JP2015038704A - 入力装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信機能を備える電子機器において、タッチパネル以外の入力装置を実現可能な技術を提供する。【解決手段】無線通信機能を有する電子機器１００において、アンテナ素子１０は、少なくともその一部が、電子機器１００の筐体上の入力インタフェースとして利用される入力領域とオーバーラップするよう配置される。無線部２０は、アンテナ素子１０を利用して無線通信する。入力検出部３０は、アンテナ素子１０の特性の変化にもとづき、入力領域に対するユーザ入力を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器に関し、特にそのユーザインタフェースに関する。

近年のスマートホン、タブレット端末、あるいはノート型コンピュータなどの電子機器に、ユーザインタフェースのひとつとして、タッチセンサが広く利用されている。タッチセンサは抵抗膜式あるいは静電容量式のものが主流である。

抵抗膜式のタッチセンサは、絶縁した状態で積層された２枚の金属薄膜と、２枚の金属薄膜の合成抵抗を測定する測定部と、を備える。このタッチセンサは、ユーザが接触する座標に応じて合成抵抗が変化することを利用する。

静電容量式のタッチセンサは、複数のセンサ電極と、各センサ電極の静電容量を測定する測定部と、を備える。ユーザの指があるセンサ電極に近接すると、そのセンサ電極が形成する静電容量が変化する。このタッチセンサは、複数のセンサ電極が形成する静電容量の相対的な変化量にもとづいてユーザが接触した座標を検出する。

これらのタッチセンサは透明電極を利用して構成され、ディスプレイパネルと重ねて配置され、タッチパネルを構成するのが一般的である。

米国特許第８２８４１６５号明細書

本発明者らは、かかる状況において以下の課題を認識するに至った。上述の電子機器において、電源ボタン、音量調節用のボタン、ホームボタンなど、タッチパネルとは独立したボタンが必要とされる場合がある。

従来では、このようなボタンは機械的スイッチを利用して構成するのが一般的であったが、機械的スイッチは長期的耐久性で劣り、また防水の観点からも望ましいものではない。

あるいは従来では、ソフトウェアボタン（ソフトウェアキーともいう）を利用する場合もあった。すなわち、ディスプレイ上にボタンのアイコンを表示し、タッチパネルを利用して、そのボタンへの入力を検出していた。ソフトウェアボタンでは、ディスプレイの表示領域の一部が浸食されるという問題がある。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、無線通信機能を備える電子機器において、タッチパネル以外の入力装置を実現可能な技術の提供にある。

本発明のある態様は、無線通信機能を有する電子機器に関する。電子機器は、アンテナ素子と、無線部と、入力検出部と、を備える。アンテナ素子は、少なくともその一部が、電子機器の筐体上の入力インタフェースとして利用される入力領域とオーバーラップするよう配置される。無線部は、アンテナ素子を利用して無線通信する。入力検出部は、アンテナ素子の特性の変化にもとづき、入力領域に対するユーザ入力を検出する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を、方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、無線通信用のアンテナを用いてユーザ入力を検出できる。

図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る電子機器を示す斜視図である。 電子機器を示すブロック図である。 アンテナ素子の特性の一例であるリターンロスの周波数特性を示す図である。 第１の実施例に係る電子機器を示すブロック図である。 第１のアルゴリズムにもとづく入力判定のフローチャートである。 単一のアンテナ素子に複数のボタンの機能が割り当てられた電子機器を示す図である。 図７（ａ）〜（ｄ）は、複数の入力領域それぞれをタッチしたときの、第１アンテナ素子のリターンロスの周波数特性の実測値を示す図である。 ２個のアンテナを備える電子機器のＲＳＳＩと、ダイバシティ制御およびユーザ判定の結果の対応関係を示す図である。 第２の実施例に係る電子機器を示すブロック図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、電子機器の変形例を示す図である。 図１１（ａ）〜（ｄ）は、電子機器の別の変形例を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（基本構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係るタッチ式入力装置２００を備える電子機器１００を示す斜視図である。電子機器１００は、携帯電話端末、タブレット端末、携帯型オーディオプレイヤ、据え置き型ゲーム機器の無線コントローラ、ノート型コンピュータ、ヘッドセット、ヘッドホン、ヘッドマウントディスプレイ、デジタルスチルカメラであり、無線通信機能を備える。

図１（ａ）は電子機器１００の外観を示す。電子機器１００の筐体１０２には、入力領域１０４が設けられる。この入力領域１０４は、入力インタフェースとして利用可能であり、そこにはボタン、キー、スイッチ、スライドバーなど（以下、ボタンと総称する）が割り当てられる。なお入力領域１０４は、必ずしも外部から目視で確認できる態様で設けられる必要はなく、筐体１０２のデザインを損なわないように、外部からは認識できなくても構わない。

図１（ｂ）には、電子機器１００の筐体１０２の内部が示される。上述のように電子機器１００は無線通信機能を有しており、したがって電子機器１００は、無線通信用のアンテナ素子（放射導体ともいう）１０を備える。このアンテナ素子１０は、送信用アンテナであっても受信用アンテナであっても送受兼用アンテナであってもよい。また無線通信の方式は何ら限定されるものではなく、アンテナ素子１０は、セルラー用アンテナ、ＧＰＳ用アンテナ、無線ＬＡＮ（Local Area Network）用アンテナ、Bluetooth（登録商標）用アンテナ、ワンセグ用アンテナ、ラジオ用アンテナ、その他のアンテナのいずれであってもよい。

図１（ｂ）に示すように、アンテナ素子１０は、筐体１０２の内側に設けられており、少なくともその一部が、入力領域１０４とオーバーラップするよう配置される。アンテナ素子１０は、その一端である給電端１２において無線部２０と接続され、その他端である開放端１４は開放されている。アンテナ素子１０は、Ｌ字型あるいはスパイラル型のモノポールアンテナであってもよいし、逆Ｆアンテナであってもよく、その形状や構造は特に限定されない。アンテナ素子１０は、入力装置２００の一部を構成する。

図２は、電子機器１００を示すブロック図である。
電子機器１００は、アンテナ素子１０、無線部（ＲＦ部）２０、ベースバンドプロセッサ４０、アプリケーションプロセッサ５０、サウンドプロセッサ５２、オーディオ出力装置５４、オーディオ入力装置５６、ディスプレイ装置５８、ユーザインタフェース装置６０および入力検出部３０を備える。

ベースバンドプロセッサ４０およびアプリケーションプロセッサ５０は、電子機器１００を統合的に制御する。これらは１チップ化されてもよい。

無線部２０は、アンテナ素子１０を利用して、図示しない基地局との間で無線通信する。より具体的には無線部２０は、ベースバンドプロセッサ４０から出力されるベースバンド信号を変調し、高周波信号に変換して、アンテナ素子１０から送信周波数の電波を放射せしめる。また無線部２０は、アンテナ素子１０が受信した基地局からの受信信号を復調し、ベースバンド信号に変換してベースバンドプロセッサ４０に出力する。無線部２０およびベースバンドプロセッサ４０は、公知の技術を用いればよい。

ユーザインタフェース装置６０は、タッチパネルやキーボードおよびその制御ＩＣなどを含む。アプリケーションプロセッサ５０は、ユーザインタフェース装置６０からのユーザ入力を検出する。

ディスプレイ装置５８は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）あるいは有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイと、その制御ＩＣ（ディスプレイドライバ）を含み、アプリケーションプロセッサ５０により生成された画像データを表示する。

サウンドプロセッサ５２は、音声信号の入出力を制御する。サウンドプロセッサ５２は、アプリケーションプロセッサ５０により生成されたオーディオ信号をアナログ信号に変換し、スピーカやヘッドホンなどのオーディオ出力装置５４に出力する。またサウンドプロセッサ５２は、マイクなどのオーディオ入力装置５６に入力されたアナログオーディオ信号をデジタル信号に変換し、アプリケーションプロセッサ５０に出力する。

入力検出部３０は、アンテナ素子１０の特性の変化にもとづき、入力領域１０４に対するユーザ入力を検出する。つまり、入力装置２００は、アンテナ素子１０および入力検出部３０によって構成される。ユーザ入力の検出結果は、ベースバンドプロセッサ４０に出力される。なお入力検出部３０の機能は、ベースバンドプロセッサ４０あるいはアプリケーションプロセッサ５０に統合されてもよい。

以上が入力装置２００およびそれを備える電子機器１００の基本構成である。続いてその原理を説明する。
ユーザの指が電子機器１００の入力領域１０４に接触すると、アンテナ素子１０の周波数特性が変化する。この周波数特性の変化は、アンテナ素子１０とユーザの指との間に容量が形成され、インピーダンス整合が乱されることにより起こる。

つまりユーザが入力領域１０４に接触しない状態（無入力状態ともいう）では、アンテナ素子１０の周波数特性は設計値に準じたものとなっている。より具体的には、無入力状態においてアンテナ素子１０の共振周波数は送信周波数あるいは受信周波数と一致しており、別の観点から言えば、アンテナ素子１０と無線部２０の間にはインピーダンス整合がとれている。

一方でユーザが入力領域１０４に接触した状態（入力状態ともいう）では、アンテナ素子１０の周波数特性が設計値から逸脱し、したがってその共振周波数が送信周波数（あるいは受信周波数ｆ_ＲＸ）からシフトし、またアンテナ素子１０と無線部２０の間にインピーダンス不整合が生ずる。

つまり入力検出部３０は、無線部２０からアンテナ素子１０側を望んだインピーダンスの変化にもとづき、入力領域１０４に対するユーザ入力を検出する。

図３は、アンテナ素子１０の特性の一例であるリターンロスの周波数特性を示す図である。実線（i）で示すように、無入力状態では、インピーダンス整合がとれているため、無線部２０からアンテナ素子１０側を見たリターンロスは、受信周波数ｆ_ＲＸで極小値をとる（つまりリターンロスが大きいといえる）。一方、一点鎖線（ii）で示すように、入力状態ではインピーダンス不整合が発生し、リターンロスが極小値をとる共振周波数が受信周波数ｆ_ＲＸからシフトする。

入力検出部３０は、アンテナ素子１０の周波数特性を所定の周期（たとえば数十Ｈｚ）で監視することにより、ユーザの入力の有無を検出することができる。「周波数特性」とは、詳しくは後述するが、アンテナを介した受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）、アンテナの受信感度、アンテナの通過特性（Ｓパラメータ、特にＳ２１特性、Ｓ１２特性）、反射特性（ＳパラメータのＳ１１特性、ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio、あるいはリターンロス）などが利用しうる。

以上が電子機器１００によるユーザ入力の検出の原理である。

続いて、電子機器１００の具体的な構成および処理を、いくつかの実施例にもとづいて説明する。
第１の実施例では、受信用（あるいは送受兼用）アンテナと無線部２０の受信部を利用して、ユーザ入力を検出する電子機器１００について説明する。
第２の実施例では、送信用（あるいは送受兼用）アンテナと無線部２０の送信部を利用して、ユーザ入力を検出する電子機器１００について説明する。

（第１の実施例）
図４は、第１の実施例に係る電子機器１００ａを示すブロック図である。
この電子機器１００ａは、アンテナ素子１０の周波数特性として、ＲＳＳＩを利用する。無線部２０は、受信部２１、送信部２２、アンテナスイッチ２３を備える。受信部２１および送信部２２は、アンテナスイッチ２３によって時分割でアンテナ素子１０と接続される。なおアンテナスイッチ２３に代えて、デュプレクサが用いられる場合もある。

受信部２１は、受信器２４、復調器２５、受信信号強度測定部２６を備える。受信器２４は、ＬＮＡ（低ノイズアンプ）やギルバートセルミキサー等を含み、アンテナ素子１０が受信した微弱な信号を増幅し、ローカル周波数に変換する。復調器２５は、受信器２４が受信した信号を復調する。

第１の実施例では、ユーザ入力の有無を判定するために、アンテナ素子１０の周波数特性として、ＲＳＳＩが利用される。

受信信号強度測定部２６は、アンテナ素子１０が受信する信号の強度（つまりＲＳＳＩ）を測定する。無線通信機能を有する電子機器の多くは、ダイバシティ制御やＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）制御を目的として受信信号強度の測定機能を搭載する場合が多く、電子機器１００はそれを入力検出に流用することができる。受信信号強度測定部２６は公知技術を用いればよい。

つまり、アンテナ素子１０が基地局から受ける電波強度を一定と仮定すると、ユーザ入力が無い無入力状態においては、受信周波数におけるアンテナ利得が高く、したがってＲＳＳＩは大きくなる。一方、ユーザの入力状態では、受信周波数におけるアンテナ利得は低下し、したがってＲＳＳＩは低下する。したがって図４の電子機器１００ａによれば、ＲＳＳＩを参照することにより、ユーザ入力の有無を検出することができる。

ここで、電子機器１００ａは必ずしも良好な無線環境下で使用されるとは限らない。つまりＲＳＳＩを参照する構成においては、ＲＳＳＩの低下が、ユーザ入力によるものであるか、基地局からの電波強度が低下したものであるかの区別がつけられない可能性がある。この問題は、以下のアルゴリズムにより解決される。

このアルゴリズムは、電子機器１００ａが複数のアンテナ素子１０を有する場合において有効である。ここでは、受信信号強度測定部２６は、複数のアンテナ素子１０それぞれについてＲＳＳＩを測定する。入力検出部３０は、複数アンテナ素子それぞれについて測定されたＲＳＳＩの相対的な関係にもとづいて、入力領域１０４に対するユーザ入力を検出する。

理解の容易化のため、２本のアンテナ素子１０（以下、第１アンテナと第２アンテナと称する）を想定し、両方が無線通信および入力ボタンに使用されるケースを考える。つまり電子機器１００は、複数の入力領域（以下、第１入力領域、第２入力領域と称する）１０４を備え、入力領域１０４ごとにユーザ入力の有無が判定される。

図５は、第１のアルゴリズムにもとづく入力判定のフローチャートである。

入力検出部３０は、以下の処理を所定の周期で繰り返し実行する。

はじめに、受信信号強度測定部２６は、第１アンテナ、第２アンテナそれぞれのＲＳＳＩを取得する。それらは、第１基準強度Ｄ_ＲＥＦ１、第２基準強度Ｄ_ＲＥＦ２としてメモリに保存される（Ｓ１００）。しばらく時間が経過した後（Ｓ１０２）、受信信号強度測定部２６は、現在の第１アンテナ、第２アンテナそれぞれのＲＳＳＩを取得する（Ｓ１０４）。それらは、第１検出強度Ｄ_１、第２検出強度Ｄ_２としてメモリに保存される。強度Ｄ_ＲＥＦ１、Ｄ_ＲＥＦ２、Ｄ_１、Ｄ_２は、ＲＳＳＩが大きいほど、大きな値を有するものとする。

続いて、入力検出部３０は、第１検出強度Ｄ_１と第１基準強度Ｄ_ＲＥＦ１の差分ΔＤ_１、第２検出強度Ｄ_２と第２基準強度Ｄ_ＲＥＦ２の差分ΔＤ_２を算出する（Ｓ１０６）。
ΔＤ_１＝Ｄ_ＲＥＦ１−Ｄ_１
ΔＤ_２＝Ｄ_ＲＥＦ２−Ｄ_２
差分ΔＤ_１は、基準となる状態からの強度の変化量を示す。

そして、差分ΔＤ_１が所定のしきい値ａ１より大きく（Ｓ１０８のＹ）、かつ差分ΔＤ_２がしきい値ａ２より大きい（Ｓ１１０のＹ）とき、つまり、第１アンテナおよび第２アンテナ両方のＲＳＳＩが低下した場合には、ユーザ入力とは無関係に無線環境が劣化したものと判定し（Ｓ１１２）、ステップＳ１００に戻る。

また差分ΔＤ_１が所定のしきい値ａ１より大きく（Ｓ１０８のＹ）、かつ差分ΔＤ_２がしきい値ａ２より小さい（Ｓ１１０のＮ）とき、つまり、第１アンテナのＲＳＳＩのみが低下し、第２アンテナのＲＳＳＩが実質的に低下していないときには、第１入力領域へのユーザ入力の可能性がある。入力検出部３０は、差分ΔＤ_１をボタン入力判定用のしきい値ｂ１と比較し、差分ΔＤ_１がしきい値ｂ１より大きいとき（Ｓ１１４のＹ）、第１入力領域へのユーザ入力が発生したものと判定する（Ｓ１１６）。差分Ｄ_１がしきい値ｂ１より小さいとき（Ｓ１１４のＮ）、第１入力領域へのユーザ入力は無いものと判定され、ステップＳ１００に戻る。

また差分ΔＤ_１がしきい値ａ１より小さく（Ｓ１０８のＮ）、かつ差分ΔＤ_２がしきい値ａ２より大きい（Ｓ１１８のＹ）とき、つまり、第２アンテナのＲＳＳＩのみが低下し、第１アンテナのＲＳＳＩが実質的に低下していないときには、第２入力領域へのユーザ入力の可能性がある。入力検出部３０は、差分ΔＤ_２をボタン入力判定用のしきい値ｂ２と比較し、差分ΔＤ_２がしきい値ｂ２より大きいとき（Ｓ１２０のＹ）、第２入力領域へのユーザ入力が発生したものと判定する（Ｓ１２２）。差分Ｄ_２がしきい値ｂ２より小さいとき（Ｓ１２０のＮ）、第２入力領域へのユーザ入力は無いものと判定され、ステップＳ１００に戻る。

また、差分ΔＤ_２が所定のしきい値ａ１より小さく（Ｓ１０８のＮ）、かつ差分ΔＤ_２がしきい値ａ２より小さい（Ｓ１１８のＮ）とき、無線環境が良好でユーザ入力がないものと判定され、ステップＳ１００に戻る。

以上が判定フローである。
このように入力検出部３０は、複数アンテナ素子それぞれの受信信号強度（ＲＳＳＩ）の相対的な関係にもとづいて、複数の入力領域に対するユーザ入力を検出する。これにより、無線環境が劣悪な場合に、ユーザ入力が誤検出されるのを防止できる。

また、図５のフローチャートにおいてステップＳ１００の基準強度Ｄ_ＲＥＦ１、Ｄ_ＲＥＦ２の取得は、時々刻々と得られる強度をそのまま用いてもよいし、ある区間にわたり移動平均してもよいし、フィルタリングしてもよい。

また、図５のフローチャートと並行して、複数のアンテナに関して、以下で説明するダイバシティ制御を行ってもよい。
複数のアンテナのうち所定のひとつ（たとえば第１アンテナ）が、優先使用されるよう定められている。ユーザ入力が発生せず、電波状態が良好な通常状態では、第１アンテナＡＮＴ１が使用される。第１アンテナＡＮＴ１の電波環境が悪化し、第２アンテナＡＮＴ２の電波環境の方が良好である場合、第２アンテナＡＮＴ２が使用される。
図５のフローチャートにおいて第１アンテナおよび第２アンテナ両方のＲＳＳＩが低下した場合には、ユーザ入力とは無関係に無線環境が劣化したものと判定される（Ｓ１１２）。この場合も、第１アンテナＡＮＴ１が使用される。
図５のフローチャートにおいて、第１入力領域（第１アンテナＡＮＴ１）へのユーザ入力が発生したものと判定された場合（Ｓ１１６）、ユーザ入力が発生していない第２アンテナＡＮＴ２が使用される。
図５のフローチャートにおいて、第２入力領域（第２アンテナＡＮＴ２）へのユーザ入力が発生したものと判定された場合（Ｓ１２２）、ユーザ入力が発生していない第１アンテナＡＮＴ１が使用される。

これまでは、ひとつのアンテナ素子がひとつの入力領域とオーバーラップする場合、言い換えれば、ひとつのアンテナ素子をひとつのボタンあるいはスイッチとして機能させる場合を説明したが、ひとつのアンテナ素子に、複数のボタンあるいはスイッチの機能を持たせることも可能である。

図６は、単一のアンテナ素子に複数のボタンの機能が割り当てられた電子機器１００ｂを示す図である。電子機器１００ｂは、２本のアンテナ素子１０ａ、１０ｂを備える。

筐体１０２のディスプレイパネル１０６が設けられた面Ｓ１の、ディスプレイパネル１０６と隣接した領域には、複数（ここでは４個）の入力領域１０４ａ〜１０４ｄが設けられる。入力領域１０４ａ〜１０４ｄはそれぞれが独立したボタンに対応する。たとえば入力領域１０４ａ〜１０４ｄは、十字状に配置される。

第１アンテナ素子１０ａは、それに割り当てられる４個の入力領域１０４ａ〜１０４ｄとオーバーラップするように形成される。

また、筐体１０２のディスプレイパネル１０６が設けられた表面Ｓ１とは別の側面Ｓ２の、左手の人差し指で接触可能な箇所にも、複数（ここでは２個）の入力領域１０４ｅ〜１０４ｆが設けられる。入力領域１０４ｅ〜１０４ｆもそれぞれが独立したボタンに対応する。

第２アンテナ素子１０ｂは、それに割り当てられる２個の入力領域１０４ｅ〜１０４ｆとオーバーラップするように形成される。

図７（ａ）〜（ｄ）は、複数の入力領域１０４ａ〜１０４ｄそれぞれをタッチしたときの、第１アンテナ素子１０ａのリターンロスの周波数特性の実測値を示す図である。（i）は無入力状態を、（ii）は入力状態を示す。図７（ａ）〜（ｄ）から分かるように、ユーザがタッチした位置に応じて、リターンロスの周波数特性は変化する。

この例では、受信周波数ｆ_ＲＸにおけるリターンロースは、入力領域１０４ａをタッチしたとき−１５ｄＢ、入力領域１０４ｂをタッチしたとき−７ｄＢ、入力領域１０４ｃをタッチしたとき−８．５ｄＢ、入力領域１０４ｄをタッチしたとき−１０ｄＢとなる。つまり同じ無線環境において電波を受信する場合、ＲＳＳＩの値は、リターンロスの値に応じて変化する。

したがって、入力領域１０４ａ〜１０４ｄそれぞれをタッチした４つの状態における受信周波数ｆ_ＴＸのリターンロスの値を予め取得しておくことにより、ＲＳＳＩにもとづいて、いずれの入力領域１０４ａ〜１０４ｄがタッチされたかを判定することができる。

複数のボタンが単一のアンテナ素子１０に割り当てられる場合、図５のフローチャートを以下のように修正すればよい。
第１アンテナ素子１０ａに関して、ステップＳ１１４のしきい値ｂ１は、それに割り当てられたボタンの数だけ用意される。つまり図７の構成では、しきい値ｂ１は、ｂ１ａ〜ｂ１ｄの４値が用意される。そして各しきい値ｂ１ａ〜ｂ１ｄと、差分ΔＤ_１の比較結果にもとづいて、いずれの入力領域にユーザ入力があったかを判定できる。

第２アンテナ素子１０ｂに関して、ステップＳ１２０のしきい値ｂ２は、それに割り当てられたボタンの数だけ用意される。つまり図７の構成では、しきい値ｂ１は、ｂ２ｅ、ｂ２ｆの２値が用意される。そして各しきい値ｂ２ｅ、ｂ２ｆと、差分ΔＤ_２の比較結果にもとづいて、いずれの入力領域にユーザ入力があったかを判定できる。

図８は、２個のアンテナを備える電子機器１００のＲＳＳＩと、ダイバシティ制御およびユーザ判定の結果の対応関係を示す図である。この例では、第１アンテナＡＮＴ１に２個の領域（ボタン）ｗ、ｘが割り当てられ、第２アンテナＡＮＴ２に２個の領域（ボタン）ｙ、ｚが割り当てられるものとする。

状態１では、２個のアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２のＲＳＳＩは標準的な値（１００）であり、アンテナＡＮＴ１が優先して通信に使用される。状態２では、アンテナＡＮＴ１の感度が改善されており、アンテナＡＮＴ１が優先して通信に使用される。状態３では、アンテナＡＮＴ２の感度が改善されており、アンテナＡＮＴ２が優先して通信に使用される。

状態４では、２個のアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２の両方のＲＳＳＩが低下する。これは、図５のフローチャートのステップＳ１１０のＹに相当し、ステップＳ１１２の無線環境の悪化と判断される。状態５では、２個のアンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２の両方のＲＳＳＩがさらに低下する。この場合も同様に無線環境の悪化と判断される。

状態６、７では、アンテナＡＮＴ１のＲＳＳＩのみが低下している。これは図５のフローチャートのステップＳ１１４のＹに相当し、アンテナＡＮＴ１に割り当てられた入力領域へのユーザ入力と判定される。アンテナＡＮＴ１のＲＳＳＩの低下量にもとづいて、ボタンｗとｘが判定される。

状態８、９では、アンテナＡＮＴ２のＲＳＳＩのみが低下している。これは図５のフローチャートのステップＳ１１８のＹに相当し、アンテナＡＮＴ２に割り当てられた入力領域へのユーザ入力と判定される。アンテナＡＮＴ２のＲＳＳＩの低下量にもとづいて、ボタンｙとｚが判定される。

状態１０、１１では、アンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２双方のＲＳＳＩが低下している。これは、無線環境の劣化の可能性が高く、図５の基準強度Ｄ_ＲＥＦ１、Ｄ_ＲＥＦ２も併せて低下する。状態１０、１１では、アンテナＡＮＴ１のＲＳＳＩの方が大きく低下しており、ΔＤ_２は非常に小さく、ΔＤ_１のみ大きくなる。これは図５のフローチャートのステップＳ１１４のＹに相当し、アンテナＡＮＴ１に割り当てられた入力領域へのユーザ入力と判定される。そしてアンテナＡＮＴ１のＲＳＳＩの低下量にもとづいて、ボタンｗとｘが判定される。

状態１２、１３では、アンテナＡＮＴ１、ＡＮＴ２双方のＲＳＳＩが低下している。これは、無線環境の劣化の可能性が高く、図５の基準強度Ｄ_ＲＥＦ１、Ｄ_ＲＥＦ２も併せて低下する。状態１２、１３では、アンテナＡＮＴ２のＲＳＳＩの方が大きく低下しており、ΔＤ_１は非常に小さく、ΔＤ_２のみ大きくなる。これは図５のフローチャートのステップＳ１２０のＹに相当し、アンテナＡＮＴ１に割り当てられた入力領域へのユーザ入力と判定される。そしてアンテナＡＮＴ２のＲＳＳＩの低下量にもとづいて、ボタンｙとｚが判定される。

以上、第１の実施例について説明した。
この電子機器１００によれば、アンテナ素子１０が配置される箇所を、ユーザ入力を検出可能な領域とすることができ、従来必要であった機械式のボタンや、タッチパネルが不要となる。

機械式ボタンやタッチパネルは、ある程度の広い面を必要とするのに対して、アンテナ素子１０を用いた入力インタフェースでは、アンテナ素子１０を配置できるスペースさえあれば十分であるため、狭い領域にボタンを配置することができる。また、機械式ボタンやタッチパネルは、平面上にしか設けることができないという制約を受けるが、アンテナ素子１０は３次元で任意の形状を形成できるため、筐体１０２の曲面に沿ってボタンを配置することも可能となる。つまり電子機器１００のデザイン上、あるいは機能上の設計自由度を格段に高めることができる。

機械式ボタンやタッチパネルは、外観上、認識しうる形態で構成せざるを得ないのにたいして、実施の形態に係る入力装置は、外観上認識しえない形態で構成することができる。これにより電子機器１００のデザイン上の制約を緩和できる。

また、機械式ボタンでは耐水性、防水性が問題となるが、アンテナ素子１０はシーリングされた筐体１０２の内部に形成でき、耐水性、防水性を高めることができる。また実施の形態に係る入力装置２００は、機械式ボタンのように可動部が存在しないため、耐久性、寿命の観点でも優れている。

また、第１の実施例のように、ユーザの入力検出にＲＳＳＩを利用する場合、既存のハードウェア資源を流用できるため、実施の形態に係る入力装置２００を構成するためのコストや回路面積の増大を抑制できる。

（第１の実施例の変形例）
図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、ユーザ入力の有無、あるいはユーザが接触した位置に応じて、共振周波数の位置はシフトしていく。そこで、入力検出部３０は、ＲＳＳＩを監視することに代えて、もしくはそれに加えて、アンテナ素子１０の共振周波数を測定してもよい。これによっても、ユーザ入力を検出できる。

また、無線環境が劣悪な環境においてユーザ入力を検出するために、電子機器１００自身が、受信周波数ｆ_ＲＸと同じ周波数のパイロット信号を発生し、パイロット信号に対するＲＳＳＩを測定してもよい。あるいは電子機器１００が、据え置き型ゲーム機のコントローラである場合、無線環境が劣悪な環境において、ゲーム機器の本体から、パイロット信号を送信するようにしてもよい。

（第２の実施例）
図９は、第２の実施例に係る電子機器１００ｃを示すブロック図である。第２の実施例では、送信用（あるいは送受兼用）アンテナ１０と無線部２０の送信部２２を利用して、ユーザ入力が検出される。

送信部２２は、変調器２７、送信器２８、アンテナ特性測定部２９を備える。変調器２７は、ベースバンドプロセッサ４０からベースバンド信号を変調する。送信器２８は、変調器２７からの信号を周波数変換し、増幅して、アンテナスイッチ２３を介してアンテナ素子１０へと出力し、アンテナ素子１０に送信周波数ｆ_ＴＸの電波を放射させる。

送信用のアンテナ素子１０についても、受信用のアンテナと同様に、ユーザが接触すると、その周波数特性が変化する。そこでアンテナ特性測定部２９は、アンテナ素子１０の特性、より具体的には反射特性を測定する。

たとえばアンテナ特性測定部２９は、送信周波数ｆ_ＴＸにおけるアンテナ素子１０のリターンロスを取得する。アンテナ素子１０と受信部２１のインピーダンス整合がとれている状態つまり無入力状態では、反射はゼロであるから、リターンロスは実質的に大きく（−∞ｄＢ）、したがって送信器２８がアンテナ素子１０に対して送信した電力は、ほとんどが反射せずにアンテナ素子１０から送信される。一方、ユーザ入力がある状態では、インピーダンス不整合により、送信器２８がアンテナ素子１０に送信した電力が反射して戻ってくる。送信器２８がアンテナ素子１０に対して出力した電力量は既知であるから、アンテナ素子１０により反射される電力を測定することにより、送信周波数ｆ_ＴＸにおけるリターンロスを測定できる。アンテナ特性測定部２９は、測定したリターンロスにもとづいて、ユーザ入力の有無を検出する。

以上が第２の実施例に係る電子機器１００ｃの構成である。
この電子機器１００ｃによれば、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
それに加えて、この第２の実施例に係る電子機器１００ｃは以下の利点を有する。第１の実施例のように、基地局からの電波を利用してアンテナ特性を測定する場合、圏外ではユーザ入力を検出できない。これに対して、第２の実施例では、自らが発生した信号にもとづいてアンテナ素子１０の特性を測定しているため、無線環境に依存せずにユーザ入力を検出できる。

（第２の実施例の変形例）
アンテナ特性測定部２９は、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）を測定してもよいし、反射係数（ＳパラメータのＳ１１）、アンテナ効率を測定してもよい。あるいは、無線部２０が、インピーダンスマッチングを調節するオートチューナを具備する場合、入力検出部３０は、オートチューナによる制御量を参照することにより、アンテナ素子１０の特性を測定してもよい。

以上、本発明について、いくつかの実施の形態およびいくつかの実施例をもとに説明した。これらの実施の形態、実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（第１の変形例）
第１、第２の実施の形態では、ひとつの入力領域を独立したボタンとして使用する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえば、ひとつの入力領域に、タッチパッドと同様の機能、つまり座標検出機能をもたせることも可能である。

図１（ｂ）に示すアンテナ素子１０には、ひとつの入力領域１０４が対応づけられている。図７を参照して説明したように、アンテナ素子１０の特性は、ユーザが接触した座標に応じて変化する。そこで、入力検出部３０によりアンテナ素子１０の特性の変化量を測定することで、ユーザがタッチした座標を特定することができる。これば、入力領域を、１次元、あるいは２次元のタッチパッドとして扱うことができることを意味する。

（第２の変形例）
入力検出部３０は、アンテナ素子１０の特性の変化量の時間波形を監視することで、ジェスチャ入力の検出も可能となる。たとえば図１（ｂ）の電子機器１００において、入力領域１０４上をユーザの指が第１の方向にスライドした場合、ＲＳＳＩは単調増加、あるいは単調増加するであろう。したがってＲＳＳＩの波形にもとづいて、スライド入力やフリック入力を検出できる。

（第２の変形例）
第１の実施例と第２の実施例に係る電子機器１００を組み合わせてもよい。すなわち、送信側と受信側の両方でアンテナ素子１０の特性を測定することにより、より検出精度を高めることができる。

（第３の変形例）
図１０（ａ）〜（ｄ）は、電子機器１００の変形例を示す図である。図１０（ａ）の電子機器１００ｄは、携帯電話端末あるいはタブレットＰＣであり、ディスプレイパネル１０６と隣接した領域に、複数のボタンが配置されている。複数のボタンは、（i）ホーム画面、ホームページへのアクセスする際に押下すべきホームボタンＢ１、（ii）前の画面やメニューに遷移し、あるいは直前の処理を取り消す際に押下すべきバックボタンＢ２、（iii）特定のメニュー画面を表示する際に押下すべきメニュー画面Ｂ３を含む。これらのボタンＢ１〜Ｂ３に対応する箇所がそれぞれ入力領域１０４ａ〜１０４ｃとなり、アンテナ素子１０は、３つの領域１０４ａ〜１０４ｃを横切るように形成される。

図１０（ｂ）の電子機器１００ｅも、携帯電話端末あるいはタブレットＰＣであり、その筐体１０２のエッジ部分に入力領域１０４が設けられ、アンテナ素子１０は、入力領域１０４とオーバーラップして形成されている。入力領域１０４ａは、たとえば左手で筐体１０２を把持したときに親指が容易にアクセス可能な位置であり、入力領域１０４ｂは、人差し指が容易にアクセス可能な位置である。これらの入力領域１０４ａ、１０４ｂは、音量ボタンや電源ボタン、あるいはホームボタン、バックボタン、メニューボタン等に割り当てることができる。

図１０（ｃ）の電子機器１００ｆは、携帯型ゲーム端末である。ゲーム端末は、ディスプレイパネル１０６と隣接して、左親指で操作する方向キー（十字キー）１１０、右親指で操作する複数の操作ボタン（操作キー）Ｂ１〜Ｂ４、左人差し指あるいは中指で操作する操作キーＢ５、右人差し指あるいは中指で操作する操作キーＢ６などを備える。これらのキーのいずれか、あるいは複数を、機械式ボタンに代えて、アンテナ素子１０を利用した入力装置で構成してもよい。

図１０（ｄ）の電子機器１００ｇは、据え置き型ゲーム端末の無線コントローラである。コントローラは、左親指で操作する方向キー（十字キー）１１０、右親指で操作する複数の操作ボタン（操作キー）Ｂ１〜Ｂ４、左人差し指あるいは中指で操作する操作キーＢ５、右人差し指あるいは中指で操作する操作キーＢ６、スタートボタンＢ７、セレクトボタンＢ８などを備える。これらのキーのいずれか、あるいは複数を、機械式ボタンに代えて、アンテナ素子１０を利用した入力装置で構成してもよい。

図１０（ｅ）の電子機器１００ｈは、ノート型コンピュータである。ディスプレイパネル１０６が設けられた上側の筐体（上蓋）のサイドエッジには、入力領域１０４ａ、１０４ｂが設けられる。コンピュータ上で実行されるＯＳ（Operating System）あるいはユーティリティソフトウェア、アプリケーションソフトウェアには、入力領域１０４ａ、１０４ｂを利用した入力操作が定義されている。たとえば、入力領域１０４ａ上で指をスライドさせる動作は、スクロールに割り当てることができる。また入力領域１０４ａ、１０４ｂを利用して、ユーザ認証を行うことも可能である。またユーザが、任意の入力操作を、入力領域１０４ａ、１０４ｂそれぞれに割り当て可能としてもよい。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、電子機器１００の別の変形例を示す図である。図１１（ａ）の電子機器は、たとえば携帯型ゲーム機器１００ｉである。携帯型ゲーム機器１００ｉの筐体１０２には、ストラップ１１０を巻き付けるためのストラップ取り付け部１１２ａ、１１２ｂが設けられる。入力領域１０４ａ、１０４ｂはそれぞれ、ストラップ取り付け部１１２ａ、１１２ｂの曲面に沿って形成される。入力領域１０４ａ、１０４ｂは、電源ボタンやスクロールボタンなどに利用することができる。

図１１（ｂ）の電子機器は、ワイヤレスヘッドホン１００ｊである。ワイヤレスヘッドホン１００ｊは、左右それぞれの耳を覆う筐体１２０ａ、１２０ｂを備える。筐体１０２の内部には、図示しない無線部やオーディオ用アンプが内蔵される。入力領域１０４は、筐体１０２の曲面に沿って形成される。入力領域１０４は、電源ボタン、ボリウムボタン、ミュートボタンなどに利用することができる。

図１１（ｃ）の電子機器は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１００ｋである。筐体１０２の内部には、図示しない無線部、ディスプレイ装置、画像処理ＩＣなどが内蔵される。入力領域１０４は、筐体１０２の曲面に沿って形成される。入力領域１０４は、電源ボタン、ボリウムボタン、ミュートボタン、視度調節用ボタン、画質調節用ボタンなどに利用することができる。

図１１（ｄ）の電子機器は、デジタルスチルカメラ１００ｌである。筐体１０２には、グリップ１２０が設けられる。たとえば入力領域１０４は、グリップ１２０に沿って形成される。一般的なデジタルスチルカメラ１００ｌには、露出やシャッタスピード、絞りなどを調節し、あるいはメニュー画面を操作するためのダイヤルが設けられる。たとえば入力領域１０４には、このダイヤルの機能の一部を割り当てることができる。

図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、アンテナ素子１０は３次元で任意の形状を形成できるため、筐体１０２の曲面に沿ってボタンを配置することが容易となり、電子機器１００のデザイン上、あるいは機能上の設計自由度を格段に高めることができる。

そのほか、実施の形態に係る入力装置２００は、さまざまな小型機器、ウェアラブルデバイスなどに実装することが可能である。

（第４の変形例）
実施の形態に係るアンテナ素子１０を利用した入力装置は、物理キーと異なり、ユーザが押下を確認しにくいという特性を有する。そこで電子機器１００は、ユーザ入力を検出すると、ビープ音や振動によりそれをユーザに通知してもよいし、ディスプレイパネル１０６上に、ユーザの操作入力やボタンの機能に対応して定められたアイコンを表示してもよい。またアンテナ素子１０を文字入力に利用する場合、ユーザが入力した文字をディスプレイパネル１０６に表示してもよい。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１００…電子機器、１０２…筐体、１０４…入力領域、１０６…ディスプレイパネル、Ｓ１…表面、１０…アンテナ素子、１０ａ…第１アンテナ素子、１０ｂ…第２アンテナ素子、１２…給電端、１４…開放端、２０…無線部、２１…受信部、２２…送信部、２３…アンテナスイッチ、２４…受信器、２５…復調器、２６…受信信号強度測定部、２７…変調器、２８…送信器、２９…アンテナ特性測定部、３０…入力検出部、４０…ベースバンドプロセッサ、５０…アプリケーションプロセッサ、５２…サウンドプロセッサ、５４…オーディオ出力装置、５６…オーディオ入力装置、５８…ディスプレイ装置、６０…ユーザインタフェース装置。

Claims (10)

1. 無線通信機能を有する電子機器であって、
   少なくとも一部が、前記電子機器の筐体上の入力インタフェースとして利用される入力領域とオーバーラップするよう配置されたアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子を利用して無線通信する無線部と、
   前記アンテナ素子の状態にもとづき、前記入力領域に対するユーザ入力を検出する入力検出部と、
   を備えることを特徴とする電子機器。
2. 前記無線部は、前記アンテナ素子が受信する信号の強度を測定する受信信号強度測定部を含み、
   前記入力検出部は、前記強度にもとづいて、前記ユーザ入力を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記無線部は、前記アンテナ素子に送信周波数の電波を放射せしめる送信部を含み、
   前記入力検出部は、前記送信周波数に対する前記アンテナ素子の反射特性を測定する反射特性検出部を含み、反射量にもとづいて前記ユーザ入力を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
4. 前記アンテナ素子は、複数の入力領域とオーバーラップするよう配置され、
   前記入力検出部は、前記アンテナ素子の特性の変化量にもとづいて、いずれの入力領域にユーザ入力があったかを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
5. 前記入力検出部は、前記アンテナ素子の特性の変化量にもとづいて、前記入力領域内でユーザが接触した座標を判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
6. 前記アンテナ素子は複数であり、
   前記無線部は、複数の前記アンテナ素子を利用して無線通信するよう構成され、
   複数の前記アンテナ素子は、異なる複数の入力領域とオーバーラップするように配置され、
   前記入力検出部は、複数の入力領域ごとに、前記ユーザ入力を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
7. 前記無線部は、複数の前記アンテナ素子それぞれが受信する信号の強度を測定する受信信号強度測定部を含み、
   前記入力検出部は、複数アンテナ素子それぞれについて測定された強度の相対的な関係にもとづいて、前記複数の入力領域それぞれに対するユーザ入力を検出することを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
8. 前記電子機器は携帯電話端末であり、
   前記入力領域は、筐体の液晶ディスプレイが設けられた表面上の前記液晶ディスプレイと隣接する箇所に設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電子機器。
9. 無線通信機能を有する電子機器に搭載される入力装置であって、
   少なくとも一部が、前記電子機器の筐体上の入力インタフェースとして利用される入力領域とオーバーラップするよう配置された通信用のアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子と接続される無線部から前記アンテナ素子側を望んだインピーダンスの変化にもとづき、前記入力領域に対するユーザ入力を検出する入力検出部と、
   を備えることを特徴とする入力装置。
10. 無線通信機能を有する電子機器においてユーザのタッチ入力を検出する方法であって、
    少なくとも一部が、前記電子機器の筐体上の入力インタフェースとして利用される入力領域とオーバーラップするように、通信用のアンテナ素子を配置するステップと、
    前記アンテナ素子と接続される無線部から前記アンテナ素子側を望んだインピーダンスを監視するステップと、
    前記インピーダンスの変化にもとづき、前記入力領域に対するユーザ入力を検出するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。

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