occur by pressing, the sense of security when it becomes a habit by learning that only speed is meaningful when used, It can be said that the proportion of people who feel comfortable as a combination is not low. However, the form of reversal seems to be simpler and more rational.
The top-and-bottom reversal form, in which the threshold appears immediately after the key is depressed, is punched to the lowest point when you feel a slight resistance when you tap from the top of the key, but without the intention of TAP, just use your fingertip as a key It just doesn't move. With the punching out of TAP, the finger and the magnet, which originally descended about 10 mm, reciprocated with the bottom point of about 2 mm due to the impact, but the button and magnet reached the mechanical bottom point and returned, Since it is faster than the fingertip return, push the fingertip slightly.
The feeling that this process gives to the operator is completely different from that of the membrane type, and there is no sense of discomfort. When the tip of the heel, which is lowered by 10 mm with TAP, breaks the ultra-thin shoji paper every time, decelerates and falls by about 2 mm and flips without bottoming, it just holds a light resistance, and the pressed button + magnet sticks together. . The round-trip time at this time is faster than the membrane type, even if no force is applied. If you look at it slowly, you can't input it, so you just need to tap lightly. If you try to tap lightly and lightly from the top, you can see that it is being entered, and you can immediately realize that the button does not have to be down.
世界の各言語対応のキーボードに於いて、ブラインドタッチで入力される事を前提にすれば、8本の指の定位置であるASDF/JKL:のキーはその位置のままで押し下げられ、それ以外のキーは手首や腕も動員して指先を目標のキーまで移動させる動作の終わりにキーが叩かれるので、2つのグループに分けたキータッチの設定、例えばホームポジションの8つのキーの閾値は指先が下がらない20g程で、残りのキーは14g程の閾値に分け、ホームポジション以外のキーは斜めから押される事を前提に考える事が好ましい。
或いは逆にホームポジションの8つのキーの閾値は14g程にして指先が下がっても、その位置にいる事は判定に影響せず、そこから直接押し下げる速度を判定し、残りのキーは叩きに行く、即ち指先を一度上に瞬間的に持ち上げる筋肉の反対側の筋肉の反動で押し下げるので、14g程の閾値であってもよいと言う考え方も成り立つ。
これを更に進めてASDFに指先を置いて、中指だけDの位置からEの位置に移して指先を押し下げる時に、ASFのボタンが相前後して少し動いてしまう事を、良い意味で利用できる貴重なアナログ情報として取り入れる事で、例えば20g/14gの閾値を越した4つのボタンの動きの中から最大のものを取るが、全体のパターンを把握する事などで、押し間違いを少しでも減らすか、個人に特有の癖を学習して最適化する事をオプションとし、将来認識システムが標準化するのと互換性を持たせて置く事ができる。
ブラインドタッチで、ASDFとJKL:のホームポジションのキーが動いてしまう事が並列処理では問題がないとすれば、閾値という考え方の意味がなくなってしまう。シャドウタイピングを想像すれば、操作者が意識しているのは1本の指であり、他の指がどう巻き込まれているかは無意味である。密着界面型や誘導型の並列処理ではこの状況を全て反映して、操作者の意思に正確に沿った判定を即時的に与える事ができる。図38に示したようなラバードームの特性や、金属バネの特性や、キーが行き止まる手前でのスライスなどは、いっぺんに無意味になる。要するにシャドウタイピングを新しく考えて見て、キータッチとはそれと分る僅かな抵抗感や接触音があれば十分なのである。
それでも天地逆転の形式のように遊びが最小であるように選べれば、無駄に勢いがつく事はない。閾値を越えるのは指先の肉の圧縮応力で決められ、ボタンが少し下がる必要がないとすれば、第一の要件として上向きの抗力が単調に減少すれば快適さに繋がる。第二の要件は、指先もボタンも、それぞれ独立に最下点まで進んで、放物線様の時間とストロークの軌跡を通って、再び定位置に帰って来る時に、動きが相前後するような絡み合いの少ない形がより快適で、且つ最大速度の文字入力であり、疲労が少ないと言える。
機械式タイプライターに比べればメンブレン型キーボードは格段に快適になったと言えるが、専らPCの前に座り、長時間キーボードを叩き、できるだけ高速で入力し、操作ミスの割合を減らしたい職業に於いては、現在のキーボードは、最近の静電容量スイッチ型を含めて十分な性能を持っていないのではないかを誰もが考えている。それは空中でシャドウタイピングを行う理想的な想像上のキータッチとは現実のものが違うからである。キータッチが軽く、ボタンが最下点に行くストロークの浅い場所でオンし、ボタンが行き着いた時に起こっていたクリック音やラバードームの屈曲感に代わる電子音でボタンが押されて機能した事をそのまま確認でき、スキャンによる遅れやその不確実さがなく、音声認識の追加などで101キーボードの既存の入力を拡張的に補完でき、究極の操作性に行き着くために操作者個人の特徴を学習して最適化する機能を持たせる、などが一般論として新しく求められ、そのためには格段のコストは掛からないが、天地逆転の形式の型ではこれらの条件が殆ど満たされ、磁気浮上形式の誘導型はそれに準じ、密着界面型でも大きな改善が期待できる。
機械式タイプライターの時代に最も快適であったキータッチと、現在のPCキーボードの製品としての最も快適であるキータッチは意味が違う。同じPCキーボードでも、メンブレン型/パンタグラフ型/静電容量スイッチ型と言うキースキャンの制約の中で達成されるキータッチと、その制約を外し並列処理で考えられる究極のキータッチもまた意味が違うのである。
何れにせよ、万人に共通な快適さとは何かを改めて問う必要がある。これまでは、ボタンを押し下げて確実にオンしたのかどうかが認識するのは、ストロークが行き当たった抵抗感か、或いは屈曲点を越えてストロークが軽くなった事で代用している。最も大きな問題はパンタグラフでストロークを浅くしたのが、人間本来の10mmの自然な指のTAPと違うためのストレスである。導通型ではある程度の圧力が接点に加わる必要があるが、密着界面型や誘導型ではそれが必要でなく限りなく軽いタッチにできる。
ノートブックPCのディスプレイを開くと格納されていたキーが浮き上がってより快適な深いストロークになる場合、天地逆転の形式の誘導型では、ホームポジションのASDFとJKL:の8つのボタンの閾値が20gで、それ以外のボタンの閾値が14gとする。ディスプレイを閉じた時にはボタンが沈み込んで格納されるので、反発力は半分の10g/7gになっているとすれば、101のボタンでは反撥力の合計は731gである。現在のキーボードではこれが5Kg程であるので、圧迫応力は1/7程になり、ディスプレイの表面にキーの圧迫痕が残らない点に関しては問題がなくなる。液晶パネル面を閉じた時にキーが沈み込んでいる事は、ノートブックPC本体に衝撃が加わった時に、液晶パネルだけではなく下部構造も、その衝撃を和らげる理想的なクッション材の役割を果たす事になる。円筒磁石とボタンと、それを結ぶアームの合計重量が200mgであるとすれば、2mmの高さの放物線の往復運動の所要時間は、2mmに亘る吸着力の平均が5g重なら往復時間は数式8で表され、8mS程になるので、人間の指のTAP動作の往復時間150mSに十分に追従できる事が分る。
並列処理ではアナログ量を取り扱う事になるので、それを読み取って軽快さの確立に反映させる事ができる。究極の軽快さは、大多数の人で入力速度が上がり、打ち間違いが減り、長時間キーを打っても疲れない、という事であるが、その一方で各個人に合ったものが必要になるとも言え、それを実現するにはアナログ量となる並列処理に於いてキーボードに最適動作点にチューニングして記憶する学習機能を持たせる事が求められる。
リモコン/ゲーム機コントローラーのキータッチの要求事項はPCキーボードのキータッチとは異なる事には留意が必要である。リモコンは右手で持ったまま、親指を使って1mmほどの浅いストロークで、底部に行き止まるように押し付け、音はゴム接点であるので聞こえない。常に強めに念を押す事になり、軽くTAPするような事はしない。またTV用リモコンではボタンの応答が経年的に悪くなって行く事が念頭から離れず、デジタル放送ではテレビ本体側の反応に遅れがあるので押されたかどうかは分らず、とにかく強めに押す事が身についている。TV用リモコンが半永久寿命型に置き換わると、もうゴムボタンを押し付けなくてもいいのだと言う経験が消費者に数年を掛けて定着する事になる。リモコンの基板に埋め込まれたスピーカーは、確実にボタンが押された事の確認とするのを可能にし、強い2度押しが避けられる。
ゲーム機に於いては、絶対的な要件としてゴム接点スイッチが何時かは導通不良になるという諦めを払拭し、またスキャンパルスを待つ応答の遅れと、その不確かさから解放される事が優先する。これまでの安易であるが他に代替案のないゴム接点はゲーム機コントローラーとして最も不適切な方法である。適した方法は天地逆転の形式の誘導型と言えるであろう。それによって、アナログ量の埋め込みが、速さ/ストローク長/正負のパルス間隔として拡張的に利用可能になる。また1〜2mmより長いストロークが好ましく、誘導型はそれを容易に実現する。現在のゴム接点は重いボタンであるが、これを軽い誘導型にして特に支障は生じない。バイブレータやスピーカーやマイクロフォンを埋め込める事は快適さを付け加える。
Assuming that input is done by blind touch on keyboards in various languages around the world, the ASDF / JKL: key, which is the fixed position of 8 fingers, is pushed down at that position, otherwise Because the key is struck at the end of the movement to move the fingertip to the target key by mobilizing the wrist and arm, the key touch setting divided into two groups, for example, the threshold of the eight keys at the home position is the fingertip It is preferable to consider that the remaining keys are divided into thresholds of about 14 g and the keys other than the home position are pressed obliquely at a distance of about 20 g, which does not decrease.
Or conversely, even if the threshold value of the eight keys of the home position is set to about 14 g, even if the fingertip is lowered, it does not affect the judgment, the judgment is made directly on the speed at which the key is pushed down, and the remaining keys go to strike. That is, since the fingertip is pushed down by the reaction of the muscle on the opposite side of the muscle that lifts the fingertip up once, the idea that the threshold may be about 14 g is also valid.
Proceeding this further, placing the fingertip on the ASDF, moving only the middle finger from the D position to the E position and pushing the fingertip down, the ASF buttons will move a little bit back and forth. By taking in as analog information, for example, take the largest of the four button movements that exceeded the threshold of 20g / 14g, but by grasping the overall pattern, etc. Learning and optimizing individual-specific habits is an option and can be placed in a way that is compatible with future recognition system standardization.
If there is no problem in the parallel processing that the ASDF and JKL: home position keys are moved by the blind touch, the meaning of the threshold value is lost. If shadow typing is imagined, the operator is conscious of one finger, and it is meaningless how other fingers are involved. In the close contact interface type and induction type parallel processing, all of these situations are reflected, and the determination in accordance with the operator's intention can be given immediately. The characteristics of the rubber dome as shown in FIG. 38, the characteristics of the metal spring, the slicing before the key stops, etc. are all meaningless. In short, it is enough to have a slight sense of resistance and touch sound that can be seen as a key touch when considering shadow typing.
Still, if you can choose to have the least amount of play as in the form of upside down, you won't waste your momentum. Exceeding the threshold is determined by the compressive stress of the fingertip meat, and if the button does not need to be lowered slightly, the first requirement is that if the upward drag decreases monotonically, it will lead to comfort. The second requirement is that both the fingertips and the buttons advance independently to the lowest point, entangled so that the movements move back and forth when returning to a fixed position through a parabolic time and stroke trajectory. The shape with less is more comfortable and the character input at the maximum speed, and it can be said that there is less fatigue.
It can be said that the membrane type keyboard is much more comfortable than mechanical typewriters, but in occupations where you want to sit down in front of a PC, hit the keyboard for a long time, input as fast as possible, and reduce the rate of operation errors. Everyone thinks that current keyboards do not have sufficient performance, including the recent capacitive switch type. This is because the reality is different from the ideal imaginary key touch that performs shadow typing in the air. The key touch is light and the button is turned on at a shallow stroke where the button goes to the lowest point, and the button is pressed and functioned with an electronic sound that replaces the feeling of bending of the rubber dome when the button arrives. It can be confirmed as it is, there is no delay or uncertainty due to scanning, the existing input of the 101 keyboard can be expanded extensively by adding voice recognition, etc., and the individual characteristics of the operator are learned to reach the ultimate operability In order to achieve this, there is a new demand for generalization, and for that purpose, it does not cost much, but the top-and-bottom-reversed type almost satisfies these conditions, and the magnetic levitation-type inductive type In accordance with this, a large improvement can be expected even in the contact interface type.
The key touch that was most comfortable in the era of mechanical typewriters and the key touch that is most comfortable as a current PC keyboard product have different meanings. Even with the same PC keyboard, the key touch achieved within the key scan constraints of membrane type / pantograph type / capacitance switch type and the ultimate key touch that can be considered in parallel processing by removing that limitation also have different meanings. It is.
In any case, it is necessary to ask again what is common comfort for all. Up to now, it has been replaced by the sense of resistance that the stroke has hit or the stroke has become lighter beyond the inflection point to recognize whether or not the button has been pressed down. The biggest problem is the stress of making the strokes shallower with the pantograph because it is different from the natural human TAP of 10mm. In the conduction type, a certain amount of pressure needs to be applied to the contact point, but in the contact interface type and the induction type, this is not necessary, and the touch can be reduced as much as possible.
When opening the notebook PC display, the stored key will rise and become a more comfortable deep stroke. In the induction type of the top-and-bottom reversal type, the threshold of the eight buttons of ASDF and JKL: The threshold of other buttons is 14 g. When the display is closed, the button sinks and is stored. Therefore, if the repulsive force is half 10 g / 7 g, the total repulsive force of the 101 button is 731 g. Since this is about 5 kg in the current keyboard, the compression stress is about 1/7, and there is no problem with respect to the point that the key compression mark does not remain on the surface of the display. When the LCD panel surface is closed, the key sinks. When an impact is applied to the notebook PC itself, not only the LCD panel but also the lower structure plays the role of an ideal cushioning material to reduce the impact. become. If the total weight of the cylindrical magnet, the button, and the arm connecting it is 200 mg, the reciprocating time of a parabola with a height of 2 mm can be calculated as follows: 8 and about 8 mS, it can be seen that it can sufficiently follow the round-trip time 150 mS of the TAP operation of a human finger.
In parallel processing, analog quantities are handled, so it can be read and reflected in the establishment of nimbleness. The ultimate nimbleness is that the majority of people increase input speed, reduce typing mistakes, and do not get tired even if they hit a key for a long time, but on the other hand, if they need something suitable for each individual However, in order to realize this, it is required to have a learning function for tuning and storing the optimum operating point in the keyboard in parallel processing that is an analog amount.
It should be noted that the key touch requirement of the remote controller / game machine controller is different from the key touch of the PC keyboard. While holding the remote control with your right hand, use your thumb to press it down to the bottom with a shallow stroke of about 1mm. It will always be a strong reminder, not a light TAP. In addition, the remote control for TV does not keep in mind that the response of the buttons will deteriorate over time, and in digital broadcasting there is a delay in the response on the TV body side, so it is not known whether it was pressed, but it can be pressed hard anyway. I'm on my body. When the TV remote control is replaced with a semi-permanent model, the experience of not having to press the rubber button any longer will be established over several years for consumers. The speaker embedded in the remote control board makes it possible to make sure that the button has been pressed, avoiding a strong double press.
In game consoles, the absolute requirement is to eliminate the compliment that sometime the rubber contact switch becomes defective in continuity, and to give priority to being released from the delay in response to wait for the scan pulse and its uncertainty. . Rubber contacts, which have been easy so far but have no other alternative, are the most unsuitable methods for game console controllers. A suitable method would be an induction type in the form of upside down. Thereby, the embedding of the analog quantity is made available in an expansive manner as speed / stroke length / positive and negative pulse intervals. Further, a stroke longer than 1 to 2 mm is preferable, and the induction type easily realizes it. The current rubber contact is a heavy button, but it does not cause any trouble by making it a light inductive type. Embedding vibrators, speakers and microphones adds comfort.
ポテンショメーターではない導通型では、ストロークのアナログ量は導通区間の長さ以外には反映できず、またチャタリングの影響を受ける。静電容量スイッチ型では静電容量値の変化は近接時に急に大きくなるが、その逆数であるインピーダンスは離間量dに直線的に比例するので、アナログ量に均等に反映されるように思ってしまうが、現実にはスキャンパルスがCR微分波形として伝送されるPP値は容量値の変化に無関係であり、大きさの違いを生むために駆動抵抗rを大きくするが、これは同時に大きな減衰を生むので設計がクリティカルになり、結局この点でアナログ量の埋め込みは有用ではなくなってしまう。要するに静電容量スイッチ型の検出区間は導通型より少し長いと言うだけで、これを唐突にアナログ検出と呼ぶのは適切な表現ではない。この困難の本質は静電容量スイッチ型がスキャンパルスを使っているところにある。
これに対して密着界面型と誘導型で読み取る発生パルスは、ストロークの行程が、アナログ量として切り捨てられる事なく反映されるので、これを適切に読み取る事で、入力速度が上がり、打ち間違いが減り、快適で疲労が蓄積されないものにするのに利用できる。また並列処理なのでスキャンパルスが無く時間の精度の問題は最初から存在しない。
操作者がキー入力に込めるのは、強く叩く意識、速く叩く意識、深く押し下げる意識であるが、強く押す意識は必ずしも有効には働かず逆に速度は低下しかねず、また深く押してしまう結果になる。従って通常は決まったTAP速度で叩く事が求められるが、その間隔が間を置かず連続するようにして入力ピッチを上げる事ができる。キーを叩く強さは、深さになり、ボタンが最下点に行き止まって暫く留まる分だけ文字入力のピッチは下がる。
図47に示すように、密着界面型と誘導型では、放物線軌跡の最下点付近で正/負パルスが相次いで発生する形と、放物線軌跡の根元で正負パルスが離れて発生する形の、どちらかを選択する事ができる。前者の場合は、底部に衝突させる時の速度が大きいと発生パルスが大きくなり、最下点を離れる時の発生パルスは一定しているが振幅が小さい。後者の場合は、ストロークの始まりである放物線軌跡の根元で発生するパルスはキーを叩く速さに依存するが、元の位置に帰り着いた時に発生するパルスは、自然に戻る指先にキーが邪魔されなければ一定した大きさである。これらの中で、最下点を離れる時の発生パルスを除く3つのどれかを選択するとして、パルスの大きさはキーの位置と個人差に依存する。
最適のスライスレベルを設定する一方で、発生する2つのパルスの間隔の測定も判別に加えられるが、キーの位置と個人差に依存する最適スライスレベルを、専用プログラムで個別設定して行く方法は万人には向かず、学習機能で最適化して記憶するのが適切である。
密着界面型よりも誘導型の方がストロークのアナログ量をより均等に反映させ易い。密着界面型と誘導型でのみ得られる真のアナログ量を利用するためには、良好なS/N比の確保、抗力の非直線や衝突の過程をできるだけ避ける、チャタリングの機会を奪う、などが有効である。増幅器の熱雑音の方は問題がないので、外乱雑音を抑圧するための電磁シールドに気を配らなければならない。
図47に示したように、直径が数mmの円筒磁石を可動にする誘導型と比べて、密着から〜100μmの離間を捉える密着界面型では〜3mmのストロークの一区間にフィルムの屈曲を組み込むために、ラバードームか金属バネとフィルムの屈曲が2段構えで変位する形が使われる。これは底打ちが人間のTAP動作にとって不快になるのを避けるためである。メンブレン接点の場合と違うのは、フィルムの屈曲の抗力が極めて小さい事である。
In a conduction type that is not a potentiometer, the analog amount of stroke cannot be reflected other than the length of the conduction section, and is affected by chattering. In the capacitance switch type, the change in capacitance value suddenly increases when approaching, but the reciprocal impedance is linearly proportional to the distance d, so it seems to be reflected evenly in the analog amount. In reality, however, the PP value at which the scan pulse is transmitted as a CR differential waveform is irrelevant to the change in the capacitance value, and the drive resistance r is increased to produce a difference in size, but this also causes a large attenuation at the same time. As a result, the design becomes critical, and in the end, the embedding of the analog quantity is not useful. In short, the detection section of the capacitance switch type is just a little longer than the conduction type, and it is not an appropriate expression to suddenly call it analog detection. The essence of this difficulty is that the capacitive switch type uses scan pulses.
On the other hand, the generated pulses read in the contact interface type and inductive type reflect the stroke process without being rounded down as an analog quantity. By reading this appropriately, the input speed increases and the number of typing errors decreases. Can be used to make it comfortable and fatigue-free. Since it is parallel processing, there is no scan pulse and there is no problem of time accuracy from the beginning.
The operator can enter keystrokes with the consciousness of striking strongly, the consciousness of striking quickly, and the consciousness of pressing down deeply, but the consciousness of strongly pressing does not necessarily work effectively, and the speed may decrease, and the result is that the user presses deeply. Become. Therefore, it is usually required to strike at a fixed TAP speed, but the input pitch can be increased so that the interval is continuous without any gap. The strength with which you hit the key will be deeper, and the character input pitch will decrease as long as the button stops at the lowest point and stays for a while.
As shown in FIG. 47, in the contact interface type and the induction type, positive / negative pulses are generated one after another near the lowest point of the parabolic locus, and positive and negative pulses are generated separately at the base of the parabolic locus. You can choose either. In the former case, the generated pulse increases when the velocity when colliding with the bottom is large, and the generated pulse is constant but the amplitude is small when leaving the lowest point. In the latter case, the pulse generated at the base of the parabolic trajectory at the beginning of the stroke depends on the speed at which the key is struck, but the pulse generated when returning to the original position causes the key to interfere with the fingertip that returns naturally. If not, the size is constant. Of these, the pulse size depends on the position of the key and the individual difference, as one of the three except for the generated pulse when leaving the lowest point is selected.
While setting the optimal slice level, the measurement of the interval between two generated pulses is also added to the discrimination, but the method of setting the optimal slice level depending on the key position and individual differences individually with a dedicated program is It is not suitable for everyone, and it is appropriate to optimize and memorize it with the learning function.
The induction type is more easily reflected in the analog amount of the stroke than the contact interface type. In order to use the true analog quantity that can be obtained only in the close contact interface type and the induction type, it is necessary to secure a good S / N ratio, avoid the drag non-linearity and the collision process as much as possible, take away the opportunity of chattering, etc. It is valid. There is no problem with the thermal noise of the amplifier, so attention must be paid to the electromagnetic shield for suppressing disturbance noise.
As shown in FIG. 47, compared to the induction type that moves a cylindrical magnet having a diameter of several millimeters, the close contact interface type that captures a separation of about 100 μm from the close contact incorporates the bending of the film in one section of the stroke of about 3 mm. For this purpose, a rubber dome or a metal spring and a film whose bending is displaced in two steps are used. This is to prevent bottoming from becoming uncomfortable for human TAP operation. The difference from membrane contacts is that the drag of the film is extremely small.
並列処理の密着界面型/誘導型キーボードがアナログ量を取り扱う事ができるのを利用して、図48に示すように、アタック時の発生パルスのスライスレベルの設定と、それにリターン時の発生パルスも判定に参加させる時のスライスレベルの設定をプログラマブルにし、更に2つのパルスの間隔も測定する事が、通常得られるアナログ量である。これまでの導通型/静電容量スイッチ型では、ストロークのアナログ情報の殆どが切り捨てられた結果の歪み切った応答しか得られなかったが、密着界面型/誘導型ではストロークの全体を反映する応答が得られるので、雲泥の差できめ細かなデータ処理が可能になる。
基本的には左右の手の親指を除く4本ずつの指先をホームポジションに置いて、親指を加えた10本の指先のどれかでボタンを叩く時に、選ばれて押されたボタンだけでなく、同じ側の手の、残りの4本の指先も何がしかの発生/発電パルスを生じている可能性が高い。何故ならば、軽いタッチが、入力の速さや、押し間違いの少なさ、疲労の少なさを生み出す元になっているのは明らかなので、それを追求すればする程、他の指の僅かな動きも応答に現れている可能性が高いからである。操作者個人にとって、癖を直さず一定であれば、選ばれた指が他の4本の指の動きをどう伴うかはほぼ決まっており、本当にその指が選ばれたのかどうかを結論づけるのは、残りの4本の指の動きも合わせてパターン認識すれば、確かな判定になる。このような考えは、キースキャン形式には不可能であり、N*M個のボタンを全て同時に把握する密着界面型/誘導型の並列処理だけで可能なのである。図48に示したように、ホームポジションのASDF/JKL:のキーがマトリックスの上で同じXライン/Yラインに跨らないようになっていれば、分離がより単純になる。
このような並列処理の判定作業を行う時に、PC本体の役割はただ4+4ビットのアタック/リターンのスライスレベルの記憶をすればよい。即ち808ビットのメモリーを持てばよいとすると、そのコストやUSBケーブルを通しての通信の占有時間は無視できる。演算は専らキーボードのICチップで行われ、2つのパルスの間隔測定はICチップの中だけで参考情報として処理され、このICチップのコストが学習機能の標準装備で20円高くなるだけであれば、2000円程で標準的に買う事ができるキーボードを、快適であると言うだけで20000円〜30000円で買い求め、結果としては何も変わらない、と言うような現状を解消できる。即ち、極論すれば1個1個のキーを正しく押す必要はなく、各操作者が101通りの左右10本の指の組合せで、個性を保ちながらキーを叩けば、これまでより格段に速く、軽快で、判定ミスなく、疲労が少ない、文字入力操作ができる。更に言うなら、ブラインドタッチと言う型に必ずしも厳格に嵌る事なく、独自の動きの組合せを定着させれば、誰もが自分流のキー入力のスペシャリストになれる。密着界面型/誘導型は製造コストが下がれば、学習機能を持たせる20円のコストアップ分は吸収され、これまでの普及品の2000円ではない1800円で標準品として買う事ができ、寿命は半永久である。ブラインドタッチを練習するのではなく、自分流のやり方をマイキーボードが憶えて行ってくれるのは、好ましく変貌する愛玩ロボットの成長のようなものである。
操作者のミスではなく、キーボード側の不十分な判定でミスが起こったのはバックスペースキーを使った事で推測される。これを辿って、ASDFに左手の4本の指を乗せて、Eのキーを叩きに行く時に、先ずASDFが僅かに反応し、遅れてEが反応する。それが自動車のドライブレコーダー的に記憶されていれば、5本の指全体の応答に含まれる情報を使って、本当にEが押されたという結論を出せる。学習機能とは、このような手続きで操作者がメキメキと、変則的な入力の腕を上げて行く推移を継続してサポートする。正に個人差ではなく個性の時代と言えるのである。これはまた、個人化されたキーボードが、パターンとして記憶され登録された操作者以外は使えないように出来る事を意味している。
これまでのメンブレン型/静電容量スイッチ型の閾値を含めた抗力全体が大きく、底打ちを強いられるのに対応した打ち方になったまま、買い替えた密着界面型/誘導型の学習機能付きのキーボードのキータッチが軽く底打ちにならないと、そのギャップが結果としての違和感をもたらすであろう。これを避けるために予めこの違和感という段差を埋めるバイアス分を初期設定として与えて置き、徐々にそれを取り外し、その後は学習機能によって正しい方向に人馬一体で導かれ、キー入力のパーフォーマンスは主にキーボード側でメキメキ向上する。これは賢い馬が必然に向かって人を慣らしているとも言える。それに慣れて仕舞う事の問題は、古いキーボードに戻った時に入力速度が低下するのは勿論だが、打ち間違いが増える事にある。しかし寿命が半永久になっていれば昔に戻る事はない。
仮想のキーを選んで叩くシャドウタイピングでは、人は個人差が無く、誰も10mm程のストロークを150mS程の時間で往復する事ができる。10mmは深すぎるので数mmに縮めるためにリアクティブな抗力が必要であり、しかしこの抗力は等時性を持っている往復時間を長いものにしてはならない。個人差を生じさせているのは50〜60gの閾値が付けられている事であり、閾値を20g以下にし、且つ底に行き当たらない形では、本来のTAP動作がそのまま反映され易く、個人差が少なくなる。人は軽目にキーを叩く事は出来るが、キーを強く押す事や深く押し下げる意識が働くと速度が遅くなる。従って学習させる個人差とは、間を置かずに連続した文字入力を行う時に、結果として各キーから発生/発電される正パルスと負パルスのそれぞれの大きさと、その間隔がどう分布しているのかを見出して、スライスレベルを選び、また時間のウィンドウを設けた弁別を個人に合わせた最適なものに収斂させて行く事に尽きる。キーを押し下げる意識を持つと、浅いストロークは不快であり、底打ちを感じないと押されたかどうかが不安になる。キーをTAPするだけで検出されるなら、ストロークの深さは関係がなく、ただキーが沈むのが感じられれば、それで入力が終わっている。或いは電子音が途切れなければ、正しい入力が続いている。自然なTAPは10mm程指先が下がるが、それを受け止めて2〜3mm程に和らげるのがキーの役割であり、導通型はこれでは動作しない。問題は操作者が快いと感じるかどうかであり、深く押し下げなければならないのが長く続くのは苦痛を生み、押し下げようとして1mmで行き当たるのは不快である。動作はTAPで、それがキーで遮られたのが感じられたら入力は終わっており、同時に柔らかな音が表面の接触から聴こえて来れば、快く、長く打ち続けていても疲れないであろうと言える。しかし画面に現れる文字がデジタル処理のために遅れて出て来るのは不快である。
As shown in FIG. 48, using the parallel processing coherent interface type / induction type keyboard that can handle analog quantities, as shown in FIG. 48, the slice level of the generated pulse at the time of attack and the generated pulse at the time of return are also set. It is an analog quantity that is usually obtained that the setting of the slice level at the time of participation in the determination is made programmable and the interval between two pulses is also measured. In the conventional conduction type / capacitance switch type, most of the analog information of the stroke was discarded, but only a distorted response was obtained. In the contact interface type / induction type, the response reflecting the entire stroke was obtained. Therefore, detailed data processing becomes possible with the difference of cloud mud.
Basically, when you place your four fingertips, excluding the left and right hand thumbs, at the home position and hit the button with any of the ten fingertips with your thumbs, The remaining four fingertips on the same hand are likely to have some generation / power generation pulse. Because it is clear that a light touch is the source of the speed of input, less pressing errors, and less fatigue, the more you pursue it, the lesser movement of the other fingers This is because there is a high possibility that the response appears in the response. For the individual operator, if the wrinkle is constant and fixed, it is almost decided how the selected finger is accompanied by the movement of the other four fingers, and it is really concluded that the finger was selected If the patterns of the remaining four fingers are also recognized, the determination is reliable. Such an idea is not possible in the key scan format, and can be achieved only by the close contact interface type / inductive type parallel processing that grasps all N * M buttons at the same time. As shown in FIG. 48, if the ASDF / JKL: key at the home position does not cross the same X line / Y line on the matrix, the separation becomes simpler.
When performing such parallel processing determination work, the role of the PC main body is only to store the 4 + 4 bit attack / return slice level. In other words, if it is sufficient to have an 808-bit memory, the cost and the occupation time of communication through the USB cable can be ignored. The calculation is performed exclusively with the IC chip of the keyboard, and the measurement of the interval between two pulses is processed as reference information only in the IC chip. If the cost of this IC chip is only 20 yen higher with the standard function of the learning function, The keyboard that can be purchased as standard for about 2000 yen can be bought for 20000-30000 yen just by saying that it is comfortable, and as a result, there is no change in the current situation. In other words, it is not necessary to press each key correctly, and if each operator hits the key with 101 combinations of left and right fingers while maintaining the individuality, it is much faster than before. It is nimble, can be used for character input, with no judgment errors, and less fatigue. In addition, anyone can become a keystroke specialist of his own style by fixing a unique combination of movements, without necessarily fitting strictly into the blind touch type. If the manufacturing cost of the adhesion interface type / induction type is reduced, the cost increase of 20 yen that gives the learning function is absorbed, and it can be purchased as a standard product for 1800 yen instead of 2000 yen of the popular product so far. Is semi-permanent. Rather than practicing blind touches, My Keyboard remembers your own way of doing things like the growth of a pet robot that transforms favorably.
It is presumed that the back space key was used to make an error due to insufficient judgment on the keyboard side, not the operator's mistake. Following this, when placing the four fingers of the left hand on the ASDF and hitting the E key, ASDF reacts slightly and E reacts later. If it is stored as a car drive recorder, the information contained in the response of the entire five fingers can be used to conclude that E was really pressed. The learning function continuously supports the transition in which the operator raises the skill of irregular input in such a procedure. It is truly an era of individuality, not individual differences. This also means that a personalized keyboard can be used only by operators who are stored and registered as patterns.
The entire drag, including the membrane / capacitance switch type threshold, is large, and it has a learning method for the contact interface type / inductive type that has been replaced. If the keyboard touch does not lightly bottom out, the gap will result in a sense of incongruity. In order to avoid this, a bias amount that fills the step of discomfort is given as an initial setting, and it is gradually removed, and after that, it is guided in the right direction by the learning function, and the performance of key input is mainly Improves sharpness on the keyboard side. This can be said that a wise horse is inevitably accustomed to a person. The problem with getting used to it is that typing speed will drop when you go back to the old keyboard, but there will be more typing mistakes. However, if the lifetime is semi-permanent, it will not go back to the old days.
In shadow typing, in which a virtual key is selected and hit, there is no individual difference, and anyone can reciprocate a stroke of about 10 mm in a time of about 150 mS. Since 10 mm is too deep, a reactive drag is required to reduce it to a few mm, but this drag should not lengthen the round trip time with isochronism. Individual differences are caused by the fact that a threshold value of 50 to 60 g is attached. If the threshold value is 20 g or less and the bottom does not reach the bottom, the original TAP operation is easily reflected as it is. Less. A person can tap the key lightly, but if the key is pressed hard or the consciousness of pressing down is activated, the speed will slow down. Therefore, the individual difference to be learned is the distribution of the magnitudes and intervals of positive and negative pulses generated / generated from each key as a result of continuous character input without any gaps. Finding out, choosing the slice level and converging the discrimination with the time window to the best fit for the individual. If you are conscious of pressing the key, shallow strokes are uncomfortable, and if you don't feel the bottom, you'll be worried about whether or not you pressed. If the key is detected simply by TAP, the stroke depth is irrelevant, and if the key is felt to sink, then the input is complete. Or if the electronic sound is not interrupted, correct input continues. The natural TAP lowers the fingertip by about 10 mm, but the key is to receive it and soften it to about 2 to 3 mm, and the conduction type does not work with this. The problem is whether the operator feels comfortable, the long lasting to be depressed deeply is painful and it is uncomfortable to hit at 1 mm trying to depress. The movement is TAP, and if it is felt that it is blocked by the key, the input is over. At the same time, if a soft sound is heard from the touch of the surface, it will be pleasant and you will not get tired even if you keep hitting for a long time. I can say that. However, it is uncomfortable that characters appearing on the screen come out late for digital processing.
PC用101キーボードは汎用性のためにボタンの役割が厳格に決められているので、その意味での入力の操作速度には限界がある。文字列の組合せをショートカットの合図として入力手続きを短縮するか、単語登録をして置くか、などの方法で入力に要する時間を少なくする事が行われる。これに加えて、操作者が発した声の合図を、PCキーボードに組み込まれたマイクロフォンを通して聞き分ける手段も残されており、それは必ずしもキーボード自体の汎用性が損なわれる事にはならない。例えば、句読点の間を消すとか、カーソルを戻すとか言う単純な動作の音声命令から始まり、主としてPC本体とのやり取りで音声認識入力を行いながら補助的にキーボード入力する場合もある。それを始めるのは、将来の拡張のために、誘導型の半永久寿命のキーボードでマイクロフォンをPCB基板に組み込んで置く事である。操作者の口元から雑音に打ち勝って集音するにはマイクアレーが有用であるが、これを格段にコストアップする事なく実行できる。 Since the keyboard for PC 101 has a strictly determined role for buttons because of its versatility, the input operation speed in this sense is limited. The time required for input is reduced by a method such as shortening an input procedure by using a combination of character strings as a cue for a shortcut or registering a word. In addition to this, there is still a means for discriminating the cue of the voice uttered by the operator through a microphone incorporated in the PC keyboard, which does not necessarily impair the versatility of the keyboard itself. For example, there is a case where a keyboard input is started auxiliaryly while voice recognition input is performed mainly by exchanging with the PC main body, starting from a simple voice command such as erasing between punctuation marks or returning the cursor. It begins by placing the microphone on a PCB board with an inductive semi-permanent keyboard for future expansion. A microphone array is useful for overcoming noise from the operator's mouth and collecting sound, but this can be done without significantly increasing costs.
導電性ゴムボタンが酷使されるリモコン/ゲーム機のコントローラーは、遠からずボタンの接点不具合に見舞われ、PCキーボードの無接点化を計って円錐形金属バネを使った静電容量スイッチ型は十分に性能を発揮できず市場はメンブレン接点で占められている。
ゲーム機に於いては導通型から静電容量スイッチ型に移行するのではなく、誘導型に移行する事で、今抱えている接点不良問題はほぼ完全に解決すると言える。並列処理でスキャン周期による時間遅れとその不確かさがなくなり、精細なゲームの操作を行う事が可能になる。これが核心部分である。核心部分に追加される利点は、コントロールにアナログ量を埋め込める事であり、またスピーカー/マイクロフォン/バイブレータ/3次元加速度センサーを最小コストでPCB基板に埋め込める事である。
TV用リモコンがゴム接点の導通型から無接点の密着界面型に移行する核心部分は、図49に示すように導電性ゴムの短絡バーを静電シールドのアルミ層を設けたポリエステルフィルムに張り替える事で半永久寿命になり、ICチップは並列処理に置き換えなければならないが、製造コストはそのままであるという、極めて単純な手順で行われる事である。リモコンの導通接点は、謂わば、金属面に対して金属針が下りて来ればよいが、固定された接触点は直ぐに劣化する。そこで面と面の導通とするが、実際には多数の接触点で導通が成り立っているのであって、面積全体が導通に寄与している訳ではない。しかし対向電極面積が大きい方が導通接触点の数は多くなる。その反面平行度が取れていなければ、面積を大きくしても無意味である。そこで導電性ゴム接点にして、大きな力を加えた時にゴムが変形して密着する事が期待された。これが期待外れになって、今日のリモコンのゴム接点問題が存在している。この形式では完全に平行でなければ、X−Z間の導通とZ−Y間の導通が同時には起きないが、ゴムの変形によって最終的には両方が導通する。
下方のX/Y電極それぞれが平行に下りて来るG電極との間の距離の変化分で発生パルスの高さが変わる密着界面型では、2つのパルス発生が同時である必要はないが、G電極の傾きによってY電極の端に先に速度Vで着地した後には、反対側のX電極の端の接近速度は2倍の2Vになる形である事を考えると、パルスの大きさは揃う事になる。
静電容量スイッチ型で使われる円錐形金属バネは上から押された時に、バネの周辺部は基板と平行になっているので、頂点がオフセットして押されても比較的平行度が保たれる。それが崩れる要因の1つは、金属バネが伸びているのが弛緩状態である事が斜めに圧縮した時の応力で平行度を低下させる。これを避けるには、スパイラル電極が平面であるのが弛緩状態である事が望ましく、それを実現するには、ラバードームが伸びているのを円錐形金属バネが引き下げるという、変則的な形を必要とする。密着界面のオンタイプとオフタイプでは、マイクロドームがこの中心一致の役割を果たす。
TVリモコンは導電性ゴム接点から、図50に示すように、密着界面型か誘導型に移行して諸問題が解消されるが、誘導型の場合は、リモコンが所在を答えるLOST&SOUND(L&S)のためのスピーカーをPCB基板に組み込む事ができ、ボタンが押された確認音にも利用できる。この確認音は、埋め込みスピーカーの巻線のインダクタンスに、共振容量を繋いで数KHzで共振させ、これに増幅器を繋いだ正帰還ループの帰還利得を1に近づけて置く事で、ボタンが押されたのを検出したのをトリガーとして減衰振動が起こり、スピーカーから聞こえる。即ちICチップで波形合成する必要はない。L&Sのハウリングとは、製造上のばらつきがあるこの共振周波数をTV本体側が予めスイープして記憶して置くか、リモコンの所在が分らなくなった時にバラツキの範囲をわくわくしながらスイープして捜索すれば、TV側のスピーカーからこの周波数の音波が放射されると、正帰還ループ利得を限りなく1に近づけていたリモコンが、音叉が微かな音にも共振する原理で、リモコンが受動的に反応してその周波数の音で反応し、それを頼りにソファーの底に挟み込まれていたリモコンは救出される。この機能は、リモコンボタンの確認音が既に使われている前提では、リモコン側とTV本体側のコストアップは合わせて数円以下に過ぎないので、標準装備とする事が可能になる。
ゲーム機コントローラーは、導電性ゴム接点から、図51に示すように、密着界面型か誘導型に移行して諸問題が解消される。誘導型の場合はスピーカー/バイブレータ/3次元加速度センサーを同時にPCB基板に組み込む事ができる。
図51の左側に示した、磁気浮上のOrthodoxの形では、キーが斜めから押されても、問題なく動作する。下に鉄板があると反撥磁力が大きくなる。斜めに押してもよく、隣のキーに触れても大きな動作をしたキーが選ばれる。指先を乗せて沈み込んでも静止していれば、そこからの変化に感応する。底打ちは起きず、下に行き着いて停滞しないので往復時間が短い。これをPC用に転じた場合、格納機能を含めてキーボードが薄くなり、同時に深いストロールが確保できるのでデスクトップとノートブックに同じ形式を当て嵌める事が可能になる。パソコンをゲームに使う事が多くなりゲーム用のキーボードと通常のPCキーボードを分ける必要がなくなって来る。
一方PCキーボードの核心部分は、メンブレン接点の寿命を今の有限から半永久に変え、原理的にキータッチが快適で、文字入力速度が速まるものにする事である。ノートブックPCを例に取ると図52に示すようにメンブレン接点のパンタグラフ型から密着界面型の各タイプに移行する事ができる。
また、図53に示すように、メンブレン接点のパンタグラフ型から誘導型の各タイプに移行する事ができる。この移行の一部は、ストロークが底打ちする時に導通していたものを、密着界面型や誘導型でキーを指先で叩いてストロークが始まった時に既に検出が完了する形になる。誘導型で鉄板が敷かれる場合は、コイルの電圧パルスが大きくなるので巻数を減らす事ができる。
社会にとって必要なこれらの置き換えが自発的に進められるには、買い替え時期を待って、製造コストが下がる故に、メーカーが方式を切り換えざるを得ないという状況が必要である。並列処理の密着界面型と誘導型はこの条件を満たしている。一方消費者側の選択として、性能や信頼性が圧倒的に改善されているので、それを供給しないメーカーの製品は買わないという市場競争原理が働く事が必要である。その次には、標準化が進んで、性能や信頼性が優れた新しい形を受け入れるのに何ら支障がない事が必要である。最後に最も重要な要件として、手持ちのTV用リモコンやPCキーボードは未だ十分に機能し、ボタンの上に印刷した文字もかすれていないので、新しい製品はリモコンやキーボード抜きのものを買うと言う、マイリモコン/マイキーボードの考え方が定着する事が望ましく、おじいちゃんやおばあちゃんから受け継いだ3代のリモコン/キーボードを廃棄する場合は、大部分の部品が資源再利用できる事が望ましい。これが置き換えの核心部分である。
Remote control / game console controllers that make heavy use of conductive rubber buttons have been hit by button contact problems not far away. Capacitance switch types that use conical metal springs to achieve contactless PC keyboards are sufficient. The market is dominated by membrane contacts because it cannot perform.
In a game machine, it can be said that the contact failure problem that is currently held is almost completely solved by shifting from the conduction type to the capacitance switch type instead of the conduction type. The parallel processing eliminates the time delay due to the scan cycle and its uncertainty, and allows fine game operations. This is the core part. The advantage added to the core part is that an analog amount can be embedded in the control, and a speaker / microphone / vibrator / three-dimensional acceleration sensor can be embedded in a PCB board at a minimum cost.
At the core of the TV remote control transition from the contact type of the rubber contact to the contactless contact interface type, as shown in FIG. 49, the conductive rubber shorting bar is replaced with a polyester film provided with an aluminum layer of an electrostatic shield. This is a semi-permanent life, and the IC chip must be replaced with parallel processing, but the manufacturing cost remains the same, and it is performed in a very simple procedure. The so-called contact point of the remote controller may be so-called a metal needle descending from the metal surface, but the fixed contact point deteriorates immediately. Therefore, although surface-to-surface conduction is established, in practice, conduction is established at a large number of contact points, and the entire area does not contribute to conduction. However, the larger the counter electrode area, the greater the number of conductive contact points. On the other hand, if the parallelism is not taken, it is meaningless to increase the area. Therefore, it was expected that the rubber would be deformed and adhered when a large force was applied to the conductive rubber contact. This is disappointing and there is a rubber contact problem for today's remote control. If this type is not completely parallel, conduction between X-Z and conduction between Z-Y will not occur at the same time, but both will eventually conduct due to deformation of the rubber.
In the contact interface type in which the height of the generated pulse changes in accordance with the change in the distance between the lower X / Y electrode and the G electrode coming down in parallel, the two pulses need not be generated simultaneously. Considering that the approach speed at the end of the opposite X electrode is doubled to 2 V after landing at the speed V first on the end of the Y electrode due to the tilt of the electrode, the pulse sizes are uniform. It will be a thing.
When the conical metal spring used in the capacitance switch type is pressed from above, the periphery of the spring is parallel to the substrate, so that the parallelism is maintained even if the apex is offset and pressed. It is. One of the factors that cause it to collapse is that the metal spring is in a relaxed state, and the parallelism is lowered by the stress when it is compressed obliquely. In order to avoid this, it is desirable that the spiral electrode is flat, and in order to achieve this, an irregular shape in which the conical metal spring pulls down the rubber dome is extended. I need. The micro dome plays the role of center matching in the on-type and the off-type of the close contact interface.
As shown in FIG. 50, the TV remote control is switched from a contact rubber type to an inductive interface type or an induction type as shown in FIG. 50, but various problems are solved. In the case of the induction type, the remote control answers the location of LOST & SOUND (L & S). Can be incorporated into the PCB board, and can also be used as a confirmation sound when the button is pressed. This confirmation sound is generated by resonating the inductance of the embedded speaker winding with a resonant capacitor at several KHz, and placing the feedback gain of a positive feedback loop connected with an amplifier close to 1 so that the button is pressed. Attenuating vibration occurs triggered by the detection of falling, and it can be heard from the speaker. In other words, it is not necessary to synthesize waveforms with an IC chip. With L & S howling, if the resonance frequency with manufacturing variation is swept and memorized in advance by the TV main body, or if the location of the remote control is not known, it can be swept and searched while exciting the range of variation. When a sound wave of this frequency is radiated from the TV-side speaker, the remote control that has a positive feedback loop gain as close as possible to 1 resonates passively on the principle that the tuning fork resonates even with subtle sounds. The remote control that responded with the sound of that frequency and was pinched on the bottom of the sofa relying on it was rescued. Assuming that the confirmation sound of the remote control button is already used, this function can be standard equipment because the cost increase on the remote control side and the TV main body side is only a few yen or less.
As shown in FIG. 51, the game machine controller shifts from a conductive rubber contact to a close contact interface type or an induction type to solve various problems. In the case of the induction type, the speaker / vibrator / three-dimensional acceleration sensor can be simultaneously incorporated into the PCB substrate.
In the orthodox form of magnetic levitation shown on the left side of FIG. 51, even if the key is pushed from an oblique direction, it operates without any problem. If there is an iron plate below, the repulsive magnetic force will increase. You can press it diagonally, or select the key that moved greatly when you touched the next key. Even if you put your fingertip and sink, if it is still, it will respond to changes from there. There is no bottoming out, and the round trip time is short because it reaches down and does not stagnate. When this is turned to a PC, the keyboard including the storage function becomes thinner and at the same time a deep strok can be secured, so that the same format can be applied to the desktop and the notebook. Computers are often used for games, and there is no need to separate the game keyboard from the normal PC keyboard.
On the other hand, the core part of the PC keyboard is to change the life of the membrane contact from the current finite to semi-permanent, and in principle, the key touch is comfortable and the character input speed is increased. Taking a notebook PC as an example, as shown in FIG. 52, it is possible to shift from a pantograph type membrane contact type to a contact interface type.
Further, as shown in FIG. 53, it is possible to shift from a pantograph type membrane contact type to an induction type. A part of this transition is such that detection is already completed when the stroke starts by striking the key with a fingertip of the contact interface type or the induction type, which was conducted when the stroke bottomed out. When an iron plate is laid on the induction type, the number of turns can be reduced because the voltage pulse of the coil increases.
In order to voluntarily advance these replacements necessary for society, it is necessary to wait for the replacement period and reduce the manufacturing cost, so the manufacturer must switch the method. The close contact interface type and the induction type of parallel processing satisfy this condition. On the other hand, as the choice on the consumer side, performance and reliability are overwhelmingly improved, so the market competition principle of not buying products from manufacturers that do not supply it needs to work. Next, standardization is required, and it is necessary to have no trouble in accepting a new form with excellent performance and reliability. Finally, the most important requirement is that your TV remote control and PC keyboard are still functioning well, and the characters printed on the buttons are not faint, so you can buy new products without the remote control or keyboard. It is desirable that the concept of My Remote / My Keyboard be established, and it is desirable that most of the parts can be reused when discarding the 3rd generation Remote / Keyboard inherited from Grandpa or Grandma. This is the heart of replacement.
PCキーボードに於いて、底に鉄板を敷くのが電磁シールドの点で必須であるとすると、それを利用して、全体の軽量化/薄型化/製造コストダウン/鉄板をケースの一部として使う事/キーボードの高機能化に利用する事が求められる。図54にその要点を示す。実例として、誘導型の天地逆転の形式は、ノートブックPCの液晶パネルを閉じた時に、鉄板の上にボタンの厚みの分だけが残るだけなので、格段に薄いキーボードが実現できる。しかしボタンの数だけ、鉄板の下にストローク分だけ吸着マグネットが押下されるので、その空間を空けて置かなければならない。汎用PCキーボードとして天地逆転の形式で、プラスチックのケースを廃し、図63で付け加えられているように、1枚の鉄板だけで構成されたデザインの製品になり、一層のコストダウンが達成される。
If it is indispensable to place an iron plate on the bottom of the PC keyboard in terms of electromagnetic shielding, it will be used to reduce the overall weight, reduce the thickness, reduce manufacturing costs, and use the iron plate as part of the case. It is required to use it to improve the functionality of the keyboard / keyboard. FIG. 54 shows the main points. By way of illustration, the inductive top-and-bottom reversal format can be realized with a much thinner keyboard because only the thickness of the button remains on the iron plate when the notebook PC liquid crystal panel is closed. However, as the number of buttons is equal to the number of buttons, the attracting magnet is pushed down by the stroke, so that space must be left open. As a general-purpose PC keyboard, the plastic case is abolished in the form of upside down, and as shown in FIG. 63, the product is designed with only one iron plate, and further cost reduction is achieved.
PCキーボードに於いて、底に鉄板を敷くのが電磁シールドの点で必須であるとすると、それを利用して、全体の軽量化/薄型化/製造コストダウン/鉄板をケースの一部として使う事/キーボードの高機能化に利用する事が求められる。図54にその要点を示す。実例として、誘導型の天地逆転の形式は、ノートブックPCの液晶パネルを閉じた時に、鉄板の上にボタンの厚みの分だけが残るだけなので、格段に薄いキーボードが実現できる。しかしボタンの数だけ、鉄板の下にストローク分だけ吸着マグネットが押下されるので、その空間を開けて置かなければならない。汎用PCキーボードとして天地逆転の形式で、プラスチックのケースを廃し、図63で付け加えられているように、1枚の鉄板だけで構成されたデザインの製品になり、一層のコストダウンが達成される。
If it is indispensable to place an iron plate on the bottom of the PC keyboard in terms of electromagnetic shielding, it will be used to reduce the overall weight, reduce the thickness, reduce manufacturing costs, and use the iron plate as part of the case. It is required to use it to improve the functionality of the keyboard / keyboard. FIG. 54 shows the main points. By way of illustration, the inductive top-and-bottom reversal format can be realized with a much thinner keyboard because only the thickness of the button remains on the iron plate when the notebook PC liquid crystal panel is closed. However, since the attracting magnet is pushed down the iron plate by the number of buttons, the space must be opened. As a general-purpose PC keyboard, the plastic case is abolished in the form of upside down, and as shown in FIG. 63, the product is designed with only one iron plate, and further cost reduction is achieved.
本発明を製造コストアップなしで半永久寿命としたTV用リモコンとして実施する形態は、図55に示すように、現在の画一的なキースキャンを使った導通型ゴム接点を、キースキャンを使わない並列処理の方式であり、自発パルスを使う密着界面型として6通り、発電パルスを使う誘導型として3通りの、合わせて9通りの方法に置き換えられる。それは、圧着GNDシート、メンブレンGNDシートのオンタイプとオフタイプ、スパイラル金属バネGNDシートのオンタイプとオフタイプ、金属反転バネGNDシート、近接マグネット、貫通マグネット、天地逆転の形式、である。
それぞれの特徴を表2に示す。
遍く導電性ゴム接点が用いられ導通型であるTV用などのリモコンは、プリント基板上で剥き出しになったX/Y電極間を導電性ゴムの浮遊Z電極で短絡するのを、ボタンを押し返す抗力と元の位置に復帰するバネ性を一体成型のゴムシートで実現している。ゴムシートは液体などが接点部に上方から浸入するのを防いでいる。導電性ゴムのZ電極は遠からず導通不良になる運命にあるが、これを解決する手段はこれまで見つからなかった。
最も単純には、現在の導通型に於いて一体成型ゴムボタンの下に導電性ゴムが取り付けられているものを、1枚の全面シールド接地シートに置き換えるものである。ボタンを押す感触はそのままで、導通を取る必要がない密着界面なので耐久性だけが半永久となる。
並列処理の密着界面型で次に挙げられるのはメンブレンGNDシートで、メンブレン型のPCキーボードと同じく配線パターンが印刷されたポリエステルフィルム2枚を使って、X/Y電極とG電極が密着する時の発生パルスを検出するオンタイプと、離間する時の発生パルスを検出するオフタイプがある。これも半永久の耐久性を持ちコストアップがない。また図22に示した、PCキーボードの、上下シートにX/Y電極を振り分けて、GNDシートは使わない方法も流用できる。
更に、スパイラル金属バネGNDシートは、1枚の薄い金属シートを打ち抜いてスパイラルコイルバネを形成したのを上方に伸ばした形を中立弛緩点として、従来の一体成型ゴムボタンのバネ性を置き換え、同時に密着界面の機能も果たさせるもので、打ち抜きバネがG電極として密着する時の発生パルスを検出するオンタイプと、離間する時の発生パルスを検出するオフタイプがある。屈曲するゴムボタンの抗力と、押し下げた時に単調に増加する金属バネの抗力は異なるが、リモコンボタンとしては両方を使い分ける事ができる。オンタイプもオフタイプも、一体成型ゴムボタンのバネ性やラバードームを必要としない。
これに対して、1枚の金属シートを打ち抜いて屈曲性を持たせる成型をした反転バネは、一般的にタップスイッチの双安定的なクリック動作をさせるのに使われ、密着界面型リモコンでは離間と密着のGND電極となる。
一方、マグネットをコイルに近づけた時の発電パルスを使う並列処理の誘導型では、先ず近接マグネットがある。これは現在のリモコンのPCB基板を、ポリエステルの印刷フィルムに置き換え、2重スパイラルコイルを形成したものに、現在のリモコンの一体成型ゴムボタンの先端の導電性ゴム接点の代わりに小さな円筒磁石を付けたものである。
貫通マグネットは、両面PCB基板の両面に2重スパイラルコイルを形成して、差動出力となるように接続し、基板上のコイルの中央に円筒磁石が通過する穴を設けて、従来の一体成型ゴムボタンはそのままの形にする方法である。この差動発電は、円筒磁石が通過する両側で対称的な電圧波形が現れて振幅が大きくなり、また往きと帰りの動きを使い分ける事も出来るのを利用して、例えば音量の増大と減少を1つのボタンの動きで制御するなどの新しい働きをさせる事ができる。この形は、3次元加速度センサーとして機能するので、リモコンを、ボタンを押すだけでなく、空中で動かすのを登録された動き命令としてTV本体に伝える追加機能を持たせる事や、初めにリモコンを手に取った動きだけで本体の電源スイッチが入るようなショートカット機能を追加できる。
最後に示した天地逆転の形式は、薄い鉄板の裏側に印刷回路で2重スパイラルコイルが形成されたものに、裏側から吸着させた小さな円筒磁石を、ボタンの中心部に開けた鉄板の穴を通して、表側から押し下げる事で発電するもので、ごく小さな磁石でも比較的大きな初期抗力となる、切れのよいボタンである。
キースキャン方式に比べて、並列処理の方式は発生パルスが小さく、電磁シールドが必要であるが、図55に示した9通りの方法は何れもこの電磁シールドが既に行われている。また何れの方法も現在の導通型のゴム接点リモコンと同程度の製造コストで量産する事ができ、ボタンを押す感触は多少の違いがあるが、概ね従来と同じであるが、ただ半永久の耐久性になり、また電池交換のインターバルが長くなる。
ICチップは、従来のキースキャン方式のICに対して、同じ程度か少ないピン数を使い、誘導型と密着界面型の2種類に対応する別々の設計になるが、どちらもICの回路はより単純な形になり、消費電流も低減する。ICメーカーの顧客であるTVメーカーはこの2種類のICを使って、9通りの形のどれかを選択してリモコンを設計する事ができる。
自発パルスを検出する密着界面型ではボタンを押したままになっている事を表現できないので、TV用リモコンで音量を継続的に上げるか下げるのに、音量ボタンのダブルクリックを用いる事や、帰りに発生するパルスの検出を、継続増加/減少を止める長押しの形とする事ができる。
並列処理となるTV用リモコンは、使わない時の消費電流を極限まで減らすために、電源ボタンが跨っているXラインとYラインが繋がっているコンパレータ以外の電流は全て切り、電源ボタンが押されたのを検出してから、ICチップ全体に電源を供給する方法を取る事ができる。
The embodiment in which the present invention is implemented as a TV remote control with a semi-permanent lifetime without an increase in manufacturing cost, as shown in FIG. 55, does not use a key type scan for a conductive rubber contact using a current uniform key scan. This is a parallel processing method, and it can be replaced with 9 methods in total, 6 types as a close contact interface type using spontaneous pulses and 3 types as induction types using power generation pulses. These are: crimped GND sheet, membrane GND sheet on type and off type, spiral metal spring GND sheet on type and off type, metal reversal spring GND sheet, proximity magnet, penetrating magnet, top-and-bottom reverse type.
Each characteristic is shown in Table 2.
Remote control for TVs, etc., which is conductive and uses conductive rubber contacts, is a drag force that pushes the button to short-circuit the exposed X / Y electrodes on the printed circuit board with the conductive rubber floating Z electrode. And the spring property that returns to the original position is realized by the integrally molded rubber sheet. The rubber sheet prevents liquid and the like from entering the contact portion from above. The Z electrode of conductive rubber is destined to become poor in conduction not far, but no means for solving this has been found so far.
In the simplest case, in the current conduction type, one in which conductive rubber is attached under the integrally molded rubber button is replaced with one full shield ground sheet. The touch of the button remains the same, and the durability is semi-permanent because it is a close contact interface that does not require continuity.
The following is a membrane GND sheet, which is a close contact interface type for parallel processing, and when the X / Y electrode and the G electrode are in close contact with each other using two polyester films printed with a wiring pattern like a membrane type PC keyboard. There are an on-type that detects a generated pulse and an off-type that detects a generated pulse when separated. This also has semi-permanent durability and no cost increase. In addition, the method shown in FIG. 22 in which the X / Y electrodes are allocated to the upper and lower sheets of the PC keyboard and the GND sheet is not used can be used.
Furthermore, the spiral metal spring GND sheet replaces the spring property of the conventional one-piece rubber button by using the shape of a spiral coil spring formed by punching a thin metal sheet and extending it upwards, and at the same time, replaces the spring property of the conventional integrally molded rubber button. It also functions as an interface, and there are an on-type that detects a generated pulse when the punching spring comes into close contact with the G electrode, and an off-type that detects a generated pulse when it is separated. The drag of the rubber button that bends and the drag of the metal spring that increases monotonously when pressed down are different, but both can be used as remote control buttons. Neither the on-type nor the off-type requires the spring property of the integrally molded rubber button or the rubber dome.
In contrast, reversing springs that are molded by punching out a single metal sheet are generally used to make the bistable click operation of a tap switch. And a close-contact GND electrode.
On the other hand, a parallel processing induction type using a power generation pulse when a magnet is brought close to a coil first has a proximity magnet. This is because the PCB board of the current remote control is replaced with a polyester printing film and a double spiral coil is formed, and a small cylindrical magnet is attached instead of the conductive rubber contact at the tip of the integrally molded rubber button of the current remote control. It is a thing.
The penetrating magnet is formed by forming a double spiral coil on both sides of a double-sided PCB board, connected so as to be a differential output, and providing a hole through which a cylindrical magnet passes in the center of the coil on the board. The rubber button is a way to keep the shape as it is. This differential power generation uses the fact that a symmetrical voltage waveform appears on both sides of the passage of the cylindrical magnet, the amplitude increases, and the forward and return movements can be used separately to increase and decrease the volume, for example. New functions such as control with the movement of one button can be performed. This form functions as a three-dimensional acceleration sensor, so it has an additional function of not only pressing a button but also moving it in the air as a registered motion command to the TV body, You can add a shortcut function that turns on the power switch of the main body with just a hand movement.
The last form of top-and-bottom reversal is that a double spiral coil is formed by a printed circuit on the back side of a thin iron plate, and a small cylindrical magnet adsorbed from the back side is passed through the hole in the iron plate opened in the center of the button. It is a button that can generate electricity by being pushed down from the front side, and it is a sharp button that can produce a relatively large initial drag even with a very small magnet.
Compared to the key scan method, the parallel processing method has a smaller generated pulse and requires an electromagnetic shield. However, in all of the nine methods shown in FIG. 55, this electromagnetic shield has already been performed. Each method can be mass-produced at the same manufacturing cost as the current conductive rubber contact remote control, and the touch of the button is slightly different, but it is almost the same as the conventional one, but it is only semi-permanent. And the interval for battery replacement becomes longer.
The IC chip uses the same or less number of pins as the conventional key scan type IC, and is designed separately for two types, the induction type and the close contact interface type. It becomes a simple form and current consumption is reduced. A TV maker who is a customer of an IC maker can design a remote controller by selecting one of nine types using these two types of ICs.
The contact interface type that detects spontaneous pulses cannot express that the button is being held down, so use the double click of the volume button to continuously increase or decrease the volume with the TV remote control, or return The detection of the pulse generated at the time can be in the form of a long press to stop the continuous increase / decrease.
In order to reduce the current consumption when not in use to the limit, the TV remote control that uses parallel processing turns off all the current except for the comparator that connects the X line and the Y line across the power button, and the power button is pressed. It is possible to take a method of supplying power to the entire IC chip after detecting the event.
本発明を、何がしかの製造コストダウンとなり、半永久寿命とし、これまでになかった好ましく軽快なキータッチのPCキーボードとして実施する形態は、図56に示すように、現在の、ほぼメンブレン形式で占められるが、ノートブックPCでは薄型化のためにパンタグラフ機構が付け加えられただけの画一的な形で固まっているキースキャンを使った導通型の形を、キースキャンを使わない並列処理の方式であり、自発パルスを使う密着界面型として3通り、発電パルスを使う誘導型として4通りの、合わせて7通りの方法の何れかに置き換えられる。それは、メンブレンGNDシートのオンタイプとオフタイプ、スパイラル金属バネGNDシートのオンタイプ、近接マグネット、貫通マグネット、磁気浮上、天地逆転の形式、である。
並列処理の密着界面型で最初に挙げられるのはメンブレンGNDシートで、メンブレン型のPCキーボードと同じく配線パターンを印刷されたポリエステルフィルム2枚を使って、X/Y電極とG電極が密着する時の発生パルスを検出するオンタイプと、離間する時の発生パルスを検出するオフタイプがあり、助走としてラバードームを使う。これも半永久の耐久性で、コストアップがない。
更に、スパイラル金属バネGNDシートは、1枚の薄い金属シートを打ち抜いてスパイラルコイルバネを形成したのが上方に伸びているのを中立弛緩点として、ラバードームの助けを必要とせず、密着界面型のオンタイプを構成する。
The embodiment of the present invention which is realized as a PC keyboard with a favorable and light key touch, which has never been achieved, has a certain manufacturing cost reduction, a semi-permanent lifetime, and is almost in the form of a membrane as shown in FIG. Although it is occupied by a notebook PC, a parallel processing method that uses key scan that uses a key scan that has been fixed in a uniform form that only has a pantograph mechanism added to reduce the thickness. It can be replaced with any of seven methods in total, three as the contact interface type using the spontaneous pulse and four as the induction type using the power generation pulse. These are the on-type and off-type of the membrane GND sheet, the on-type of the spiral metal spring GND sheet, the proximity magnet, the penetrating magnet, the magnetic levitation, and the top-and-bottom reversal type.
Membrane GND sheet is the first example of the parallel processing contact interface type. When the X / Y electrode and the G electrode are in close contact with each other using two polyester films printed with a wiring pattern like a membrane PC keyboard. There is an on-type that detects the generated pulse and an off-type that detects the generated pulse when separated, and a rubber dome is used as a run-up. This is also semi-permanent and there is no cost increase.
Furthermore, the spiral metal spring GND sheet is formed by punching out one thin metal sheet to form a spiral coil spring. The spiral metal spring has a neutral relaxation point and does not require the help of a rubber dome. Configure on-type.
マグネットをコイルに近づけた時の発電パルスを使う並列処理の誘導型では、先ず近接マグネットがある。1枚のポリエステルの印刷フィルムに2重スパイラルコイルを形成してジャンパー層を加え、電磁シールドは底に置いた鉄板で行われる。この方法はラバードームを必要とする。
貫通マグネットは、両面PCB基板の両面に2重スパイラルコイルを形成して、差動出力となるように接続し、基板上のコイルの中央に円筒磁石が通過する穴を設けて、従来の一体成型ゴムボタンはそのままの形にする方法である。この差動発電は、円筒磁石が通過する両側で対称的な電圧波形が現れて振幅が大きくなり、また往きと帰りでパルスの向きが逆になるキーの動きに意味を持たせられる。この方法もラバードームを必要とする。
磁気浮上の形式では、近接マグネットの形に、底部の鉄板に吸着させた磁気浮上のための固定磁石を使い、代わりにラバードームが撤去され、鉄板がその磁力を強化・安定する。2つの円筒磁石を使う磁気浮上は、ラバードームも金属打ち抜きコイルバネも必要としない。下側で固定される円筒磁石は、その下の鉄板を磁化して上方の反撥磁界が大きくなるので、より小さなものでよい。また鉄板を合わせた磁界が、ボタンの表面で浮上磁石の磁界と打ち消すような配分を選ぶ事ができる。浮上磁石は密着に向かって反発力が急に大きくなるので、上端での閾値が指先を支えるぎりぎりに設定されていて、指先が下がる事があっても発電するには至らず、またそうして下がった所から操作者が意識を持ってキーを打つ事で発電が行われる。このように磁気浮上は快適さを追求する新しい局面を与える。
天地逆転の形式は、薄い鉄板の裏側に印刷回路で2重スパイラルコイルが形成されたものに、裏側から吸着させた小さな円筒磁石を、ボタンの中心部に開けた鉄板の穴を通して、表側から押し下げる事で発電するもので、ごく小さな磁石でも比較的大きな初期抗力があり、切れのよいタッチを生む。天地逆転の形式はラバードームを必要としない。ごく小さなネオジウム磁石でも、鉄板にくっついたものを引き剥がすには大きな力が必要になる。薄いと割れやすいネオジウム磁石にプラスチックコーティングなどを施して防錆処理をしたものでは、ボタンを押し下げた時の平行度維持のためには、ある程度の直径が必要なので、その分厚みを減らし、また鉄板の反対側のボタンと連結するアームが通る穴径によって吸着力が緩和される。ボタンが叩かれたその始点で、指先の肉の圧縮応力が円筒磁石と鉄板の初期吸着力を越えた瞬間に磁石が離間し、パルスが発電される。これは反応時間が最も早く、また部品数が最も少ない。しかしこれまでとは別次元のキータッチになる。ボタンが下の鉄板に当たるのが底打ちで、その前の離間から抗力は急速に小さくなり、また帰って来た時に指離れを助ける。若しこのキータッチが最も快適なものになる事が分っても、世界の人々が慣れ親しんできたメンブレン型/パンタグラフ型/静電容量スイッチ型から切り替えるにはそれなりの段階を経る必要があるだろう。
並列処理というキーボートの技法の各形態を、デスクトップPC/ノートブックPCそれぞれに合った別々の形で選択すると言う発想は、ノートブックPCでは単に薄く、また重量を軽くする要望があるだけであり、本来は外出先でノートPCを操作し、帰宅してからデスクトップPCを本格的に使う時にキータッチが同じである事が望ましい。そこで初めから最も軽く、ノートブックPCの液晶パネルを閉じた時には押し下がって格納され、耐久性が半永久で、消費電流も最小で、製造コストが最低であるものが存在すれば、その形に統一すればよいのである。本発明はこの観点に立って周辺技術を体系化するものである。幸いボタンの大きさは両者とも19mm程になっており、ノートブックPCだからと言ってボタンの間隔を小さくするという要求はない。
ネオジウム磁石で100個のボタンに使用される量の〜十数g程は、世界のキーボードを置き換えても資源量に影響するか原材料の価格を高騰させる量ではない。製品本体の寿命が尽き、まだ十分に使えるコントローラー/キーボードから磁石を回収するのは、磁石である故に吸着して容易に回収でき、資源として再利用できる。寿命が半永久である事が、資源を節約するための王道である。
A parallel processing induction type using a power generation pulse when a magnet is brought close to a coil first has a proximity magnet. A double spiral coil is formed on a single polyester printing film, a jumper layer is added, and the electromagnetic shielding is performed on an iron plate placed on the bottom. This method requires a rubber dome.
The penetrating magnet is formed by forming a double spiral coil on both sides of a double-sided PCB board, connected so as to be a differential output, and providing a hole through which a cylindrical magnet passes in the center of the coil on the board. The rubber button is a way to keep the shape as it is. In this differential power generation, a symmetrical voltage waveform appears on both sides through which the cylindrical magnet passes, the amplitude increases, and the movement of the key in which the direction of the pulse is reversed on the way back and forth is given meaning. This method also requires a rubber dome.
In the magnetic levitation type, a fixed magnet for magnetic levitation adsorbed on the bottom iron plate is used in the form of a proximity magnet. Instead, the rubber dome is removed, and the iron plate strengthens and stabilizes its magnetic force. Magnetic levitation using two cylindrical magnets does not require a rubber dome or a metal stamped coil spring. The cylindrical magnet fixed on the lower side may be smaller because the upper iron plate is magnetized to increase the upper repulsive magnetic field. In addition, the distribution can be selected so that the magnetic field combined with the iron plate cancels the magnetic field of the floating magnet on the surface of the button. Since the repulsive force of the levitating magnet suddenly increases toward the close contact, the threshold value at the upper end is set to the limit that supports the fingertip, and even if the fingertip falls, it does not lead to power generation, and so Electricity is generated when the operator hits the keys with consciousness from the lowered position. In this way, magnetic levitation provides a new aspect of comfort.
The top-and-bottom reversal type is a double spiral coil formed by a printed circuit on the back side of a thin iron plate, and a small cylindrical magnet adsorbed from the back side is pushed down from the front side through a hole in the iron plate opened in the center of the button. It generates electricity, and even a very small magnet has a relatively large initial drag and produces a sharp touch. The form of upside down does not require a rubber dome. Even a very small neodymium magnet requires a great deal of force to peel off anything stuck to an iron plate. A thin and easy-to-break neodymium magnet with a plastic coating or other anticorrosive treatment requires a certain diameter to maintain parallelism when the button is pressed down. The suction force is alleviated by the diameter of the hole through which the arm connected to the button on the opposite side passes. At the starting point where the button is struck, the magnet is separated at the moment when the compressive stress of the fingertip meat exceeds the initial attractive force of the cylindrical magnet and the iron plate, and a pulse is generated. This has the fastest reaction time and the fewest parts. However, it will be a different dimension key touch. The bottom of the button hits the lower iron plate, and the drag quickly decreases from the previous separation, and helps to release the finger when returning. Even if you know that this key touch will be the most comfortable, you need to go through a certain stage to switch from the membrane type / pantograph type / capacitance switch type that people around the world have become accustomed to. Let's go.
The idea of selecting each form of the keyboard technique of parallel processing in a separate form suitable for each desktop PC / notebook PC is simply the desire to reduce the weight and weight in the notebook PC, Originally, it is desirable that the key touch is the same when the laptop PC is operated on the go and the desktop PC is used in earnest after returning home. Therefore, if it is the lightest from the beginning, it will be pushed down and stored when the notebook PC's LCD panel is closed, durability is semi-permanent, current consumption is minimal, and manufacturing cost is the lowest. You can do it. The present invention systematizes peripheral technologies from this viewpoint. Fortunately, the buttons are both about 19 mm in size, and there is no need to reduce the button spacing just because it is a notebook PC.
The amount used for 100 buttons with neodymium magnets is not an amount that will affect the amount of resources or increase the price of raw materials even if the world keyboard is replaced. The magnet is recovered from the controller / keyboard that can be fully used after the product body has reached the end of its life. A semi-permanent life is a royal road to save resources.
キースキャンを置き換えた並列処理のどの形式を使うかは、究極のキータッチを最大の満足度として顧客に提供して、より良いものを世界に普及させるために、あらゆる側面で設計思想が地道に検証されなければならない。その手掛かりとして、図57に7通りの方法のキーの押し下げに対する抗力のプロファイルを示す。これを深く追求して行くためには、人間の指のTAP動作の生体原理に基づいた理解、抗力や閾値が本来持っていた筈の役割、摩耗とは何か、というような点を改めて予見なく認識する事が前提である。
これまでのキースキャン形式のPCキーボードと、来るべき並列処理のPCキーボードには、根源的な違いがある。それはこれまでのPCキーボードは、指先を押し下げた位置によってオンとオフが決まっていると言える。これに対して並列処理のPCキーボードは、ボタンが押し下がった位置ではなく、速度によって発生/発電パルスが現われるのである。この違いにより、従来方式での押し間違いはボタンの位置が変わる事で主に起る事から、初めから速度型が勝っているのであり、根源的なその差が埋まる事はないと言える。
生体の特性を考えて、ASDF/JKL:のホームポジションのキーとそれ以外のキーの組み合わせを考えると、ホームポジションキーに置いた指先は何の予備運動もなく、そのまま押し下げられるのが好ましい。そのためには現在の50〜60gの初期抗力が5g程度になって、そのまま最下点に至ってスライスされる。若しキーを押すつもりがなく最下点に向かって押し下がっても、速度で検出されない限り誤動作にはならない。これは密着界面のオンタイプが持つ特性である。一方ホームポジションにいたどれかの指先が延びて他のキーを打つのは、上に持ち上げられた筋肉の反動で下に向かって叩くので、そこから更に押し下げられるのではなく、叩かれた瞬間にスライスされるのが理想であり、極論を言えば初期抗力はゼロでよい。そこから更に押し下がっても検出は既に完了している。これは正に密着界面のオフタイプが持つ特性である。この組み合わせは、ここまでに述べたあらゆる組み合わせを越えた眼を見晴らせる特性を与えてくれると考えられる。しかし図48の下段に示したこの組み合わせは、8つのキーだけがオンタイプで、残りのキーがオフタイプであるという事では、大きな問題を産む。つまり、オンタイプは他のキーの電極は全部最小容量であるところに、1つだけが最大容量に変化するので、問題なく弁別がされるが、このオン/オフ混在では各X/Yラインで大部分のキーが最大容量になっている中で、1つのキーが最小容量から最大容量に変わるので、電圧変化分が吸収されて発生パルスの振幅が大きく減殺される問題である。
これを逆にして、ホームポジションのキーがオフタイプで、残りのキーがオンタイプになるようにした場合なら、この変化分がX/Yラインにぶら下がった容量に吸収されて減殺するのは問題にはならない。しかしこれは望むものではない。対策として、ホームポジションのキーの電極は相対的に大きくし。残りのキーの電極は相対的に小さくする方法がある。或いはホームポジションのキーを同じラインに集めて、吸収を軽減する方法もある。
Which form of parallel processing that replaces key scan is used depends on the design philosophy in every aspect in order to provide customers with ultimate key touch for maximum satisfaction and to spread the better to the world. Must be verified. As a clue, FIG. 57 shows a profile of the drag force against the key depression of the seven methods. In order to pursue this deeply, we foresee again the understanding of the TAP action of human fingers based on the biological principle, the role of the heel that drag and threshold originally had, and what is wear? It is premised to recognize without any problems.
There is a fundamental difference between the conventional PC keyboard of the key scan format and the upcoming parallel PC keyboard. It can be said that conventional PC keyboards are turned on and off depending on the position where the fingertip is pushed down. On the other hand, in the parallel processing PC keyboard, the generated / power generation pulse appears depending on the speed, not the position where the button is pushed down. Because of this difference, a mistake in pressing in the conventional method mainly occurs because the position of the button changes, so it can be said that the speed type is prevailing from the beginning, and the fundamental difference is not filled.
Considering the characteristics of the living body and considering the combination of the ASDF / JKL: home position key and the other keys, it is preferable that the fingertip placed on the home position key is pushed down without any preliminary movement. To that end, the current initial drag of 50 to 60 g is about 5 g, and the slice reaches the lowest point as it is. Even if you do not intend to press a key and press it down toward the lowest point, it will not malfunction unless it is detected by speed. This is a characteristic of the on-type contact interface. On the other hand, when one of the fingertips in the home position extends and hits another key, it strikes downward by the reaction of the muscles raised up, so it is not pushed down further, but at the moment it is hit Ideally, it should be sliced, and the ultimate drag may be zero. The detection is already completed even if it is further pushed down from there. This is a characteristic of the off-type of the adhesion interface. This combination is thought to give the eye-catching properties beyond all the combinations described so far. However, this combination shown in the lower part of FIG. 48 poses a big problem in that only eight keys are on-type and the remaining keys are off-type. In other words, in the ON type, all other key electrodes have the minimum capacity, but only one of them changes to the maximum capacity, so it is discriminated without any problem, but in this ON / OFF mixture, each X / Y line While most keys have the maximum capacity, one key changes from the minimum capacity to the maximum capacity, so that the voltage change is absorbed and the generated pulse amplitude is greatly reduced.
On the other hand, if the home position key is off-type and the remaining keys are on-type, this change will be absorbed by the capacity hanging on the X / Y line and reduced. It will not be. But this is not what you want. As a countermeasure, the key electrode of the home position is relatively large. There is a method of making the remaining key electrodes relatively small. Or you can reduce the absorption by collecting the keys of the home position on the same line.
ノートブックPCではお決まりのパンタグラフ型にしてキーボードの厚みをひたすら薄くする事による各種の弊害は容認するしかなかったのに対し、デスクトップPCのキーボードは、これまで粋を凝らしてより快適なものを求める需要があった。しかしその快適さとは何かという理解が、世界の業界で合理性を持って共有されていたかどうかは、大いに疑問が残る。即ち、あくまでもメンブレン接点が、ストロークの最下点で導通するという事に束縛された形の、試行錯誤の経験に基づく、推測の最適化の域を出なかったのである。キーボードの設計の観点が、何らかの差別化で消費者に買って貰う動機を提供する事に主眼点が置かれ、究極のものなら100年変わらないという信念には欠けていたと言える。
標準キーボードとしては、究極のキータッチとは何かが解明される時に、それは万人に共通の快適さでなければならないと言える。そうでなければ標準にはならない。その形とは、初期の閾値に続いて増加する抗力が屈曲点を越してから減少に転じる必要はなく、初期抗力に続いて単調に減少するか、緩やかに増加すればよいと言える。緩やかに増加するなら、初期の閾値を越した直後に検出が完了し、その後にキーが押し下がる最下点の深さは、抗力が単調に減少すれば深くなり、緩やかに増加すれば浅くなる。例え浅くなっても、指先が目立った行き止まりを感じなければ不快ではない。このような理想が、例えば誘導型の天地逆転の形式で実現されるなら、それが標準キーボードの形になり得ると言える。
While notebook PCs had to accept the various harmful effects of using the standard pantograph-type keyboard and making the keyboard thinner and thinner, desktop PC keyboards have sought to be more sophisticated and comfortable. There was demand. However, it remains highly questionable whether the understanding of what comfort is shared with the world's industry in a rational manner. In other words, the membrane contact was not left in the range of optimization based on trial and error experience, which was constrained by the fact that the membrane contact was conducted at the lowest point of the stroke. It can be said that the keyboard design was focused on providing motivation for consumers to buy with some sort of differentiation, and the belief that the ultimate would not change for 100 years was lacking.
As a standard keyboard, it can be said that when the ultimate key touch is clarified, it must be a common comfort for everyone. Otherwise it will not become a standard. It can be said that the drag force that increases following the initial threshold value does not need to start decreasing after the inflection point, but may decrease monotonously or increase gradually following the initial drag force. If it increases slowly, detection is completed immediately after the initial threshold is exceeded, and then the depth of the lowest point at which the key is pushed down becomes deeper if the drag decreases monotonically, and becomes shallower if it increases slowly. . Even if it becomes shallow, it is not uncomfortable if the fingertip does not feel a noticeable dead end. If such an ideal is realized, for example, in the form of a guided top-and-bottom reversal, it can be said that it can be in the form of a standard keyboard.
デスクトップPCにUSB接続の標準キーボードなるものが存在するなら、同じ19mm角のキーの同じ配列になるノートブックPCのキーボードも、同じ仕様で良いのは明らかである。ただ厚みを薄くするパンタグラフ機構の犠牲でストロークが1mm程になって不快感を催させているだけである。ノートブックPCのボタンが液晶パネルに押されて沈み込み、格納されるなら、デスクトップPCと同一の形式を選べると言う観点に於いて、並列処理の、メンブレンGNDシートのオンタイプとオフタイプ、スパイラル金属バネGNDシートのオンタイプ、近接マグネット、貫通マグネット、の5つの方法はボタンが格納される時の圧力は、従来のメンブレン型よりも遥かに小さいので、圧迫痕の心配が減る。中でも近接マグネットは、円筒磁石が下端に来た時に、フィルムの下に敷かれた電磁シールドの鉄板との間の磁気引力によってシーソー動作の成分が加わるので、格納時の抗力が減り、一方磁気浮上では格納時の抗力が大きくなるが梱包クッションの役割をする事を示している。天地逆転の形式は押し下げられた距離が大きいほど抗力が減る。
翻って考えて見ると、液晶パネルで画面入力する時に、画面は硬くて指先の肉が圧迫されるが、それで画面に手垢以外の痕跡が付く事はない。同じ事をキーボードのボタンでやれば、天地逆転の形式では幸いにもボタンが沈み込んでくれるので、硬い画面を押す不快感はなくなる。それと同時に閾値を越えた後の抗力も減る。従って、天地逆転の形式のキータッチが世界の人々に遍く受け入れられるならば、既にノートブックPCとデスクトップPCのキーボードを分けて考える必要は無くなっているのである。天地逆転の形式のキータッチに慣れれば、単位時間当たりの文字入力数の記録は明らかに塗り替えられるであろうと言える。部品数が少なく、製造工程は最も単純で、万が一故障しても容易にボタンと吸着マグネットを交換できる。
もう一つの要件は、デスクトップキーボードの外付けのキーボードは、水没しても、標準であるが故にキーボードだけ買い替えればよく、損害は少ない。これに対してノートブックPCで、うっかりコーヒーなどをキーボード面にこぼすと、本体には浸入しなくても使用不能に陥るのがこれまでは普通であり、ノートブックPCそのものを買い替える社会的な損失が大きい。このため水没に強く、できればノートブックPCのキーボードだけを上方から取り外す事ができ、丸洗いして復旧できるような当たり前の機構が望ましい。
この2つの要件が満たされるなら、ノートブックPCの要求事項と、デスクトップPCの要求事項に違いはないと言える。また電池駆動されるノートブックPCのキーボード部分の消費電流を少しでも小さい方がよい。密着界面型/誘導型のPCキーボードの消費電力がこれまでと比べて極限まで減らされ、例えば0.05mWであるとすれば、バッテリの充電などに使われる無線電力伝送の規模が通常3〜5W程であるのに対して10万分の1であり、例えば13.56MHzのISMバンドでは、PCキーボードは電池を使わず、またトランスミッターにもならずに、無線乗車券のように受動的に読み取られるだけで事が済む。通常キーボードとは同時に動かさないマウスの無線化と併せて、ICチップにこの読み取らせ機能を持たせれば、それはUSB接続するケーブルや、エンコーダ/デコーダに対して大きなコストダウンになる。特にノートブックPCのキーボードでは、キーボードとタッチパッドの配線は、丸洗いの際の障害になり、また本体側の気密性を損なう。しかしこれらの利点の一方で、電波が漏洩するので、セキュリティ上の対策が必要になる。
If there is a standard USB-connected keyboard on the desktop PC, it is clear that the same specifications can be applied to the notebook PC keyboard having the same arrangement of the same 19 mm square keys. However, at the expense of the pantograph mechanism for reducing the thickness, the stroke is only about 1 mm, causing discomfort. If the notebook PC button is pushed down on the LCD panel and stored, the same format as the desktop PC can be selected. From the viewpoint of parallel processing, membrane GND sheet on type and off type, spiral In the five methods of the metal spring GND sheet, the proximity magnet, and the penetrating magnet, the pressure when the button is stored is much smaller than that of the conventional membrane type, so that the fear of pressure marks is reduced. Among them, when the cylindrical magnet comes to the lower end, the component of the seesaw operation is added by the magnetic attraction between the magnetic shield and the iron plate of the electromagnetic shield laid under the film. Shows that it acts as a packing cushion, although the drag during storage increases. In the top-and-bottom reversal format, the drag decreases as the pressed distance increases.
In retrospect, when you enter the screen on the LCD panel, the screen is hard and the fingertips are squeezed, but that leaves no traces other than hand-grip. If you do the same thing with the keyboard buttons, fortunately the buttons will sink in the upside down format, eliminating the discomfort of pressing a hard screen. At the same time, the drag after exceeding the threshold also decreases. Therefore, if the key touch in the form of upside down is universally accepted by the people of the world, it is no longer necessary to separate the notebook PC and desktop PC keyboards. If you become accustomed to the key touch in the form of upside down, it can be said that the record of the number of characters input per unit time will be clearly rewritten. The number of parts is small, the manufacturing process is the simplest, and even if a failure occurs, the button and the magnet can be easily replaced.
Another requirement is that even if the external keyboard of the desktop keyboard is submerged, it is standard, so it is sufficient to replace only the keyboard, and there is little damage. On the other hand, if you accidentally spill coffee on the keyboard of a notebook PC, it would normally be unusable even if you did not enter the main body, so it was a social loss to replace the notebook PC itself. Is big. For this reason, it is desirable to have a natural mechanism that is resistant to submergence and can remove only the keyboard of the notebook PC from above if possible, and can be washed and recovered.
If these two requirements are satisfied, it can be said that there is no difference between the requirements of the notebook PC and the requirements of the desktop PC. In addition, the current consumption of the keyboard portion of the notebook PC driven by the battery should be as small as possible. The power consumption of the close contact interface type / induction type PC keyboard is reduced to the limit compared to the past. For example, if it is 0.05 mW, the scale of wireless power transmission used for charging the battery is usually 3 to 5 W. For example, in the ISM band of 13.56 MHz, the PC keyboard is passively read like a radio ticket without using a battery or a transmitter. Just get things done. If the IC chip is provided with this reading function in conjunction with the wireless movement of a mouse that does not move at the same time as a normal keyboard, it will greatly reduce the cost of cables and encoders / decoders for USB connection. In particular, in the keyboard of a notebook PC, the wiring between the keyboard and the touch pad becomes an obstacle at the time of washing, and the airtightness on the main body side is impaired. However, on the other hand, since radio waves leak, security measures are required.
ゲーム機コントローラーも、密着界面という静電容量変化/導通の区別を越えた、接点の核心部分の再認識で、ゴム接点導通型を静電容量スイッチ型に変更する試みがなされた以上に耐久性を上げる事ができる。しかしボタンの数が少ないゲーム機コントローラーは一足飛びに、両面PCB基板を使う貫通マグネットと、図58に示すような2個の磁石を使う磁気浮上を組み合わせた、貫通浮上の形に移行して、そのメリットを享受できる。
指先を掛けた時のボタンの後退で、発電マグネットが上下の差動接続コイルの中間位置を行き過ぎる時の発電パルスは、キースキャンの時間遅れを伴わない即時性を持っており、時間の分解能が極めて高い。発電磁石が上側で往復したのと、穴を通り過ぎて往復するか、通り過ぎてしばらく静止しているかを弁別できる。また速く往復したのと、遅い速度で往復したのを相対的に弁別できる。往きに発生するパルス電圧と、帰りに発生するパルス電圧は差動増幅であるために極性が逆になり弁別が出来る。ボタンを押さなくても、3次元加速度センサーの構造なので、コントローラーの方を動かしてもその動きをある程度検出できる。差動コイルにICチップ側から電流を流して、ボタン毎のバイブレーションを指先に伝える事ができる。その意味では究極のゲーム機コントローラーを構築する土台を作り上げる事が可能になる。
The game console controller is more durable than the attempt to change the rubber contact conduction type to the capacitance switch type by re-recognizing the core part of the contact beyond the distinction of capacitance change / conduction as the adhesion interface. Can be raised. However, the game console controller with a small number of buttons jumps to a form of penetrating levitation that combines a penetrating magnet using a double-sided PCB board and a magnetic levitation using two magnets as shown in FIG. You can enjoy the benefits.
The power generation pulse when the power generation magnet goes past the middle position of the upper and lower differential connection coils due to the retraction of the button when the fingertip is hung has immediacy without the time delay of the key scan, and the time resolution is Extremely expensive. It can be discriminated whether the generator magnet has reciprocated on the upper side and whether it has reciprocated past the hole or has been stationary for a while. In addition, it is possible to relatively distinguish between reciprocating fast and reciprocating slowly. Since the pulse voltage generated in the forward direction and the pulse voltage generated in the return direction are differentially amplified, the polarities are reversed and discrimination is possible. Even if the button is not pressed, the structure of the three-dimensional acceleration sensor allows the movement to be detected to some extent even if the controller is moved. By passing a current from the IC chip side to the differential coil, vibration for each button can be transmitted to the fingertip. In that sense, it will be possible to build a foundation for building the ultimate game console controller.
電子レンジ/洗濯機/乾燥機/冷蔵庫などの一般家電製品は、一部がメンブレンスイッチになっている以外は、通常ゴム接点導通型であり、使用頻度が多いと導通不良になり、それでも強く押して動作させるので、接点の劣化が加速する。操作パネル機構が、同じ厚みや、面積のまま、製造コストが上がらず、ただ事実上の半永久寿命になり、水や煙の浸入にも耐えられるなら、十分な製品テストを行った上で、改良された手段に遍く切り替える事が望ましい。その場合のN行/M列のマトリックスサイズはまちまちなので、何種類かのICチップが準備されなければならない。接点構造の画一的な置き換えなら密着界面のオフタイプが推奨されるが、スイッチの切れの良さで誘導型の天地逆転の形式も選択できる。家電製品は、表面のコスメティックカバーを通してボタンが押される事が多いので、それを含めたボタンの切れや耐久性を考えなければならない。
これまでの経緯としては、キーマトリックススキャンが登場する以前のメカニカルスイッチは切れよく、故障も多くはなかったが、感触のよくない一体成型のプッシュボタンパネルが、製造コストダウンのために押し付けられた形に置き代わって久しい。問題は何処のメーカーの家電製品を買っても、画一的なゴム接点なので、故障覚悟で買うしかなかったという状況である。操作パネルが機器に直接組み込まれるために、並列処理において電磁妨害には十分注意する必要があり、また場合によっては落雷のサージについても検証する必要がある。図59に一般家電製品の操作ボタンに求められる基本構造を記した。
General household appliances such as microwave ovens, washing machines, dryers, refrigerators, etc. are usually rubber contact continuity types except for some membrane switches. Since it is operated, the deterioration of the contacts is accelerated. If the operation panel mechanism has the same thickness and area, the manufacturing cost does not increase, it has a practically semi-permanent lifetime, and it can withstand the ingress of water and smoke. It is desirable to switch to the appropriate means. In this case, since the matrix size of N rows / M columns varies, several types of IC chips must be prepared. For uniform replacement of the contact structure, the off type of the contact interface is recommended, but the induction type top-and-bottom reversal type can also be selected because of the good switch off. In home appliances, buttons are often pushed through a cosmetic cover on the surface, so it is necessary to consider the breakage and durability of the buttons including them.
Previously, the mechanical switch before the appearance of the key matrix scan was clean and there were not many failures, but an unpleasantly integrated push button panel was pressed to reduce manufacturing costs It has been a long time since it was replaced by a shape. The problem is that no matter where the manufacturer's home appliances are bought, it is a uniform rubber contact, so there was no choice but to buy it with a preparedness for failure. Because the operation panel is built directly into the equipment, it is necessary to pay close attention to electromagnetic interference in parallel processing, and in some cases it is also necessary to verify lightning surges. FIG. 59 shows a basic structure required for an operation button of a general household appliance.
ATM、或いはそれに類するトランザクションは、画面入力が進んでいるが、その不快さ、応答の遅れ、入力判定の暴れや不確かさ、については本発明とは別に本格的な見直しが必要になるであろう。ここで明らかにすべきなのは、画面入力の方ではなく、10キーなどのボタンである。このボタンに故障し易いゴム接点が使われる事は稀であり、より信頼性のある手段が用いられ、その中で静電容量スイッチ型が選ばれる事もある。しかし製造コストが高い事と、ATM操作としてはボタンの感触が優れているとは言えない。ATMボタンに求められる要件を整理すると、高度な信頼性だが他の要件を犠牲にしない事、誰がどう押すか分からない事に対する許容性、万人に受け入れられる操作の快適性、コードを盗み取られないような堅牢な機構、が満たされていなければならない。
消費者にとって全く異なるTV用リモコンのキーの1mm程押し付ける感触、PCキーボードのキーを叩く感触のどちらから見ても、ATMの操作パネルを操作する時に格段の違和感がないようにギャップを埋めて置く事が望ましい。その上で画一化された統一基準で製品化される事が求められる。図60に示すように、例えば天地逆転の形式を画一化基準の手段とした場合に、キーの操作手順は、ボタンを押す⇒応答遅れのない確認の電子音⇒往復の2パルスのダブルチェック⇒特に画面を見ずに最後まで入力、と言う形である。ボタンの形は、ゴムではない硬いボタンにする/ボタンは2mm程で行き当たる/強めの閾値あり/統一されたキー配列とそのピッチ/続けて押しても間を開けて押しても入力できる/強く押しつける習性は並列処理には無用であり世間で廃れて行く/押し間違えたキーは<戻る>ボタンではなく、ダブルクリックで1文字消去、などになる。世界の何処のATM の10キーボタンを試しても、これらの観点で満足できるものは見当たらない。ユーザーの使い易さではなく、設計上の制約でボタンの使い勝手が決まっているのである。
ATM or other similar transactions are progressing on screen input, but full dissatisfaction, delay in response, ramping and uncertainties in input determination will be necessary separately from the present invention. . What should be clarified here is not a screen input but a button such as 10 keys. It is rare that a rubber contact that is prone to failure is used for this button, and more reliable means are used, among which a capacitive switch type is selected. However, it cannot be said that the manufacturing cost is high and the feel of the button is excellent as an ATM operation. By organizing the requirements for ATM buttons, it is highly reliable but not compromising other requirements, tolerance for not knowing who to press, comfort of operation accepted by everyone, code stolen There should be no robust mechanism, such as not.
The gap is filled so that there is no particular sense of incongruity when operating the operation panel of the ATM, regardless of whether the touch of the key of the remote controller for TV, which is completely different for consumers, is touched by about 1 mm or the touch of the key on the PC keyboard. Things are desirable. On top of that, it is required to be commercialized with a unified standard. As shown in Fig. 60, for example, when the top-and-bottom reversal format is used as a standardization method, the key operation procedure is as follows: press the button ⇒ confirmation sound without delay in response ⇒ double check of two round trip pulses ⇒ It is a form to input to the end without looking at the screen. The button shape should be a hard button that is not rubber / The button will hit in about 2 mm / There will be a strong threshold / Unified key arrangement and its pitch / You can enter even if you press it continuously or open it / Press hard Habits are useless for parallel processing, and the keys that are obsolete / improperly pressed are not the <Back> button, but one character is deleted by double-clicking. Nowhere else in the world you can try the 10-key buttons on ATMs, you can't find anything that is satisfactory from these perspectives. The ease of use of the buttons is determined by design constraints, not user ease of use.
大抵はテレビ本体が故障するよりも先に、導通不良に見舞われるTV用リモコンは、接点の摩耗であって、厳密には故障ではないという言い訳は通らない。生活の一部であるテレビが動作しないと言う事態は深刻である。これは、図61に示すように、構造が最も単純な誘導型の天地逆転の形式に置き換えて、切れの良い個別スイッチの感触が得られ、また殆どコストアップなしで埋め込みスピーカーを追加して、リモコンが居場所を知らせるL&Sの機能を持たせられる。並列処理形式への切り換えによってキーマトリックススキャンで常時消費していた部分の電流もなくなり、リモコンが使われなかった場合の電池切れのインターバルを、自然放電による電池切れに近づける事ができる。
しかし一体成型のゴムシートのボタンをそのまま温存して、大抵は外注メーカーに委託生産されているこれまでの製造工程の改修を最小限に留め、ボタンの直下の導電性ゴムのZ電極を、ポリエステルフィルムをベースにした全面シールドのGND電極に取り替えると、密着界面オンタイプになる。この方が合理的であると言えそうである。製造コストは従来と変わらず、耐久性が半永久的となるが、消費者のボタンの押し方に違いが出ると言える。これまでは主に親指で、速く押すと言う意識ではなく、ただ強く押しつけていた。接点不良が起き掛かっていても強く押せば通じると言う経験が反映されていると言える。間違って押してしまわないように、抗力を大きくしているために、強く押さないと接点に届かないと言える。ゴムが屈曲して押し下げると抗力が減るような性質にはなっていない。
これが密着界面に切り替わると、抗力が格段に小さいので、軽く押しても動作する事を消費者は直ぐに呑み込むであろう。軽く押すと当然ストロークは速くなるので、発生パルスは大きくなる。思わず選んでいないのにボタンが押し下がった場合は、その速度は遅いので、適切なスライスレベルの設定によって誤動作に至る事はない。
TV用リモコンは、並列型である事を利用して、電源ボタンに跨るXラインとYラインに繋がるICチップ上のコンパレータ以外のバイアス電流を全て切って置く事で無駄な電流消費をほぼゼロに抑えられるが、密着界面の場合に、表に出たボタン以外に、ケースの内部にある重りが、リモコンが持ち上げられた加速度で、X/Y電極の上のG電極膜を押して現れる電位変化を検出する事によって、自動的にTV本体を起動させる、操作手順のショートカットが可能なモードを選択して置く事ができる。
In most cases, the remote control for TV, which suffers from poor continuity before the TV main unit breaks down, is an excuse for contact wear and not strictly failure. The situation that TV that is a part of life does not work is serious. As shown in FIG. 61, the structure is replaced with the simplest form of inductive top-and-bottom reversal, which gives a feel of a sharp individual switch, and adds an embedded speaker with almost no cost increase. The remote control can have an L & S function that informs whereabouts. By switching to the parallel processing format, the part of the current that was always consumed by the key matrix scan is also eliminated, and the battery exhaustion interval when the remote control is not used can be brought close to the battery exhaustion due to natural discharge.
However, the button of the integrally molded rubber sheet is preserved as it is, and the modification of the manufacturing process so far, which has been mostly consigned to outsourced manufacturers, is minimized, and the Z electrode of the conductive rubber directly under the button is made of polyester. If it replaces with the GND electrode of the whole surface shield based on a film, it will become an adhesion interface on type. It seems that this is more reasonable. The manufacturing cost is the same as before, and the durability is semi-permanent. However, it can be said that there is a difference in how consumers push the buttons. Until now, it was mainly the thumb, not the consciousness of pressing quickly, but just pressing strongly. It can be said that this reflects the experience that even if a contact failure is about to occur, it can be communicated by pressing it strongly. It can be said that the contact point will not reach unless it is pushed hard because the drag is increased so that it is not pushed by mistake. It does not have the property that the drag is reduced when the rubber is bent and pushed down.
When this is switched to a tight interface, the drag will be so small that consumers will immediately swallow it to work even if pressed lightly. If the button is pressed lightly, the stroke will naturally be faster and the generated pulse will be larger. If the button is pressed down when it is not selected, the speed will be slow, so setting the appropriate slice level will not cause a malfunction.
The remote control for TV uses the parallel type, and by turning off all bias currents other than the comparators on the IC chip connected to the X line and Y line across the power button, wasteful current consumption is almost zero. In the case of a close contact interface, in addition to the buttons shown in the table, the weight inside the case shows the potential change that appears when the G electrode film on the X / Y electrode is pushed by the acceleration at which the remote control is lifted. By detecting, it is possible to select and set a mode capable of automatically starting the TV main body and capable of operating procedure shortcuts.
遠からず接点不良になる運命にあると言えるゲーム機コントローラーが、他には思い当たる解がなく導電性ゴム接点を使い続けているか、動き検出コントローラーになっているのは、無接点化した密着界面型の方ではなく、図62に示すような、誘導型に切り替えて全ての課題をまとめて解決する事ができる。先ず誘導型にする事でコントローラーの寿命は事実上半永久化し、摩耗に相当するものは存在しなくなる。2番目に全てのボタンの操作にはアナログ量を埋め込む事が可能になる。3番目に必ずしも平面上に配列されるとは限らないゲーム機のボタンが、分割したPCB基板を配線で結んでいたのを改めてワイヤーハーネスで一体化し、ボタンの配置のためのPCB子基板は使わないようにする事ができる。4番目にバイブレータ/スピーカー/マイクロフォン/加速度センサーを最小限の製造コストアップで搭載し、多目的に活用する事ができる。 A game console controller that can be said to be destined to become a contact failure not far away, has continued to use conductive rubber contacts without any other conceivable solution, or the motion detection controller is a contactless contact type Instead of the above, all problems can be solved together by switching to the induction type as shown in FIG. First, the life of the controller becomes practically semi-permanent by adopting the induction type, and there is no equivalent of wear. Secondly, it becomes possible to embed analog quantities in the operation of all buttons. Thirdly, the buttons of the game machine, which are not necessarily arranged on the plane, are integrated with the wire harness, and the PCB board is used to arrange the buttons. You can avoid it. Fourth, a vibrator / speaker / microphone / accelerometer can be installed for a minimum of manufacturing cost and used for multiple purposes.
デスクトップPCの汎用キーボードとしては、図63に示すように、従来殆どの場合、閾値が50〜60gで、ストロークが2mm程の、導通型のメンブレン形式が使われて来た。これを閾値が30g前後で、ストロークが2mm程のマイクロドームの反撥力を使う密着界面オンタイプか、更に閾値が20g前後でストロークが2mm程の誘導型の天地逆転の形式に置き換える事ができる。この置き換えは別次元のキータッチを与えて余り進歩をもたらさなかった単に差別化のための開発競争を終焉させて、標準化を改めて推進し、耐久性が格段に改善し、製造工程を簡素化してコストダウンが計れる。また少ない疲労で文字入力速度を向上させ、学習機能を持たせたものでは個人化して入力ミスを減らすようにする事ができる。
中でも、1枚の鉄シートをプレス加工して天板部と脚部を一体成型し、天板部にキー配列に合わせて貫通穴を設けて天地逆転の形式を構成し、鉄板の裏側には2重スパイラルコイルと配線からなる印刷回路が構成され、これに接続されたICチップとUSBケーブルを加えただけで、世にも簡素で堅牢なキーボードとなる。穴の大きさと、円筒磁石の厚さと、その高さの3要素を選ぶ事で、ストロークと抗力のプロファイルがキー毎に比較的自由に選べるので、個人の好みや特性に合わせたチューニングを大した手間も要らずに可能にし、通常は故障知らずだが、万が一不具合があってもそのキー部だけを簡単に部品交換する事ができ、汚れれば丸洗いが出来るという代物が出来上がる。
従来ロールアップキーボードは、ストロークが短くなるので、真の意味では実現が無理であると考えられて来た。先ず2枚のシートを使って丸めると、外側のシートが伸びなければならない。それを許すシートの材質を使い、図63に示したように、平らに広げた時に上下のシートが正対するようにし、磁気反撥で快適な2〜3mmのストロークを確保し、丸めると密着してかさばらないようにし、2重スパイラルがフィルムの両面に形成されて差動接続になっていれば、外乱が抑圧されるので、諸条件が満たされて、何の特性も犠牲にしないロールアップキーボードが出来上がる。
As a general-purpose keyboard for a desktop PC, as shown in FIG. 63, a conductive membrane type having a threshold value of 50 to 60 g and a stroke of about 2 mm has been used in the past. This can be replaced with a contact interface on-type that uses the repulsive force of a microdome with a threshold of about 30 g and a stroke of about 2 mm, or a guided top-and-bottom reversal type with a threshold of about 20 g and a stroke of about 2 mm. This replacement gave a different dimension of key touch and did not bring much progress, but simply ended the development competition for differentiation, promoted standardization again, dramatically improved durability, and simplified the manufacturing process. Cost can be reduced. Moreover, the character input speed can be improved with less fatigue, and those with a learning function can be personalized to reduce input mistakes.
Among them, one iron sheet is pressed to integrally mold the top plate and legs, and a through hole is provided in the top plate according to the key arrangement to form a top-and-bottom reverse type. A printed circuit consisting of a double spiral coil and wiring is constructed, and by simply adding an IC chip and a USB cable connected to this, it becomes a simple and robust keyboard. By selecting the three elements of the hole size, cylindrical magnet thickness, and height, the stroke and drag profiles can be selected relatively freely for each key. Even if there is a malfunction, only the key part can be easily replaced, and if it gets dirty, it can be washed.
Traditionally, roll-up keyboards have been thought to be impossible to implement in a true sense because of their shorter strokes. If you roll using two sheets first, the outer sheet must stretch. Use the material of the sheet that allows it, as shown in Fig. 63, make the upper and lower sheets face each other when flattened, secure a comfortable 2-3mm stroke with magnetic repulsion, and tightly adhere when rolled up If the double spirals are formed on both sides of the film and are connected in a differential manner, disturbances are suppressed so that various conditions are met and a roll-up keyboard that does not sacrifice any characteristics. It ’s done.
ノートブックPCのキーボードとしては、図64に示すように、従来殆どの場合、閾値が50g〜で、薄型化のためにストロークを1mm程に短くしてやや不快感を与える導通型のパンタグラフ形式が使われて来た。これを閾値が30g前後で、ストロークを2mm程としても厚みは変わらないマイクロドーム使った密着界面オンタイプとするか、更に閾値を20g以下にして、液晶パネルを開いた時にボタンが浮き上がって来てストロークが2〜3mm程になり、ボタンが沈み込んで格納した時の厚みはパンタグラフ形式の場合より薄くなり、一層軽快なキータッチを与える誘導型の天地逆転の形式のオフタイプとする事で、キーボードにコーヒーを零すなどをしても動作不良にはならず、それが度重なればキーボードを上から取り外して水洗いする事ができ、最早キーボードの動作不良でノートブックPCを廃棄せざるを得なかった受け入れがたい商習慣に終止符を打つ事ができる。
キーが斜めから押されても、問題なく動作する。隣のキーに触れても、大きな動作をしたキーが選ばれる。指先を乗せて沈み込んでも、そこからの変化に感応する。
As shown in FIG. 64, a keyboard of a notebook PC has a conduction type pantograph format that has a threshold value of 50 g or more in most cases, and has a slightly uncomfortable feeling by shortening the stroke to about 1 mm for thinning. I came. If the threshold is around 30g and the stroke is about 2mm, the thickness will not change, but the adhesion interface will be on-type using a microdome, or the threshold will be 20g or less, and the button will pop up when the liquid crystal panel is opened. With a stroke of about 2 to 3 mm, the thickness when the button sinks and stored is thinner than in the case of the pantograph type, and by making it an off type of induction type top and bottom reversal type that gives a lighter key touch, Even if you spill coffee on the keyboard, it doesn't become malfunctioning. If it repeats, you can remove the keyboard from the top and wash it with water. You can put an end to unacceptable business practices you didn't get.
Works even if the key is pressed from an angle. Even if you touch the adjacent key, the key that performed the big action is selected. Even if you put your fingertip and sink, it will respond to changes from there.
オン/オフスイッチは、元来個別のスイッチであり、金属電極を接触させ/離間させた導通の有無を利用する機構で達成されるが、接触不良に陥りにくくするために金メッキを施すなどの対策が取られる。しかしリモコンボタンやゲーム機のコントローラーのボタンなどは、軽いタッチで動作させる目的や、ボタンの数が多いのをコストダウンするために、個別の機械的なスイッチは使われず、LCDのタッチパネルを入力としない場合、キーマトリックススキャンの形式とし、ボタンにバネ性を与え保護膜の役割を兼ねる一体成形のゴムシートと導電性ゴム電極の組合せが専ら使われている。この導電性ゴム接点のキーマトリックスは、何れ動作不良に陥る運命にありながら、消費者に選択の余地なく接触不良の宿命が押し付けられたままになっている。
これらの導電性ゴム接点キーマトリックススキャンは全て、密着界面か誘導型の並列処理に置き換えられなければならないと言える。また導電性ゴム接点を使わないメンブレン型/パンタグラフ型/静電容量スイッチ型のPCキーボード等も、全て密着界面か誘導型の並列処理に置き換えられる事が望ましい。それらの応用を列記すると下記のようになる。
(1) 使用環境の厳しい自動車の室内のコントロールボタン類
(2) 映像機器/音響機器の本体側のコントロールボタンとリモコンボタン
(3) 快適さと半永久寿命と低製造コストを全て追求したいPCキーボード
(4) コンパクトで快適で低コストを求められる携帯端末の操作ボタン
(5) 調理器/冷蔵庫/洗濯機の信頼性向上のためにコストを掛けたくない操作ボタン
(6) ゲーム機で酷使されるコントロールボタンの究極の耐久性
(7) より高信頼性を要求されるエレベータなどの操作ボタン
(8) 空調機を制御するための壁付けコントロールパネル
The on / off switch is originally an individual switch, and is achieved by a mechanism that uses the presence / absence of conduction by contacting / separating the metal electrode, but measures such as applying gold plating to prevent contact failure. Is taken. However, remote control buttons and game console controller buttons do not use individual mechanical switches for the purpose of being operated with a light touch or to reduce the cost of a large number of buttons. If not, a key matrix scan format is used, and a combination of an integrally formed rubber sheet and a conductive rubber electrode, which gives the button springiness and also functions as a protective film, is used. The key matrix of this conductive rubber contact is destined to eventually become defective, but the fate of poor contact remains imposed on the consumer without any choice.
It can be said that all of these conductive rubber contact key matrix scans must be replaced by close interfaces or inductive parallel processing. In addition, it is desirable that all the membrane type / pantograph type / capacitance switch type PC keyboards, etc. that do not use conductive rubber contacts should be replaced with a close contact interface or inductive parallel processing. These applications are listed below.
(1) Control buttons in the interior of automobiles where the usage environment is harsh (2) Control buttons and remote control buttons on the main body side of video / audio equipment (3) PC keyboard (4) to pursue all comfort, semi-permanent life and low manufacturing cost ) Operation buttons for portable devices that are compact, comfortable and require low cost (5) Operation buttons that do not require cost to improve the reliability of cooking utensils / refrigerators / washing machines (6) Control buttons overused in game consoles Ultimate durability (7) Elevator and other operation buttons that require higher reliability (8) Wall-mounted control panel for controlling air conditioners
1 導通接点
2 導電性ゴム接点
3 メンブレンスイッチ
4 スキャン周期
5 円錐形金属バネ
6 駆動抵抗
7 3値コンパレータ
8 ショートリング
9 押下ストローク
10 神経伝達パルス列
11 光学異方性段差
12 L型とR型の原子
13 ベンゼン環結合
14 接触導通連鎖
15 インピーダンスの極座標表示
16 GNDシート電極
17 マイクロドーム
18 スキャンパルス
19 配線浮遊容量
20 自発パルス
21 CR放電波形
22 ステップ状変位
23 ラバードーム
24 離間距離
25 円柱状空洞
26 誘導型の交差点
27 発電コイル
28 可動磁石
29 PCBの貫通穴
30 スルーホール
31 土星球の輪の層平衡
32 印刷配線
33 固定反撥磁石
34 近接容量のリーク
35 磁化スピン電流
36 鉄板の渦電流
37 負性微分抗力
38 フィルムの屈曲導通
39 磁気引力での水平保持
40 指先の肉の圧縮応力
41 鉄クリップの吸着
42 帰路のツイスト配線
43 パターンコイル
44 ダイアフラム
45 指先のTAP
46 金属バネの弛緩状態
47 ストローク対時間の放物線軌跡
48 プログラマブルなスライスレベル
49 並列処理パルス
50 櫛形交叉電極
51 多重スパイラル打ち抜きバネG電極
52 耐久クッション
53 2重スパイラル巻線
54 連結アーム
55 突起
56 ボタン
57 ポリエステルフィルム基板
58 検出点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive contact 2 Conductive rubber contact 3 Membrane switch 4 Scan period 5 Conical metal spring 6 Drive resistance 7 Three-value comparator 8 Short ring 9 Pressing stroke 10 Nerve transmission pulse train 11 Optical anisotropic step 12 L type and R type atom 13 benzene ring bond 14 contact conduction chain 15 polar coordinate display 16 GND sheet electrode 17 microdome 18 scan pulse 19 wiring stray capacitance 20 spontaneous pulse 21 CR discharge waveform 22 step displacement 23 rubber dome 24 separation distance 25 cylindrical cavity 26 induction Mold intersection 27 Power coil 28 Movable magnet 29 PCB through hole 30 Through hole 31 Saturn's ring layer balance 32 Printed wiring 33 Fixed repulsion magnet 34 Proximity capacitance leakage 35 Magnetized spin current 36 Iron plate eddy current 37 Negative differential Drag 38 Bending conduction of film 9 horizontal holding 40 suction compressive stress 41 iron clip fingertips meat 42 return the twisted wire 43 pattern coil 44 diaphragm 45 fingertip magnetic attraction TAP
46 Loose state of metal spring 47 Parabola trajectory of stroke versus time 48 Programmable slice level 49 Parallel processing pulse 50 Comb-shaped cross electrode 51 Multiple spiral punch spring G electrode 52 Durable cushion 53 Double spiral winding 54 Connecting arm 55 Projection 56 Button 57 Polyester film substrate 58 Detection point
Claims (8)
For the purpose of realizing inductive matrix parallel processing without scanning, which replaces the conventional key matrix scanning using the conduction switch and the capacitance switch, which has problems in reliability, etc., N rows of X lines and M columns of Y Spiral coils are arranged at each intersection of the line, and a short-circuit induction pulse current generated by a change in which a small thin permanent magnet such as a neodymium magnet is closely attached to / separated from the coil, or an open terminal pulse multiplied by jωL by the inductance L of the coil A key that was pressed while observing all N * M key states at the same time by inputting the converted voltage into one amplifier on the previous IC chip that traced the X and Y lines. It is determined that the other key movements are extracted as reference information. The first of the two methods is the serial connection to the X line. The spiral coil inserted and the spiral coil inserted in series with the Y line are formed concentrically, and two power generation pulses due to the close contact and separation of the magnets are transmitted to the IC chip in parallel with the X line and the Y line, respectively. Or a separate coil type inductive type that will be the differential input of the second, or as a second method, one spiral coil connects the X line and the Y line at the intersection of the matrix, and the generated short circuit induction pulse current By making the open terminal voltage multiplied by jωL into the differential coil type inductive type that uses the differential input of the previous comparator following the X line and Y line, more accurate determination and analog information A parallel processing inductive key matrix that enables reading. By reading the open terminal voltage in the former separated coil type, the influence of N / M coils being cascade-connected can be eliminated, but in the latter differential coil type, the input terminal of the differential amplifier is not connected. Whether the short-circuit induced pulse current is examined by short-circuiting with a small resistance or the open-terminal pulse voltage that is not short-circuited is examined, both methods have independence that can be distinguished from information from other intersections. In parallel processing for examining active power generation pulses, there is no delay in detection delays and uncertainties that wait for scan pulses to come around with a repetition period of 10 mS or less in conventional key matrix scans. Time resolution can be improved. Also, by stopping scanning, the life of the remote control battery can be extended first. Subsequently, in the case of a TV remote controller, all the bias currents other than the comparator receiving the generated pulses from one X line and one Y line across the power button are all utilized on the IC chip by utilizing parallel processing. By setting the off state, the standby current can be made almost zero. In addition, the weight housed under the upper cover of the remote control in parallel with the power button above causes the lower magnet to closely contact / separate due to the increase in gravity when the remote control is lifted, and has the same role as pressing the power button. The TV can be turned on. In addition, by adopting parallel processing inductive type, the power consumption of the PC keyboard is reduced to about 50 μW, and the IC chip has a circuit that can read the result of key input from the PC main body side by radio frequency such as ISM band.
In the continuity type key matrix scan, the analog information of the stroke process is discarded and cannot be reflected, and even if it is replaced with a capacitance switch type, the reflection is distorted, so it is not useful. By adopting the inductive type, the analog information of the stroke process is transmitted to the IC chip without distortion as the positive and negative pulses whose amplitude changes respectively, and the time interval between them, setting the slice level of the positive and negative pulses, and the pulse As a window for interval measurement, it can be used for optimizing light key touch / reducing mistakes / input speed. The first of the methods is to have a learning function that performs this optimization according to the individual operator, and the second is that information from keys other than the intersection is not transmitted at all in the key matrix scan, or the transmitted information is not transmitted. However, in parallel processing, the information of all N * M intersections can be separated and read at the same time, and in the blind touch method, one key pressed with a finger is used. In addition to the movement, the certainty and distinctiveness of the discrimination are killed by identifying the pattern of whether or not it matches the 101 kinds of stored information of the combination of monitoring the entire movement of the remaining 9 fingers. A keyboard that allows you to achieve the two objectives of the keyboard at the same time.
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