JP2003029899A - User input device - Google Patents
User input deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ユーザが機器に対
してコマンドやデータなどの入力を行なうためのユーザ
入力装置に係り、特に、携帯電話機や携帯型オーディオ
再生機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの
携帯端末に対してユーザ入力を行なうためのユーザ入力
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a user input device for a user to input commands and data to a device, and more particularly to a mobile phone, a portable audio player, a PDA (Personal Digital Assistant). The present invention relates to a user input device for performing user input to a mobile terminal such as.
【０００２】更に詳しくは、本発明は、歩行途中のユー
ザが負担なく携行し且つ入力作業を行なうことができる
ユーザ入力装置に関する。More specifically, the present invention relates to a user input device that allows a user who is walking to carry and perform input work without burden.
【０００３】[0003]
【従来の技術】昨今の技術革新に伴い、ワークステーシ
ョン（ＷＳ）やパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）と呼
ばれる、比較的小型且つ低価格で、高付加価値化・高機
能化された汎用タイプのコンピュータ・システムが開発
・市販され、大学その他の研究機関や企業その他のオフ
ィス、さらには一般家庭内の日常生活にも深く浸透して
いる。2. Description of the Related Art With the recent technological innovation, a general-purpose computer called a workstation (WS) or personal computer (PC), which is relatively small and low-priced, has high added value and is highly functional. The system has been developed and marketed, and has penetrated deeply into everyday life in universities and other research institutes, companies and other offices, as well as ordinary households.
【０００４】コンピュータ・システムは、一般に、ユー
ザ入力コマンドに応答して駆動し、処理結果をディスプ
レイ・スクリーン上に表示することによって、「インタ
ラクティブ」、すなわち対話的な処理環境を提供してい
る。最近の傾向として、ＤＯＳ（Disk Operating Syste
m）シェル画面を代表とする旧来のキーボードを介した
キャラクタ・ベースのユーザ入力環境すなわち「ＣＵＩ
（Character User Interface）」から、グラフィック・
ベースのユーザ入力を実現した「ＧＵＩ（Graphical Us
er Interface）」への移行が挙げられる。ＧＵＩ環境下
では、コンピュータ・システムがシミュレートされたデ
スクトップと無数のアイコンがディスプレイ・スクリー
ンに用意される。Computer systems generally provide an "interactive" or interactive processing environment by driving in response to user input commands and displaying the processing results on a display screen. As a recent trend, DOS (Disk Operating Syste
m) A character-based user input environment through a traditional keyboard represented by a shell screen, that is, "CUI".
(Character User Interface) ”
GUI (Graphical Us) that realizes base user input
er Interface) ”. Under the GUI environment, a computer system simulated desktop and a myriad of icons are provided on the display screen.
【０００５】ＧＵＩが提供されたデスクトップ上では、
ファイル等のコンピュータ・システム上で取り扱われる
全ての資源オブジェクトはアイコンとして表現される。
ユーザは、ディスプレイ・スクリーン上のプログラム、
データ、フォルダ、デバイスなどを象徴するアイコンに
対してマウスなどを用いて画面上の表示オブジェクトに
対して直接操作を印加する（例えば、クリックやドラッ
グ・アンド・ドロップ）ことで、直感的にコンピュータ操
作を行うことができる。また、デスクトップ上には、メ
ニュー・バーやツール・ボックスなど、各種の機能すな
わちコンピュータ処理を瞬時に呼び出すためのボタンが
用意されており、コマンド入力の様式はますます直感的
で分かり易いものとなってきている。On a desktop provided with a GUI,
All resource objects handled on the computer system such as files are represented as icons.
The user is a program on the display screen,
Intuitive computer operation by applying a direct operation to a display object on the screen using a mouse for icons that symbolize data, folders, devices, etc. (eg click, drag and drop) It can be performed. On the desktop, buttons such as a menu bar and tool box for instantly invoking various functions, that is, computer processing, are prepared, making the command input style more intuitive and easy to understand. Is coming.
【０００６】ＧＵＩ環境の導入により、もはやユーザ
は、特定のコマンドの名称やコマンド操作方法等を特に
習得したり、煩雑なキー入力を行わなくとも、コンピュ
ータを充分に操作することができる。With the introduction of the GUI environment, the user can sufficiently operate the computer without learning the name of a specific command, the command operating method, or the like or performing a complicated key input.
【０００７】しかしながら、キーボードやマウスを基調
とする従来のユーザ・インターフェースは、基本的に
は、ユーザが机に向かうような比較的静的な作業姿勢で
機器操作を行うことを前提としてデザインされたもので
ある。例えば、歩行中や電車の中などで、行なう入力作
業時に、キーボードやマウスは必ずしも使い易いデバイ
スではない。However, the conventional user interface based on a keyboard and a mouse is basically designed on the assumption that the user operates the device in a relatively static work posture such that the user faces the desk. It is a thing. For example, a keyboard and a mouse are not necessarily easy-to-use devices during input work performed while walking or on a train.
【０００８】最近では、微細化技術の進歩とも相俟っ
て、機器の小型・軽量化が著しく進んできている。携帯
電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯
型オーディオ再生機、ウェアラブル・コンピュータな
ど、各種の携帯端末が開発・製造され、日常生活にも広
汎に普及してきている。Recently, along with the progress of miniaturization technology, downsizing and weight reduction of equipment have been remarkably advanced. Various mobile terminals such as mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), portable audio players, wearable computers, etc. have been developed and manufactured, and have become widely used in daily life.
【０００９】この種の携帯端末をユーザが操作するため
に、端末本体はユーザ入力装置を装備しなければならな
いが、キーボードやマウスは、そのサイズや重量、並び
に本体とケーブル接続されるなどの観点から、携帯端末
上での使用に相応しいとは言い難い。In order for the user to operate this kind of portable terminal, the terminal main body must be equipped with a user input device, but the keyboard and mouse have such a size and weight as well as a cable connection with the main body. Therefore, it is hard to say that it is suitable for use on a mobile terminal.
【００１０】例えば、ヘッドフォン・ステレオや携帯型
オーディオ機器などにおいては、リモコンを装備した製
品もあるが、リモコンを鞄やポットから取り出してこれ
を操作する必要がある。また、このような作業は、歩行
中や電車の中などで、煩わしく、時として姿勢安定性を
失う原因になり危険でさえある。For example, some headphones and stereos, portable audio equipment, and the like are equipped with a remote controller, but it is necessary to take out the remote controller from the bag or pot and operate the remote controller. Further, such work is troublesome and sometimes causes a loss of posture stability while walking or in a train, and is even dangerous.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、携帯
電話機や携帯型オーディオ再生機、ＰＤＡ（Personal D
igital Assistant）などの携帯端末に対してユーザ入力
を行なうことができる、優れたユーザ入力装置を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mobile phone, a portable audio player, a PDA (Personal D).
It is to provide an excellent user input device capable of inputting a user to a mobile terminal such as a digital assistant.
【００１２】本発明の更なる目的は、歩行途中のユーザ
が負担なく携行し且つ入力作業を行なうことができる、
優れたユーザ入力装置を提供することにある。It is a further object of the present invention that a user who is walking can carry and carry out input work without burden.
It is to provide an excellent user input device.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、ユーザが衣服の下から装着可能なユーザ入力装置で
あって、ユーザの身体から近いほうから順に、送信電極
層、絶縁層、複数の受信電極からなる受信電極層が配置
され、前記送信電極層に送信用の交流電流を供給する発
信器と、前記の各受信電極が受信する交流電流を受信す
る受信器とを備え、ユーザがまとった衣服の上から前記
受信電極層に接近可能である、ことを特徴とするユーザ
入力装置である。The present invention has been made in consideration of the above problems, and a first aspect thereof is a user input device which a user can wear from under clothes. A transmitter electrode layer, an insulating layer, and a receiver electrode layer composed of a plurality of receiver electrodes are arranged in order from the side closer to the user's body, and a transmitter for supplying an alternating current for transmission to the transmitter electrode layer and each of the receivers described above. A user input device, comprising: a receiver for receiving an alternating current received by an electrode, wherein the user can access the receiving electrode layer from above clothes.
【００１４】ここで、前記送信電極層に印加された送信
用の交流電流は、前記送信電極層とユーザの身体の間で
仮想的に形成されるコンデンサを介してユーザの身体を
伝播する。そして、指先などのユーザの身体が前記衣服
の上から接近したときに、各受信電極との間にはその距
離に応じた静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成さ
れて、各受信電極は該仮想コンデンサを介して指先など
のユーザの身体から交流電流を受信することができる。Here, the alternating current for transmission applied to the transmitting electrode layer propagates through the body of the user through a capacitor virtually formed between the transmitting electrode layer and the body of the user. Then, when the user's body such as a fingertip approaches from above the clothes, a capacitor having an electrostatic capacity corresponding to the distance is virtually formed between each receiving electrode, and each receiving electrode is An alternating current can be received from the user's body such as a fingertip via the virtual capacitor.
【００１５】前記受信器は、各受信電極が該仮想コンデ
ンサを介して指先などのユーザの身体から交流電流を受
信する交流電流を、ＡＭ変調、デジタル変換などの受信
処理を行なう。デジタル変換された受信信号は、プロセ
ッサにより演算処理を行なうことができる。The receiver performs reception processing such as AM modulation and digital conversion on the alternating current whose receiving electrodes receive the alternating current from the user's body such as a fingertip through the virtual capacitors. The digitally converted received signal can be processed by a processor.
【００１６】プロセッサは、例えば、各受信電極におけ
る受信電流の信号強度分布又はその変化を測定すること
ができる。また、プロセッサは、各受信電極における受
信電流の信号強度分布又はその変化に割り当てられたコ
マンド又はデータを認識して、携帯端末上のオペレーシ
ョンに利用することができる。The processor can, for example, measure the signal strength distribution of the received current at each receiving electrode or its change. Further, the processor can recognize the command or data assigned to the signal intensity distribution of the reception current at each reception electrode or its change, and utilize it for the operation on the mobile terminal.
【００１７】例えば、ユーザの身体の各部位に携帯端末
の操作コマンド（例えば、携帯型オーディオ再生機にお
ける再生、一時停止、早送りなど）やデータを割り当て
ておくことにより、ユーザは特定の部位を触れるなどの
操作によって、所望の機器操作を命令することができ
る。さらに、ユーザが受信電極層の上を指で走査する移
動速度に対しても、携帯端末の操作コマンドやデータを
割り当てることができる。また、ジェスチャなどの身体
の動作によって機器操作を行うことができるし、同じ身
体動作であっても、手を動かす速度に応じて別の意味
（すなわちコマンドやデータ）を割り当てることができ
る。For example, the user touches a specific part by allocating an operation command of the portable terminal (eg, play, pause, fast-forward in portable audio player) and data to each part of the user's body. A desired device operation can be instructed by an operation such as. Further, the operation command and data of the mobile terminal can be assigned to the moving speed at which the user scans the receiving electrode layer with the finger. Further, the device operation can be performed by a body motion such as a gesture, and even with the same body motion, different meanings (that is, commands and data) can be assigned according to the speed at which the hand is moved.
【００１８】また、プロセッサは、各受信電極における
受信電流の信号強度分布を測定して、さらにそのピーク
値を計測することにより、受信電極間の間隔以下の精度
でユーザの指先の位置を測定することができる。Further, the processor measures the signal intensity distribution of the reception current at each reception electrode and further measures the peak value thereof to measure the position of the user's fingertip with an accuracy equal to or less than the interval between the reception electrodes. be able to.
【００１９】本発明の第１の側面に係るユーザ入力装置
によれば、送信電極と受信電極の間は絶縁層によってシ
ールドされている。そして、送信電極から発信される交
流電流はユーザの身体を経由して受信電極で受信され
る。このような構成によれば、ユーザ入力装置を装着し
たユーザ本人以外が操作しても、信号が検知されないの
で入力とはならない。したがって、ユーザ以外による誤
操作や不正操作の可能性を排除することができる。According to the user input device of the first aspect of the present invention, the transmission electrode and the reception electrode are shielded by the insulating layer. Then, the alternating current transmitted from the transmitting electrode is received by the receiving electrode via the user's body. With such a configuration, even if an operation is performed by a person other than the user who wears the user input device, the signal is not detected and therefore the input is not performed. Therefore, it is possible to eliminate the possibility of erroneous operation or unauthorized operation by anyone other than the user.
【００２０】また、本発明の第２の側面は、ユーザが衣
服の下から装着可能なユーザ入力装置であって、ユーザ
の身体を覆うように配設された絶縁層と、前記絶縁層上
に配設された複数の線状の送信電極、並びに、前記の各
送信電極とは接触しないように配置された複数の線状の
受信電極とからなる送受信電極層と、前記の各送信電極
に送信用の交流電流を供給する発信器と、前記の各受信
電極を流れる交流電流を受信する受信器とを備え、ユー
ザがまとった衣服の上から前記送受信電極層に接近可能
である、ことを特徴とするユーザ入力装置である。A second aspect of the present invention is a user input device that can be worn by a user from under clothes, and an insulating layer disposed so as to cover the user's body, and an insulating layer on the insulating layer. A transmission / reception electrode layer composed of a plurality of linear transmission electrodes arranged and a plurality of linear reception electrodes arranged so as not to contact the respective transmission electrodes, and a transmission electrode layer for each transmission electrode. A transmitter for supplying an alternating current of trust and a receiver for receiving the alternating current flowing through each of the receiving electrodes, and the user can access the transmitting / receiving electrode layer from above the clothes. Is a user input device.
【００２１】ここで、送信電極と受信電極の各交差点で
はコンデンサと等価な第１のコンデンサ等価回路が形成
されている。また、ユーザの指先などの導電性の物体が
送信電極と受信電極の交差点に接近したことに応じて、
第１のコンデンサ等価回路とは並列的となる第２のコン
デンサ等価回路が形成されて、指先などのユーザの身体
との接近の程度に応じて前記第２のコンデンサ等価回路
の静電容量が変化して、この結果、前記第１のコンデン
サ等価回路を通過する交流電流が変化する。Here, a first capacitor equivalent circuit equivalent to a capacitor is formed at each intersection of the transmitting electrode and the receiving electrode. In addition, in response to a conductive object such as the user's fingertip approaching the intersection of the transmitting electrode and the receiving electrode,
A second capacitor equivalent circuit is formed in parallel with the first capacitor equivalent circuit, and the capacitance of the second capacitor equivalent circuit changes according to the degree of proximity to the user's body such as a fingertip. As a result, the AC current passing through the first capacitor equivalent circuit changes.
【００２２】したがって、前記送信器は、各送信電極に
対して交流電流をスキャンして、ＡＭ変調、デジタル変
換などの受信処理を行なう。受信処理されたデジタル信
号は、プロセッサ上で演算処理を行なうことができる。
プロセッサは、交流電流を送信した送信電極と交流電流
を受信した受信電極との位置関係によりユーザの指先な
どの入力位置を検出することができる。Therefore, the transmitter scans each transmitting electrode with an alternating current and performs a receiving process such as AM modulation and digital conversion. The received digital signal can be processed by a processor.
The processor can detect the input position of the user's fingertip or the like based on the positional relationship between the transmitting electrode that has transmitted the alternating current and the receiving electrode that has received the alternating current.
【００２３】また、プロセッサは、送信電極と受信電極
の交差点で形成される第１の仮想コンデンサの静電容量
と、ユーザの指先などの導電性の物体が送信電極と受信
電極の交差点に接近したことに応じて形成される第２の
仮想コンデンサの静電容量との相違を利用して、指先な
どのユーザの身体が接近したことを検出することができ
る。Further, the processor is arranged such that the capacitance of the first virtual capacitor formed at the intersection of the transmission electrode and the reception electrode and a conductive object such as the fingertip of the user approaches the intersection of the transmission electrode and the reception electrode. By using the difference from the capacitance of the second virtual capacitor formed accordingly, it is possible to detect the approach of the user's body such as a fingertip.
【００２４】また、プロセッサは、ユーザの指先などの
導電性の物体と各電極との間で仮想的に形成されるそれ
ぞれのコンデンサの静電容量を統合することで、該指先
の位置を検出することができる。Further, the processor detects the position of the fingertip by integrating the capacitance of each capacitor virtually formed between each electrode and a conductive object such as the user's fingertip. be able to.
【００２５】また、プロセッサは、例えば、各受信電極
における受信電流の信号強度分布又はその変化を測定す
ることができる。また、プロセッサは、各受信電極にお
ける受信電流の信号強度分布又はその変化に割り当てら
れたコマンド又はデータを認識して、携帯端末上のオペ
レーションに利用することができる。Further, the processor can measure, for example, the signal intensity distribution of the reception current at each reception electrode or its change. Further, the processor can recognize the command or data assigned to the signal intensity distribution of the reception current at each reception electrode or its change, and utilize it for the operation on the mobile terminal.
【００２６】例えば、ユーザの身体の各部位に携帯端末
の操作コマンド（例えば、携帯型オーディオ再生機にお
ける再生、一時停止、早送りなど）やデータを割り当て
ておくことにより、ユーザは特定の部位を触れるなどの
操作によって、所望の機器操作を命令することができ
る。さらに、ユーザが受信電極層の上を指で走査する移
動速度に対しても、携帯端末の操作コマンドやデータを
割り当てることができる。また、ジェスチャなどの身体
の動作によって機器操作を行うことができるし、同じ身
体動作であっても、手を動かす速度に応じて別の意味
（すなわちコマンドやデータ）を割り当てることができ
る。For example, the user touches a specific part by allocating an operation command of the portable terminal (eg, play, pause, fast-forward in portable audio player) and data to each part of the user's body. A desired device operation can be instructed by an operation such as. Further, the operation command and data of the mobile terminal can be assigned to the moving speed at which the user scans the receiving electrode layer with the finger. Further, the device operation can be performed by a body motion such as a gesture, and even with the same body motion, different meanings (that is, commands and data) can be assigned according to the speed at which the hand is moved.
【００２７】また、プロセッサは、各受信電極における
受信電流の信号強度分布を測定して、さらにそのピーク
値を計測することにより、受信電極間の間隔以下の精度
でユーザの指先の位置を測定することができる。Further, the processor measures the signal intensity distribution of the reception current at each reception electrode and further measures the peak value thereof to measure the position of the user's fingertip with an accuracy equal to or less than the interval between the reception electrodes. be able to.
【００２８】本発明の第２の側面に係るユーザ入力装置
は、ユーザの指先から交流電流を受信するのではない。
すなわち、ユーザの指先を導電体ではなく誘電体として
使用するので、ユーザ入力装置を装着していない他のユ
ーザの指先からも操作可能である。したがって、ある１
人のユーザが衣服の下に装着したユーザ入力装置を用い
て、複数のユーザからの同時入力を受容することができ
る。The user input device according to the second aspect of the present invention does not receive an alternating current from the fingertip of the user.
That is, since the user's fingertip is used as a dielectric instead of a conductor, it can be operated from the fingertips of other users who are not wearing the user input device. Therefore, there is one
A user input device worn by one user underneath clothing can accept simultaneous inputs from multiple users.
【００２９】本発明の第３の側面は、ユーザが衣服の下
から装着可能なユーザ入力装置であって、ユーザの身体
を覆うように配設された絶縁層と、前記絶縁層上に配設
された複数の受信電極からなる受信電極層と、腕などの
ユーザの身体に装着可能な送信用の交流電流を発信する
送信器と、前記の各受信電極が受信する交流電流を受信
する受信器とを備え、ユーザがまとった衣服の上から前
記受信電極層に接近可能である、ことを特徴とするユー
ザ入力装置である。A third aspect of the present invention is a user input device which can be worn by a user from under clothes, the insulating layer being provided so as to cover the user's body, and the insulating layer being provided on the insulating layer. Electrode layer composed of a plurality of received electrodes, a transmitter that transmits an alternating current that can be worn on the user's body such as an arm, and a receiver that receives the alternating current received by each of the receiving electrodes. The user input device according to claim 1, wherein the user can access the receiving electrode layer from above the clothes worn by the user.
【００３０】ここで、前記送信器は、ユーザ入力装置本
体とは分離して構成される。例えば、腕時計などのよう
なユーザが日常生活で装着するデバイス中に送信器を内
蔵することによって、ユーザが送信器を持ち運ぶことへ
の心理的・身体的な負担を軽減することができる。Here, the transmitter is constructed separately from the main body of the user input device. For example, by incorporating the transmitter in a device worn by the user in daily life, such as a wristwatch, it is possible to reduce the psychological and physical burden on the user to carry the transmitter.
【００３１】このような送信器が発信する送信用の交流
電流はユーザの身体を伝搬する。そして、指先などのユ
ーザの身体が前記衣服の上から接近したときに、各受信
電極との間にはその距離に応じた静電容量を持つコンデ
ンサが仮想的に形成されるので、各受信電極は該仮想コ
ンデンサを介して指先などのユーザの身体から交流電流
を受信することができる。The transmitting AC current emitted by such a transmitter propagates through the user's body. Then, when the user's body such as a fingertip approaches from the top of the clothes, a capacitor having a capacitance corresponding to the distance is virtually formed between each of the receiving electrodes. Can receive an alternating current from the user's body, such as a fingertip, through the virtual capacitor.
【００３２】前記受信器は、各受信電極が該仮想コンデ
ンサを介して指先などのユーザの身体から交流電流を受
信する交流電流を、ＡＭ変調やデジタル変換などの受信
処理する。受信処理後のデジタル信号は、プロセッサ上
で演算処理を行なうことができる。The receiver performs reception processing such as AM modulation and digital conversion on the alternating current whose receiving electrodes receive the alternating current from the user's body such as a fingertip through the virtual capacitor. The digital signal after the reception processing can be processed by the processor.
【００３３】プロセッサは、例えば、各受信電極におけ
る受信電流の信号強度分布又はその変化を測定すること
ができる。また、プロセッサは、各受信電極における受
信電流の信号強度分布又はその変化に割り当てられたコ
マンド又はデータを認識して、携帯端末上のオペレーシ
ョンに利用することができる。The processor can, for example, measure the signal strength distribution of the received current at each receiving electrode or its change. Further, the processor can recognize the command or data assigned to the signal intensity distribution of the reception current at each reception electrode or its change, and utilize it for the operation on the mobile terminal.
【００３４】例えば、ユーザの身体の各部位に携帯端末
の操作コマンド（例えば、携帯型オーディオ再生機にお
ける再生、一時停止、早送りなど）やデータを割り当て
ておくことにより、ユーザは特定の部位を触れるなどの
操作によって、所望の機器操作を命令することができ
る。さらに、ユーザが受信電極層の上を走査する移動速
度に対しても、携帯端末の操作コマンドやデータを割り
当てることができる。また、ジェスチャなどの身体の動
作によって機器操作を行うことができるし、同じ身体動
作であっても、手を動かす速度に応じて別の意味（すな
わちコマンドやデータ）を割り当てることができる。For example, the user touches a specific part by allocating an operation command of the portable terminal (for example, play, pause, fast forward, etc. in the portable audio player) and data to each part of the user's body. A desired device operation can be instructed by an operation such as. Furthermore, the operation command and data of the mobile terminal can be assigned to the moving speed at which the user scans the receiving electrode layer. Further, the device operation can be performed by a body motion such as a gesture, and even with the same body motion, different meanings (that is, commands and data) can be assigned according to the speed at which the hand is moved.
【００３５】また、プロセッサは、各受信電極における
受信電流の信号強度分布を測定して、さらにそのピーク
値を計測することにより、受信電極間の間隔以下の精度
でユーザの指先の位置を測定することができる。Further, the processor measures the signal intensity distribution of the reception current at each reception electrode and further measures the peak value thereof to measure the position of the user's fingertip with an accuracy equal to or less than the interval between the reception electrodes. be able to.
【００３６】本発明の第３の側面に係るユーザ入力装置
によれば、腕時計などに内蔵された送信器を装着したユ
ーザ本人以外が操作しても、信号が検知されないので入
力とはならない。したがって、ユーザ以外による誤操作
や不正操作の可能性を排除することができる。According to the user input device of the third aspect of the present invention, even if the user other than the user wearing the transmitter incorporated in the wristwatch or the like operates the device, no signal is detected and the device is not input. Therefore, it is possible to eliminate the possibility of erroneous operation or unauthorized operation by anyone other than the user.
【００３７】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。Further objects, features and advantages of the present invention are as follows.
It will be clarified by a more detailed description based on embodiments of the present invention described below and the accompanying drawings.
【００３８】[0038]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を詳解する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００３９】本発明に係るユーザ入力装置は、衣服の下
に装着して、衣服の上からユーザの指先などを用いて入
力操作を行うことを可能にするものである。ユーザ入力
装置を衣服の下に装着できることから、衣服の外観を損
ねることはない。また、衣服をまとう感覚でユーザ入力
装置を装備することができるので、持ち運ぶことに対し
て、ユーザは物理的・心理的な負担が少なくて済む。The user input device according to the present invention is worn under clothes and enables an input operation from above the clothes using a user's fingertip or the like. Since the user input device can be worn under the clothes, the appearance of the clothes is not spoiled. In addition, since the user input device can be equipped as if wearing a garment, the user is less physically and psychologically burdened with carrying the device.
【００４０】図１には、本発明の第１の実施形態に係る
ユーザ入力装置１０の構成を模式的に示している。この
ユーザ入力装置１０は、ユーザが着ている衣服の下に装
着することができ、体表面に近い方から順に、送信電極
層（transmitter）１１と、絶縁層（shield layer）１
２と、受信電極層（receiver）１３からなり、受信電極
層１３のさらに外側に衣服（fabric）が存在する。絶縁
層（shield layer）１２は、接地した電極層によって構
成される。FIG. 1 schematically shows the configuration of a user input device 10 according to the first embodiment of the present invention. The user input device 10 can be worn under the clothes worn by the user, and the transmitter electrode layer (transmitter) 11 and the insulating layer (shield layer) 1 are arranged in this order from the side closer to the body surface.
2 and a receiving electrode layer (receiver) 13, and a fabric exists outside the receiving electrode layer 13. The insulating layer 12 is composed of a grounded electrode layer.
【００４１】送信電極層１１には、送信用の所定周波数
（例えば１００ＫＨｚ）の交流電流を供給する発信器１
４が接続されている。送信電極層１１と受信電極層１３
の間には絶縁層１２が挿入されているので、この送信用
の交流電流が受信電極１３に直接伝わることはない。そ
の代わりに、送信電極層１１とユーザの体表面の間に
は、図２に示すようなコンデンサＣ1と等価な回路が仮
想的に構成されて、静電誘導により、送信用の交流電流
はユーザの身体に一旦伝播される。A transmitter 1 for supplying an alternating current of a predetermined frequency (for example, 100 KHz) for transmission to the transmission electrode layer 11.
4 is connected. Transmitting electrode layer 11 and receiving electrode layer 13
Since the insulating layer 12 is inserted between them, the alternating current for transmission is not directly transmitted to the receiving electrode 13. Instead, a circuit equivalent to the capacitor C 1 as shown in FIG. 2 is virtually formed between the transmission electrode layer 11 and the user's body surface, and an AC current for transmission is generated by electrostatic induction. It is once transmitted to the user's body.
【００４２】一方、受信電極層１３は、体表面に沿っ
て、ストライプ状又はマトリックス状に緻密に配設され
た線状の受信電極１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，…の組み合
わせで構成される。受信器１５は、各受信電極１３Ａ，
１３Ｂ，１３Ｃ，…上を流れる交流電流を時分割で交互
に受信処理する。受信器１５は、所定周波数帯域の交流
電流のみを通過させるバンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）
１５Ａと、増幅器１５Ｂと、検波器１５ＣとからなるＡ
Ｍ変調器と、検波出力をデジタル形式の信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器１５Ｄとで構成される。On the other hand, the receiving electrode layer 13 is composed of a combination of linear receiving electrodes 13A, 13B, 13C, ... Which are densely arranged in a stripe shape or a matrix shape along the body surface. The receiver 15 includes the receiving electrodes 13A,
The alternating currents flowing above 13B, 13C, ... Are alternately received by time division. The receiver 15 is a band pass filter (BPF) that passes only alternating current in a predetermined frequency band.
15A, an amplifier 15B, and a detector 15C
It is composed of an M modulator and an A / D converter 15D for converting the detection output into a digital format signal.
【００４３】いま、ユーザが自分の指先を、衣服すなわ
ち受信電極層１３に近づけると、指先と各各受信電極１
３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，…との間には、コンデンサＣ2
と等価な仮想的な回路が形成される（図３を参照のこ
と）。また、前述したように、ユーザの身体には、送信
電極層１１から仮想的なコンデンサ等価回路Ｃ1（図２
を参照のこと）を介して、送信用の交流電流が伝搬され
る。Now, when the user brings his fingertip close to the clothes, that is, the receiving electrode layer 13, the fingertip and each receiving electrode 1
Capacitor C 2 is provided between 3A, 13B, 13C, ...
A virtual circuit equivalent to is formed (see FIG. 3). Further, as described above, a virtual capacitor equivalent circuit C 1 (see FIG.
AC current for transmission is propagated.
【００４４】この送信用交流電流は、静電誘導により、
指先との間で形成された仮想コンデンサＣ2を介して、
交流電流が受信電極１３によって受信される。仮想的な
コンデンサＣ2の静電容量は、ユーザの指先と対応する
受信電極１３との距離に反比例する。したがって、各受
信電極１３Ａ…では指先の接近度に応じた強度の交流電
流を受信することができる。This transmission alternating current is generated by electrostatic induction.
Via the virtual capacitor C 2 formed between the fingertip,
The alternating current is received by the receiving electrode 13. The capacitance of the virtual capacitor C 2 is inversely proportional to the distance between the user's fingertip and the corresponding receiving electrode 13. Therefore, each of the receiving electrodes 13A ... Can receive an alternating current having an intensity corresponding to the proximity of the fingertip.
【００４５】受信器１５は、各受信電極１３Ａ，１３
Ｂ，１３Ｃ，…による受信電流を時分割で交互に受信し
て、ＡＭ変調器でＡＭ変調し、さらにＡ／Ｄ変換器１５
Ｄでデジタル形式に変換する。The receiver 15 includes the receiving electrodes 13A and 13A.
Received currents by B, 13C, ... Are alternately received in a time division manner, AM modulated by an AM modulator, and further A / D converter 15
Convert to digital format at D.
【００４６】また、プロセッサ１６では、Ａ／Ｄ変換さ
れた各受信電極１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，…における出
力信号を演算処理することによって、どの受信電極１３
Ａ…に人体が接近しているかを判定したり、あるいは、
ユーザの身体がどの程度接近しているか（距離）を計測
する。すなわち、本実施形態に係るユーザ入力装置１０
によれば、２次元的なユーザ入力を行うことができる。Further, in the processor 16, which receiving electrode 13 is processed by processing the output signals from the respective receiving electrodes 13A, 13B, 13C, ... A / D converted.
Determine whether the human body is approaching A ..., or
It measures how close the user's body is (distance). That is, the user input device 10 according to the present embodiment
According to, it is possible to perform two-dimensional user input.
【００４７】２次元的に配置された各受信電極１３Ａ，
１３Ｂ，１３Ｃ，…は、ユーザの指先までの距離に相応
する静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成される。
図１５には、２次元的に配置された各受信電極１３Ａ，
１３Ｂ，１３Ｃ，…とユーザの指先との間で、距離に相
応する静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成される
様子を示している。The receiving electrodes 13A arranged two-dimensionally,
Capacitors 13B, 13C, ... Are virtually formed with capacitances corresponding to the distance to the user's fingertip.
In FIG. 15, the two-dimensionally arranged receiving electrodes 13A,
It is shown that a capacitor having an electrostatic capacity corresponding to the distance is virtually formed between 13B, 13C, ... And the fingertip of the user.
【００４８】したがって、指先までの距離が短い受信電
極ほど、仮想コンデンサを介して高い強度の交流電流を
受信することができる。図１６には、各受信電極１３
Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，…から得られる信号強度を模式的
に示している。プロセッサ１６は、同図に示すような信
号強度分布を測定して、さらにそのピーク値を計測する
ことにより、受信電極の間隔以下の精度すなわち分解能
で指の位置を測定することが可能である。Therefore, a receiving electrode having a shorter distance to the fingertip can receive an alternating current of higher intensity through the virtual capacitor. In FIG. 16, each reception electrode 13
The signal intensities obtained from A, 13B, 13C, ... Are schematically shown. The processor 16 can measure the position of the finger with an accuracy equal to or less than the interval between the receiving electrodes, that is, resolution by measuring the signal intensity distribution as shown in the figure and further measuring the peak value thereof.
【００４９】また、ユーザ入力装置１０によれば、物体
の接近が同時に検出された交差点を追跡していくことに
より、接近している物体の形状又は輪郭を捉えることも
できる。Further, according to the user input device 10, the shape or contour of the approaching object can be grasped by tracing the intersection where the approaching of the object is detected at the same time.
【００５０】また、例えば、ユーザの身体の各部位に携
帯端末の操作コマンド（例えば、携帯型オーディオ再生
機における再生、一時停止、早送りなど）やデータを割
り当てておくことにより、ユーザは特定の部位を触れる
などの操作によって、所望の機器操作を命令することが
できる。さらに、ユーザが受信電極層１３の上を走査す
る移動速度に対しても、携帯端末の操作コマンドやデー
タを割り当てることができる。また、ジェスチャなどの
身体の動作によって機器操作を行うことができるし、同
じ身体動作であっても、手を動かす速度に応じて別の意
味（すなわちコマンドやデータ）を割り当てることがで
きる。Further, for example, by allocating an operation command (for example, play, pause, fast forward, etc.) of the portable terminal to each part of the user's body and data, the user can specify a specific part. A desired device operation can be instructed by an operation such as touching. Furthermore, the operation command and data of the mobile terminal can be assigned to the moving speed at which the user scans the receiving electrode layer 13. Further, the device operation can be performed by a body motion such as a gesture, and even with the same body motion, different meanings (that is, commands and data) can be assigned according to the speed at which the hand is moved.
【００５１】本発明の第１の実施形態に係るユーザ入力
装置１０は、衣服の下に装着することができるので、既
存の衣服の外観を損ねることなく、衣服の各部分をユー
ザ・インターフェースとして用いることが可能である。
図１７〜図２０には、ユーザ入力装置１０を装着可能の
部位を例示している。Since the user input device 10 according to the first embodiment of the present invention can be worn under clothes, each part of clothes is used as a user interface without spoiling the appearance of existing clothes. It is possible.
17 to 20 exemplify parts to which the user input device 10 can be attached.
【００５２】例えば、図１７に示すように、ジャケット
の右肘周辺にユーザ入力装置１０を配置した場合には、
ユーザは、右肘に対して触れたり、擦ったりすることに
対して、携帯オーディオ再生機に対する再生、一時停
止、選曲、音量調節などの操作機能を割り当てることが
できる。For example, as shown in FIG. 17, when the user input device 10 is arranged around the right elbow of the jacket,
The user can assign operation functions such as play, pause, song selection, and volume adjustment for the portable audio player to touching or rubbing the right elbow.
【００５３】また、図１８に示すように、ジャケットの
左襟周辺にユーザ入力装置１０を配置した場合には、ユ
ーザは、左襟に対して触れたり、擦ったり、摘んだりす
ることに対して、携帯オーディオ再生機に対する再生、
一時停止、選曲、音量調節などの操作機能を割り当てる
ことができる。Further, as shown in FIG. 18, when the user input device 10 is arranged around the left collar of the jacket, the user may touch, rub or pick the left collar. , Play to portable audio player,
You can assign operation functions such as pause, song selection, and volume control.
【００５４】また、図１９に示すように、ジャケットの
左襟周辺にユーザ入力装置１０を配置した場合には、ユ
ーザは、左ポケットに対して指を入れたり、左ポケット
の上を触れたり、擦ったりすることに対して、携帯オー
ディオ再生機に対する再生、一時停止、選曲、音量調節
などの操作機能を割り当てることができる。Further, as shown in FIG. 19, when the user input device 10 is arranged around the left collar of the jacket, the user puts a finger into the left pocket, touches the left pocket, or the like. For rubbing, it is possible to assign operation functions such as play, pause, music selection, and volume control to the portable audio player.
【００５５】また、図２０に示すように、ジャケットの
左肘周辺にユーザ入力装置１０を配置した場合には、ユ
ーザは、左肘に対して触れたり、擦ったり、摘んだりす
ることに対して、携帯オーディオ再生機に対する再生、
一時停止、選曲、音量調節などの操作機能を割り当てる
ことができる。Further, as shown in FIG. 20, when the user input device 10 is arranged around the left elbow of the jacket, the user can touch, rub or pick the left elbow. , Play to portable audio player,
You can assign operation functions such as pause, song selection, and volume control.
【００５６】本発明の第１の実施形態に係るユーザ入力
装置１０では、送信電極１１側には数１００ｋＨｚ程度
の交流信号が印加され、この交流信号は、ユーザ入力装
置１０を装着したユーザの身体を経由して、ユーザが指
示した指先から受信電極１３−１…に流れ出す。この受
信信号を検知することで、どの受信電極の近くに指先が
あるのかを認識することができる。In the user input device 10 according to the first embodiment of the present invention, an AC signal of about several 100 kHz is applied to the transmitting electrode 11 side, and this AC signal is the body of the user wearing the user input device 10. Through the fingertips instructed by the user to the receiving electrodes 13-1. By detecting the received signal, it is possible to recognize which receiving electrode is near the fingertip.
【００５７】図１を参照しながら説明したように、送信
電極１１と受信電極１３の間は絶縁層１２によってシー
ルドされている。そして、送信電極１１から発信される
交流電流はユーザの身体を経由して受信電極１３で受信
される。このような構成によれば、ユーザ入力装置１０
を装着したユーザ本人以外が操作しても、信号が検知さ
れないので入力とはならない。したがって、ユーザ以外
による誤操作や不正操作の可能性を排除することができ
る。As described with reference to FIG. 1, the insulating layer 12 shields between the transmitting electrode 11 and the receiving electrode 13. Then, the alternating current transmitted from the transmitting electrode 11 is received by the receiving electrode 13 via the user's body. According to such a configuration, the user input device 10
Even if it is operated by someone other than the user wearing the, the signal will not be detected and will not be input. Therefore, it is possible to eliminate the possibility of erroneous operation or unauthorized operation by anyone other than the user.
【００５８】図４には、本発明の第２の実施形態に係る
ユーザ入力装置２０の構成を模式的に示している。ま
た、図５には、ユーザ入力装置２０の電気的構成を模式
的に示している。このユーザ入力装置２０は、ユーザが
着る衣服の下に装着することができ、体表面に近い方か
ら順に、絶縁層（shield layer）２１と、送受信電極層
（transmitter／receiver）２２とからなり、送受信電
極層２２のさらに外側に衣服（fabric）が存在する。絶
縁層（shield layer）２１は、接地した電極層によって
構成される。FIG. 4 schematically shows the configuration of the user input device 20 according to the second embodiment of the present invention. Further, FIG. 5 schematically shows the electrical configuration of the user input device 20. The user input device 20 can be worn under the clothes worn by the user, and includes an insulating layer (shield layer) 21 and a transmitter / receiver electrode layer (transmitter / receiver) 22 in order from the side closer to the body surface. A fabric exists on the outer side of the transmission / reception electrode layer 22. The insulating layer 21 is composed of a grounded electrode layer.
【００５９】図５に示すように、ユーザ入力装置２０
は、複数の線状の送信電極２３−１，２３−２，…，２
３−ｍと、各送信電極２３−１…に送信用の所定周波数
（例えば１００ＫＨｚ）の交流電流を供給する発信器２
４と、静電作用によって各送信電極１１−１…からの交
流電流を受信する複数の線状の受信電極２５−１，２５
−２，…，２５−ｎと、各受信電極２５−１…を流れる
交流電流を受信する受信器１６とで構成される。受信器
２６は、所定周波数帯域の交流電流のみを通過させるバ
ンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）２６Ａと、増幅器２６Ｂ
と、検波器２６ＣとからなるＡＭ変調器と、検波出力を
デジタル形式の信号に変換するＡ／Ｄ変換器２６Ｄとで
構成される。As shown in FIG. 5, the user input device 20
Is a plurality of linear transmission electrodes 23-1, 23-2, ..., 2
3-m and an oscillator 2 that supplies an alternating current of a predetermined frequency (for example, 100 KHz) for transmission to each of the transmission electrodes 23-1.
4 and a plurality of linear receiving electrodes 25-1, 25 that receive the alternating current from each transmitting electrode 11-1 ...
, 2, 25-n and a receiver 16 for receiving the alternating current flowing through each of the receiving electrodes 25-1. The receiver 26 includes a band pass filter (BPF) 26A that passes only an alternating current in a predetermined frequency band, and an amplifier 26B.
And an AM modulator including a detector 26C, and an A / D converter 26D that converts the detection output into a digital signal.
【００６０】各受信電極２５−１，２５−２，…，２５
−ｎは、図５では各送信電極２３−１，２３−２，…，
２３−ｍと交錯する交差点を持つことが分かるが、交差
点ではこれら電極どうしが接触していない。言い換えれ
ば、電極どうしの各交差点では、電荷を蓄積するコンデ
ンサと等価な回路が実質上形成されている。したがっ
て、送信電極に交流電流が通過すると、これに対向する
受信電極には、静電誘導によって、その交差点を介して
交流電流が流れる。Receiving electrodes 25-1, 25-2, ..., 25
-N is the transmission electrodes 23-1, 23-2, ..., In FIG.
It can be seen that there is an intersection intersecting with 23-m, but these electrodes are not in contact with each other at the intersection. In other words, a circuit equivalent to a capacitor that stores electric charges is substantially formed at each intersection of the electrodes. Therefore, when the alternating current passes through the transmitting electrode, the alternating current flows through the intersection of the receiving electrodes facing the transmitting electrode due to electrostatic induction.
【００６１】他方、送受信電極層２２と体表面の間には
絶縁層（shield layer）２１が挿入されているので、図
１に示した第１の実施形態とは相違して、この送信用の
交流電流はユーザの身体には伝搬されない。On the other hand, since the insulating layer 21 is inserted between the transmitting / receiving electrode layer 22 and the body surface, unlike the first embodiment shown in FIG. No alternating current is transmitted to the user's body.
【００６２】これら各送信電極２３−１，２３−２，
…，２３−ｍと各受信電極２５−１，２５−２，…，２
５−ｎが交錯する領域は、ユーザ入力装置２０における
ユーザ入力領域を構成する。このユーザ入力領域は、図
５に示すように、２次元的な広がりを持つ。These transmitting electrodes 23-1, 23-2,
..., 23-m and each receiving electrode 25-1, 25-2, ..., 2
The area where 5-n intersects constitutes a user input area in the user input device 20. This user input area has a two-dimensional spread as shown in FIG.
【００６３】発信器２４が発信する交流電流は、スイッ
チ２４Ａを介して各送信電極２３−１…に接続される。
したがって、スイッチ２４Ａによって接続する電極位置
をスキャンさせながら交流電流を各送信電極２３−１…
に印加することによって、ある瞬間では、各受信電極２
５−１…には該当する送信電極との交差点において形成
されたコンデンサ等価回路からの交流電流が流れること
になる。また、受信器２６側では、スイッチ２６Ａを介
して各受信電極２５−１…と接続されており、スイッチ
２６Ａによって接続する電極位置をスキャンさせながら
各受信電極２５−１…からの受信電流を時分割で検出す
る。すなわち、交流電流を送信した送信電極と交流電流
を受信した受信電極との位置関係により、ユーザ入力装
置２０の入力領域における入力位置を検出することがで
きる。例えば、Ａ／Ｄ変換された各受信電極２５−１…
における出力信号をプロセッサ２７上で所定の演算処理
を行うことによって、ユーザ入力領域を介して２次元的
なユーザ入力を検出することができる。The alternating current generated by the transmitter 24 is connected to the respective transmission electrodes 23-1, ... Through the switch 24A.
Therefore, an alternating current is applied to each of the transmitting electrodes 23-1, ...
By applying to each receiving electrode 2 at a certain moment.
An alternating current from the capacitor equivalent circuit formed at the intersection with the corresponding transmission electrode flows through 5-1. Further, on the side of the receiver 26, each of the receiving electrodes 25-1 is connected via a switch 26A, and the receiving electrodes 25-1 ... Detect by dividing. That is, the input position in the input area of the user input device 20 can be detected based on the positional relationship between the transmitting electrode that has transmitted the alternating current and the receiving electrode that has received the alternating current. For example, each A / D converted receiving electrode 25-1 ...
By performing a predetermined calculation process on the output signal in the processor 27, the two-dimensional user input can be detected through the user input area.
【００６４】図５に示す例では、各送信電極２３−１，
２３−２，…，２３−ｍは略平行に配列されているとと
もに、各受信電極２５−１，２５−２，…，２５−ｎは
各送信電極２３−１…とは直交する方向に配列されてお
り、ユーザ入力領域は、電極どうしが均一に網の目上に
組み合わされた略平面状の領域である。但し、本発明の
要旨はこのような形態に特に限定されるものではなく、
各送信電極と受信電極が接触せずに交錯していれば、平
面以外の形状、例えば球状やその他の曲面状であっても
よい。In the example shown in FIG. 5, each transmitting electrode 23-1,
23-m are arranged substantially parallel to each other, and the receiving electrodes 25-1, 25-2, ..., 25-n are arranged in a direction orthogonal to the transmitting electrodes 23-1. The user input area is a substantially planar area in which electrodes are uniformly combined on a mesh. However, the gist of the present invention is not particularly limited to such a form,
As long as the transmission electrodes and the reception electrodes are in contact with each other and intersect with each other, they may have a shape other than a flat surface, for example, a spherical shape or another curved surface shape.
【００６５】図６には、送信電極２３と受信電極２５間
のある１つの交差点を拡大して示している。また、図７
には、この送信電極２３と受信電極２５との交差点の等
価回路を示している。FIG. 6 is an enlarged view of one intersection between the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25. Also, FIG.
8 shows an equivalent circuit of the intersection of the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25.
【００６６】送信電極２３と受信電極２５とが交叉する
交差点では、図７に示すように、コンデンサＣ11と等価
な回路が形成される。At the intersection where the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25 intersect, a circuit equivalent to the capacitor C 11 is formed as shown in FIG.
【００６７】ここで、送信電極２３側に交流電圧を印加
すると、送信電極２３と受信電極２５の間の静電容量Ｃ
11によって容量結合が起こり、受信電極２５に交流電流
が発生する。このコンデンサＣ11を通過する電流の強度
は、発信器２４における交流電圧の発信周波数に同調し
たバンド・パス・フィルタ２６Ａ、増幅器２６Ｂ、検波
器２６Ｃ、並びにＡ／Ｄ変換器２６Ｄの各部により信号
処理を施すことによって、デジタル・データとして取り
出される。受信電極２５において受信される交流電流の
強度は、コンデンサの静電容量Ｃ11にのみ依存する。Here, when an AC voltage is applied to the transmitting electrode 23 side, a capacitance C between the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25 is obtained.
Capacitive coupling occurs due to 11 , and an alternating current is generated in the receiving electrode 25. The intensity of the current passing through the capacitor C 11 is processed by the band pass filter 26A, the amplifier 26B, the detector 26C, and the A / D converter 26D which are tuned to the oscillation frequency of the AC voltage in the oscillator 24. By taking out, it is taken out as digital data. The strength of the alternating current received at the receiving electrode 25 depends only on the capacitance C 11 of the capacitor.
【００６８】静電容量Ｃ11は、送信電極２３や受信電極
２５の変形などがない限り、静的で、固定値を保つ。し
たがって、送信電極２３側に同じ交流電圧が印加される
限り、受信電極２５側において受信される交流電流の強
度は一定となる。The capacitance C 11 is static and maintains a fixed value unless the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25 are deformed. Therefore, as long as the same AC voltage is applied to the transmitting electrode 23 side, the intensity of the AC current received on the receiving electrode 25 side is constant.
【００６９】次いで、このような送信電極２３及び受信
電極２５の組み合わせによって、ユーザの指先などの物
体を検出する仕組みについて説明する。Next, a mechanism for detecting an object such as a user's fingertip by the combination of the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25 will be described.
【００７０】図８には、送信電極２３と受信電極２５間
のある１つの交差点にユーザの指先が接近している様子
を示している。また、図９には、送信電極２３と受信電
極２５間のある１つの交差点にユーザの指先が接近した
ときの送信電極２３と受信電極２５との交差点の等価回
路を示している。FIG. 8 shows a state in which the user's fingertip is approaching a certain intersection between the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25. Further, FIG. 9 shows an equivalent circuit of the intersection between the transmission electrode 23 and the reception electrode 25 when the user's fingertip approaches a certain intersection between the transmission electrode 23 and the reception electrode 25.
【００７１】送信電極２３と受信電極２５とが交叉する
交差点では、上述したように、コンデンサＣ11と等価な
仮想的な回路が形成されている。At the intersection where the transmission electrode 23 and the reception electrode 25 intersect, a virtual circuit equivalent to the capacitor C 11 is formed as described above.
【００７２】また、指先などの人体は仮想的な接地点
（アース）とみなすことができる。したがって、その等
価回路は、送信電極２３と受信電極２５の間で形成され
るコンデンサＣ11と、人体と送信電極２３並びに人体と
受信電極２５それぞれの間で直列的に形成される仮想的
なコンデンサＣ12及びＣ13とが、並列的に接続された構
成となる。A human body such as a fingertip can be regarded as a virtual ground point (earth). Therefore, the equivalent circuit thereof includes a capacitor C 11 formed between the transmission electrode 23 and the reception electrode 25, and a virtual capacitor formed in series between the human body and the transmission electrode 23 and between the human body and the reception electrode 25. and C 12 and C 13 is a parallel connected.
【００７３】したがって、送信電極２３側に交流電圧を
印加した場合、コンデンサＣ12を介してグランドに流れ
込む電流の分だけ、送信電極２３と受信電極２５の間の
静電容量Ｃ11による容量結合によって発生する交流電
流、すなわち受信電極２５側で検出される電流の強度は
弱まる。Therefore, when an AC voltage is applied to the transmitting electrode 23 side, the capacitance C 11 between the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25 is capacitively coupled by the amount of the current flowing into the ground through the capacitor C 12 . The intensity of the alternating current generated, that is, the current detected on the receiving electrode 25 side, weakens.
【００７４】静電容量Ｃ11は、送信電極２３や受信電極
２５の変形などがない限り、静的で、固定値を保つ。こ
れに対し、人体と送信電極２３並びに人体と受信電極２
５それぞれの間で直列的に形成される仮想的なコンデン
サのそれぞれの静電容量Ｃ12及びＣ13は、人体が送信電
極２３並びに受信電極２５に接近するに従って大きくな
る。The capacitance C 11 is static and maintains a fixed value unless the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25 are deformed. On the other hand, the human body and the transmitting electrode 23 and the human body and the receiving electrode 2
The respective electrostatic capacitances C 12 and C 13 of the virtual capacitors formed in series between the respective 5 become larger as the human body approaches the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25.
【００７５】このため、同じ交流電圧を送信電極２３に
印加した場合、受信電極２５で検出される交流電流の強
度は、人体が送信電極２３並びに受信電極２５に接近す
るに従って、小さくなっていく。Therefore, when the same alternating voltage is applied to the transmitting electrode 23, the intensity of the alternating current detected by the receiving electrode 25 becomes smaller as the human body approaches the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25.
【００７６】このような現象を利用して、プロセッサ２
７では、ＡＭ変調器２６でＡＭ変調され、さらにＡ／Ｄ
変換器２６Ｄでデジタル形式に変換された受信信号を用
いて、電極間の交差点に人体が接近しているかどうかを
判定したり、あるいは、ユーザの身体がどの程度接近し
ているか（距離）を計測することができる。By utilizing such a phenomenon, the processor 2
7, the AM modulator 26 performs AM modulation, and the A / D
Using the received signal converted into a digital format by the converter 26D, it is determined whether the human body is approaching the intersection between the electrodes, or how much the user's body is approaching (distance). can do.
【００７７】交流電圧を各送信電極２３−１，２３−
２，…，２３−ｍに時分割で印加する。そして、それぞ
れに対応して、各受信電極２５−１，２５−２，…，２
５−ｎに発生する交流電流を順次計測することで、ユー
ザ入力領域上のどの交差点に人体が接近しているかを判
定することができる。AC voltage is applied to each of the transmitting electrodes 23-1, 23-
, ..., 23-m are applied in a time division manner. Then, corresponding to each of the receiving electrodes 25-1, 25-2, ..., 2
By sequentially measuring the alternating current generated in 5-n, it is possible to determine which intersection on the user input area the human body is approaching.
【００７８】また、図４及び図５に示すような構成によ
れば、電極間の各交差点を独立して駆動させることがで
きる。すなわち、それぞれの交差点から独立して検出値
を取り出すことができるので、ユーザ入力装置２０は、
複数の物体（例えば、同じユーザの右手と左手、あるい
は複数のユーザの手）が同時にユーザ入力領域に接近し
てきた場合には、その距離が交差点間のピッチ間隔より
も長ければ、これらを独立した物体として認識すること
ができる。すなわち、複数の物体の位置を同時に計測す
ることができる。Further, according to the structure shown in FIGS. 4 and 5, each intersection between the electrodes can be driven independently. That is, since the detection value can be extracted independently from each intersection, the user input device 20
If multiple objects (for example, the right and left hands of the same user, or the hands of multiple users) are approaching the user input area at the same time, separate them if the distance is longer than the pitch interval between intersections. It can be recognized as an object. That is, the positions of a plurality of objects can be measured at the same time.
【００７９】また、ユーザ入力装置２０によれば、物体
の接近が同時に検出された交差点を追跡していくことに
より、接近している物体の形状又は輪郭を捉えることが
できる。According to the user input device 20, the shape or contour of the approaching object can be grasped by tracing the intersection where the approaching of the object is detected at the same time.
【００８０】また、例えば、ユーザの身体の各部位に携
帯端末の操作コマンド（例えば、携帯型オーディオ再生
機における再生、一時停止、早送りなど）やデータを割
り当てておくことにより、ユーザは特定の部位を触れる
などの操作によって、所望の機器操作を命令することが
できる。さらに、ユーザが受信電極層２５の上を走査す
る移動速度に対しても、携帯端末の操作コマンドやデー
タを割り当てることができる。また、ジェスチャなどの
身体の動作によって機器操作を行うことができるし、同
じ身体動作であっても、手を動かす速度に応じて別の意
味（すなわちコマンドやデータ）を割り当てることがで
きる。Further, for example, by allocating an operation command of the portable terminal (for example, play, pause, fast forward, etc. in the portable audio player) and data to each part of the user's body, the user can specify a specific part. A desired device operation can be instructed by an operation such as touching. Further, the operation command and data of the mobile terminal can be assigned to the moving speed at which the user scans the receiving electrode layer 25. Further, the device operation can be performed by a body motion such as a gesture, and even with the same body motion, different meanings (that is, commands and data) can be assigned according to the speed at which the hand is moved.
【００８１】本発明の第２の実施形態に係るユーザ入力
装置２０は、衣服の下に装着することができるので、既
存の衣服の外観を損ねることなく、衣服の各部分を入力
装置として用いることが可能である。ユーザは、衣服の
上からユーザ入力装置２０に対して所定の操作を印加す
ることによって、例えば、携帯オーディオ再生機に対す
る再生、一時停止、選曲、音量調節などの操作を実現す
ることができる（図１７〜図２０を参照のこと）。Since the user input device 20 according to the second embodiment of the present invention can be worn under clothes, each part of clothes can be used as an input device without spoiling the appearance of existing clothes. Is possible. By applying a predetermined operation to the user input device 20 from above the clothes, the user can realize operations such as play, pause, song selection, and volume adjustment on the portable audio player (FIG. 17-20).
【００８２】図１０には、ユーザ入力装置２０の変形例
を図解している。FIG. 10 illustrates a modification of the user input device 20.
【００８３】ユーザの指先がある格子点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
で囲まれた領域に接近してきた場合、各送信電極２３−
ｉ，２３−ｊ、並びに各受信電極２５−ｐ，２５−ｑと
ユーザの指先との間では、仮想的なコンデンサＣI，
ＣJ，ＣP，ＣQがそれぞれ形成されている。Lattice points A, B, C, D having a user's fingertip
When approaching the area surrounded by, each transmitting electrode 23-
i, 23-j, and between each receiving electrode 25-p, 25-q and the user's fingertip, a virtual capacitor C I ,
C J , C P and C Q are formed respectively.
【００８４】これら各仮想コンデンサの静電容量ＣI，
ＣJ，ＣP，ＣQは、それぞれの電極とユーザの指先との
距離に応じて変化する。The electrostatic capacitance C I of each of these virtual capacitors,
C J , C P , and C Q change according to the distance between each electrode and the user's fingertip.
【００８５】したがって、ユーザの身体と各送受信電極
との複数の交差点からの値を統合することで、各交差点
の中間にある手の位置を計測することができる。これに
よって、本実施形態に係るユーザ入力装置２０の位置計
測の精度すなわち分解能を、各電極間の交差点の間隔よ
りも細かくすることができる。Therefore, by integrating the values from a plurality of intersections between the user's body and each transmitting / receiving electrode, the position of the hand in the middle of each intersection can be measured. Thereby, the accuracy of position measurement, that is, the resolution of the user input device 20 according to the present embodiment can be made finer than the interval between the intersections of the electrodes.
【００８６】また、図１１には、ユーザ入力装置２０の
他の変形例を図解している。FIG. 11 illustrates another modification of the user input device 20.
【００８７】図４及び図５を参照しながら既に説明した
ように、このユーザ入力装置２０は、そのユーザ入力領
域において、送信電極２３−１…と受信電極２５−１…
との交差点がｍ×ｎのマトリックス状に配列されてい
る。また、図４及び図５に示したような構成によれば、
電極間の各交差点を独立して駆動させて、それぞれの交
差点から独立して検出値を取り出すことができる。As already described with reference to FIGS. 4 and 5, the user input device 20 has the transmitting electrodes 23-1 ... And the receiving electrodes 25-1.
The intersections with and are arranged in an m × n matrix. Further, according to the configuration shown in FIGS. 4 and 5,
It is possible to independently drive each intersection between the electrodes and independently extract the detection value from each intersection.
【００８８】したがって、図１１に示すように、ユーザ
入力領域に複数のユーザの指先が存在するような場合、
それぞれのユーザの指先近傍における交差点において、
これらを独立して認識することができる。また、このユ
ーザ入力装置２０においては、ユーザの指先を導電体で
はなく誘電体として使用するので、ユーザ入力装置２０
を装着していない他のユーザの指先からも操作可能であ
る。したがって、ある１人のユーザが衣服の下に装着し
たユーザ入力装置２０を用いて、複数のユーザからの同
時入力を受容することができる。Therefore, as shown in FIG. 11, when a plurality of user's fingertips exist in the user input area,
At the intersection near the fingertips of each user,
These can be recognized independently. Moreover, in this user input device 20, since the user's fingertip is used as a dielectric instead of a conductor, the user input device 20
It can also be operated from the fingertips of other users who are not wearing. Therefore, one user can use the user input device 20 worn under clothes to receive simultaneous input from a plurality of users.
【００８９】また、図１２には、非接触ユーザ入力装置
２０の他の変形例を図解している。Further, FIG. 12 illustrates another modification of the non-contact user input device 20.
【００９０】図４及び図５を参照しながら既に説明した
ように、このユーザ入力装置２０は、そのユーザ入力領
域において、送信電極２３−１…と受信電極２５−１…
との交差点がｍ×ｎのマトリックス状に配列されてい
る。但し、図１２に示す例では、各送信電極２３−１，
２３−２，…，２３−ｍ、並びに、各受信電極２５−
１，２５−２，…，２５−ｎの間隔は充分に短く配設さ
れ、また、送信器２４が各送信電極２３−１に交流電圧
を印加するスキャン速度は充分に速いものとする。As already described with reference to FIGS. 4 and 5, the user input device 20 has the transmitting electrodes 23-1 ... And the receiving electrodes 25-1.
The intersections with and are arranged in an m × n matrix. However, in the example shown in FIG. 12, each transmission electrode 23-1,
23-2, ..., 23-m, and each receiving electrode 25-
The intervals of 1, 25-2, ..., 25-n are arranged sufficiently short, and the scanning speed at which the transmitter 24 applies an AC voltage to each transmitting electrode 23-1 is sufficiently high.
【００９１】このような場合、図１２に示すように、ユ
ーザが掌をユーザ入力領域に接近させた場合、接近した
ことを検出した交差点を追跡していくことにより、物体
すなわち掌の形状を認識することができる。In such a case, as shown in FIG. 12, when the user brings his or her palm close to the user input area, the shape of the object, that is, the palm is recognized by tracing the intersection at which the approach is detected. can do.
【００９２】すなわち、各電極間のピッチ間隔を充分小
さく、且つ、送信電極におけるスキャン速度を充分速く
することによって、本実施形態に係るユーザ入力装置２
０は、物体の形状を認識することができる。That is, by making the pitch interval between the electrodes sufficiently small and the scanning speed of the transmitting electrodes sufficiently high, the user input device 2 according to the present embodiment.
0 can recognize the shape of the object.
【００９３】また、図１３には、本発明の第３の実施形
態に係るユーザ入力装置３０の構成を模式的に示してい
る。Further, FIG. 13 schematically shows the configuration of the user input device 30 according to the third embodiment of the present invention.
【００９４】上述した本発明の第１並びに第２の実施形
態に係る各ユーザ入力装置１０／２０においては、送信
電極と受信電極が同じユーザ入力装置内に組み込まれて
構成されている。これに対し、第３の実施形態において
は、送信器３１がユーザ入力装置３０から分離して構成
される。図１３に示す例では、送信器３１は、例えば腕
時計のようなユーザが身に付けるタイプのデバイス中に
内蔵されており、ユーザは腕時計を装着した腕の指先で
衣服の上をなぞったり擦ったりすることによって、携帯
機器に対する所望のコマンドやデータを入力することが
できる。In each user input device 10/20 according to the first and second embodiments of the present invention described above, the transmitting electrode and the receiving electrode are incorporated in the same user input device. On the other hand, in the third embodiment, the transmitter 31 is configured separately from the user input device 30. In the example shown in FIG. 13, the transmitter 31 is incorporated in a device of a type worn by a user, such as a wristwatch, and the user traces or rubs the clothes with the fingertips of the wrist wearing the wristwatch. By doing so, desired commands and data for the mobile device can be input.
【００９５】このユーザ入力装置３０は、ユーザが着て
いる衣服の下に装着することができ、体表面に近い方か
ら順に、絶縁層（shield layer）３２と、受信電極層
（receiver）３３からなる。また、送信器３１は、ユー
ザ入力装置３０本体とは分離して、ユーザが装着した腕
時計に内蔵されている。This user input device 30 can be worn under the clothes worn by the user, and the insulating layer (shield layer) 32 and the receiving electrode layer (receiver) 33 are arranged in this order from the side closer to the body surface. Become. Further, the transmitter 31 is built in the wristwatch worn by the user, separately from the main body of the user input device 30.
【００９６】受信電極層３３は、体表面に沿って、スト
ライプ状又はマトリックス状に緻密に配設された線状の
受信電極３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，…の組み合わせで構
成される。受信器３５は、各受信電極３３Ａ，３３Ｂ，
３３Ｃ，…上を流れる交流電流を時分割で交互に受信処
理する。受信器１５は、所定周波数帯域の交流電流のみ
を通過させるバンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）３５Ａ
と、増幅器３５Ｂと、検波器３５ＣとからなるＡＭ変調
器と、検波出力をデジタル形式の信号に変換するＡ／Ｄ
変換器３５Ｄとで構成される。The receiving electrode layer 33 is composed of a combination of linear receiving electrodes 33A, 33B, 33C, ... Which are densely arranged in a stripe shape or a matrix shape along the body surface. The receiver 35 includes the receiving electrodes 33A, 33B,
33C, ... Alternating current is alternately received in time division. The receiver 15 is a band pass filter (BPF) 35A that passes only an alternating current in a predetermined frequency band.
And an AM modulator including an amplifier 35B and a detector 35C, and an A / D for converting the detection output into a digital format signal.
And a converter 35D.
【００９７】送信器３１は、送信用の所定周波数（例え
ば１００ＫＨｚ）の交流電流を発信する。この送信用の
交流電流は、ユーザの身体を使って伝播することができ
る。また、ユーザの指先と受信電極３３Ａとの間には、
図１４に示すようなコンデンサＣ21と等価な回路が仮想
的に構成されて、静電誘導により、送信用の交流電流は
ユーザの身体に伝播される。言い換えれば、ユーザ入力
装置３０に接近したユーザの指先自体が送信電極として
機能する。The transmitter 31 emits an alternating current of a predetermined frequency (for example, 100 KHz) for transmission. This alternating current for transmission can be propagated using the user's body. In addition, between the user's fingertip and the receiving electrode 33A,
A circuit equivalent to the capacitor C 21 as shown in FIG. 14 is virtually configured, and the alternating current for transmission is propagated to the user's body by electrostatic induction. In other words, the fingertip itself of the user who approaches the user input device 30 functions as a transmission electrode.
【００９８】いま、ユーザが自分の指先を、衣服すなわ
ち受信電極層３３に近づけると、指先と各各受信電極３
３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，…との間には、コンデンサＣ21
と等価な仮想的な回路が形成される（図１４を参照のこ
と）。そして、ユーザの身体には、送信器３１から送出
される送信用の交流電流が伝搬される。Now, when the user brings his or her fingertip close to the clothes, that is, the receiving electrode layer 33, the fingertip and each of the receiving electrodes 3 are arranged.
Capacitor C 21 is provided between 3A, 33B, 33C, ....
A virtual circuit equivalent to is formed (see FIG. 14). Then, the transmission AC current sent from the transmitter 31 is propagated to the user's body.
【００９９】絶縁層（shield layer）３２は、接地した
電極層によって構成されいるので、各受信電極３３Ａ…
にて受信された交流電流がユーザの身体に再び伝わるこ
とはない。Since the insulating layer (shield layer) 32 is composed of a grounded electrode layer, each receiving electrode 33A ...
The alternating current received at will not be transmitted again to the user's body.
【０１００】この送信用交流電流は、静電誘導により、
指先との間で形成された仮想コンデンサＣ21を介して、
交流電流が受信電極３３によって受信される。仮想的な
コンデンサＣ21の静電容量は、ユーザの指先と対応する
受信電極３３との距離に反比例する。したがって、各受
信電極３３Ａ…では指先の接近度に応じた強度の交流電
流を受信することができる。This alternating current for transmission is generated by electrostatic induction.
Via a virtual capacitor C 21 formed between the fingertip and
The alternating current is received by the receiving electrode 33. The capacitance of the virtual capacitor C 21 is inversely proportional to the distance between the user's fingertip and the corresponding receiving electrode 33. Therefore, each of the receiving electrodes 33A ... Can receive an alternating current having an intensity corresponding to the proximity of the fingertip.
【０１０１】受信器３５は、各受信電極３３Ａ，３３
Ｂ，３３Ｃ，…による受信電流を時分割で交互に受信し
て、ＡＭ変調器でＡＭ変調し、さらにＡ／Ｄ変換器３５
Ｄでデジタル形式に変換する。The receiver 35 includes the receiving electrodes 33A and 33A.
Received currents by B, 33C, ... Are alternately received in a time division manner, AM modulated by an AM modulator, and further A / D converter
Convert to digital format at D.
【０１０２】また、プロセッサ３６では、Ａ／Ｄ変換さ
れた各受信電極３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，…における出
力信号を演算処理することによって、どの受信電極３３
Ａ…に人体が接近しているかを判定したり、あるいは、
ユーザの身体がどの程度接近しているか（距離）を計測
する。すなわち、本実施形態に係るユーザ入力装置３０
によれば、２次元的なユーザ入力を行うことができる。Further, in the processor 36, by calculating the output signal from each of the A / D converted receiving electrodes 33A, 33B, 33C, ...
Determine whether the human body is approaching A ..., or
It measures how close the user's body is (distance). That is, the user input device 30 according to the present embodiment
According to, it is possible to perform two-dimensional user input.
【０１０３】２次元的に配置された各受信電極３３Ａ，
３３Ｂ，３３Ｃ，…は、ユーザの指先までの距離に相応
する静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成される。
図２１には、２次元的に配置された各受信電極３３Ａ，
３３Ｂ，３３Ｃ，…とユーザの指先との間で、距離に相
応する静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成される
様子を示している。The receiving electrodes 33A arranged two-dimensionally,
In 33B, 33C, ..., Capacitors having a capacitance corresponding to the distance to the user's fingertip are virtually formed.
In FIG. 21, the receiving electrodes 33A arranged two-dimensionally,
It is shown that a capacitor having an electrostatic capacity corresponding to the distance is virtually formed between 33B, 33C, ... And the user's fingertip.
【０１０４】したがって、指先までの距離が短い受信電
極ほど、仮想コンデンサを介して高い強度の交流電流を
受信することができる。各受信電極３３Ａ，３３Ｂ，３
３Ｃ，…から得られる信号強度の分布は、例えば図１６
に示したようになる。プロセッサ３６は、同図に示すよ
うな信号強度分布を測定して、さらにそのピーク値を計
測することにより、受信電極の間隔以下の精度すなわち
分解能で指の位置を測定することが可能である。Therefore, a receiving electrode having a shorter distance to the fingertip can receive an alternating current of higher intensity through the virtual capacitor. Each receiving electrode 33A, 33B, 3
The signal intensity distribution obtained from 3C, ...
As shown in. The processor 36 can measure the signal intensity distribution as shown in the figure and further measure the peak value thereof to measure the position of the finger with accuracy equal to or less than the interval between the receiving electrodes, that is, resolution.
【０１０５】また、ユーザ入力装置３０によれば、物体
の接近が同時に検出された交差点を追跡していくことに
より、接近している物体の形状又は輪郭を捉えることも
できる。Further, according to the user input device 30, the shape or contour of the approaching object can be captured by tracing the intersection where the approaching of the object is detected at the same time.
【０１０６】また、例えば、ユーザの身体の各部位に携
帯端末の操作コマンド（例えば、携帯型オーディオ再生
機における再生、一時停止、早送りなど）やデータを割
り当てておくことにより、ユーザは特定の部位を触れる
などの操作によって、所望の機器操作を命令することが
できる。さらに、ユーザが受信電極層３３の上を走査す
る移動速度に対しても、携帯端末の操作コマンドやデー
タを割り当てることができる。また、ジェスチャなどの
身体の動作によって機器操作を行うことができるし、同
じ身体動作であっても、手を動かす速度に応じて別の意
味（すなわちコマンドやデータ）を割り当てることがで
きる。Further, for example, by assigning an operation command of the portable terminal (for example, play, pause, fast forward, etc. in the portable audio player) or data to each part of the user's body, the user can specify a specific part. A desired device operation can be instructed by an operation such as touching. Further, the operation command and data of the mobile terminal can be assigned to the moving speed at which the user scans the receiving electrode layer 33. Further, the device operation can be performed by a body motion such as a gesture, and even with the same body motion, different meanings (that is, commands and data) can be assigned according to the speed at which the hand is moved.
【０１０７】本発明の第３の実施形態に係るユーザ入力
装置３０は、衣服の下に装着することができるので、既
存の衣服の外観を損ねることなく、衣服の各部分を入力
装置として用いることが可能である。ユーザは、衣服の
上からユーザ入力装置２０に対して所定の操作を印加す
ることによって、例えば、携帯オーディオ再生機に対す
る再生、一時停止、選曲、音量調節などの操作を実現す
ることができる（図１７〜図２０を参照のこと）。Since the user input device 30 according to the third embodiment of the present invention can be worn under clothes, each part of clothes can be used as an input device without spoiling the appearance of existing clothes. Is possible. By applying a predetermined operation to the user input device 20 from above the clothes, the user can realize operations such as reproduction, pause, selection of music, and volume adjustment on the portable audio player (FIG. 17-20).
【０１０８】このようなユーザ入力装置３０によれば、
腕時計などに内蔵された送信器３１を装着したユーザ本
人以外が操作しても、信号が検知されないので入力とは
ならない。したがって、ユーザ以外による誤操作や不正
操作の可能性を排除することができる。According to such a user input device 30,
Even if the person other than the user wearing the transmitter 31 incorporated in the wristwatch or the like operates it, the signal is not detected, and therefore it is not input. Therefore, it is possible to eliminate the possibility of erroneous operation or unauthorized operation by anyone other than the user.
【０１０９】［追補］以上、特定の実施例を参照しなが
ら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や
代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示とい
う形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記
載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨
を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の
欄を参酌すべきである。[Supplement] The present invention has been described in detail with reference to the specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can modify or substitute the embodiments without departing from the scope of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents of this specification should not be construed in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the section of the claims described at the beginning should be taken into consideration.
【０１１０】[0110]
【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
携帯電話機や携帯型オーディオ再生機、ＰＤＡ（Person
al Digital Assistant）などの携帯端末に対してユーザ
入力を行なうことができる、優れたユーザ入力装置を提
供することができる。As described above in detail, according to the present invention,
Mobile phones, portable audio players, PDAs (Person
It is possible to provide an excellent user input device capable of performing user input to a mobile terminal such as al Digital Assistant).
【０１１１】また、本発明によれば、歩行途中のユーザ
が負担なく携行し且つ入力作業を行なうことができる、
優れたユーザ入力装置を提供することができる。Further, according to the present invention, a user who is walking can carry and carry out input work without burden.
An excellent user input device can be provided.
【０１１２】また、本発明によれば、衣服の下に装着し
て、衣服の上からユーザの指先などを用いて入力操作を
行うことができる、優れたユーザ入力装置を提供するこ
とができる。ユーザ入力装置を衣服の下に装着できるこ
とから、衣服の外観を損ねることはない。また、衣服を
まとうような感覚でユーザ入力装置を装備することがで
きるので、持ち運ぶことに対して、ユーザは物理的・心
理的な負担が少なくて済む。Further, according to the present invention, it is possible to provide an excellent user input device which can be worn under clothing and can perform an input operation from above the clothing using a user's fingertip or the like. Since the user input device can be worn under the clothes, the appearance of the clothes is not spoiled. In addition, since the user input device can be equipped like wearing clothes, the physical and psychological burden on the user for carrying the device can be reduced.
【図１】本発明の第１の実施形態に係るユーザ入力装置
の構成を模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a user input device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】送信電極層１１とユーザの体表面の間に仮想的
に形成されるコンデンサ等価回路Ｃ1を示した図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a capacitor equivalent circuit C1 virtually formed between a transmission electrode layer 11 and a user's body surface.
【図３】ユーザの指先と受信電極層１３の間に仮想的に
形成されるコンデンサ等価回路Ｃ2を示した図である。3 is a diagram showing a capacitor equivalent circuit C2 that is virtually formed between a user's fingertip and the receiving electrode layer 13. FIG.
【図４】本発明の第２の実施形態に係るユーザ入力装置
２０の構成を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a user input device 20 according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第２の実施形態に係るユーザ入力装置
２０の電気的構成を模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an electrical configuration of a user input device 20 according to a second embodiment of the present invention.
【図６】送信電極２３と受信電極２５間のある１つの交
差点を拡大して示した図である。FIG. 6 is an enlarged view of a certain intersection between the transmission electrode 23 and the reception electrode 25.
【図７】送信電極２３と受信電極２５間のある１つの交
差点の等価回路を示した図である。7 is a diagram showing an equivalent circuit of a certain intersection between the transmission electrode 23 and the reception electrode 25. FIG.
【図８】送信電極２３と受信電極２５間のある１つの交
差点にユーザの指先が接近している様子を示した図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a state in which a user's fingertip is approaching a certain intersection between the transmitting electrode 23 and the receiving electrode 25.
【図９】送信電極２３と受信電極２５間のある１つの交
差点にユーザの指先が接近したときの送信電極２３と受
信電極２５との交差点の等価回路を示した図である。9 is a diagram showing an equivalent circuit of an intersection between the transmission electrode 23 and the reception electrode 25 when a user's fingertip approaches a certain intersection between the transmission electrode 23 and the reception electrode 25. FIG.
【図１０】ユーザ入力装置２０の変形例を示した図であ
る。FIG. 10 is a diagram showing a modified example of the user input device 20.
【図１１】ユーザ入力装置２０の他の変形例を示した図
である。FIG. 11 is a diagram showing another modification of the user input device 20.
【図１２】ユーザ入力装置２０のさらに他の変形例を示
した図である。FIG. 12 is a diagram showing still another modified example of the user input device 20.
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るユーザ入力装
置３０の電気的構成を模式的に示した図である。FIG. 13 is a diagram schematically showing an electrical configuration of a user input device 30 according to a third embodiment of the present invention.
【図１４】ユーザの指先と受信電極層３３の間に仮想的
に形成されるコンデンサ等価回路Ｃ12を示した図であ
る。FIG. 14 is a diagram showing a capacitor equivalent circuit C12 that is virtually formed between the user's fingertip and the receiving electrode layer 33.
【図１５】２次元的に配置された各受信電極１３Ａ，１
３Ｂ，１３Ｃ，…とユーザの指先との間で、距離に相応
する静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成される様
子を示した図である。FIG. 15: Two-dimensionally arranged receiving electrodes 13A, 1
It is the figure which showed a mode that the capacitor | condenser which has electrostatic capacitance corresponding to the distance is virtually formed between 3B, 13C, ... and a user's fingertip.
【図１６】各受信電極１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，…から
得られる信号強度の分布を模式的に示したチャートであ
る。16 is a chart schematically showing a distribution of signal intensity obtained from each of the receiving electrodes 13A, 13B, 13C, ....
【図１７】本発明の第１の実施形態に係るユーザ入力装
置１０を装着可能の部位を例示した図であり、より具体
的には、ジャケットの右肘周辺にユーザ入力装置１０を
配置した様子を示した図である。FIG. 17 is a view exemplifying a portion to which the user input device 10 according to the first embodiment of the present invention can be mounted, and more specifically, a state in which the user input device 10 is arranged around the right elbow of the jacket. It is the figure which showed.
【図１８】本発明の第１の実施形態に係るユーザ入力装
置１０を装着可能の部位を例示した図であり、より具体
的には、ジャケットの左襟周辺にユーザ入力装置１０を
配置した様子を示した図である。FIG. 18 is a view exemplifying a portion to which the user input device 10 according to the first embodiment of the present invention can be mounted, and more specifically, a state in which the user input device 10 is arranged around the left collar of the jacket. It is the figure which showed.
【図１９】本発明の第１の実施形態に係るユーザ入力装
置１０を装着可能の部位を例示した図であり、より具体
的には、ジャケットの左ポケット周辺にユーザ入力装置
１０を配置した様子を示した図である。FIG. 19 is a view exemplifying a portion to which the user input device 10 according to the first embodiment of the present invention can be mounted, and more specifically, a state in which the user input device 10 is arranged around the left pocket of the jacket. It is the figure which showed.
【図２０】本発明の第１の実施形態に係るユーザ入力装
置１０を装着可能の部位を例示した図であり、より具体
的には、ジャケットの左肘周辺にユーザ入力装置１０を
配置した様子を示した図である。FIG. 20 is a view exemplifying a portion to which the user input device 10 according to the first embodiment of the present invention can be mounted, and more specifically, a state in which the user input device 10 is arranged around the left elbow of the jacket. It is the figure which showed.
【図２１】２次元的に配置された各受信電極３３Ａ，３
３Ｂ，３３Ｃ，…とユーザの指先との間で、距離に相応
する静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成される様
子を示した図である。FIG. 21: Receiving electrodes 33A, 3 arranged two-dimensionally
It is the figure which showed a mode that the capacitor | condenser which has electrostatic capacitance corresponding to a distance is virtually formed between 3B, 33C, ... and a user's fingertip.
１０…ユーザ入力装置 １１…送信電極層 １２…絶縁層 １３…受信電極層 １４…発信器 １５…受信器 １６…プロセッサ ２０…ユーザ入力装置 ２１…絶縁層 ２３…送信電極層 ２４…発信器 ２５…受信電極層 ２６…受信器 ２７…プロセッサ ３０…ユーザ入力装置 ３１…送信器 ３２…絶縁層 ３３…受信電極層 ３５…受信器 ３６…プロセッサ 10 ... User input device 11 ... Transmitting electrode layer 12 ... Insulating layer 13 ... Receiving electrode layer 14 ... Oscillator 15 ... Receiver 16 ... Processor 20 ... User input device 21 ... Insulating layer 23 ... Transmitting electrode layer 24 ... Transmitter 25 ... Receiving electrode layer 26 ... Receiver 27 ... Processor 30 ... User input device 31 ... Transmitter 32 ... Insulating layer 33 ... Receiving electrode layer 35 ... Receiver 36 ... Processor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｍ 1/23 Ｈ０４Ｍ 1/23 Ｚ // Ｇ０６Ｆ 3/03 ３３５ Ｇ０６Ｆ 3/03 ３３５Ｅ Ｆターム(参考） 5B068 AA05 AA32 BB09 BC07 BD07 BD20 CC06 5B087 AA09 AB02 AE09 BC04 BC12 BC13 BC19 BC26 BC34 5G046 AC24 AE22 5J050 AA25 AA47 BB23 CC00 FF25 FF29 5K023 AA07 BB11 GG04 GG11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H04M 1/23 H04M 1/23 Z // G06F 3/03 335 G06F 3/03 335E F term (reference) 5B068 AA05 AA32 BB09 BC07 BD07 BD20 CC06 5B087 AA09 AB02 AE09 BC04 BC12 BC13 BC19 BC26 BC34 5G046 AC24 AE22 5J050 AA25 AA47 BB23 CC00 FF25 FF29 5K023 AA07 BB11 GG04 GG11
Claims (17)
力装置であって、 ユーザの身体から近いほうから順に、送信電極層、絶縁
層、複数の受信電極からなる受信電極層が配置され、 前記送信電極層に送信用の交流電流を供給する発信器
と、 前記の各受信電極が受信する交流電流を受信する受信器
とを備え、 ユーザがまとった衣服の上から前記受信電極層に接近可
能である、ことを特徴とするユーザ入力装置。1. A user input device that can be worn by a user from underneath clothes, wherein a transmission electrode layer, an insulating layer, and a reception electrode layer including a plurality of reception electrodes are arranged in order from the side closer to the user's body. A transmitter that supplies an alternating current for transmission to the transmitting electrode layer and a receiver that receives the alternating current received by each of the receiving electrodes, and approaches the receiving electrode layer from above the clothes worn by the user. A user input device, characterized in that it is capable.
電流は、前記送信電極層とユーザの身体の間で仮想的に
形成されるコンデンサを介してユーザの身体を伝播し、 指先などのユーザの身体が前記衣服の上から接近したと
きに、前記の各受信電極との間に該指先との距離に応じ
た静電容量を持つコンデンサが仮想的に形成されて、 前記の各受信電極は該仮想コンデンサを介して指先など
のユーザの身体から交流電流を受信する、ことを特徴と
する請求項１に記載のユーザ入力装置。2. An alternating current for transmission applied to the transmission electrode layer propagates through the body of the user through a capacitor that is virtually formed between the transmission electrode layer and the body of the user, such as a fingertip. When the user's body approaches from above the clothes, a capacitor having a capacitance corresponding to the distance to the fingertip is virtually formed between each of the receiving electrodes and each of the receiving electrodes. The user input device according to claim 1, wherein the electrode receives an alternating current from the user's body such as a fingertip via the virtual capacitor.
コンデンサを介して指先などのユーザの身体から交流電
流を受信する交流電流を受信処理し、 前記の各受信電極における受信電流の信号強度分布又は
その変化を測定する演算部をさらに備える、ことを特徴
とする請求項２に記載のユーザ入力装置。3. The receiver receives an alternating current from each of the receiving electrodes, which receives an alternating current from a user's body such as a fingertip through the virtual capacitor, and receives the alternating current. The user input device according to claim 2, further comprising a calculation unit that measures a signal strength distribution or a change thereof.
受信電流の信号強度分布又はその変化に割り当てられた
コマンド又はデータを認識する、ことを特徴とする請求
項３に記載のユーザ入力装置。4. The user input device according to claim 3, wherein the arithmetic unit recognizes a command or data assigned to the signal intensity distribution of the reception current in each of the reception electrodes or the change thereof. .
受信電流の信号強度分布を測定して、さらにそのピーク
値を計測することにより、受信電極間の間隔以下の精度
でユーザの指先の位置を測定する、ことを特徴とする請
求項３に記載のユーザ入力装置。5. The calculation unit measures the signal intensity distribution of the reception current at each of the reception electrodes and further measures the peak value thereof, so that the user's fingertip can be accurately measured with an accuracy equal to or less than the interval between the reception electrodes. The user input device according to claim 3, wherein the position is measured.
力装置であって、 ユーザの身体を覆うように配設された絶縁層と、 前記絶縁層上に配設された複数の線状の送信電極、並び
に、前記の各送信電極とは接触しないように配置された
複数の線状の受信電極とからなる送受信電極層と、 前記の各送信電極に送信用の交流電流を供給する発信器
と、 前記の各受信電極を流れる交流電流を受信する受信器と
を備え、 ユーザがまとった衣服の上から前記送受信電極層に接近
可能である、ことを特徴とするユーザ入力装置。6. A user input device that can be worn by a user from under clothes, the insulating layer being arranged so as to cover the user's body, and a plurality of linear wires arranged on the insulating layer. A transmitter / receiver electrode layer comprising a transmitter electrode and a plurality of linear receiver electrodes arranged so as not to contact the transmitter electrodes, and an oscillator for supplying an alternating current for transmission to each transmitter electrode. And a receiver for receiving an alternating current flowing through each of the receiving electrodes, and the user input device is accessible from above the clothes worn by a user.
ンサと等価な第１のコンデンサ等価回路が形成されてい
るとともに、 指先などのユーザの身体が送信電極と受信電極の交差点
に接近したことに応じて、第１のコンデンサ等価回路と
は並列的となる第２のコンデンサ等価回路が形成され
て、 指先などのユーザの身体との接近の程度に応じて前記第
２のコンデンサ等価回路の静電容量が変化して、この結
果、前記第１のコンデンサ等価回路を通過する交流電流
が変化する、ことを特徴とする請求項６に記載のユーザ
入力装置。7. A first capacitor equivalent circuit equivalent to a capacitor is formed at each intersection of the transmission electrode and the reception electrode, and a user's body such as a fingertip approaches the intersection of the transmission electrode and the reception electrode. Accordingly, a second capacitor equivalent circuit, which is parallel to the first capacitor equivalent circuit, is formed, and the electrostatic capacitance of the second capacitor equivalent circuit is increased according to the degree of proximity to the user's body such as a fingertip. 7. The user input device according to claim 6, wherein the capacitance changes, and as a result, the alternating current passing through the first capacitor equivalent circuit changes.
交流電流をスキャンして、 交流電流を送信した送信電極と交流電流を受信した受信
電極との位置関係によりユーザの指先などの入力位置を
検出する演算部をさらに備える、ことを特徴とする請求
項６に記載のユーザ入力装置。8. The transmitter scans an alternating current with respect to each of the transmitting electrodes, and determines a user's fingertip or the like according to a positional relationship between the transmitting electrode transmitting the alternating current and the receiving electrode receiving the alternating current. The user input device according to claim 6, further comprising a calculation unit that detects an input position.
点で形成される第１の仮想コンデンサの静電容量と、指
先などのユーザの身体が送信電極と受信電極の交差点に
接近したことに応じて形成される第２の仮想コンデンサ
の静電容量との相違を利用して、指先などのユーザの身
体が接近したことを検出する、ことを特徴とする請求項
８に記載のユーザ入力装置。9. The calculation unit is configured such that the capacitance of a first virtual capacitor formed at the intersection of the transmission electrode and the reception electrode and that the user's body such as a fingertip approaches the intersection of the transmission electrode and the reception electrode. 9. The user input according to claim 8, wherein the approach of the user's body such as a fingertip is detected by utilizing the difference from the capacitance of the second virtual capacitor formed according to the above. apparatus.
と送信電極と受信電極の各交差点との間で仮想的に形成
されるそれぞれのコンデンサの静電容量を統合すること
で、該指先の位置を検出する、ことを特徴とする請求項
８に記載のユーザ入力装置。10. The computing unit integrates capacitances of respective capacitors virtually formed between the user's body such as a fingertip and each intersection of the transmitting electrode and the receiving electrode to integrate the capacitance of the fingertip. 9. The user input device according to claim 8, wherein the position of is detected.
る受信電流の信号強度分布又はその変化に割り当てられ
たコマンド又はデータを認識する、ことを特徴とする請
求項８に記載のユーザ入力装置。11. The user input device according to claim 8, wherein the arithmetic unit recognizes a command or data assigned to the signal intensity distribution of the reception current in each of the reception electrodes or the change thereof. .
る受信電流の信号強度分布を測定して、さらにそのピー
ク値を計測することにより、受信電極間の間隔以下の精
度でユーザの指先の位置を測定する、ことを特徴とする
請求項８に記載のユーザ入力装置。12. The calculation unit measures the signal intensity distribution of the reception current at each of the reception electrodes and further measures the peak value thereof, so that the fingertips of the user can be detected with an accuracy equal to or less than the interval between the reception electrodes. The user input device according to claim 8, wherein the position is measured.
入力装置であって、 ユーザの身体を覆うように配設された絶縁層と、 前記絶縁層上に配設された複数の受信電極からなる受信
電極層と、 腕などのユーザの身体に装着可能な送信用の交流電流を
発信する送信器と、 前記の各受信電極が受信する交流電流を受信する受信器
とを備え、 ユーザがまとった衣服の上から前記受信電極層に接近可
能である、ことを特徴とするユーザ入力装置。13. A user input device, which can be worn by a user from underneath clothes, comprising an insulating layer arranged to cover the user's body, and a plurality of receiving electrodes arranged on the insulating layer. The receiving electrode layer, the transmitter for transmitting an alternating current that can be worn on the user's body such as an arm, and the receiver for receiving the alternating current received by each of the receiving electrodes described above are worn by the user. A user input device, wherein the receiving electrode layer is accessible from above the clothes.
はユーザの身体を伝搬し、 指先などのユーザの身体が前記衣服の上から接近したと
きに、前記の各受信電極との間にはその距離に応じた静
電容量を持つコンデンサが仮想的に形成されて、 前記の各受信電極は該仮想コンデンサを介して指先など
のユーザの身体から交流電流を受信する、ことを特徴と
する請求項１３に記載のユーザ入力装置。14. An alternating current for transmission, which is transmitted by the transmitter, propagates through the body of the user, and when the body of the user such as a fingertip approaches from above the clothes, the alternating current is generated between the receiving electrodes. Is virtually formed with a capacitor having an electrostatic capacity according to the distance, and each of the receiving electrodes receives an alternating current from the user's body such as a fingertip via the virtual capacitor. The user input device according to claim 13.
想コンデンサを介して指先などのユーザの身体から交流
電流を受信する交流電流を受信処理し、 前記の各受信電極における受信電流の信号強度分布又は
その変化を測定する演算部をさらに備える、ことを特徴
とする請求項１４に記載のユーザ入力装置。15. The receiver performs reception processing of an alternating current in which each of the receiving electrodes receives an alternating current from a user's body such as a fingertip via the virtual capacitor. The user input device according to claim 14, further comprising a calculation unit that measures a signal strength distribution or a change thereof.
る受信電流の信号強度分布又はその変化に割り当てられ
たコマンド又はデータを認識する、ことを特徴とする請
求項１５に記載のユーザ入力装置。16. The user input device according to claim 15, wherein the arithmetic unit recognizes a command or data assigned to the signal intensity distribution of the reception current in each of the reception electrodes or a change thereof. .
る受信電流の信号強度分布を測定して、さらにそのピー
ク値を計測することにより、受信電極間の間隔以下の精
度でユーザの指先の位置を測定する、ことを特徴とする
請求項１５に記載のユーザ入力装置。17. The calculation unit measures the signal intensity distribution of the reception current at each of the reception electrodes and further measures the peak value thereof to detect the user's fingertip with an accuracy equal to or less than the interval between the reception electrodes. The user input device according to claim 15, wherein the position is measured.
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