JP2008257374A - 携帯情報端末及び携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】 片手で静電パッドを操作してキー入力を行わせる場合に、指をパッド表面から離すことなくキー入力を行うことができる携帯情報端末を提供する。
【解決手段】 複数の電極が配置された薄膜からなり、各電極の静電容量を検出する静電容量センサ１０と、静電容量センサ１０の出力に基づいてユーザ操作の位置を検出する操作位置検出部１１と、静電容量センサ１０の出力に基づいてユーザ操作の押圧力の変化を検出する押圧操作検出部１２と、静電容量センサ１０の薄膜上に形成される仮想キー４３ａの配置を表示する表示画面を有するディスプレイ２２と、操作位置検出部１１により検出された操作位置を表示画面内に表示する表示制御部１４と、押圧操作検出部１２により押圧力の増加が検出された場合に、操作位置に基づいて仮想キー４３ａの操作入力信号を生成するキー操作入力部１６により構成される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、携帯情報端末及び携帯電話機に係り、さらに詳しくは、指を近付けた際に電極の静電容量が変化する現象を利用してユーザ操作を検知してキー入力を行うことができる携帯情報端末の改良に関する。

指を近付けた際に電極の静電容量が変化する現象を利用して、ユーザ操作を検知し、その操作位置を判別することができるセンサとして、静電容量式のタッチパッド（以降は静電パッドと呼ぶことにする)が知られている。静電パッドは、操作位置に応じた入力を行うポインティングデバイスであり、画面表示のスクロールやカーソルの移動などに用いられる。画面表示のスクロールやカーソルの移動の際の方向入力は、操作位置の移動を検知して行われ、静電パッド上で指をスライドさせると、その移動方向が入力される。この様な静電パッドは、押圧により端子間を導通させる接点開閉式のスイッチからなる操作キーに比べて、薄型化が容易であり、耐久性に優れているので、携帯情報端末における入力装置として従来から用いられている。

また、ノート型のパーソナルコンピュータでは、静電パッド上で指をスライドさせることにより画面上のカーソル（マウスポインタ）を移動させ、パッド表面を軽く叩く操作、いわゆるタップ操作によりカーソルの位置に応じた入力を行う入力装置が従来から用いられている。

携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯情報端末は、ノート型パーソナルコンピュータに比べて、筐体が小さく、操作キーの配置スペースも狭いので、静電パッド上に複数の入力キーを設けてキー入力を行えるようにすれば便利である。この場合、各入力キーに対応するアイコンを画面表示させ、キー入力の際には、静電パッド上で指をスライドさせることにより、画面上のカーソルを移動させて所望の入力キーを選択することとなる。一般に、携帯情報端末は、片方の手で筐体を保持した状態で操作することが多い。このため、上述した様な携帯情報端末では、入力キーを選択した後にタップ操作によりキー入力を行わせようとすると、タップ操作の際に一旦、指をパッド表面から離さなければならず、操作性が良くないという問題があった。特に、携帯電話機の場合には、片手で操作することが少なくないことから、極めて操作しづらいという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、指を近付けた際に電極の静電容量が変化する現象を利用してユーザ操作を検知してキー入力を行わせる際の操作性を向上させた携帯情報端末及び携帯電話機を提供することを目的としている。特に、片手で静電パッドを操作してキー入力を行わせる場合に、指をパッド表面から離すことなくキー入力を行うことができる携帯情報端末を提供することを目的としている。

第１の本発明による携帯情報端末は、複数の電極が配置された薄膜からなり、上記各電極の静電容量を検出する静電容量センサと、上記静電容量センサの出力に基づいて、ユーザ操作の位置を検出する操作位置検出手段と、上記静電容量センサの出力に基づいて、上記ユーザ操作の押圧力の変化を検出する押圧操作検出手段と、上記静電容量センサの上記薄膜上に形成される仮想キーの配置を表示する表示画面を有する表示手段と、上記操作位置検出手段により検出された操作位置を上記表示画面内に表示する表示制御手段と、上記押圧操作検出手段により押圧力の増加が検出された場合に、上記操作位置に基づいて上記仮想キーの操作入力信号を生成するキー操作入力手段とを備えて構成される。

この携帯情報端末では、静電容量センサの出力に基づいて薄膜に対するユーザ操作が検知され、その操作位置が表示画面内に表示される。その際、静電容量センサの出力に基づいてユーザ操作の押圧力の変化が検出され、押圧力の増加が検出された場合に、操作位置に基づいて仮想キーの操作入力信号が生成される。一般に、静電容量センサの薄膜に接触させた状態でさらに強く指を薄膜に押し付けると、押圧力の増加により指がつぶれるので、薄膜と指との距離が短くなる。上記携帯情報端末では、この様な薄膜に対する押圧力の増加を検出してキー入力が行われるので、静電容量センサを操作してキー入力を行わせる場合に、指を薄膜から離すことなくキー入力することができる。従って、指の接触を検知してキー入力を行わせる際の操作性を向上させることができる。

第２の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加え、上記表示画面が、上記仮想キーとは異なる位置に設けられているように構成される。

第３の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加え、上記キー操作入力手段が、ユーザが指を接触させながら上記薄膜上でスライドさせた際の操作の後に上記押圧力の増加が検出された場合に、押圧力の増加検出時の操作位置に基づいて上記操作入力信号を生成するように構成される。

第４の本発明による携帯情報端末は、上記構成に加え、上記押圧操作検出手段が、上記操作位置検出手段により検出された操作位置の周辺に配置されている上記電極の静電容量の変化量に基づいて、ユーザ操作の押圧力の増加を検出するように構成される。

第５の本発明による携帯電話機は、表示画面を有する表示筐体と、操作キーを有する操作筐体と、表示筐体及び操作筐体を折り畳み可能に連結する連結部とからなる携帯電話機であって、複数の電極が配置された薄膜からなり、上記操作キーよりも上記連結部側の上記操作筐体に設けられる静電パッドと、上記各電極の静電容量を検出する静電容量検出手段と、上記静電容量検出手段による検出結果に基づいて、ユーザ操作の位置を検出する操作位置検出手段と、上記静電容量検出手段による検出結果に基づいて、上記ユーザ操作の押圧力の変化を検出する押圧操作検出手段と、上記静電パッド上に形成される仮想キーの配置を上記表示画面上に表示するとともに、上記操作位置検出手段により検出された操作位置を上記表示画面内に表示する表示制御手段と、上記押圧操作検出手段により押圧力の増加が検出された場合に、上記操作位置に基づいて上記仮想キーの操作入力信号を生成するキー操作入力手段とを備えて構成される。

本発明による携帯情報端末及び携帯電話機によれば、薄膜に対する押圧力の増加を検出してキー入力が行われるので、静電容量センサを操作してキー入力を行わせる場合に、指を薄膜から離すことなくキー入力を行うことができる。特に、片手で静電パッドを操作してキー入力を行わせる場合に、指をパッド表面から離すことなくキー入力を行うことができる。従って、指の接触を検知してキー入力を行わせる際の操作性を向上させることができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態による携帯情報端末の概略構成の一例を示した外観図であり、携帯情報端末の一例として折り畳み式の携帯電話機１が示されている。この携帯電話機１は、表示筐体２及び操作筐体４がヒンジ部３を介して連結され、表示筐体２及び操作筐体４の一面を対向させて折り畳むことができる。

図１（ａ）には、両筐体を展開させた状態で操作面側から見た様子が示され、図１（ｂ）には、両筐体を折り畳んだ状態が示されている。表示筐体２は、連結方向に長い薄型の直方体形状からなり、折り畳み時に内側となる筐体面を表示面としてこの表示面に受話用レシーバ２１及びディスプレイ２２が配置され、外側となる筐体面にディスプレイ２３及びカメラ２４が配置されている。

受話用レシーバ２１は、通話時における音声の出力装置であり、ディスプレイ２２に対してヒンジ部３とは反対側に配置されている。ディスプレイ２２は、縦長の矩形形状からなる表示画面を有する表示装置であり、ここでは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）により構成されている。ディスプレイ２３は、ディスプレイ２２に比べて画面サイズの小さな表示画面を有する表示装置である。

カメラ２４は、被写体を撮影して画像データを生成する撮像手段であり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）などの２次元イメージセンサからなる。ヒンジ部３は、連結方向に垂直な方向の回転軸を有する連結手段であり、その回転軸を中心に表示筐体２を操作筐体４に対して回転させることで両筐体を折り畳み可能としている。

操作筐体４は、表示筐体２と同様の連結方向に長い薄型の直方体形状からなり、折り畳み時に内側となる筐体面を操作面としてこの操作面に、送話用マイクロホン４１と、オンフックキー、オフフックキー及びテンキーなどの複数の操作キー４２と、静電パッド４３とが配置されている。

送話用マイクロホン４１は、通話時における音声の入力装置であり、ヒンジ部３とは反対側の筐体端部に配置されている。各操作キー４２は、いずれも押圧面を有する接点開閉式のスイッチからなり、押圧面を押圧することにより端子間が導通されて所定の入力信号が出力される。

この携帯電話機は、表示面及び操作面を同一方向に向けて両筐体を展開させた展開状態と、表示面及び操作面を対向させて両筐体を折り畳んだ収納状態とを遷移可能となっている。

静電パッド４３は、指を近付けることにより電極の静電容量が変化する現象を利用して、ユーザ操作を検知し、その操作位置を判別するためのセンサである。この静電パッド４３は、複数の電極が配置された薄膜からなり、各電極の静電容量が検出される。

ここでは、静電パッド４３が、操作筐体４の短手方向に長い矩形形状からなり、ディスプレイ２２の表示画面と操作キー４２との間に設けられているものとする。特に、折り畳み式の携帯電話機１にあっては、ヒンジ部３と操作キー４２との間に配置されている。また、静電パッド４３は、その幅、すなわち、左右方向の長さがディスプレイ２２の表示画面と同程度となっているものとする。

この携帯電話機１では、静電パッド４３上に複数の仮想キーが形成され、各仮想キーの配置がディスプレイ２２の表示画面上に表示される。この仮想キーは、それぞれが操作状況に応じて異なる機能を割り当てることが可能な入力キーであるとともに、各入力キーのサイズ、配置、入力キーの数などを必要に応じて変更することが可能な入力キーである。この例では、ディスプレイ２２の表示画面が仮想キーとは異なる位置に設けられている。

ここでは、各仮想キーの配置位置を示すアイコンが表示画面上のキー配置表示エリア２２ａ内に表示されるものとする。キー配置表示エリア２２ａは、ディスプレイ２２の表示画面上に形成される表示エリアである。このキー配置表示エリア２２ａは、静電パッド４３に近い側、すなわち、ヒンジ部３側の表示画面の短辺に隣接させて形成される。

図２は、図１の携帯電話機１における静電パッド４３の一例を示した平面図であり、フレキシブル基板上に形成された電極パターン５１及び５２が示されている。この静電パッド４３は、フレキシブル基板上に電極パターン５１及び５２が形成された薄膜からなり、本実施例では、電極パターンが銅箔で構成されているものとする。

各電極パターン５１及び５２は、いずれも直線上に配置された６角形形状の複数の電極からなり、操作筐体４の長手方向をＹ方向とし、このＹ方向に交差する方向をＸ方向と呼ぶことにすると、電極パターン５１は、Ｙ方向に複数の電極が配置された電極パターンであり、電極パターン５２は、Ｘ方向に複数の電極が配置された電極パターンとなっている。

電極パターン５１には、Ｙ方向に５個の電極が配置されており、各電極は、配線パターンによって電気的に接続されている。この電極パターン５１は、Ｘ方向の操作位置を検出するための電極パターンであり、Ｘ方向の位置を異ならせて複数個配置されている。この例では、一定間隔で６個の電極パターン５１が形成され、各電極パターン５１には、それぞれ配線パターンＸｉ（ｉ＝１〜６）が対応している。

電極パターン５２には、Ｘ方向に７個の電極が配置されており、各電極は、配線パターンによって電気的に接続されている。この電極パターン５２は、Ｙ方向の操作位置を検出するための電極パターンであり、Ｙ方向の位置を異ならせて複数個配置されている。この例では、一定間隔で６個の電極パターン５２が形成され、各電極パターン５２には、それぞれ配線パターンＹｊ（ｊ＝１〜６）が対応している。

ここでは、電極パターン５１及び５２を構成する各電極は、Ｙ方向に隣接する２つの電極と、Ｘ方向に隣接する４つの電極によって取り囲まれるように配置されているものとする。つまり、電極パターン５１及び５２は、１つの電極を６つの隣接電極が取り囲むハニカムパターンとなっている。

一般に、静電パッド４３に指を近付けると、静電パッド４３の電極と、指との間に静電容量が発生するので、指に近い位置にある電極を含む電極パターンほど静電容量が増加する。静電パッド４３では、この様な静電容量の変化を検知して操作位置の判別が行われる。

ここで、各電極パターン５１によって形成される静電容量をそれぞれＣｘｉ（ｉ＝１〜６）とし、各電極パターン５２によって形成される静電容量をそれぞれＣｙｊ（ｊ＝１〜６）とする。これらの静電容量Ｃｋ（ｋ＝ｘｉ，ｙｊ）を監視し、静電容量に変化のあった電極パターンをＸ方向及びＹ方向についてそれぞれ特定することにより、ユーザによって操作された２次元位置が検出されることとなる。なお、上記静電容量Ｃｋは、無操作時において各電極パターンと筐体内部の金属物等との間で形成される寄生容量と、操作時に各電極パターンに指などが近づくことによって発生する静電容量とを合成した値となる。

図３は、図１の携帯電話機１の静電パッド４３を含む静電容量センサ１０の構成例を示した図である。静電容量センサ１０は、薄膜上の全ての静電容量Ｃｋ（ｋ＝ｘ１〜ｘ６，ｙ１〜ｙ６）について、静電容量を測定し、測定結果をセンサ出力として出力する動作を行っている。

一般に、時間的に変化しない電流を供給して静電容量Ｃｋのコンデンサーを充電する場合、静電容量Ｃｋが増加すれば、充電に要する時間は長くなる。この静電容量センサ１０では、静電容量と充電時間との相関関係を利用して、各静電容量Ｃｋが測定される。

具体的には、静電容量センサ１０は、静電容量Ｃｋのコンデンサー、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、定電流源６１、静電容量Ｃｋを充電するために用いられるコンデンサーＣｍｏｄ、比較器６２、タイマー６３及び静電容量検出部６４からなり、コンデンサーを所定電圧まで充電するのに要する時間に基づいて静電容量Ｃｋが判別される。

スイッチＳＷ１は、静電容量Ｃｋのコンデンサーに対して並列に接続され、スイッチＳＷ１を閉じることにより静電容量Ｃｋを放電することができる。スイッチＳＷ２は、コンデンサーＣｍｏｄに直列に接続され、スイッチＳＷ１を開いた状態でスイッチＳＷ２を閉じることにより、コンデンサーＣｍｏｄに蓄積された電荷により静電容量Ｃｋを充電することができる。定電流源６１の出力は、スイッチＳＷ２及びコンデンサーＣｍｏｄ間に供給され、スイッチＳＷ２を開いた状態では、コンデンサーＣｍｏｄが充電される。

コンデンサーＣｍｏｄに印加された電圧は、ローパスフィルタ回路を介して比較器６２に供給される。比較器６２は、コンデンサーＣｍｏｄの出力電圧と、所定電圧Ｖｒｅｆとを比較し、その比較結果に応じた信号をタイマー６３に供給する動作を行っている。

タイマー６３は、スイッチＳＷ２を閉じてからコンデンサーＣｍｏｄの出力電圧が電圧Ｖｒｅｆに到達するまでに要する時間を測定し、その測定結果を静電容量検出部６４へ出力する動作を行っている。静電容量検出部６４は、コンデンサーＣｍｏｄの出力電圧が電圧Ｖｒｅｆに到達するまでに要した時間から静電容量を判別する動作を行っている。タイマー６３の測定結果に基づく静電容量の判別は、全ての静電容量Ｃｋについて順次に行われ、静電容量Ｃｋごとの判別結果がセンサ出力として出力される。

次に、この静電容量センサ１０の動作について説明する。まず、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を開いた状態で、コンデンサーＣｍｏｄが充電される。次に、スイッチＳＷ１を閉じて静電容量Ｃｋを放電させる。

その後、スイッチＳＷ１を開いてからスイッチＳＷ２を閉じて、コンデンサーＣｍｏｄに蓄積された電荷をソースとして静電容量Ｃｋを充電する。このとき、静電容量Ｃｋ及びＣｍｏｄに印加された電圧が電圧Ｖｒｅｆに到達するまでの時間がタイマー６３において測定され、その測定結果が静電容量Ｃｋの充電に要する時間として出力される。静電容量検出部６４では、このタイマー６３の出力に基づいて、静電容量Ｃｋの静電容量が判別される。この様な静電容量の判別処理は、所定のサンプリングレートで繰り返し行われる。

図４は、図１の携帯電話機１の構成例を示したブロック図であり、携帯電話機１内の機能構成の一例が示されている。この携帯電話機１は、受話用レシーバ２１、ディスプレイ２２，２３、カメラ２４、送話用マイクロホン４１及び静電容量センサ１０に加えて、操作位置検出部１１、押圧操作検出部１２、主制御部１３、表示制御部１４、セルラー通信部１５及びキー操作入力部１６により構成される。

セルラー通信部１５は、通信用のアンテナを介して基地局との間で電波の送受信を行う移動体通信処理手段である。主制御部１３は、通信に関する処理、カメラ２４により撮影された画像の処理などを行っている。

操作位置検出部１１は、静電容量センサ１０のセンサ出力に基づいて、ユーザ操作を検知し、その操作位置を判別する動作を行っている。具体的には、各静電容量Ｃｋを所定の閾値と比較し、静電容量が閾値を越えている電極パターンの有無を判別することによりユーザ操作が検知される。その際、その様な電極パターンが検出された時点で、ユーザ操作が行われたものと判断される。なお、上記所定の閾値としては、無操作時において各電極パターンと筐体内部の金属物等との間で形成される各寄生容量とすることが好ましい。

ここでは、静電容量が閾値を越えている電極パターンが複数検出された場合、それらの電極パターンの重心位置、或いは、静電容量が最大の電極パターンの位置が操作位置と判別されるものとする。また、ここでいうユーザ操作には、指が静電パッド４３と接触している状態だけでなく、パッド表面から離れた状態で検知される場合も含まれるものとする。

押圧操作検出部１２は、静電容量センサ１０のセンサ出力に基づいて、押圧力の変化を検出する動作を行っている。具体的には、操作位置検出部１１により検出された操作位置の周辺に配置されている電極パターンの静電容量の変化量を判別し、その判別結果に基づいて押圧力の増加が検出される。

例えば、操作位置の電極パターンに隣接して配置されている電極パターンの静電容量の変化量に基づいて押圧力の増加が検出される。或いは、操作位置から所定距離内に配置されている電極パターンの静電容量の変化量に基づいて押圧力の増加が検出される。

一般に、静電パッド４３に接触させた状態でさらに強く指を押し付けると、押圧力の増加により指がつぶれるので、静電パッド４３及び指間の距離は短くなる。押圧操作検出部１２では、この様な静電パッド４３に対する押圧力の増加が操作位置周辺の静電容量の変化量に基づいて検出される。

表示制御部１４は、ディスプレイ２２及び２３の表示画面上に画像情報を表示する動作を行っている。具体的には、ディスプレイ２２の表示画面上に静電パッド４３上の仮想キーの配置を表示するとともに、操作位置検出部１１により検出された操作位置を当該表示画面内に表示する動作が行われる。仮想キーの配置の表示は、仮想キーを示すアイコンを静電パッド４３上の位置に対応付けてキー配置表示エリア２２ａ内に表示することにより行われる。

操作位置の表示は、操作位置を示すカーソルを静電パッド４３上の操作位置に対応付けて表示することにより行われる。カーソルは、位置表示のためのアイコンであり、ここでは、指を静電パッド４３に近付けると、操作位置に対応する位置に表示される。

ここでは、指を接触させながら静電パッド４３上でスライドさせることにより、上方向、下方向、左方向又は右方向にカーソルが移動するものとする。

キー操作入力部１６は、押圧操作検出部１２により押圧力の増加が検出された場合に、操作位置検出部１１により検出された操作位置に基づいて、仮想キーの操作入力信号を生成する動作を行っている。仮想キーの操作入力信号は、静電パッド４３上の操作位置に応じて生成される入力信号である。この様な操作入力信号に基づいて、操作位置の仮想キーに割り当てられている機能が実行される。

具体的には、ユーザが指を接触させながら静電パッド４３上でスライドさせた際の操作の後に、押圧力の増加が検出された場合に、その押圧力の増加検出時の操作位置に基づいて操作入力信号が生成される。すなわち、静電パッド４３から指を離すことなく、静電パッド４３上で指をスライドさせるスライド操作と、押圧力を増加させる押圧操作との一連の操作が行われた場合に、スライド操作後の押圧操作時における操作位置に基づいて操作入力信号が生成される。

この様な仮想キーには、例えば、ウェブブラウザを起動させる機能や電子メールの閲覧機能が割り当てられる。或いは、カメラ２４による撮影機能や電話帳の閲覧機能が割り当てられる。

図５（ａ）及び（ｂ）は、図１の携帯電話機１の要部における構成例を示した平面図である。図５（ａ）には、静電パッド４３上の仮想キー４３ａの位置に対応付けてキー配置表示エリア２２ａ内に表示されたアイコン２２ｂが示されている。図５（ｂ）には、静電パッド４３上に形成された複数の仮想キー４３ａが示されている。

各仮想キー４３ａは、それぞれが操作状況に応じて異なる機能を割り当てることが可能な入力キーであり、各入力キーのサイズ、配置、入力キーの数は、必要に応じて変更される。この例では、仮想キー４３ａが、２行４列のマトリックス状に整列配置されている。

アイコン２２ｂは、静電パッド４３に対する仮想キー４３ａの相対位置と、キー配置表示エリア２２ａに対するアイコン２２ｂの相対位置を一致させて配置されている。この例では、上段にアイコン「キー１」〜「キー４」が配置され、下段にアイコン「キー５」〜「キー８」が配置されている。

図６は、図１の携帯電話機１における静電パッド４３によるキー入力時の動作の一例を示した図であり、静電パッド４３上で指をスライドさせた後に強押ししてキー入力を行う際の様子が示されている。仮想キー４３ａを操作する際に、静電パッド４３に指を近付けると、その操作が検知され、検知された操作位置に対応する表示画面内の位置にカーソルＡ１が表示される。その後、指を静電パッド４３に接触させた状態で、指を静電パッド４３上でスライドさせれば、カーソルＡ１を移動させることができる。

指を静電パッド４３上でスライドさせてカーソルＡ１を所望のアイコン２２ｂまで移動し、カーソルＡ１がアイコン２２ｂ上に位置するときに、指を静電パッド４３に接触させた状態でさらに強く押し付けることにより、その押圧操作が強押しとして検知され、操作位置に応じた操作入力信号が生成される。

この例では、アイコン「キー５」の位置で操作が検知され、カーソルＡ１の表示が開始されている。そして、指を右方向にスライドさせることにより、カーソルＡ１がアイコン「キー７」の位置まで移動され、その後の強押しによりアイコン「キー７」に対応する仮想キー４３ａの操作入力が行われる。

図７（ａ）及び（ｂ）は、指を静電パッド４３に接触させた状態でさらに強く押し付けた際の指の様子を示した図であり、図７（ａ）には、操作筐体４の側面側から見た様子が示され、図７（ｂ）には、指の先端側から見た様子が示されている。指を静電パッド４３に軽く押し当てた状態では、指に対する押圧力が小さいので、指の変形は小さく、指とパッド表面との接触部分Ｂ１の面積も小さい。

この状態からさらに強く指を静電パッド４３に押し付けた状態では、指に対する押圧力が大きくなるので、指の変形が大きくなり、指とパッド表面との接触部分Ｂ２の面積は大きくなる。

先端側から見た場合の指の中心Ｃ１を指の断面形状における重心と定めると、指と静電パッド４３との間の距離は、中心Ｃ１とパッド表面との間の距離であるとみなすことができる。指を軽く押し当てた状態では、中心Ｃ１及びパッド表面間の距離がｄ１であるのに対して、指をさらに強く押し付けた状態では、中心Ｃ１及びパッド表面間の距離はｄ２（ｄ２<ｄ１）となっている。つまり、接触させた状態であっても、指を静電パッド４３にさらに強く押し付けることにより、指を静電パッド４３により接近させることができる。

本実施の形態では、この様な接触状態での指の接近がユーザ操作における押圧力の増加として検知され、キー入力が行われる。

図８は、図１の携帯電話機１における押圧操作の検出時の動作の一例を示した図であり、強押し前及び強押し後における静電容量の分布が示されている。強押し前の状態は、指を静電パッド４３に軽く押し当てた状態である。この状態での静電容量の分布は、操作位置ａ１で最大となり、操作位置ａ１から離れるに従って一定値Ｃ０に近づく曲線により表される。

一方、強押し後の状態は、指を静電パッド４３にさらに強く押し付けた状態であり、この状態での静電容量の分布は、強押し前の静電容量の分布に比べて、操作位置ａ１付近の静電容量が大きくなっている。例えば、位置ａ２における静電容量は、強押し前よりもｂ１だけ増加している。

本実施の形態では、この様な操作位置ａ１付近の静電容量の変化量に基づいて、静電パッドに対する押圧操作が検知され、キー入力が行われる。具体的には、操作位置ａ１の周辺に位置する電極パターン、すなわち、操作位置ａ１の電極パターンに隣接し、或いは、操作位置ａ１から所定距離内にある電極パターンの静電容量の変化量に基づいて、押圧操作が検知される。

ここで、操作位置ａ１を判別する際の分解能、すなわち、静電パッド４３上の電極の密度が静電パッド４３に対する指の移動量に比べて小さい場合、静電パッド４３上での指の僅かな移動が判別できないケースが生じるものと考えられる。この様な場合であっても押圧操作を正しく検出させるために、２以上の電極パターンの静電容量の変化量から押圧力の変化を判別するのが望ましい。

例えば、操作位置ａ１の周囲に配置されている３つの電極パターンの静電容量の変化量に基づいて押圧力の変化を判別することが考えられる。この場合、静電パッド４３上での指の僅かな移動を押圧操作（強押し操作）と誤検知するのを防止させるという観点から、操作位置ａ１に対して互いに反対側に位置する電極パターンの静電容量を監視し、これらの電極パターンの静電容量の変化量から押圧力の変化を判別するのが望ましい。

この例には、操作位置ａ１に対して互いに反対側に位置する２つの電極パターン（位置ａ２及びａ３）の静電容量の変化量（それぞれｂ１及びｂ２）に基づいて、押圧力の変化を判別する場合が示されている。この様な構成によれば、静電パッド４３に指を軽く押し当てた状態での指の僅かな移動を押圧操作と誤って検知してしまうのを防止させることができる。

図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、図１の携帯電話機１の動作の一例を示したフローチャートであり、静電パッド４３によるキー入力時の処理手順が示されている。まず、操作位置検出部１１は、静電パッド４３に対するユーザ操作を検知すると、操作位置を判別してその判別結果を出力する(ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。

次に、表示制御部１４は、操作位置検出部１１による判別結果に基づいて、操作位置を示すカーソルＡ１を表示画面内に表示する（ステップＳ１０３）。表示制御部１４は、押圧操作検出部１２により押圧力の変化が検出され、或いは、静電パッド４３に対する操作が終了するまで、ステップＳ１０２及びＳ１０３の処理手順を繰り返す。

キー操作入力部１６は、押圧操作検出部１２により押圧力の変化が検出されると、押圧力の変化が検出された際の操作位置に基づいて、仮想キー４３ａの操作入力信号を生成する(ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。一方、押圧力の変化が検出される前に、静電パッド４３に対する操作が終了すると、操作入力信号を生成することなく、このキー入力動作は終了される(ステップＳ１０６）。

本実施の形態によれば、静電パッド４３に対する押圧力の増加を検出してキー入力が行われるので、静電パッド４３を操作してキー入力を行わせる場合に、指を静電パッド４３から離すことなくキー入力することができる。従って、指の接触を検知してキー入力を行わせる際の操作性を向上させることができる。また、指を静電パッド４３に近付けると、操作対象とする位置にカーソルＡ１が現れるので、カーソルＡ１を常に表示させるものに比べて、キー入力時におけるカーソルＡ１の移動量を抑制させることができる。

なお、本実施の形態では、操作位置がカーソルＡ１により表示され、指を静電パッド４３上でスライドさせた際にカーソルが移動する場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、仮想キー４３ａを示すアイコン２２ｂをハイライト表示（反転表示など）することにより操作位置を表示し、指をスライドさせた際にそのハイライト表示の表示位置を変更させるものであっても良い。

また、本実施の形態では、押圧力の変化が操作位置の周辺に配置されている電極パターンの静電容量の変化量に基づいて検出される場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、静電容量が所定の閾値を越えている電極パターンの数に基づいて指と静電パッド４３との接触面積を判別し、その判別結果に基づいて押圧力の変化を検出するものであっても良い。

本実施の形態による携帯情報端末の概略構成の一例を示した外観図であり、携帯情報端末の一例として折り畳み式の携帯電話機１が示されている。 図１の携帯電話機１における静電パッド４３の一例を示した平面図であり、フレキシブル基板上に形成された電極パターン５１及び５２が示されている。 図１の携帯電話機１の静電パッド４３を含む静電容量センサ１０の構成例を示した図である。 図１の携帯電話機１の構成例を示したブロック図であり、携帯電話機１内の機能構成の一例が示されている。 図１の携帯電話機１の要部における構成例を示した平面図である。 図１の携帯電話機１における静電パッド４３によるキー入力時の動作の一例を示した図である。 指を静電パッド４３に接触させた状態でさらに強く押し付けた際の指の様子を示した図である。 図１の携帯電話機１における押圧操作の検出時の動作の一例を示した図であり、強押し前及び強押し後における静電容量の分布が示されている。 図１の携帯電話機１の動作の一例を示したフローチャートであり、静電パッド４３によるキー入力時の処理手順が示されている。

符号の説明

１ 携帯電話機
２ 表示筐体
３ ヒンジ部
４ 操作筐体
１０ 静電容量センサ
１１ 操作位置検出部
１２ 押圧操作検出部
１３ 主制御部
１４ 表示制御部
１５ セルラー通信部
１６ キー操作入力部
２１ 受話用レシーバ
２２，２３ ディスプレイ
２２ａ キー配置表示エリア
２４ カメラ
４１ 送話用マイクロホン
４２ 操作キー
４３ 静電パッド
５１，５２ 電極パターン
６１ 定電流源
６２ 比較器
６３ タイマー
６４ 静電容量検出部
Ａ１ カーソル
Ｘ１〜Ｘ６，Ｙ１〜Ｙ６ 配線パターン

Claims (5)

1. 複数の電極が配置された薄膜からなり、上記各電極の静電容量を検出する静電容量センサと、
   上記静電容量センサの出力に基づいて、ユーザ操作の位置を検出する操作位置検出手段と、
   上記静電容量センサの出力に基づいて、上記ユーザ操作の押圧力の変化を検出する押圧操作検出手段と、
   上記静電容量センサの上記薄膜上に形成される仮想キーの配置を表示する表示画面を有する表示手段と、
   上記操作位置検出手段により検出された操作位置を上記表示画面内に表示する表示制御手段と、
   上記押圧操作検出手段により押圧力の増加が検出された場合に、上記操作位置に基づいて上記仮想キーの操作入力信号を生成するキー操作入力手段とを備えたことを特徴とする携帯情報端末。
2. 上記表示画面が、上記仮想キーとは異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末。
3. 上記キー操作入力手段は、ユーザが指を接触させながら上記薄膜上でスライドさせた際の操作の後に上記押圧力の増加が検出された場合に、押圧力の増加検出時の操作位置に基づいて上記操作入力信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末。
4. 上記押圧操作検出手段は、上記操作位置検出手段により検出された操作位置の周辺に配置されている上記電極の静電容量の変化量に基づいて、ユーザ操作の押圧力の増加を検出することを特徴とする請求項１に記載の携帯情報端末。
5. 表示画面を有する表示筐体と、操作キーを有する操作筐体と、表示筐体及び操作筐体を折り畳み可能に連結する連結部とからなる携帯電話機において、
   複数の電極が配置された薄膜からなり、上記操作キーよりも上記連結部側の上記操作筐体に設けられる静電パッドと、
   上記各電極の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
   上記静電容量検出手段による検出結果に基づいて、ユーザ操作の位置を検出する操作位置検出手段と、
   上記静電容量検出手段による検出結果に基づいて、上記ユーザ操作の押圧力の変化を検出する押圧操作検出手段と、
   上記静電パッド上に形成される仮想キーの配置を上記表示画面上に表示するとともに、上記操作位置検出手段により検出された操作位置を上記表示画面内に表示する表示制御手段と、
   上記押圧操作検出手段により押圧力の増加が検出された場合に、上記操作位置に基づいて上記仮想キーの操作入力信号を生成するキー操作入力手段とを備えたことを特徴とする携帯電話機。

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