JP2004206288A - 入力装置を備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型でありながら操作性に優れた入力装置を備えた電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器１０の操作面１１Ａには、外表面から突出する案内部１１ａ，１１ｂが筐体１１の縁に沿って形成されている。操作者は、位置情報を入力する際に前記案内部１１ａ，１１ｂをガイドとして利用することができるため、操作者は指をＸａ−Ｘｂ方向またはＹａ−Ｙｂ方向に直線的に移動させることができ、スクロール操作の際の操作性を向上させることが可能となる。また案内部１１ａ，１１ｂの突出量は少なくてよいため、電子機器１０を薄型化できる。
【選択図】 図１
【解決手段】電子機器１０の操作面１１Ａには、外表面から突出する案内部１１ａ，１１ｂが筐体１１の縁に沿って形成されている。操作者は、位置情報を入力する際に前記案内部１１ａ，１１ｂをガイドとして利用することができるため、操作者は指をＸａ−Ｘｂ方向またはＹａ−Ｙｂ方向に直線的に移動させることができ、スクロール操作の際の操作性を向上させることが可能となる。また案内部１１ａ，１１ｂの突出量は少なくてよいため、電子機器１０を薄型化できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＤＡ、コンピュータ、携帯電話機あるいはゲーム用コントローラなどの電子機器に係わり、特に筐体の外表面に沿って移動する指などの操作体の位置情報を検知する入力装置を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の入力装置を備えた電子機器としては、例えば特許文献１などに記載されているが、このような入力装置はこれまで数多くのコンピュータやＰＤＡなどの情報端末機器に搭載されている。
【０００３】
前記従来の入力装置を備えた電子機器では、例えばタブレットの表面に入力ペンまたは指などの操作体を当てると座標情報などを入力することが可能である。そして、前記タブレット上で前記操作体を移動させることにより、液晶ディスプレイなどの表示画面上に操作体が移動した通りの線を描くことができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１３７６０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の入力装置を備えた電子機器では、手書き操作によって画面上に水平な直線や垂直な直線を引きたい場合や、円を描いたい場合などにおいては、なかなか操作者の思った通りに描くことができないという問題がある。
【０００６】
特に、電子機器を携帯化した時などにおいては、電子機器の安定した支持が困難となるため、水平線を入力したのが傾斜線として、または曲線として表示されたり、あるいは円を描いたつもりが楕円として入力されてしまい、何度も入力をやり直す必要があるなど煩雑が面があった。
【０００７】
また画面のスクロール操作は、操作面に設けられた特定の操作ボタンやを押し続けることにより、あるいは表示面に表示されたアイコンなどを操作することにより行われるのが一般的であるが、前者の入力装置ではスクロールのスピードを操作者の好みに応じて変えることが困難であるため、操作性に欠けるという問題がある。また後者では表示面を直接操作するため、表示面が傷つきやすいなどの問題があった。
【０００８】
一方、ビデオ機器などに搭載されている円盤状の回転部材（ジョグシャトル）を、情報端末機器の入力装置として搭載し、前記回転体材を回転させて操作情報を入力するようにすると、正確な直線または曲線を描くことが可能であり、スクロールのスピードも自由に変えることができるようになる。
【０００９】
しかし、この構成では本体部に対し機械的に回転する回転体材が別部材となるため、製造コストが高騰しやすくなるという問題がある。また回転体のみが本体部から突出する構成であるため、情報端末機器を薄型化しにくくなるといった問題もある。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、薄く簡単な構造でありながら操作性に優れた入力装置を備えた電子機器を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筐体の外表面に沿って移動する操作体の位置情報を検知して入力する入力装置が設けられた電子機器において、
前記筐体の外表面には、前記操作体の移動方向をガイドする案内部が設けられており、この案内部から筐体内方へ距離を隔てた位置に、前記案内部の形状に沿って延びる接地電極と、前記接地電極とギャップを介し前記接地電極に沿って等ピッチ間隔で対向配列された複数の対向電極と、前記筐体の外表面に沿って操作体が移動したときの容量変化を前記両電極から検出する検出手段とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、筐体に操作体が接近または接触したことを検知する入力装置を備えた電子機器において、
前記筐体の外表面には、前記操作体の移動方向をガイドする案内部が設けられており、この案内部から筐体内方へ距離を隔てた位置に前記案内部が延びる方向に沿って所定の間隔をおいて設けられた複数の電極と、前記筐体の外表面に操作体が接近または接触したときの容量変化を前記電極から検出する検出手段とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、電子機器の外表面に案内部を設けたため、操作者は指や入力ペンなどの操作体を前記案内部に沿って容易に移動させることができる。しかも案内部をガイド操作体を移動させる際のガイドにできるため、操作者に忠実な操作を行わせることができる。
【００１４】
例えば、前記案内部が、筐体の外表面の一部を凹形状または凸形状に形成されたもの、あるいは前記案内部が環状に形成されているものである。
【００１５】
または前記筐体の縁部を前記案内部としたものである。
上記構成は、案内部が、操作面カバーシートの表面から入力装置が搭載された機器本体の肉厚方向に突出しなくなるため、前記機器本体を薄型にできる。
【００１６】
上記において、前記検出手段は、クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、前記筐体の外表面に沿って操作体が移動したときに前記両電極で検知される容量変化に応じて前記クロック信号に立ち上がりの遅延を与える遅延手段と、前記遅延手段を経由しない前記クロック信号を基準として、遅延が与えられた遅延量に応じた信号を生成する遅延信号検出手段と、前記容量の変化量に応じた信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、を有するものとして構成できる。
【００１７】
上記手段では、少ない部品点数で電子機器を簡単に構成することができる。よって、電子機器のコストダウンを推進することが可能となる。
【００１８】
また、前記対向電極が複数設けられて、それぞれの対向電極毎に個別に設けられた前記遅延手段と、共通のクロック信号を基準として、それぞれの遅延手段を経た信号の遅延量に応じた信号を各対向電極毎に個別に生成する前記遅延信号検出手段と、各対向電極毎の出力される前記遅延量に応じた信号を所定のタイミングで選択して出力する選択手段とが設けられているものである。
【００１９】
上記手段では、Ａ／Ｄ変換手段の部品点数を減らすことができるため、電子機器のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の入力装置を備えた電子機器を示す正面図、図２は第１の実施の形態としての入力装置の断面図を示し、Ａは図１のＩＩａ−ＩＩａ線断面図、Ｂは図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図、図３は第２の実施の形態としての入力装置を示し、Ａは入力装置の拡大図、Ｂは図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２１】
本実施の形態として示す入力装置１および入力装置２は、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）と称される携帯端末１０などの電子機器に装着されて使用されている。この携帯端末（電子機器）１０には、例えば予定表、アドレス帳、メモ帳、ＴｏＤｏ、辞書、電卓などの各種機能が搭載されている。
【００２２】
前記携帯端末１０は薄板形状の筐体１１を有している。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、筐体１１は携帯端末１０の図示Ｚａ方向の操作面１１Ａ側と図示Ｚｂ方向の底部１１Ｂ側とが合成樹脂製のシートで形成されている。
【００２３】
図１に示すように、前記携帯端末１０の上面である操作面１１Ａには、本発明における第１の実施の形態としての第１の入力装置１と、第２の実施の形態としての入力装置２と、モノクロ表示またはカラー表示可能な液晶表示パネルが組み込まれた四角形状の表示部１２と、複数の押圧式の操作ボタン１４が設けられている。
【００２４】
なお、第１の実施の形態としての入力装置１と第２の実施の形態としての入力装置２は、携帯端末１０に一緒に配置されていてもよいし、いずれか一方のみが配置されていてもよい。
【００２５】
操作ボタン１４には、頻繁に使用されると想定される機能などが割り当てられており、前記操作ボタン１４を押すことで、所望の機能が１回の押圧操作で起動できるように設定される。
【００２６】
先ず、第１の実施の形態である第１の入力装置１の構成について説明する。
前記第１の入力装置１は、表示部１２の図示Ｙａ方向の縁部１２ａに設けられた第１の入力部１Ａと、図示Ｘａ方向の縁部１２ｂに設けられた第２の入力部１Ｂとで構成されている。
【００２７】
図２Ａ，Ｂに示すように前記第１の入力部１Ａおよび第２の入力部１Ｂが設けられた操作面１１Ａには、図示Ｚａ方向に断面凸形状に突出する案内部１１ａが形成されている。前記案内部１１ａは、表示部１２の図示Ｙａ方向の縁部１２ａに沿って図示Ｘａ−Ｘｂ方向に平行に延びている。前記案内部１１ａの形状は断面凸形状に形成されたものであるが、その突出量は人の指が凹凸を感じることができる程度であればよいため、携帯端末１０の厚みが厚くなることはない。
【００２８】
なお、案内部１１ａは図示Ｚｂ方向に断面凹形状に形成された溝であってもよく、この場合には操作面１１Ａの肉厚が厚くなることを回避することができ、携帯端末１０の薄型化を図ることが可能となる。
【００２９】
図１および図２に示すように、前記案内部１１ａが形成された操作面１１Ａの下面には、Ｙａ−Ｙｂ方向に短く延びる複数の対向電極Ｘ（個々の電極を符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，Ｘｎで示す）が図示Ｘａ−Ｘｂ方向に沿って等ピッチ間隔で設けられている。一方、前記底部１１Ｂ上には前記案内部１１ａに対し平行に延びる接地電極Ｇが設けられている。前記接地電極Ｇは前記対向電極Ｘの個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎに対し垂直に交差しており、前記対向電極Ｘと接地電極Ｇとの間には所定の隙間からなるギャップｇが設けられている。すなわち、前記接地電極Ｇと前記個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎとは、前記ギャップｇを介して対向配置されており、この間にそれぞれ静電容量Ｃが形成されている。
【００３０】
前記第２の入力部１Ｂの構成も上記同様であり、操作面１１Ａ上には図示Ｙａ−Ｙｂ方向に延びる凸形状または凹形状からなる案内部１１ａが形成されており、この案内部１１ａの下面にＸａ−Ｘｂ方向に短く延びる複数の対向電極Ｙ（個々の対向電極をＹ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，Ｙｎとする）がＹａ−Ｙｂ方向に沿って等ピッチ間隔で設けられ、底部１１ＢにはＹａ−Ｙｂ方向に延びる接地電極Ｇが対向配置されている。個々の対向電極Ｙ１ないしＹｎと接地電極Ｇとは、ギャップｇを介して対向しており、この間にそれぞれ静電容量Ｃが形成されている。
【００３１】
次に、第２の実施の形態である入力装置２の構成について説明する。
図１、図３Ａ，Ｂに示すように、前記携帯端末１０の操作面１１Ａには、図示Ｚｂ方向に断面凹形状に陥没する案内部１１ｂが環状に形成されている。なお、案内部１１ｂは図示Ｚａ方向に断面凸形状に形成された溝であってもよい。
【００３２】
前記案内部１１ｂの下面には、径方向に短く延びる対向電極ａ（図３Ｂではａ３とａ９のみを図示している）が、周方向に等ピッチ間隔で配置されている。なお、図３Ａでは個々の対向電極ａが時計右回りに対向電極ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎで示されている。一方、前記底部１１Ｂ上には環状に形成された接地電極Ｇが対向配置されている。
【００３３】
個々の対向電極ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎと接地電極Ｇとの間には所定の隙間からなるギャップｇが形成されている。すなわち、個々の対向電極ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎと接地電極Ｇとは、前記ギャップｇを介して対向配置されており、この間にそれぞれ静電容量Ｃが形成されている。
【００３４】
なお、第１および第２の実施の形態においては、前記ギャップｇは空気が介在する空間であってもよいし、あるいは所定の誘電体で埋め尽くされていてもよい。
【００３５】
図４は、入力位置を検出する検出手段を示す回路構成図、図５は図４の回路図の各部における信号を示しており、Ａはクロック信号生成手段の出力であるクロック信号、Ｂは信号遅延手段の出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号（論理積）、Ｄは平滑手段の出力信号である。なお、図４では第１の実施の形態の第１の入力部１Ａの場合を示している。
【００３６】
前記携帯端末１０の内部には、前記入力装置に入力された位置を前記静電容量Ｃの変化から検出する検出手段２０が設けられている。図４に示すように検出手段２０は、クロック信号生成手段２１、信号遅延手段２２、遅延信号検出手段２３、選択手段２４およびＡ／Ｄ変換手段２５とで構成されている。前記信号遅延手段２２および遅延信号検出手段２３は前記対向電極Ｘ、対向電極Ｙまたは対向電極ａの電極数に対応する数だけ設けられている。
【００３７】
前記クロック信号生成手段２１は、図５Ａに示すような所定の周波数からなる規則的なパルス状のクロック信号ＣＫを連続的に出力する。前記信号遅延手段２２は、前記個々の静電容量Ｃと前記クロック信号生成手段２１との間に接続された抵抗Ｒとで構成されている。
【００３８】
なお、図４は前記入力装置１の第１の入力部１Ａの場合であるため、静電容量Ｃが前記個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇとで形成される場合を示している。従って、前記入力装置１の第２の入力部１Ｂの場合には、静電容量Ｃは前記個々の対向電極Ｙ１ないしＹｎと接地電極Ｇとで形成され、前記入力装置２の場合には前記個々の対向電極ａ１ないしａｎと接地電極Ｇとで形成される。
【００３９】
クロック信号生成手段２１で生成されたクロック信号ＣＫは、前記信号遅延手段２２を構成する個々の抵抗Ｒを介して前記個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇとの間に与えられる。
【００４０】
遅延信号検出手段２３は、ＡＮＤ回路２３Ａと、その後段に設けられた抵抗とコンデンサからなる平滑手段２３Ｂで形成されている。前記ＡＮＤ回路２３Ａの入力部２３ａ，２３ｂには、前記クロック信号生成手段２１の出力であるクロック信号ＣＫ（信号遅延手段２２を経由しないクロック信号）と、前記信号遅延手段２２を経由した出力とが入力されており、このＡＮＤ回路２３Ａの出力が前記平滑手段２３Ｂに入力されている。
【００４１】
選択手段２４の入力部には、前記遅延信号検出手段２３の平滑手段２３Ｂの個々の出力がそれぞれ接続されている。また前記選択手段２４の出力部は、Ａ／Ｄ変換手段２５の入力部に接続されている。前記選択手段２４内には、前記対向電極Ｘ、Ｙまたはａの電極数に対応する数のスイッチＳＷ１ないしＳＷｎが設けられており、前記スイッチＳＷ１ないしＳＷｎを順次ＯＮさせることにより、個々の平滑手段２３Ｂの出力部とＡ／Ｄ変換手段２５の入力部とが順次接続されるようになっている。
【００４２】
前記Ａ／Ｄ変換手段２５は、例えば８ビットの変換能力を有しており、選択手段２４のスイッチＳＷ１ないしＳＷｎを介して接続される個々の平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏを所定のサンプリング周期でディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換して出力し、これを携帯端末１０内に設けられた制御部３０に送る。
【００４３】
前記制御部３０は、ＣＰＵを主体として構成されており、選択手段２４の切換えタイミングや、Ａ／Ｄ変換手段２５の変換のタイミングなどの調整を行っている。また制御部３０は、前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７から前記入力装置１や入力装置２に入力された位置情報を算出し、そのデータを基に例えば表示部１２に上のカーソルの位置などを変更させるような制御を行う。
【００４４】
上記入力装置の動作について説明する。
図４に示すように、例えば前記クロック信号生成手段２１が、第１の入力装置１の第１の入力部１Ａ側の前記信号遅延手段２２に前記クロック信号ＣＫを与えると、個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇとの間に前記静電容量Ｃを通して電圧がそれぞれ印加される。
【００４５】
前記静電容量Ｃの値は、案内部１１ａに指などの操作体が押し当てられていないときが最大である。よって、信号遅延手段２２における前記抵抗Ｒと静電容量Ｃの積で規定される時定数ＣＲは最大となり、前記信号遅延手段２２の出力は例えば図５Ｂに点線で示すような信号Ｓａとなる。よって、前記クロック信号ＣＫと信号Ｓａの論理積、すなわちＡＮＤ回路２３Ａの出力は図５Ｃに点線で示すようなパルス幅の短い（パルス幅＝ｔａ）パルス波形となる。このとき、図５Ｄに示すように、前記いずれの平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏもほぼ最小の電圧値Ｖａとなる。なお、ここではＡＮＤ回路２３ＡにおけるＨレベルとＬレベルのしきい値ＳＬは電源電圧Ｖccの半分であるＶcc／２としている。
【００４６】
一方、図２に示すように携帯端末１０を手にした操作者の指（操作体）５０が、前記第１の入力部１Ａの案内部１１ａ上のいずれかの位置に押し当てられると、対向電極Ｘと接地電極Ｇとの間に生じている電気力線の一部が前記指に引き抜かれるため、対向電極Ｘと接地電極Ｇの間に形成された静電容量Ｃが減少する。
【００４７】
よって、信号遅延手段２２の時定数ＣＲが小さくなるため、前記信号遅延手段２２の出力は図５Ｂに実線で示すような信号Ｓｂとなる。よって、前記ＡＮＤ回路２３Ａの出力（論理積）は、図５Ｃに実線で示すようなパルス幅の長い（パルス幅＝ｔｂ）のパルス波形となる。
【００４８】
よって、指（操作体）５０を案内部１１ａ上に押し当てた場合には、図５Ｄに示すように前記指と最も接近する位置にある対向電極Ｘ（図２では対向電極Ｘ１）の平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏは最大の電圧値Ｖｂとなる。
【００４９】
前記個々の平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏは、選択手段２４によって順次切換えられてＡ／Ｄ変換手段２５に読み込まれる。すなわち、選択手段２４のスイッチＳＷ１のみをＯＮとし、他の全てのスイッチをＯＦＦとした状態において、Ａ／Ｄ変換手段２５を駆動させると、最初の対向電極Ｘ１の出力電圧Ｖｏをディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換することができ、次に選択手段２４のスイッチＳＷ２のみをＯＮとし、他の全てのスイッチをＯＦＦとした状態において、Ａ／Ｄ変換手段２５を駆動させると、２番目の対向電極Ｘ２の出力電圧Ｖｏをディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換することができる。このように、制御部３０は、選択手段２４の切換えタイミングとＡ／Ｄ変換手段２５の変換のタイミングを調整して駆動することにより、個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇ間の電圧をディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７として取得することができる。
【００５０】
そして、制御部３０は、前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７から前記入力装置１に入力された指（操作体）の位置情報を算出し、前記制御部３０は、各前記Ａ／Ｄ変換手段２５から出力された前記対向電極Ｘ１ないしＸｎに対応する各ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７を読み込み、この中から最も大きい値を示すいずれかの対向電極Ｘを案内部１１ａ上に押し当てられた指の位置とする。
【００５１】
また案内部１１ａに押し当てた指を、例えば対向電極Ｘ１から対向電極Ｘｎの方向、またはその逆の方向に滑らすと、各Ａ／Ｄ変換手段２５の前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７がその移動方向に応じて順番に変化するため、前記指が移動した方向を検出することができる。また各Ａ／Ｄ変換手段２５の前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７の時間的な変化を監視することにより、移動する指のスピードを検出することができる。
【００５２】
なお、前記入力装置１の第２の入力部１Ｂ、および第２の実施の形態における入力装置２についても同様である。
【００５３】
よって、上記制御部３０は、常時操作者の入力（指の移動など）に応じて変化する第１の入力部１Ａのディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７と第２の入力部１Ｂのディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７を監視することにより、操作者の指の位置、移動方向、移動スピードなど取得することができる。よって、制御部３０は、このようにして取得した前記入力装置１および／または入力装置２からのディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７を基に算出するとともに、電子機器内に設けられたソフトウエアにより、表示部１２内のカーソルの位置、移動方向、移動スピードなどを変えることができる。
【００５４】
例えば、操作者が指を第２の入力部１Ｂの案内部１１ａに沿ってＹａ方向に移動させた場合には表示部１２の画面が先頭方向にスクロールされ、またＹｂ方向に移動させた場合には画面が末尾方向にスクロールされるように設定できる。さらには、指の移動スピードに応じて、前記スクロールのスピードを可変できるように設定することもできる。よって、操作者は、自己の好みに応じたカーソル操作およびスクロール操作を行うことができるようになる。
【００５５】
以上のように、本発明では、操作面１１Ａ上に形成された案内部１１ａや案内部１１ｂを、操作者が指を移動させる際のガイドとして利用することができる。
【００５６】
しかも、操作者は上記案内部１１ａや案内部１１ｂに沿って指を滑らすだけで、前記指の移動方向をＸａ−Ｘｂ方向やＹａ−Ｙｂ方向に正確に合わせることができる。あるいは入力装置２を使用すれば、正確な円を描くことができるようになる。
【００５７】
特に、入力手段１では、第１の入力部１Ａの案内部１１ａと第２の入力部１Ｂの案内部１１ａとが、表示部１２の縁部に沿ってＸａ−Ｘｂ方向およびＹａ−Ｙｂ方向に延びて設けられているため、表示部１２内を移動するカーソルの操作が容易となる。
【００５８】
また環状に形成した入力装置２では、例えば指５０を案内部１１ｂに沿って時計回りに操作したときには、画面が先頭方向にスクロールされ、反時計回り方向に操作したときには画面が末尾方向にスクロールされるように設定できる。指の回転速度を変えることにより、スクロールの回転方向を可変できるようになる。
【００５９】
図６は第３の実施の形態として、図１の入力装置のＩＩａ−ＩＩａ線に相当する断面図である。
【００６０】
図６に示す実施の形態においても、筐体１１の表面に案内部１１ａが設けられており、前記案内部１１ａの下方の筐体内部に複数の電極４１(個別に符号４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｎで示す)が設けられている。１つの電極４１の形状は一定の面積を有するものであれば、例えば多角形状、丸形状、直線状などどのような形状でもよい。そして、このような電極４１は前記案内部１１ａが延びる方向に沿って所定の等ピッチ間隔で設けられている。また各電極４１は、図６に示すように筐体１１の底部１１Ｂに配列されていてもよいし、前記案内部１１ａが設けられた操作面１１Ａの下面に配列されたものであってもよい。
【００６１】
この実施の形態では、携帯端末１０の前記案内部１１ａに人体の一部である手や指などの操作体５０を接近させまたは触れると、操作体５０に対向する電極４１と前記操作体５０との間に静電容量Ｃが形成される。
【００６２】
ここで、前記静電容量Ｃは、数１の一般式で示される。
【００６３】
【数１】
【００６４】
ただし、εは操作体と電極との間の誘電率、Ｓは操作体と電極との間の対向面積、ｄは操作体と電極との間の距離である。なお、ここでは前記誘電率εは一定としている。
【００６５】
図７は図６の入力装置の検出手段を示す回路構成図である。
図７に示す検出手段２０は、上記図４に示す検出手段２０と比較すると、主として各信号遅延手段２２を構成する静電容量Ｃが、前記電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｎと、これに対向する操作体５０で構成される点、および前記選択手段２４の代わりに複数のＡ／Ｄ変換手段２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・２５ｎが設けられている点で異なっており、その他の構成は同じである。
【００６６】
前記操作体５０を前記案内部１１ａに沿って図１のＸｂ側の端部からＸａ側の端部方向へ移動させると、操作体５０と対向する電極４１が４１ａ→４１ｂ→４１ｃ→・・・・・→４１ｎと変化する。このため、前記操作体５０との間で静電容量Ｃが発生する電極４１も４１ａ→４１ｂ→４１ｃ→・・・・・→４１ｎの順序で移動する。また操作体５０を逆方向に移動させると、静電容量Ｃが発生する電極４１の順番もこれに応じて逆方向となる。また第２の実施の形態に示す環状の案内部１１ｂに沿って複数の電極４１を所定の等ピッチ間隔で形成されたものとすると、前記操作体５０との間で静電容量Ｃが発生する電極を時計回り方向または反時計回り方向に変化させることができる。
【００６７】
よって、前記クロック信号生成手段２１からＡＮＤ回路２３Ａおよび信号遅延手段２２に図５Ａに示す所定のクロック信号ＣＫを与えておくと、前記静電容量Ｃの変化に応じた出力が遅延信号検出手段２３から上記の順番で出力されるようになる。
【００６８】
各遅延信号検出手段２３の出力は、それぞれのＡ／Ｄ変換手段２５ａ〜２５ｎによってディジタル信号に変換されて、携帯端末１０内に設けられた制御部３０に送出される。
【００６９】
よって、制御部３０では前記Ａ／Ｄ変換手段２５ａ〜２５ｎから出力される順番や、先のＡ／Ｄ変換手段２５ａで検出されたピーク値が次のＡ／Ｄ変換手段２５ｂで検出されるまでの時間などを分析することにより、操作体５０の移動方向や移動スピードを検出することができる。よって、電子機器内に設けられたソフトウエアにより、表示部１２内のカーソルの位置、移動方向、移動スピードなどを変えることが可能となる。
【００７０】
なお、上記実施の形態では、案内部を直線状または環状に形成したもので説明したが、本発明はこのような実施の形態に限られるものではなく、情報端末の形状に応じて様々な形状とすることができ、例えばウエーブ形状などの曲線であってもよい。
【００７１】
また携帯端末１０を形成する筐体の縁部を案内部としてもよい。この場合には、上記実施の形態に示すように操作面１１Ａ上に別途に案内部を形成する必要がなくなるので製造コストを低減できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように本発明では、案内部をガイドにして指を移動させることができるため、正確な直線や曲線を描くことができる。よって位置情報を入力する際の操作性を向上させることができる。
【００７３】
よって、例えばカーソル操作やスクロール操作を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力装置を備えた電子機器を示す正面図、
【図２】第１の実施の形態としての入力装置の断面図を示し、Ａは図１のＩＩａ−ＩＩａ線断面図、Ｂは図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図、
【図３】第２の実施の形態としての入力装置を示し、Ａは入力装置の拡大図、Ｂは図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、
【図４】入力位置を検出する検出手段の構成図、
【図５】図４の回路図の各部における信号を示しており、Ａはクロック信号生成手段の出力であるクロック信号、Ｂは信号遅延手段の出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号（論理積）、Ｄは平滑手段の出力信号、
【図６】第３の実施の形態として、図１の入力装置のＩＩａ−ＩＩａ線に相当する断面図、
【図７】図６の入力装置の検出手段を示す回路構成図
【符号の説明】
１，２ 入力装置
１０ 携帯端末（電子機器）
１１ 筐体
１１ａ，１１ｂ 案内部
１１Ａ 操作面
１１Ｂ 底部
１２ 表示部
２０ 検出手段
２１ クロック信号生成手段
２２ 信号遅延手段
２３ 遅延信号検出手段
２４ 選択手段
２５ Ａ／Ｄ変換手段
３０ 制御部
４１，４１ａ〜４１ｎ 電極
５０ 指（操作体）
Ｘ，Ｘ１〜Ｘｎ 対向電極
Ｙ，Ｙ１〜Ｙｎ 対向電極
ａ，ａ１〜ａｎ 対向電極
Ｇ 接地電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＤＡ、コンピュータ、携帯電話機あるいはゲーム用コントローラなどの電子機器に係わり、特に筐体の外表面に沿って移動する指などの操作体の位置情報を検知する入力装置を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の入力装置を備えた電子機器としては、例えば特許文献１などに記載されているが、このような入力装置はこれまで数多くのコンピュータやＰＤＡなどの情報端末機器に搭載されている。
【０００３】
前記従来の入力装置を備えた電子機器では、例えばタブレットの表面に入力ペンまたは指などの操作体を当てると座標情報などを入力することが可能である。そして、前記タブレット上で前記操作体を移動させることにより、液晶ディスプレイなどの表示画面上に操作体が移動した通りの線を描くことができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１３７６０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の入力装置を備えた電子機器では、手書き操作によって画面上に水平な直線や垂直な直線を引きたい場合や、円を描いたい場合などにおいては、なかなか操作者の思った通りに描くことができないという問題がある。
【０００６】
特に、電子機器を携帯化した時などにおいては、電子機器の安定した支持が困難となるため、水平線を入力したのが傾斜線として、または曲線として表示されたり、あるいは円を描いたつもりが楕円として入力されてしまい、何度も入力をやり直す必要があるなど煩雑が面があった。
【０００７】
また画面のスクロール操作は、操作面に設けられた特定の操作ボタンやを押し続けることにより、あるいは表示面に表示されたアイコンなどを操作することにより行われるのが一般的であるが、前者の入力装置ではスクロールのスピードを操作者の好みに応じて変えることが困難であるため、操作性に欠けるという問題がある。また後者では表示面を直接操作するため、表示面が傷つきやすいなどの問題があった。
【０００８】
一方、ビデオ機器などに搭載されている円盤状の回転部材（ジョグシャトル）を、情報端末機器の入力装置として搭載し、前記回転体材を回転させて操作情報を入力するようにすると、正確な直線または曲線を描くことが可能であり、スクロールのスピードも自由に変えることができるようになる。
【０００９】
しかし、この構成では本体部に対し機械的に回転する回転体材が別部材となるため、製造コストが高騰しやすくなるという問題がある。また回転体のみが本体部から突出する構成であるため、情報端末機器を薄型化しにくくなるといった問題もある。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、薄く簡単な構造でありながら操作性に優れた入力装置を備えた電子機器を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筐体の外表面に沿って移動する操作体の位置情報を検知して入力する入力装置が設けられた電子機器において、
前記筐体の外表面には、前記操作体の移動方向をガイドする案内部が設けられており、この案内部から筐体内方へ距離を隔てた位置に、前記案内部の形状に沿って延びる接地電極と、前記接地電極とギャップを介し前記接地電極に沿って等ピッチ間隔で対向配列された複数の対向電極と、前記筐体の外表面に沿って操作体が移動したときの容量変化を前記両電極から検出する検出手段とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、筐体に操作体が接近または接触したことを検知する入力装置を備えた電子機器において、
前記筐体の外表面には、前記操作体の移動方向をガイドする案内部が設けられており、この案内部から筐体内方へ距離を隔てた位置に前記案内部が延びる方向に沿って所定の間隔をおいて設けられた複数の電極と、前記筐体の外表面に操作体が接近または接触したときの容量変化を前記電極から検出する検出手段とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、電子機器の外表面に案内部を設けたため、操作者は指や入力ペンなどの操作体を前記案内部に沿って容易に移動させることができる。しかも案内部をガイド操作体を移動させる際のガイドにできるため、操作者に忠実な操作を行わせることができる。
【００１４】
例えば、前記案内部が、筐体の外表面の一部を凹形状または凸形状に形成されたもの、あるいは前記案内部が環状に形成されているものである。
【００１５】
または前記筐体の縁部を前記案内部としたものである。
上記構成は、案内部が、操作面カバーシートの表面から入力装置が搭載された機器本体の肉厚方向に突出しなくなるため、前記機器本体を薄型にできる。
【００１６】
上記において、前記検出手段は、クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、前記筐体の外表面に沿って操作体が移動したときに前記両電極で検知される容量変化に応じて前記クロック信号に立ち上がりの遅延を与える遅延手段と、前記遅延手段を経由しない前記クロック信号を基準として、遅延が与えられた遅延量に応じた信号を生成する遅延信号検出手段と、前記容量の変化量に応じた信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、を有するものとして構成できる。
【００１７】
上記手段では、少ない部品点数で電子機器を簡単に構成することができる。よって、電子機器のコストダウンを推進することが可能となる。
【００１８】
また、前記対向電極が複数設けられて、それぞれの対向電極毎に個別に設けられた前記遅延手段と、共通のクロック信号を基準として、それぞれの遅延手段を経た信号の遅延量に応じた信号を各対向電極毎に個別に生成する前記遅延信号検出手段と、各対向電極毎の出力される前記遅延量に応じた信号を所定のタイミングで選択して出力する選択手段とが設けられているものである。
【００１９】
上記手段では、Ａ／Ｄ変換手段の部品点数を減らすことができるため、電子機器のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の入力装置を備えた電子機器を示す正面図、図２は第１の実施の形態としての入力装置の断面図を示し、Ａは図１のＩＩａ−ＩＩａ線断面図、Ｂは図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図、図３は第２の実施の形態としての入力装置を示し、Ａは入力装置の拡大図、Ｂは図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２１】
本実施の形態として示す入力装置１および入力装置２は、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）と称される携帯端末１０などの電子機器に装着されて使用されている。この携帯端末（電子機器）１０には、例えば予定表、アドレス帳、メモ帳、ＴｏＤｏ、辞書、電卓などの各種機能が搭載されている。
【００２２】
前記携帯端末１０は薄板形状の筐体１１を有している。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、筐体１１は携帯端末１０の図示Ｚａ方向の操作面１１Ａ側と図示Ｚｂ方向の底部１１Ｂ側とが合成樹脂製のシートで形成されている。
【００２３】
図１に示すように、前記携帯端末１０の上面である操作面１１Ａには、本発明における第１の実施の形態としての第１の入力装置１と、第２の実施の形態としての入力装置２と、モノクロ表示またはカラー表示可能な液晶表示パネルが組み込まれた四角形状の表示部１２と、複数の押圧式の操作ボタン１４が設けられている。
【００２４】
なお、第１の実施の形態としての入力装置１と第２の実施の形態としての入力装置２は、携帯端末１０に一緒に配置されていてもよいし、いずれか一方のみが配置されていてもよい。
【００２５】
操作ボタン１４には、頻繁に使用されると想定される機能などが割り当てられており、前記操作ボタン１４を押すことで、所望の機能が１回の押圧操作で起動できるように設定される。
【００２６】
先ず、第１の実施の形態である第１の入力装置１の構成について説明する。
前記第１の入力装置１は、表示部１２の図示Ｙａ方向の縁部１２ａに設けられた第１の入力部１Ａと、図示Ｘａ方向の縁部１２ｂに設けられた第２の入力部１Ｂとで構成されている。
【００２７】
図２Ａ，Ｂに示すように前記第１の入力部１Ａおよび第２の入力部１Ｂが設けられた操作面１１Ａには、図示Ｚａ方向に断面凸形状に突出する案内部１１ａが形成されている。前記案内部１１ａは、表示部１２の図示Ｙａ方向の縁部１２ａに沿って図示Ｘａ−Ｘｂ方向に平行に延びている。前記案内部１１ａの形状は断面凸形状に形成されたものであるが、その突出量は人の指が凹凸を感じることができる程度であればよいため、携帯端末１０の厚みが厚くなることはない。
【００２８】
なお、案内部１１ａは図示Ｚｂ方向に断面凹形状に形成された溝であってもよく、この場合には操作面１１Ａの肉厚が厚くなることを回避することができ、携帯端末１０の薄型化を図ることが可能となる。
【００２９】
図１および図２に示すように、前記案内部１１ａが形成された操作面１１Ａの下面には、Ｙａ−Ｙｂ方向に短く延びる複数の対向電極Ｘ（個々の電極を符号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，・・・，Ｘｎで示す）が図示Ｘａ−Ｘｂ方向に沿って等ピッチ間隔で設けられている。一方、前記底部１１Ｂ上には前記案内部１１ａに対し平行に延びる接地電極Ｇが設けられている。前記接地電極Ｇは前記対向電極Ｘの個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎに対し垂直に交差しており、前記対向電極Ｘと接地電極Ｇとの間には所定の隙間からなるギャップｇが設けられている。すなわち、前記接地電極Ｇと前記個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎとは、前記ギャップｇを介して対向配置されており、この間にそれぞれ静電容量Ｃが形成されている。
【００３０】
前記第２の入力部１Ｂの構成も上記同様であり、操作面１１Ａ上には図示Ｙａ−Ｙｂ方向に延びる凸形状または凹形状からなる案内部１１ａが形成されており、この案内部１１ａの下面にＸａ−Ｘｂ方向に短く延びる複数の対向電極Ｙ（個々の対向電極をＹ１，Ｙ２，Ｙ３，・・・，Ｙｎとする）がＹａ−Ｙｂ方向に沿って等ピッチ間隔で設けられ、底部１１ＢにはＹａ−Ｙｂ方向に延びる接地電極Ｇが対向配置されている。個々の対向電極Ｙ１ないしＹｎと接地電極Ｇとは、ギャップｇを介して対向しており、この間にそれぞれ静電容量Ｃが形成されている。
【００３１】
次に、第２の実施の形態である入力装置２の構成について説明する。
図１、図３Ａ，Ｂに示すように、前記携帯端末１０の操作面１１Ａには、図示Ｚｂ方向に断面凹形状に陥没する案内部１１ｂが環状に形成されている。なお、案内部１１ｂは図示Ｚａ方向に断面凸形状に形成された溝であってもよい。
【００３２】
前記案内部１１ｂの下面には、径方向に短く延びる対向電極ａ（図３Ｂではａ３とａ９のみを図示している）が、周方向に等ピッチ間隔で配置されている。なお、図３Ａでは個々の対向電極ａが時計右回りに対向電極ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎで示されている。一方、前記底部１１Ｂ上には環状に形成された接地電極Ｇが対向配置されている。
【００３３】
個々の対向電極ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎと接地電極Ｇとの間には所定の隙間からなるギャップｇが形成されている。すなわち、個々の対向電極ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎと接地電極Ｇとは、前記ギャップｇを介して対向配置されており、この間にそれぞれ静電容量Ｃが形成されている。
【００３４】
なお、第１および第２の実施の形態においては、前記ギャップｇは空気が介在する空間であってもよいし、あるいは所定の誘電体で埋め尽くされていてもよい。
【００３５】
図４は、入力位置を検出する検出手段を示す回路構成図、図５は図４の回路図の各部における信号を示しており、Ａはクロック信号生成手段の出力であるクロック信号、Ｂは信号遅延手段の出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号（論理積）、Ｄは平滑手段の出力信号である。なお、図４では第１の実施の形態の第１の入力部１Ａの場合を示している。
【００３６】
前記携帯端末１０の内部には、前記入力装置に入力された位置を前記静電容量Ｃの変化から検出する検出手段２０が設けられている。図４に示すように検出手段２０は、クロック信号生成手段２１、信号遅延手段２２、遅延信号検出手段２３、選択手段２４およびＡ／Ｄ変換手段２５とで構成されている。前記信号遅延手段２２および遅延信号検出手段２３は前記対向電極Ｘ、対向電極Ｙまたは対向電極ａの電極数に対応する数だけ設けられている。
【００３７】
前記クロック信号生成手段２１は、図５Ａに示すような所定の周波数からなる規則的なパルス状のクロック信号ＣＫを連続的に出力する。前記信号遅延手段２２は、前記個々の静電容量Ｃと前記クロック信号生成手段２１との間に接続された抵抗Ｒとで構成されている。
【００３８】
なお、図４は前記入力装置１の第１の入力部１Ａの場合であるため、静電容量Ｃが前記個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇとで形成される場合を示している。従って、前記入力装置１の第２の入力部１Ｂの場合には、静電容量Ｃは前記個々の対向電極Ｙ１ないしＹｎと接地電極Ｇとで形成され、前記入力装置２の場合には前記個々の対向電極ａ１ないしａｎと接地電極Ｇとで形成される。
【００３９】
クロック信号生成手段２１で生成されたクロック信号ＣＫは、前記信号遅延手段２２を構成する個々の抵抗Ｒを介して前記個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇとの間に与えられる。
【００４０】
遅延信号検出手段２３は、ＡＮＤ回路２３Ａと、その後段に設けられた抵抗とコンデンサからなる平滑手段２３Ｂで形成されている。前記ＡＮＤ回路２３Ａの入力部２３ａ，２３ｂには、前記クロック信号生成手段２１の出力であるクロック信号ＣＫ（信号遅延手段２２を経由しないクロック信号）と、前記信号遅延手段２２を経由した出力とが入力されており、このＡＮＤ回路２３Ａの出力が前記平滑手段２３Ｂに入力されている。
【００４１】
選択手段２４の入力部には、前記遅延信号検出手段２３の平滑手段２３Ｂの個々の出力がそれぞれ接続されている。また前記選択手段２４の出力部は、Ａ／Ｄ変換手段２５の入力部に接続されている。前記選択手段２４内には、前記対向電極Ｘ、Ｙまたはａの電極数に対応する数のスイッチＳＷ１ないしＳＷｎが設けられており、前記スイッチＳＷ１ないしＳＷｎを順次ＯＮさせることにより、個々の平滑手段２３Ｂの出力部とＡ／Ｄ変換手段２５の入力部とが順次接続されるようになっている。
【００４２】
前記Ａ／Ｄ変換手段２５は、例えば８ビットの変換能力を有しており、選択手段２４のスイッチＳＷ１ないしＳＷｎを介して接続される個々の平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏを所定のサンプリング周期でディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換して出力し、これを携帯端末１０内に設けられた制御部３０に送る。
【００４３】
前記制御部３０は、ＣＰＵを主体として構成されており、選択手段２４の切換えタイミングや、Ａ／Ｄ変換手段２５の変換のタイミングなどの調整を行っている。また制御部３０は、前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７から前記入力装置１や入力装置２に入力された位置情報を算出し、そのデータを基に例えば表示部１２に上のカーソルの位置などを変更させるような制御を行う。
【００４４】
上記入力装置の動作について説明する。
図４に示すように、例えば前記クロック信号生成手段２１が、第１の入力装置１の第１の入力部１Ａ側の前記信号遅延手段２２に前記クロック信号ＣＫを与えると、個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇとの間に前記静電容量Ｃを通して電圧がそれぞれ印加される。
【００４５】
前記静電容量Ｃの値は、案内部１１ａに指などの操作体が押し当てられていないときが最大である。よって、信号遅延手段２２における前記抵抗Ｒと静電容量Ｃの積で規定される時定数ＣＲは最大となり、前記信号遅延手段２２の出力は例えば図５Ｂに点線で示すような信号Ｓａとなる。よって、前記クロック信号ＣＫと信号Ｓａの論理積、すなわちＡＮＤ回路２３Ａの出力は図５Ｃに点線で示すようなパルス幅の短い（パルス幅＝ｔａ）パルス波形となる。このとき、図５Ｄに示すように、前記いずれの平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏもほぼ最小の電圧値Ｖａとなる。なお、ここではＡＮＤ回路２３ＡにおけるＨレベルとＬレベルのしきい値ＳＬは電源電圧Ｖccの半分であるＶcc／２としている。
【００４６】
一方、図２に示すように携帯端末１０を手にした操作者の指（操作体）５０が、前記第１の入力部１Ａの案内部１１ａ上のいずれかの位置に押し当てられると、対向電極Ｘと接地電極Ｇとの間に生じている電気力線の一部が前記指に引き抜かれるため、対向電極Ｘと接地電極Ｇの間に形成された静電容量Ｃが減少する。
【００４７】
よって、信号遅延手段２２の時定数ＣＲが小さくなるため、前記信号遅延手段２２の出力は図５Ｂに実線で示すような信号Ｓｂとなる。よって、前記ＡＮＤ回路２３Ａの出力（論理積）は、図５Ｃに実線で示すようなパルス幅の長い（パルス幅＝ｔｂ）のパルス波形となる。
【００４８】
よって、指（操作体）５０を案内部１１ａ上に押し当てた場合には、図５Ｄに示すように前記指と最も接近する位置にある対向電極Ｘ（図２では対向電極Ｘ１）の平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏは最大の電圧値Ｖｂとなる。
【００４９】
前記個々の平滑手段２３Ｂの出力電圧Ｖｏは、選択手段２４によって順次切換えられてＡ／Ｄ変換手段２５に読み込まれる。すなわち、選択手段２４のスイッチＳＷ１のみをＯＮとし、他の全てのスイッチをＯＦＦとした状態において、Ａ／Ｄ変換手段２５を駆動させると、最初の対向電極Ｘ１の出力電圧Ｖｏをディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換することができ、次に選択手段２４のスイッチＳＷ２のみをＯＮとし、他の全てのスイッチをＯＦＦとした状態において、Ａ／Ｄ変換手段２５を駆動させると、２番目の対向電極Ｘ２の出力電圧Ｖｏをディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換することができる。このように、制御部３０は、選択手段２４の切換えタイミングとＡ／Ｄ変換手段２５の変換のタイミングを調整して駆動することにより、個々の対向電極Ｘ１ないしＸｎと接地電極Ｇ間の電圧をディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７として取得することができる。
【００５０】
そして、制御部３０は、前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７から前記入力装置１に入力された指（操作体）の位置情報を算出し、前記制御部３０は、各前記Ａ／Ｄ変換手段２５から出力された前記対向電極Ｘ１ないしＸｎに対応する各ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７を読み込み、この中から最も大きい値を示すいずれかの対向電極Ｘを案内部１１ａ上に押し当てられた指の位置とする。
【００５１】
また案内部１１ａに押し当てた指を、例えば対向電極Ｘ１から対向電極Ｘｎの方向、またはその逆の方向に滑らすと、各Ａ／Ｄ変換手段２５の前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７がその移動方向に応じて順番に変化するため、前記指が移動した方向を検出することができる。また各Ａ／Ｄ変換手段２５の前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７の時間的な変化を監視することにより、移動する指のスピードを検出することができる。
【００５２】
なお、前記入力装置１の第２の入力部１Ｂ、および第２の実施の形態における入力装置２についても同様である。
【００５３】
よって、上記制御部３０は、常時操作者の入力（指の移動など）に応じて変化する第１の入力部１Ａのディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７と第２の入力部１Ｂのディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７を監視することにより、操作者の指の位置、移動方向、移動スピードなど取得することができる。よって、制御部３０は、このようにして取得した前記入力装置１および／または入力装置２からのディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７を基に算出するとともに、電子機器内に設けられたソフトウエアにより、表示部１２内のカーソルの位置、移動方向、移動スピードなどを変えることができる。
【００５４】
例えば、操作者が指を第２の入力部１Ｂの案内部１１ａに沿ってＹａ方向に移動させた場合には表示部１２の画面が先頭方向にスクロールされ、またＹｂ方向に移動させた場合には画面が末尾方向にスクロールされるように設定できる。さらには、指の移動スピードに応じて、前記スクロールのスピードを可変できるように設定することもできる。よって、操作者は、自己の好みに応じたカーソル操作およびスクロール操作を行うことができるようになる。
【００５５】
以上のように、本発明では、操作面１１Ａ上に形成された案内部１１ａや案内部１１ｂを、操作者が指を移動させる際のガイドとして利用することができる。
【００５６】
しかも、操作者は上記案内部１１ａや案内部１１ｂに沿って指を滑らすだけで、前記指の移動方向をＸａ−Ｘｂ方向やＹａ−Ｙｂ方向に正確に合わせることができる。あるいは入力装置２を使用すれば、正確な円を描くことができるようになる。
【００５７】
特に、入力手段１では、第１の入力部１Ａの案内部１１ａと第２の入力部１Ｂの案内部１１ａとが、表示部１２の縁部に沿ってＸａ−Ｘｂ方向およびＹａ−Ｙｂ方向に延びて設けられているため、表示部１２内を移動するカーソルの操作が容易となる。
【００５８】
また環状に形成した入力装置２では、例えば指５０を案内部１１ｂに沿って時計回りに操作したときには、画面が先頭方向にスクロールされ、反時計回り方向に操作したときには画面が末尾方向にスクロールされるように設定できる。指の回転速度を変えることにより、スクロールの回転方向を可変できるようになる。
【００５９】
図６は第３の実施の形態として、図１の入力装置のＩＩａ−ＩＩａ線に相当する断面図である。
【００６０】
図６に示す実施の形態においても、筐体１１の表面に案内部１１ａが設けられており、前記案内部１１ａの下方の筐体内部に複数の電極４１(個別に符号４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｎで示す)が設けられている。１つの電極４１の形状は一定の面積を有するものであれば、例えば多角形状、丸形状、直線状などどのような形状でもよい。そして、このような電極４１は前記案内部１１ａが延びる方向に沿って所定の等ピッチ間隔で設けられている。また各電極４１は、図６に示すように筐体１１の底部１１Ｂに配列されていてもよいし、前記案内部１１ａが設けられた操作面１１Ａの下面に配列されたものであってもよい。
【００６１】
この実施の形態では、携帯端末１０の前記案内部１１ａに人体の一部である手や指などの操作体５０を接近させまたは触れると、操作体５０に対向する電極４１と前記操作体５０との間に静電容量Ｃが形成される。
【００６２】
ここで、前記静電容量Ｃは、数１の一般式で示される。
【００６３】
【数１】
ただし、εは操作体と電極との間の誘電率、Ｓは操作体と電極との間の対向面積、ｄは操作体と電極との間の距離である。なお、ここでは前記誘電率εは一定としている。
【００６５】
図７は図６の入力装置の検出手段を示す回路構成図である。
図７に示す検出手段２０は、上記図４に示す検出手段２０と比較すると、主として各信号遅延手段２２を構成する静電容量Ｃが、前記電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・，４１ｎと、これに対向する操作体５０で構成される点、および前記選択手段２４の代わりに複数のＡ／Ｄ変換手段２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，・・・２５ｎが設けられている点で異なっており、その他の構成は同じである。
【００６６】
前記操作体５０を前記案内部１１ａに沿って図１のＸｂ側の端部からＸａ側の端部方向へ移動させると、操作体５０と対向する電極４１が４１ａ→４１ｂ→４１ｃ→・・・・・→４１ｎと変化する。このため、前記操作体５０との間で静電容量Ｃが発生する電極４１も４１ａ→４１ｂ→４１ｃ→・・・・・→４１ｎの順序で移動する。また操作体５０を逆方向に移動させると、静電容量Ｃが発生する電極４１の順番もこれに応じて逆方向となる。また第２の実施の形態に示す環状の案内部１１ｂに沿って複数の電極４１を所定の等ピッチ間隔で形成されたものとすると、前記操作体５０との間で静電容量Ｃが発生する電極を時計回り方向または反時計回り方向に変化させることができる。
【００６７】
よって、前記クロック信号生成手段２１からＡＮＤ回路２３Ａおよび信号遅延手段２２に図５Ａに示す所定のクロック信号ＣＫを与えておくと、前記静電容量Ｃの変化に応じた出力が遅延信号検出手段２３から上記の順番で出力されるようになる。
【００６８】
各遅延信号検出手段２３の出力は、それぞれのＡ／Ｄ変換手段２５ａ〜２５ｎによってディジタル信号に変換されて、携帯端末１０内に設けられた制御部３０に送出される。
【００６９】
よって、制御部３０では前記Ａ／Ｄ変換手段２５ａ〜２５ｎから出力される順番や、先のＡ／Ｄ変換手段２５ａで検出されたピーク値が次のＡ／Ｄ変換手段２５ｂで検出されるまでの時間などを分析することにより、操作体５０の移動方向や移動スピードを検出することができる。よって、電子機器内に設けられたソフトウエアにより、表示部１２内のカーソルの位置、移動方向、移動スピードなどを変えることが可能となる。
【００７０】
なお、上記実施の形態では、案内部を直線状または環状に形成したもので説明したが、本発明はこのような実施の形態に限られるものではなく、情報端末の形状に応じて様々な形状とすることができ、例えばウエーブ形状などの曲線であってもよい。
【００７１】
また携帯端末１０を形成する筐体の縁部を案内部としてもよい。この場合には、上記実施の形態に示すように操作面１１Ａ上に別途に案内部を形成する必要がなくなるので製造コストを低減できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように本発明では、案内部をガイドにして指を移動させることができるため、正確な直線や曲線を描くことができる。よって位置情報を入力する際の操作性を向上させることができる。
【００７３】
よって、例えばカーソル操作やスクロール操作を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力装置を備えた電子機器を示す正面図、
【図２】第１の実施の形態としての入力装置の断面図を示し、Ａは図１のＩＩａ−ＩＩａ線断面図、Ｂは図１のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図、
【図３】第２の実施の形態としての入力装置を示し、Ａは入力装置の拡大図、Ｂは図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、
【図４】入力位置を検出する検出手段の構成図、
【図５】図４の回路図の各部における信号を示しており、Ａはクロック信号生成手段の出力であるクロック信号、Ｂは信号遅延手段の出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号（論理積）、Ｄは平滑手段の出力信号、
【図６】第３の実施の形態として、図１の入力装置のＩＩａ−ＩＩａ線に相当する断面図、
【図７】図６の入力装置の検出手段を示す回路構成図
【符号の説明】
１，２ 入力装置
１０ 携帯端末（電子機器）
１１ 筐体
１１ａ，１１ｂ 案内部
１１Ａ 操作面
１１Ｂ 底部
１２ 表示部
２０ 検出手段
２１ クロック信号生成手段
２２ 信号遅延手段
２３ 遅延信号検出手段
２４ 選択手段
２５ Ａ／Ｄ変換手段
３０ 制御部
４１，４１ａ〜４１ｎ 電極
５０ 指（操作体）
Ｘ，Ｘ１〜Ｘｎ 対向電極
Ｙ，Ｙ１〜Ｙｎ 対向電極
ａ，ａ１〜ａｎ 対向電極
Ｇ 接地電極
Claims (7)
- 筐体の外表面に沿って移動する操作体の位置情報を検知して入力する入力装置を備えた電子機器において、
前記筐体の外表面には、前記操作体の移動方向をガイドする案内部が設けられており、この案内部から筐体内方へ距離を隔てた位置に、前記案内部の形状に沿って延びる接地電極と、前記接地電極とギャップを介し前記接地電極に沿って等ピッチ間隔で対向配列された複数の対向電極と、前記筐体の外表面に沿って操作体が移動したときの容量変化を前記両電極から検出する検出手段とが設けられていることを特徴とする電子機器。 - 筐体に操作体が接近または接触したことを検知する入力装置を備えた電子機器において、
前記筐体の外表面には、前記操作体の移動方向をガイドする案内部が設けられており、この案内部から筐体内方へ距離を隔てた位置に前記案内部が延びる方向に沿って所定の間隔をおいて設けられた複数の電極と、前記筐体の外表面に操作体が接近または接触したときの容量変化を前記電極から検出する検出手段とが設けられていることを特徴とする電子機器。 - 前記案内部が、筐体の外表面の一部を凹形状または凸形状に形成されたものである請求項１または２記載の電子機器。
- 前記案内部が環状に形成されている請求項１または２記載の電子機器。
- 前記筐体の縁部を前記案内部としたものである請求項１または２記載の電子機器。
- 前記検出手段は、クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、前記筐体の外表面に沿って操作体が移動したときに前記電極で検知される容量変化に応じて前記クロック信号に立ち上がりの遅延を与える遅延手段と、前記遅延手段を経由しない前記クロック信号を基準として、遅延が与えられた遅延量に応じた信号を生成する遅延信号検出手段と、前記容量の変化量に応じた信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、を有する請求項１または２記載の電子機器。
- 前記対向電極が複数設けられて、それぞれの対向電極毎に個別に設けられた前記遅延手段と、共通のクロック信号を基準として、それぞれの遅延手段を経た信号の遅延量に応じた信号を各対向電極毎に個別に生成する前記遅延信号検出手段と、各対向電極毎の出力される前記遅延量に応じた信号を所定のタイミングで選択して出力する選択手段とが設けられている請求項６記載の電子機器。
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|---|---|---|---|
| JP2002372818A JP2004206288A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 入力装置を備えた電子機器 |
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