JP2015069541A - 静電容量式入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体を検出可能な空間距離を拡げた静電容量式入力装置を提供する。
【解決手段】開口部４が形成され、導電材料からなるケース３と、基板５および基板５上に搭載された複数の電極６からなり、複数の電極６が開口部４に位置するようにケース３に取り付けられたセンサ部２と、複数の電極６に電圧を印加して静電容量の変化を検出し、センサ部２に近接する物体の位置を検知する制御手段７と、を備えた静電容量式入力装置であって、制御手段７は、ケース３に電圧を印加して静電容量の変化を検出し、センサ部２に近接する物体の存在を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板上に配列された電極を利用して、物体の位置を特定する静電容量式入力装置に関する。

従来の静電容量式入力装置は、３個以上の電極が配列された電極群を備え、電極の接続先を切替えることで、遠方の物体を検出することでき、かつ近傍については高い分解能で物体を検出している（例えば、特許文献１参照）。

以下、図４を用いて、特許文献１に記載の物体検出装置について説明する。図４は、物体検出装置の構成図である。

特許文献１に記載の物体検出装置１００は、図４に示すように、３個以上の電極１１１が配列された電極群１０１と、電極切り替え信号に基づいて電極１１１の接続先を第１の接点１３３および第２の接点１３４の何れかに切り替え可能な電極切り替え部１３５と、第１の接点１３３および第２の接点１３４に接続される静電容量測定手段１０２と、電極切替え部１３５を制御する電極切り替え信号を出力するとともに、静電容量測定手段１０２の出力に基づいて物体の位置を検出するプロセッサ１０４とを備えたものである。

特開２００６−１４５４８８

しかし、従来の物体検出装置では、物体を検出可能な空間距離を拡げるには、１つの電極を大きくする必要があり、デザインなどの制約から、電極の数を増やすには限りがあった。このため、物体を検出可能な空間距離を更に拡げることができない、という問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するものであって、その目的は、物体を検出する空間距離を拡げた静電容量式入力装置を提供することである。

この課題を解決するために、請求項１に記載の静電容量式入力装置は、開口部が形成され、導電材料からなるケースと、基板および前記基板上に搭載された複数の電極からなり、複数の前記電極が前記開口部に位置するように前記ケースに取り付けられたセンサ部と、複数の前記電極に電圧を印加して静電容量の変化を検出し、前記センサ部に近接する物体の位置を検知する制御手段と、を備えた静電容量式入力装置であって、前記制御手段は、前記ケースに電圧を印加して静電容量の変化を検出し、前記センサ部に近接する物体の存在を検知すること、を特徴とする。

この構成の静電容量式入力装置では、センサ部よりも面積の広いケースを電極として利用したので、検出可能距離を更に大きくすることができる。

また、請求項２に記載の静電容量式入力装置では、前記ケースを絶縁保護材で囲ったこと、を特徴とする。

この構成の静電容量式入力装置では、ケース表面が絶縁されているため、ケース表面を触った場合に、電流が流れてしまうような不具合を防止することができる。

本発明によれば、センサ部よりも面積の広いケースを電極として利用することで、電極の数を増やしたり、電極の面積を大きくしたりすることなく、物体を検出する空間距離を拡げた静電容量式入力装置を提供することができる。

静電容量式入力装置１を示す斜視図である。 静電容量式入力装置１のシステム構成図である。 静電容量式入力装置１の断面構成図である。 特許文献１に係る物体検出装置１００の構成図である。

以下、本発明の第１実施形態について説明する。尚、各図において、Ｘ１方向を左方向、Ｘ２方向を右方向、Ｙ１方向を前方、Ｙ２方向を後方、Ｚ１方向を上方、Ｚ２方向を下方として、説明を進める。

本発明の実施形態における静電容量式入力装置１の構成について、図１ないし図３を用いて説明する。図１は、静電容量式入力装置１を示す斜視図である。図２は、静電容量式入力装置のシステム構成図である。図３は、静電容量式入力装置１の断面構成図である。

静電容量式入力装置１は、図１に示すように、センサ部２とケース３を備えている。

ケース３は、導電材料からなり、上面には開口部４が設けられており、制御手段７と電気的に接続されている。また、ケース３を絶縁保護材９で囲ってある。

センサ部２は、図２、図３に示すように、基板５と、基板５上に設けられた電極６と、電極６の表面を保護する保護シート８からなり、ケース３の開口部４にセンサ部２が露出するように取り付けられ、図示しないユーザの指先等の物体がセンサ部２に対して近接または接触すると、物体の近接状態または接触位置を検出できるようになっている。

電極６は、図２に示すように、基板５上にマトリックス状に複数配列されており、配線Ｗによって、制御手段７と夫々電気的に接続されている。本発明の実施形態では、４×４のマトリックス状に配列した１６個の電極を備えており、左後方から右後方に向かって、電極６１１、電極６２１、電極６３１、電極６４１、左後方から左前方に向かって、電極６１２、電極６１３、電極６１４と配列されている。

制御手段７は、センサ部２の電極６およびケース３に対して電圧を印加し、静電容量の変化を検出して物体の近接状態または接触位置を検出する。

次に、本発明の静電容量式入力装置における物体の検出動作について、説明する。

初めに、静電容量式入力装置のセンサ部に近接および接触している物体の位置を特定するための検出動作を説明する。制御手段７は、１６個の電極６の内の１つ、例えば、電極６１１を検出電極と定めるとともに、検出電極の周囲の電極６１２と電極６２１を駆動電極と定め、駆動電極に電圧を印加し、検出電極の電圧変化を検出することで電極間の静電容量変化を検出し、電極６１１付近における物体の近接または接触を検出する。

そして、制御手段７は、検出電極を右側に１つずらして電極６２１と定めるとともに、検出電極の周囲の電極を駆動電極と定め、駆動電極に電圧を印加し、検出電極の電圧変化を検出することで電極間の静電容量変化を検出し、電極６２１付近における物体の近接または接触を検出する。以下同様にして、検出電極を左右前後方向に移動させて、電極毎に物体の近接または接触を検出し、物体の位置を特定することができる。

次に、静電容量式入力装置のセンサ部から離れた位置にある物体を検出する時の検出動作を説明する。制御手段７は、１６個の電極６の内の全電極を検出電極とし、ケース３を駆動電極と定め、ケース３に電圧を印加する。ケース３に電圧を印加すると、ケース３と検出電極との間の形成される電界は、センサ部の電極間に形成されるものより極めて大きいものとなり長距離の検出が可能となる。

このように、本発明の静電容量式入力装置１では、開口部４が形成され、導電材料からなるケース３と、基板５および前記基板５上に搭載された複数の電極６からなり、複数の前記電極が前記開口部４に位置するように前記ケース３に取り付けられたセンサ部２と、複数の前記電極６に電圧を印加して静電容量の変化を検出し、前記センサ部２に近接する物体の位置を検知する制御手段７と、を備えた静電容量式入力装置であって、前記制御手段７は、前記ケース３に電圧を印加して静電容量の変化を検出するようにした。

これにより、電極６よりも面積の広いケース３を電極として利用することができ、物体の検出可能距離を更に大きくすることができる、という作用効果を奏する。

なお、本発明の実施形態においては、相互容量検出方式を用いた静電容量検出装置について説明したが、駆動電極と検出電極が兼用される自己容量検出方式を用いた静電容量検出装置にも適用可能であり、全ての電極とケース３を接続して１つの巨大電極とするようにしても良く、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。

１ 静電容量式入力装置
２ センサ部
３ ケース
４ 開口部
５ 基板
６ 電極
７ 制御手段
８ 保護シート
９ 絶縁保護材

Claims (2)

1. 開口部が形成され導電材料からなるケースと、
   基板および前記基板上に搭載された複数の電極からなり、複数の前記電極が前記開口部に位置するように前記ケースに取り付けられたセンサ部と、
   複数の前記電極に電圧を印加して静電容量の変化を検出し、前記センサ部に近接する物体の位置を検知する制御手段と、を備えた静電容量式入力装置であって、
   前記制御手段は、前記ケースに電圧を印加して静電容量の変化を検出し、前記センサ部に近接する物体の存在を検知することを特徴とする静電容量式入力装置。
2. 前記ケースを絶縁保護材で囲ったことを特徴とする請求項１記載の静電容量式入力装置。