JP2016024738A

JP2016024738A - 入力デバイス

Info

Publication number: JP2016024738A
Application number: JP2014150229A
Authority: JP
Inventors: 佑介高橋; Yusuke Takahashi
Original assignee: Sony Computer Entertainment Inc
Current assignee: Sony Interactive Entertainment Inc
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-02-08
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: US20160026259A1; JP6132817B2; US9626005B2

Abstract

【課題】タッチセンサーに対して情報の入力を行うための入力デバイスであって、誤検出を生じさせにくく、タッチセンサーに対する配置位置を比較的自由に選択可能な入力デバイスを提供する。
【解決手段】静電容量式のタッチセンサー１０２上に配置され、タッチセンサー１０２との間に静電容量を形成する導電部材１４と、タッチセンサー１０２のグラウンドに接続されるグラウンド端子１５ａと、導電部材１４とグラウンド端子１５ａとを結ぶ電流経路と、当該電流経路上に配置されるスイッチ１７と、を含み、スイッチ１７の切り替えに応じてタッチセンサー１０２の検出結果を変化させる入力デバイスである。
【選択図】図４

Description

本発明は、タッチセンサーに対して情報を入力する入力デバイスに関する。

ユーザーの指やスタイラスなどの物体の接触、又は接近を検出する静電容量式のタッチセンサーが知られている。このようなタッチセンサーは、例えばスマートフォンや携帯型ゲーム機などの情報処理装置に搭載され、外部からの情報の入力を受け付けるために用いられる（例えば特許文献１参照）。

このタッチセンサー上に配置される押しボタンがある。この押しボタンは、導電部材と連動して動くようになっており、ユーザーが押しボタンを押下すると、導電部材がタッチセンサーに接近する。この導電部材の動きをタッチセンサーが検出することにより、情報処理装置は押しボタンが押下されたことを検出する。このように、タッチセンサーまでの距離が変化する導電部材をタッチセンサー上に配置することで、ユーザーの指などに限らず、各種の方法でタッチセンサーに対する情報の入力が可能となる。

米国特許出願公開第２０１２／０１８８６９４号明細書

上述した押しボタンに用いられる導電部材は、常時タッチセンサーから電気的に独立しており、その電位が安定しない。また、押しボタンと導電部材が連動して動く構造のため、操作が行われる際に導電部材の動く量が制約される。これらの理由から、上述した押しボタンは、その操作がタッチセンサーで検出しにくく、誤検出が生じやすい。また、上述した押しボタンは、タッチセンサーの直上に配置する必要があり、タッチセンサーから離れた位置に配置することはできない。このように、導電部材とタッチセンサーとの間の距離を物理的に変化させることによってタッチセンサーに対する情報の入力を実現する入力デバイスは、誤検出を生じさせやすく、配置位置に関して制約を受けるという問題がある。

本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、タッチセンサーに対して情報の入力を行うための入力デバイスであって、誤検出を生じさせにくく、タッチセンサーに対する配置位置を比較的自由に選択可能な入力デバイスを提供することにある。

本発明に係る入力デバイスは、静電容量式のタッチセンサー上に配置され、当該タッチセンサーとの間に静電容量を形成する導電部材と、前記タッチセンサーのグラウンドに接続されるグラウンド端子と、前記導電部材と前記グラウンド端子とを結ぶ電流経路と、前記電流経路上に配置されるスイッチと、を含み、前記スイッチの切り替えに応じて前記タッチセンサーの検出結果を変化させることを特徴とする。

情報処理装置を正面側から見た斜視図である。情報処理装置を背面側から見た斜視図である。情報処理装置の底面図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスの正面図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスの右側面図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスの平面図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスの底面図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスの背面図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスを情報処理装置に取り付けた状態を示す正面図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスを情報処理装置に取り付けた状態の等価回路図である。本発明の第１の実施形態に係る入力デバイスを情報処理装置に取り付けた状態における各構成要素の接続関係を模式的に示す図である。スイッチがオフの状態におけるタッチセンサーの検出結果を説明するための図である。スイッチがオンの状態におけるタッチセンサーの検出結果を説明するための図である。本発明の第２の実施形態に係る入力デバイスを情報処理装置に取り付けた状態の等価回路図である。本発明の第２の実施形態におけるタッチセンサーの検出結果を説明するための図である。本発明の第３の実施形態に係る入力デバイスの構成を説明する図である。傾倒操作部材の一例を示す断面図である。傾倒操作部材の一例を示す平面図である。傾倒操作中の傾倒操作部材の様子を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。

［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態に係る入力デバイス１ａについて説明する。本実施形態に係る入力デバイス１ａは、タッチセンサーを備える情報処理装置１００に取り付けられる操作入力用アタッチメントであることとする。情報処理装置１００は、携帯型ゲーム機やスマートフォン、家庭用ゲーム機用のコントローラなど、タッチセンサーを備える各種のデバイスであってよい。以下では具体例として、情報処理装置１００は、その筐体表面にタッチセンサーが配置された携帯型ゲーム機であることとする。

図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、情報処理装置１００の外観の一例を示す図であって、図１Ａが正面側から情報処理装置１００を見た斜視図、図１Ｂが背面側から情報処理装置１００を見た斜視図、図１Ｃが情報処理装置１００の底面図である。これらの図に示されるように、情報処理装置１００の正面にはタッチパネル１０１が、背面にはタッチセンサー１０２が、それぞれ配置されている。また、情報処理装置１００の底面には、ＵＳＢ規格に対応した雌型のコネクタ１０３が設けられている。

タッチセンサー１０２は静電容量式のタッチセンサーであって、物体が検出面に接触するか、又は検出面上の所定の検出範囲まで接近した場合に、その物体の検出面上における位置を検出する。なお、本実施形態におけるタッチセンサー１０２は、同時期に検出面上の複数箇所で物体の検出が可能な多点検知型（マルチタッチ）のタッチセンサーであるものとする。

入力デバイス１ａは、ユーザーからの操作入力を受け付けて、その操作内容を情報処理装置１００の背面に配置されたタッチセンサー１０２に対して入力する。入力デバイス１ａは、タッチセンサー１０２の検出面を覆うように情報処理装置１００に取り付けられる。

図２Ａ〜図２Ｅは、入力デバイス１ａの外観の一例を示す図であって、図２Ａは入力デバイス１ａの正面図、図２Ｂは右側面図、図２Ｃは平面図、図２Ｄは底面図、図２Ｅは背面図である。これらの図に示されるように、入力デバイス１ａ正面（前面）の略全体にわたって凹部１１が形成されており、その凹部１１に情報処理装置１００が収容される。図３は、入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付けた様子を示す正面図である。入力デバイス１ａの正面上方には情報処理装置１００を固定するための爪部１２が設けられており、入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付ける際には、この爪部１２が情報処理装置１００に係合する。また、入力デバイス１ａの左右には、ユーザーが手で把持するための把持部１３Ｒ及び１３Ｌが設けられている。

凹部１１の底面には、４個の導電部材１４ａ〜１４ｄが配置されている。各導電部材１４は、矩形の薄い金属板であって、入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付けた際にタッチセンサー１０２の検出面と対向するように配置されている。なお、導電部材１４ａ〜１４ｄは、いずれもその位置が入力デバイス１ａの表面上において固定されている。そして、入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付けた状態では、入力デバイス１ａと情報処理装置１００との間の位置関係は変化しない。そのため、導電部材１４ａ〜１４ｄは、入力デバイス１ａの使用中、そのタッチセンサー１０２に対する相対位置が変化せず、導電部材１４ａ〜１４ｄとタッチセンサー１０２との間の距離も変化しない。

入力デバイス１ａの正面下方の凹部１１側面には、情報処理装置１００のコネクタ１０３に対応した形状の雄型のコネクタ１５が突出して設けられている。コネクタ１５は、入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付ける際にコネクタ１０３に挿入される。コネクタ１５内にはグラウンド端子１５ａが配置されており、このグラウンド端子１５ａは、入力デバイス１ａが情報処理装置１００に取り付けられる際にコネクタ１０３のグラウンド端子と電気的に接続される。

入力デバイス１ａの筐体表面には、４個の押しボタン１６ａ〜１６ｄが配置されている。これらの押しボタン１６に対応して、入力デバイス１ａ内部に４個のスイッチ１７ａ〜１７ｄが設けられている。押しボタン１６が押下されていない状態では対応するスイッチ１７はオフになっており、いずれかの押しボタン１６が押下されると、対応するスイッチ１７はオンになる。

図４及び図５は、本実施形態に係る入力デバイス１ａの動作原理を説明するための図であって、図４は入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付けた状態の等価回路図である。また、図５はその状態における各構成要素の接続関係を模式的に示す図である。なお、ここでは代表して導電部材１４ａとスイッチ１７ａの組み合わせを用いて入力デバイス１ａの動作原理を説明するが、他の導電部材１４ｂ〜１４ｄとスイッチ１７ｂ〜１７ｄの組み合わせについても、同様の接続関係により同様に機能するものとする。

これらの図に示されるように、入力デバイス１ａ内において、導電部材１４ａとグラウンド端子１５ａとは導線１８及び１９からなる電流経路によって接続されており、その電流経路の途中にスイッチ１７ａが配置されている。より具体的に、導電部材１４ａとスイッチ１７ａの一端とは導線１８によって電気的に接続されており、スイッチ１７ａの他端とグラウンド端子１５ａとは導線１９によって電気的に接続されている。また、本実施形態では、スイッチ１７ａに対して抵抗器２０が並列に接続されている。以下では、抵抗器２０の抵抗値をＲｓと表記する。

前述したように、入力デバイス１ａが情報処理装置１００に取り付けられる際には、グラウンド端子１５ａがコネクタ１０３のグラウンド端子と接続される。そのため、グラウンド端子１５ａは情報処理装置１００全体のグラウンドと電気的に接続されて同電位になる。これにより、グラウンド端子１５ａはタッチセンサー１０２のグラウンドとも電気的に接続されることになる。

入力デバイス１ａが情報処理装置１００に取り付けられた状態において、導電部材１４ａは、タッチセンサー１０２内の導電膜１０２ｂと保護層１０２ａを挟んで対向している。これにより、導電部材１４ａと導電膜１０２ｂとの間には静電容量Ｃｓｔが形成される。この静電容量Ｃｓｔは、図４に示すように、タッチセンサー１０２内に形成されている検出用の静電容量Ｃｓｅｎと並列接続される。

前述したように、押しボタン１６ａが押下されていない状態ではスイッチ１７ａはオフになっている。この状態では、静電容量Ｃｓｔには抵抗器２０経由でしか電流が流れない。ここで、抵抗値Ｒｓが十分大きければ静電容量Ｃｓｔには大きな電流が流れないため、静電容量Ｃｓｔに電荷が蓄積されるまでには比較的長い所要時間がかかる。以下に詳細に説明するように、この所要時間に対してタッチセンサー１０２の検出サイクルが十分短ければ、タッチセンサー１０２は導電部材１４ａの影響をほとんど受けず、その検出結果は導電部材１４ａが存在しない場合とほぼ変わらなくなる。そのため、スイッチ１７ａがオフのときには、あたかも導電部材１４ａが存在しないかのような検出結果が得られることになる。

図６Ａは、スイッチ１７ａがオフの状態におけるタッチセンサー１０２の検出結果を説明するための図であって、タッチセンサー１０２に蓄積される電荷の時間変化を示している。ここで、時刻ｔ０はタッチセンサー１０２の１回の検出が開始されるタイミングを示しており、この時刻ｔ０からタッチセンサー１０２への電圧Ｅの印加が開始される。また、時刻ｔ１はタッチセンサー１０２による検出が行われるタイミングを示している。以下では時刻ｔ０から時刻ｔ１までの経過時間を検出時間Ｔと表記する。図中の実線のグラフは、入力デバイス１が情報処理装置１００に取り付けられ、かつスイッチ１７ａがオフの状態のときの電荷の時間変化を示しており、図中の破線のグラフは、入力デバイス１が情報処理装置１００に取り付けられておらず、タッチセンサー１０２の検出面上に物体が存在しない場合の電荷の時間変化を示している。

図中の破線に示されるように、タッチセンサー１０２の検出面上に何の物体も存在しなければ、タッチセンサー１０２には静電容量Ｃｓｅｎによって時刻ｔ１までに以下の式に示される基準電荷ｑ０が蓄積される。
ｑ０＝Ｃｓｅｎ・Ｅ
タッチセンサー１０２は、時刻ｔ１までに蓄積された電荷の基準電荷ｑ０に対する差分値Δを、検出値として取得する。そして、この差分値Δが所定の判定閾値以上であれば、その検出位置に物体が存在すると判定し、判定閾値未満であれば、物体は存在しないと判定する。

導電部材１４ａがタッチセンサー１０２の検出面上に配置されて静電容量Ｃｓｔが形成される場合、十分長い時間が経過するまで待つことができれば、静電容量Ｃｓｔと静電容量Ｃｓｅｎとの合成容量（Ｃｓｔ＋Ｃｓｅｎ）によって、最終的にタッチセンサー１０２には以下の式に示される電荷ｑ２が蓄積されるはずである。
ｑ２＝（Ｃｓｔ＋Ｃｓｅｎ）・Ｅ
しかしながら本実施形態では、抵抗値Ｒｓが大きいので、この電荷ｑ２が蓄積されるまでに検出時間Ｔと比較して長い時間がかかる。そのため、タッチセンサー１０２の検出が行われる時刻ｔ１までに蓄積される電荷ｑ１は、図６Ａに示されるように基準電荷ｑ０とほとんど変わらない値となる。この場合、差分値Δは判定閾値未満となるので、タッチセンサー１０２は導電部材１４ａの存在を検出しない。

一方、押しボタン１６ａが押下されてスイッチ１７ａがオンになると、スイッチ１７ａ経由で導線１８及び１９に大電流が流れ、スイッチ１７ａがオフの場合と比較して短時間で静電容量Ｃｓｔに電荷が蓄積される。そのため、タッチセンサー１０２は導電部材１４ａの位置に物体の存在を検出することになる。

図６Ｂは、この場合のタッチセンサー１０２の検出結果を説明するための図であって、図６Ａと同様にタッチセンサー１０２に蓄積される電荷の時間変化を示している。図６Ｂにおける時刻ｔ０及びｔ１は、図６Ａと同様に、それぞれ電圧印加の開始タイミングとタッチセンサー１０２の検出タイミングを示している。また、図中の破線のグラフは検出対象の物体が存在しない場合の電荷の時間変化を示しており、実線のグラフは入力デバイス１が情報処理装置１００に取り付けられ、かつスイッチ１７ａがオンの状態のときの電荷の時間変化を示している。同図に示されるように、スイッチ１７ａがオンになっている場合には検出時間Ｔより短い時間でタッチセンサー１０２に電荷ｑ２が蓄積される。この場合、差分値Δ＝Ｃｓｔ・Ｅとなり、その大きさが判定閾値を超えるので、タッチセンサー１０２は導電部材１４ａの位置に物体が存在することを検出する。このように、スイッチ１７ａがオフからオンになったときにタッチセンサー１０２の検出結果が変化することで、情報処理装置１００はスイッチ１７ａの切り替えをタッチセンサー１０２によって検出することができる。

ここで、スイッチ１７ａの切り替えを検出する際の精度を向上させるためには、電荷ｑ２と基準電荷ｑ０との差を大きくすることが望ましく、そのためには静電容量Ｃｓｔを静電容量Ｃｓｅｎと比較して大きくする必要がある。そこで、可能な限り導電部材１４ａの面積を大きくするとともに、導電部材１４ａとタッチセンサー１０２との間に隙間をつくらないようにして導電部材１４ａから導電膜１０２ｂまでの距離を短くすることが望ましい。特に本実施形態では、入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付けた際には、常に導電部材１４ａがタッチセンサー１０２の表面に接触する状態が保たれるよう構成されている。

なお、本実施形態では、抵抗器２０経由で導電部材１４ａがグランド端子１５ａと接続されている。これにより、スイッチ１７ａがオフのときに、導電部材１４ａが電気的にタッチセンサー１０２から独立した状態（いわゆるフローティング）になることを防ぎ、導電部材１４ａの電位を安定させることができる。ただし、抵抗器２０がない場合には、スイッチ１７ａがオフの状態において静電容量Ｃｓｔに全く電流が流れず、スイッチ１７ａがオンに切り替われば静電容量Ｃｓｔに大電流が流れることになる。そのため、スイッチ１７ａがオフの状態において導電部材１４ａの電位が不安定になることを許容できるような検出条件の場合、原理的に抵抗器２０の存在は必須ではない。

以上説明したように、スイッチ１７ａの切り替えに応じてタッチセンサー１０２の検出結果が変化するので、これを利用して、入力デバイス１ａはユーザーの押しボタン１６ａに対する操作入力をタッチセンサー１０２に検出させることができる。より具体的に、ユーザーが押しボタン１６ａを押下すると、対応するスイッチ１７ａがオフからオンに切り替えられ、当該スイッチ１７ａと接続されている導電部材１４ａの位置に物体が存在することをタッチセンサー１０２が検出する。同様に、情報処理装置１００は、導電部材１４ｂ，１４ｃ，及び１４ｄそれぞれの位置におけるタッチセンサー１０２の検出結果を取得することで、押しボタン１６ｂ，１６ｃ，及び１６ｄのそれぞれがユーザーによって押下されたことも検出することができる。

本実施形態に係る入力デバイス１ａは、押しボタン１６の物理的な動きを電気的な信号に変換してタッチセンサー１０２に検出させるので、ユーザーによる操作入力の対象となる押しボタン１６をタッチセンサー１０２上に配置する必要がない。具体的に、押しボタン１６は、これと連動するスイッチ１７が電気的に導電部材１４及びグラウンド端子１５ａと接続されてさえいれば、タッチセンサー１０２から離れた任意の位置に配置することができる。また、タッチセンサー１０２上に配置する導電部材１４は、タッチセンサー１０２に対して相対移動させる必要がなく、タッチセンサー１０２と対向する固定した位置に配置すればよい。このため本実施形態に係る入力デバイス１ａの形状を設計する際には物理的な制約が少なく、デバイス自体を小型化、薄型化したり、押しボタン１６をユーザーが操作しやすい様々な位置や向きに配置したりすることができる。

また、本実施形態に係る入力デバイス１ａは、タッチセンサー１０２に印加される電圧Ｅによって静電容量Ｃｓｔに流れる電流を利用してスイッチ１７の切り替えを検出する。そのため、入力デバイス１ａ側に独自の電源を内蔵する必要がない。

また、本実施形態に係る入力デバイス１ａは、導電部材１４を単にタッチセンサー１０２上に配置し、グラウンド端子１５ａを情報処理装置１００のグラウンドと接続しさえすれば動作する。そのため、情報処理装置１００側に特別なハードウェア構成を設ける必要がなく、筐体表面にタッチセンサーを備える公知の各種の情報処理装置に対して、アタッチメントとして取り付けることができる。

また、本実施形態に係る入力デバイス１ａにおいては、情報処理装置１００のグラウンドと入力デバイス１ａのグラウンド端子１５ａとが電気的に接続されているので、導電部材１４が情報処理装置１００から電気的に独立した状態にならない。そのため、指やスタイラスなどタッチセンサーから電気的に独立した物体の位置をタッチセンサーに検出させる場合と異なり、ノイズ等によるタッチセンサーの誤検出が生じにくくなっている。

なお、以上の説明ではグランド端子１５ａをＵＳＢのコネクタ１０３内のグラウンド端子と接続することとしたが、グラウンド端子１５ａを情報処理装置１００に接続する方法はこのようなものに限られず、各種の方法を採用することができる。情報処理装置１００は、ＵＳＢのコネクタ１０３に限らず、イヤフォンやマイクロフォン、充電器を接続するためのコネクタなど、各種のコネクタを備えており、これらのコネクタ内にはグラウンド端子が内蔵されている。そこで入力デバイス１ａは、これらのコネクタのいずれかと対応する位置及び形状のコネクタ１５を設け、その内部に配置されたグラウンド端子１５ａを情報処理装置１００のグラウンドと接続させてもよい。

また、グラウンド端子１５ａは、入力デバイス１ａを情報処理装置１００に取り付けた際に、情報処理装置１００の筐体表面に露出している充電用の端子や、回路基板のグラウンドと導通しているネジなどに接触するよう構成されてもよい。この場合には、入力デバイス１ａはグラウンド端子１５ａを情報処理装置１００に接続するためのコネクタ１５を必要としないことになる。さらに、情報処理装置１００の筐体表面の一部が金属などの導電体で構成され、かつこの導電体が情報処理装置１００のグラウンドになっていれば、この導電体にグラウンド端子１５ａを接触させてもよい。

また、以上の説明では各導電部材１４は矩形の金属板であることとしたが、導電部材１４は矩形に限らず各種の形状であってよい。また、導電部材１４は、金属板ではなく、入力デバイス１ａの表面に膜状に形成された金属箔などであってもよいし、導電ゴムなどの樹脂製の部材であってもよい。あるいは、金属板の表面に導電ゴムを貼り付けるなど、複数の部品を組み合わせて導電部材１４を構成してもよい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る入力デバイス１ｂについて説明する。本実施形態に係る入力デバイス１ｂは、第１実施形態と同様に、導電部材１４、グラウンド端子１５ａ、押しボタン１６、スイッチ１７、導線１８及び１９、並びに抵抗器２０を備えている。なお、これらの構成要素のうち、第１実施形態と同様の機能を持つものについてはその詳細な説明を省略し、以下では第１実施形態と相違する点を中心に説明する。

第１実施形態と異なり、入力デバイス１ｂは可変抵抗器２１をさらに備えている。図７は、入力デバイス１ｂを情報処理装置１００に取り付けた状態の等価回路図である。同図に示されるように、可変抵抗器２１は導電部材１４とグラウンド端子１５ａを結ぶ電流経路上において、スイッチ１７と直列に接続されている。また、抵抗器２０はスイッチ１７及び可変抵抗器２１と並列に接続されている。以下では、可変抵抗器２１の抵抗値をＲｖと表記する。

この可変抵抗器２１は、押しボタン１６に対するユーザーの操作量に応じてその抵抗値Ｒｖの大きさが変化する。具体的に、ユーザーが押しボタン１６の押下を開始した場合、スイッチ１７がオフからオンに切り替わる。そして、さらにユーザーが押しボタン１６を押し込むと、その押し込んだ量に応じて可変抵抗器２１の抵抗値Ｒｖが変化する。このように押しボタン１６に対するユーザーの操作量に応じて抵抗値Ｒｖの大きさが変化する可変抵抗器２１は、公知の各種の手法によって実現できる。

本実施形態では、可変抵抗器２１の抵抗値Ｒｖの変化に応じて、タッチセンサー１０２の検出結果が変化する。そのため、タッチセンサー１０２の検出結果を参照することで、情報処理装置１００は、ユーザーが押しボタン１６をどの程度の操作量で操作したかを特定することができる。図８は、可変抵抗器２１の抵抗値Ｒｖの変化に応じたタッチセンサー１０２の検出結果の変化を説明するための図であって、図６Ａ及び図６Ｂと同様に、タッチセンサー１０２に蓄積される電荷の時間変化を示している。また、時刻ｔ０及びｔ１はそれぞれ電圧印加の開始タイミングとタッチセンサー１０２の検出タイミングを示しており、破線のグラフは検出対象の物体が存在しない場合の電荷の時間変化を示している。

同図においては、抵抗値Ｒｖが大きい場合、中間の場合、及び小さい場合のそれぞれにおける電荷の時間変化が実線Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３のグラフによって示されている。また、各場合における時刻ｔ１までに蓄積される電荷をそれぞれｑ３、ｑ４、及びｑ５とする。同図に示されるように、抵抗値Ｒｖが大きければ大きいほど、タッチセンサー１０２に電荷が蓄積されるまでに時間がかかるようになるため、時刻ｔ１において検出される電荷の量は少なくなり、差分値Δが小さくなる。そこで情報処理装置１００は、この差分値Δを取得してその大きさを評価することによって、ユーザーの押しボタン１６に対する操作量を特定することができる。

なお、以上の説明では押しボタン１６に対する操作量、すなわち、押しボタン１６が押し込まれた量を検出することとしたが、入力デバイス１ｂはこれに限らず、ユーザーが押しボタン１６を押下した際の押圧の強さを示す情報をタッチセンサー１０２に入力することとしてもよい。この場合には、押しボタン１６に対する押圧の強さに応じて可変抵抗器２１の抵抗値Ｒｖが変化する構成とすればよい。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る入力デバイス１ｃについて説明する。以上の説明では、いずれの実施形態においても入力デバイスはユーザーの押しボタン１６に対する操作入力の内容を示す情報をタッチセンサー１０２に対して入力することとした。しかしながら本発明の実施の形態に係る入力デバイスは、ユーザーによる操作入力の内容に限らず、その他の情報をタッチセンサーに入力するものであってもよい。本実施形態に係る入力デバイス１ｃはこのような場合の一例を示すものであって、Ｎビットのデジタルデータを情報処理装置１００に対して入力する。

図９は、Ｎ＝４の場合の入力デバイス１ｃの構成例を説明するための図である。この例における入力デバイス１ｃは、４個の導電部材１４ａ〜１４ｄと、４個の外部スイッチ２２ａ〜２２ｄと、集積回路２３と、を含んでいる。また、集積回路２３内には４個のスイッチ素子２４ａ〜２４ｄが含まれており、各スイッチ素子２４には抵抗器が並列に接続されている。第１実施形態と同様に、４個の導電部材１４ａ〜１４ｄはタッチセンサー１０２上に配置される。各導電部材１４は外部スイッチ２２を経由して集積回路２３と接続されている。また、集積回路２３内においてスイッチ素子２４と接続されている。各外部スイッチ２２は、集積回路２３と対応する導電部材１４との接続切り替えに用いられる。

入力デバイス１ｃがタッチセンサー１０２に対して情報を入力する際には、まず４個の外部スイッチ２２をオンに切り替える。そして、入力すべきデジタルデータに応じてスイッチ素子２４ａ〜２４ｄのそれぞれを切り替えることによって、タッチセンサー１０２に対して情報を入力する。例えば「１１０１」という４ビットのデータを入力する際には、スイッチ素子２４ａ，２４ｂ，及び２４ｄをオンに切り替え、スイッチ素子２４ｃはオフの状態のままにする。これにより、第１実施形態などと同様の動作原理によりタッチセンサー１０２は導電部材１４ａ，１４ｂ，及び１４ｄの配置位置に物体の存在を検出するので、情報処理装置１００はその検出結果をデコードすることで「１１０１」という４ビットのデータを取得できる。このような処理を所定の周期で繰り返すことによって、１度に４ビットずつ、入力デバイス１ｃは情報処理装置１００に対してデジタルデータを入力することができる。

［変形例］
本発明の実施の形態の係る入力デバイスは、以上説明したものに限られない。例えば以上の説明では、入力デバイスは情報処理装置と分離しており、後から情報処理装置に取り付けて使用する操作入力用アタッチメントであることとした。しかしながら、入力デバイスは情報処理装置の筐体内に配置され、情報処理装置と一体に製造されることとしてもよい。この場合にも、タッチセンサーから離れた位置に押しボタンを配置し、その押しボタンに対する操作入力の内容をタッチセンサーに入力することができる。なお、この場合にはタッチセンサーの検出面のうち、少なくとも導電部材が配置される領域は情報処理装置の筐体表面に露出しておらずともよい。

また、第１及び第２実施形態では押しボタンに対するユーザーの操作入力の内容をタッチセンサーに対して入力することとしたが、これに限らず本発明の実施の形態に係る入力デバイスは各種の操作部材に対するユーザーの操作内容をタッチセンサーに入力することとしてもよい。この場合にも、入力デバイスは、操作部材と連動するスイッチを内蔵し、操作部材が操作された際には連動してスイッチのオン／オフを切り替えることとする。これにより本発明の実施の形態に係る入力デバイスは、押しボタンに限らず、各種の操作部材に対する操作があったことをタッチセンサーに入力することができる。また、操作部材は回転操作や傾倒操作が可能な種類のものであってもよい。この場合、操作部材を回転させたり傾倒させたりする操作の操作量に応じて可変抵抗器の抵抗値が変化するように構成することで、その操作部材に対してユーザーが行った操作の量を情報処理装置に検出させることができる。

ここで、傾倒操作部材に対する傾倒操作の内容をタッチセンサーに入力する手法の一例について、説明する。この例における入力デバイスは、傾倒操作部材２００を備えている。図１０Ａ及び図１０Ｂは傾倒操作部材２００の形状を示す図であって、図１０Ａが側面方向から見た断面図、図１０Ｂが平面図である。これらの図に示されるように、傾倒操作部材２００は、円板状の操作部２０１と、支持部２０２と、ヒンジ２０３と、を備えて構成されている。操作部２０１の下面には、支持部２０２を中心にリング状の導電部材２０４が固定されている。導電部材２０４は、抵抗器２０５を介してグラウンド端子２０６と接続されており、グラウンド端子２０６は前述したグラウンド端子１５ａと同様にタッチセンサー１０２のグラウンドと接続される。

この例では、ヒンジ２０３がタッチセンサー１０２の保護層１０２ａの上に固定されており、支持部２０２はタッチセンサー１０２の検出面に対して略垂直に立設するように支持されている。支持部２０２は、ヒンジ２０３を支点として３６０度任意の方向に傾けられるように構成されている。ユーザーは、例えば操作部２０１の上面を指で押さえて支持部２０２を傾ける操作を行う。

導電部材２０４は、タッチセンサー１０２内の導電膜１０２ｂとの間で静電容量を形成する。そして、この導電部材２０４から導電膜１０２ｂまでの距離は、ユーザーの傾倒操作によって変化する。図１１は傾倒操作中の傾倒操作部材２００の様子を示す図である。同図に示すように、ユーザーがいずれかの方向（ここでは紙面左方向）に向けて傾倒操作を行うと、傾倒操作が行われた方向において導電部材２０４が導電膜１０２ｂに接近する。これに応じてタッチセンサー１０２は、図中の位置Ｐの近傍において物体の存在を検出する。この位置Ｐの基準位置（ヒンジ２０３が配置された位置）に対する向きを特定することで、情報処理装置１００は、ユーザーがいずれの方向に傾倒操作部材２００を傾けたかを特定する。

なお、この例においても、抵抗器２０５を介して導電部材２０４が情報処理装置１００のグラウンドと接続されているので、第１実施形態に係る入力デバイス１ａなどと同様に、導電部材２０４が情報処理装置１００から電気的に独立することを防ぎ、その電位を安定させることができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ入力デバイス、１１凹部、１２爪部、１３Ｒ，１３Ｌ把持部、１４ａ〜１４ｄ導電部材、１５コネクタ、１５ａグラウンド端子、１６ａ〜１６ｄ押しボタン、１７ａ〜１７ｄスイッチ、１８，１９導線、２０抵抗器、２１可変抵抗器、２２ａ〜２２ｄ外部スイッチ、２３集積回路、２４ａ〜２４ｄスイッチ素子、１００情報処理装置、１０１タッチパネル、１０２タッチセンサー、１０２ａ保護層、１０２ｂ導電膜、１０３コネクタ。

Claims

静電容量式のタッチセンサー上に配置され、当該タッチセンサーとの間に静電容量を形成する導電部材と、
前記タッチセンサーのグラウンドに接続されるグラウンド端子と、
前記導電部材と前記グラウンド端子とを結ぶ電流経路と、
前記電流経路上に配置されるスイッチと、
を含み、
前記スイッチの切り替えに応じて前記タッチセンサーの検出結果を変化させる
ことを特徴とする入力デバイス。
請求項１に記載の入力デバイスにおいて、
前記スイッチと並列接続される抵抗器をさらに含む
ことを特徴とする入力デバイス。
請求項１又は２に記載の入力デバイスにおいて、
ユーザーによって操作される押しボタンをさらに含み、
前記スイッチは、前記押しボタンの押下により切り替えられる
ことを特徴とする入力デバイス。
請求項３に記載の入力デバイスにおいて、
前記スイッチと直列接続され、前記押しボタンに対するユーザーの操作量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器をさらに含む
ことを特徴とする入力デバイス。