JP5887181B2 - 電子機器の入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器のための入力装置に関し、特に静電容量方式のタッチセンサを備えた入力装置に関するものである。

従来、静電容量方式のタッチセンサを用いた入力装置において、例えば特許文献１に示すように、入力操作の検知に際して振動センサを併用して入力操作の有効性を判定するものがある。

特表２０１０−５３９６２４号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている振動センサは、操作者による「タップ操作」を検知するために有効であるものの、いわゆるＰＣ用のキーボードの入力姿勢の典型である「手置き状態」に伴う静的荷重を検知することが困難であるという欠点がある。ここで、前記した「タップ操作」とは、キーボード上の任意の場所を瞬間的に押してキー入力を行うことを意味している。また、前記した「手置き状態」とは、例えばタイピングの際に、操作者がキーボード上のホームポジションに手を置いて継続的に接触している状態を意味している。すなわち、「手置き状態」とは、操作者の指等とキーボードとが接触しているものの、「タップ操作」のようなキー入力操作を構成しない状態を意味している。

このように、特許文献１で提案されている技術は、操作者の指等が単にキーボードに触れているだけの「手置き状態」と、操作者によって実際にキー入力操作が行われている「タップ操作」との判別が不可能であるため、例えば「手置き状態」を伴わない（入力姿勢にない）入力操作を検知してしまい、誤入力が発生する場合があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであって、静電容量方式のタッチセンサを用いた入力装置において、タップ操作以外の状態、例えば入力操作の前提となる手置き状態（入力姿勢）の有無を検知して誤入力を防止することができる入力装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために請求項１に係る電子機器の入力装置は、操作者の入力操作が行われる入力操作部と、当該入力操作部の入力操作に伴う静電容量の変化を検知するタッチセンサと、前記入力操作部の加速度を検知し、当該加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、を備える電子機器の入力装置であって、前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた第１遮断周波数を超える周波数成分を除去するローパスフィルタと、前記第１遮断周波数を超える周波数成分が除去された電圧が予め定められた第１基準電圧値を超えるか否かを判定する第１比較器と、前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた第２遮断周波数未満の周波数成分を除去するハイパスフィルタと、前記第２遮断周波数を超える周波数成分が除去された電圧が予め定められた第２基準電圧値を超えるか否かを判定する第２比較器と、を備える加速度情報検出判定回路と、前記静電容量の変化量が予め定められた基準変化量を超えるか否かを判定する入力情報判定部と、前記加速度情報検出判定回路によって前記第１基準電圧値および前記第２基準電圧値を超えると判定され、かつ、前記入力情報判定部によって前記基準変化量を超えると判定された場合、かつ、その判定された電圧に対して時系列的に連続した次の電圧が入力され、前記次の電圧が前記第２基準電圧値を超えないと前記加速度情報検出判定回路によって判定された場合に、前記操作者が前記入力操作部に対して長押し操作を行ったことを判定する操作判定部と、を備える構成とした。

このような構成を備える電子機器の入力装置は、例えば第１遮断周波数を、操作者の手置き状態における入力操作部の加速度に基づいて予め定め、ローパスフィルタによって、当該第１遮断周波数を超える高周波数成分を除去することで、手置き状態の特徴である低周波数成分のみを通過させるため、入力操作部の継続的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力していない手置き状態を判別することができる。また、電子機器の入力装置は、例えば第２遮断周波数を、操作者のタップ操作の際における入力操作部の加速度に基づいて予め定め、ハイパスフィルタによって、当該第２遮断周波数未満の低周波数成分を除去することで、タップ操作の特徴である高周波数成分のみを通過させるため、入力操作部の瞬間的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力したタップ操作を判別することができる。そして、電子機器の入力装置は、入力操作部に対する１つの入力に対して、これらの２つのフィルタリングを同時に行うことで、操作者の手置き状態とタップ操作とが同時に行われている状態である長押し状態や、長押し状態のまま指をスライドさせるスライド操作を判別することができる。

前記課題を解決するために請求項２に係る電子機器の入力装置は、操作者の入力操作が行われる入力操作部と、当該入力操作部の入力操作に伴う静電容量の変化を検知するタッチセンサと、前記入力操作部の加速度を検知し、当該加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、を備える電子機器の入力装置であって、前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた遮断周波数を超える周波数成分を除去するローパスフィルタと、当該周波数成分除去後の電圧が予め定められた基準電圧値を超えるか否かを判定する比較器と、を備える加速度情報検出判定回路と、前記静電容量の変化量が予め定められた基準変化量を超えるか否かを判定する入力情報判定部と、前記加速度情報検出判定回路によって前記基準電圧値を超えると判定され、かつ、前記入力情報判定部によって前記基準変化量を超えると判定された場合に、前記操作者が前記入力操作部に対して手置き状態であることを判定する操作判定部と、を備える構成とした。

このような構成を備える電子機器の入力装置は、例えば遮断周波数を、操作者の手置き状態における入力操作部の加速度に基づいて予め定め、ローパスフィルタによって、当該遮断周波数を超える高周波数成分を除去することで、手置き状態の特徴である低周波数成分のみを通過させるため、入力操作部の継続的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力していない手置き状態を判別することができる。また、電子機器の入力装置は、操作者の手置き状態を判別することができるため、その反対の状態、すなわち操作者のタップ操作も同時に判別することができる。

前記課題を解決するために請求項３に係る電子機器の入力装置は、操作者の入力操作が行われる入力操作部と、当該入力操作部の入力操作に伴う静電容量の変化を検知するタッチセンサと、前記入力操作部の加速度を検知し、当該加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、を備える電子機器の入力装置であって、前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた遮断周波数未満の周波数成分を除去するハイパスフィルタと、当該周波数成分除去後の電圧が予め定められた基準電圧値を超えるか否かを判定する比較器と、を備える加速度情報検出判定回路と、前記静電容量の変化量が予め定められた基準変化量を超えるか否かを判定する入力情報判定部と、前記加速度情報検出判定回路によって前記基準電圧値を超えると判定され、かつ、前記入力情報判定部によって前記基準変化量を超えると判定された場合に、前記操作者が前記入力操作部に対してタップ操作を行ったことを判定する操作判定部と、を備える構成とし、前記遮断周波数は、タップ操作の特徴を示す周波数成分によって予め定められることとした。

このような構成を備える電子機器の入力装置は、例えば第２遮断周波数を、操作者のタップ操作の際における入力操作部の加速度に基づいて予め定め、ハイパスフィルタによって、当該第２遮断周波数未満の低周波数成分を除去することで、タップ操作の特徴である高周波数成分のみを通過させるため、入力操作部の瞬間的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力したタップ操作を判別することができる。また、電子機器の入力装置は、操作者のタップ操作を判別することができるため、その反対の状態、すなわち操作者の手置き状態も同時に判別することができる。

そして、請求項４に係る電子機器の入力装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る電子機器の入力装置であって、前記タッチセンサが、複数の領域に分割して設けられ、それぞれの領域の静電容量の変化を検知し、前記加速度センサが、前記タッチセンサに対応して複数の領域に分割して設けられ、それぞれの領域の加速度を検知する構成とした。

このような構成を備える電子機器の入力装置は、入力操作部におけるそれぞれの領域で操作者による手置き状態、タップ操作または長押し操作の有無を判別することができる。

本発明に係る電子機器の入力装置によれば、加速度センサと、加速度情報検出判定回路によるフィルタリング処理によって、タップ操作以外の状態、例えば入力操作の前提となる手置き状態（入力姿勢）の有無を検知することができる。

本発明の実施形態に係る電子機器の入力装置の外観を示す概略図であり、（ａ）は入力装置の平面図、（ｂ）は入力装置の正面図、（ｃ）は入力装置の右側面図である。 本発明の実施形態に係る電子機器の入力装置が備える入力制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る電子機器の入力装置が備える加速度情報検出判定回路の構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態に係る電子機器の入力装置が備える操作判定部における処理を示す真理値表である。 本発明の第１実施形態に係る電子機器の入力装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る電子機器の入力装置が備える加速度情報検出判定回路の構成を示す回路図である。 本発明の第２実施形態に係る電子機器の入力装置が備える操作判定部における処理を示す真理値表である。 本発明の第３実施形態に係る電子機器の入力装置が備える加速度情報検出判定回路の構成を示す回路図である。 本発明の第３実施形態に係る電子機器の入力装置が備える操作判定部における処理を示す真理値表である。

以下、本発明の実施形態に係る電子機器の入力装置（以下、適宜「入力装置」と省略する）について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一の名称および符号については原則として同一の手段を示しており、詳細説明を適宜省略する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る入力装置１の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。入力装置１は、例えばＰＣ等の電子機器を操作するためのものである。入力装置１は、具体的には図１（ａ）に示すように、ＰＣに文字を入力するための静電容量方式のＰＣ用キーボード装置である。入力装置１は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、入力操作部１ａとケース部１ｂとから構成されており、当該ケース部１ｂ内に入力制御部１ｃが格納されている。

入力操作部１ａは、操作者の入力操作が行われる操作面である。入力操作部１ａは、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、１枚の板状部材で構成されている。従って、入力操作部１ａは、一般的なキーボードと異なりキーごとの凹凸がなく、平坦に形成されている。また、入力操作部１ａの上面は、図１（ａ）に示すように、キーがＱＷＥＲＴＹ配列で並べられた一般的なメカニカルなキーボードのキーキャップに対応して、複数の領域Ａｒ(一部のみ図示)に区画されている。そして、当該複数の領域Ａｒには、それぞれを識別するための文字記号Ｌｓが印刷等の手段によって設けられている。操作者は、当該文字記号Ｌｓをタップ操作することで、ＰＣ等の電子機器に文字を入力して操作することができる。

なお、図１（ａ）では、説明の便宜上、入力操作部１ａの領域Ａｒを破線で囲って示しているが、実際には各領域Ａｒの境界は明示されておらず、操作者には視認できない。但し、入力操作部１ａにおける各領域Ａｒの境界は、例えば印刷等の手段で明示することで、操作者が視認できるように構成しても構わない。

ケース部１ｂ内に格納された入力制御部１ｃは、操作者による入力操作を判定するための機構であり、入力装置１の主要部である。入力制御部１ｃは、ここで図２に示すように、タッチセンサ１１、入力情報検出回路１２、加速度センサ１３および加速度情報検出判定回路１４から構成される検出部１０と、入力情報判定部２１１および操作判定部２１２から構成されるデータ処理部２１と、記憶部２２とを備えている。以下、入力制御部１ｃの各構成について説明する。

タッチセンサ１１は、入力操作部１ａの入力操作に伴う静電容量の変化を検知するものである。すなわち、タッチセンサ１１は、入力操作部１ａに操作者の指等の体の一部が接触することで生じる静電容量の変化を検知する。タッチセンサ１１は、ここでは図１および図２に示すように、入力操作部１ａの各領域Ａｒに対応して複数設けられている。すなわち、タッチセンサ１１は、複数の領域Ａｒに分割して設けられ、それぞれの領域Ａｒの静電容量の変化を検知できるように構成されている。

タッチセンサ１１は、より具体的には、各領域Ａｒ（図１（ａ）参照）の直下に位置するように、ケース部１ｂ内部に配置される図示しない基板上に設けられている。そして、タッチセンサ１１は、操作者の指等が接触した領域Ａｒにおける静電容量の変化を検知し、図２に示すように、当該静電容量の変化を入力情報検出回路１２に出力する。

入力情報検出回路１２は、静電容量の変化を検知したタッチセンサ１１の位置と、静電容量の変化量（タッチセンサ１１の反応値)とを制御回路部２０に出力するものである。ここで、入力情報検出回路１２は、タッチセンサ１１が検知した静電容量の変化がアナログ値であった場合はＡ／Ｄ変換を行い、デジタル値として入力情報判定部２１１に出力する。

加速度センサ１３は、入力操作部１ａの加速度を検知するものである。すなわち、加速度センサ１３は、入力操作部１ａに操作者の指等の体の一部が接触することで生じる加速度を検知する。加速度センサ１３は、具体的にはひずみゲージ等が挙げられ、ひずみゲージの場合は、操作者の入力操作に伴う入力操作部１ａのひずみ量から加速度を取得する。加速度センサ１３は、ここでは図１および図２に示すように、入力操作部１ａの各領域Ａｒに対応して複数設けられている。すなわち、加速度センサ１３は、タッチセンサ１１に対応して複数の領域Ａｒに分割して設けられ、それぞれの領域Ａｒの加速度を検知できるように構成されている。

加速度センサ１３は、より具体的には、各領域Ａｒの直下に位置するように、ケース部１ｂ内部に配置される図示しない基板上に設けられている。そして、加速度センサ１３は、操作者の指等が接触した領域Ａｒの加速度を検知し、図２に示すように、当該加速度に応じた電圧を加速度情報検出判定回路１４に出力する。

加速度情報検出判定回路１４は、加速度センサ１３によって検知された加速度を判定するものである。すなわち、加速度情報検出判定回路１４は、加速度センサ１３から入力された電圧（加速度に対応した電圧）をフィルタリングおよび閾値処理することで、物理変位情報の周波数および入力レベルの弁別を行う。加速度情報検出判定回路１４は、ここでは図３に示すように、増幅器１４１と、ローパスフィルタ１４２と、比較器１４３ａと、を備えている。

増幅器１４１は、加速度センサから入力された電圧を増幅するものである。なお、図３における入力加速度情報Ｓｉとは、加速度センサ１３から入力された、加速度に応じた電圧のことを意味している。

ローパスフィルタ１４２は、増幅器１４１によって増幅された電圧から、予め定められた遮断周波数（第１遮断周波数）を超える周波数成分を除去するものである。ここで、ローパスフィルタ１４２におけるＲ１およびＣ１は、例えば実験的に得られている手置き状態の特徴を示す低周波数成分を通過させ、その他の高周波数成分を遮断するように定数を設定する。また、ローパスフィルタ１４２の遮断周波数は、操作者の手置き状態における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め実験的に求めた周波数であり、例えば５ｋＨｚ程度に設定することが好ましい。ローパスフィルタ１４２は、このような遮断周波数に基づいてフィルタリングを行うことで、増幅器１４１から入力される電圧から遮断周波数を超える高周波数成分を除去し、手置き状態の特徴である低周波数成分のみを後段の比較器１４３ａへと通過させることができる。

比較器（第１比較器）１４３ａは、ローパスフィルタ１４２によって遮断周波数を超える周波数成分が除去された電圧が、予め定められた基準電圧値（第１基準電圧値）Ｖｒｅｆ１を超えるか否かを判定するものである。ここで、比較器１４３ａによって用いられる基準電圧値Ｖｒｅｆ１は、操作者の手置き状態における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め実験的に求めた電圧値（振幅値）であり、比較器（第１比較器）１４３ａに供給される電源電圧を超えない範囲で任意に設定することができる。

比較器１４３ａは、具体的には、入力された電圧が基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超える場合、すなわち入力操作部１ａに対して入力操作を意図した手置き状態における高入力レベルの荷重が加えられた場合は、操作判定部２１２に対してＨレベル信号（５．０Ｖ）を出力する。一方、比較器１４３ａは、入力された電圧が基準電圧値Ｖｒｅｆ１未満である場合、すなわち入力操作部１ａに対して入力操作を意図しない微弱な低入力レベルの荷重が加えられた場合は、操作判定部２１２に対してＬレベル信号（０Ｖ）を出力する。なお、図３における加速度情報Ｓｏ１は、比較器１４３ａから出力された比較結果、すなわち前記したＨレベル信号またはＬレベル信号のことを意味している。

入力情報判定部２１１は、図２に示すように、入力情報検出回路１２から入力された静電容量の変化量が、予め定められた基準変化量を超えるか否かを判定するものである。ここで、入力情報判定部２１１によって用いられる基準変化量は、タッチセンサ１１が検知した静電容量の変化が操作者の入力操作によるものであるかを判定するための閾値であり、予め実験的に求められるものである。

入力情報判定部２１１は、具体的には、入力された静電容量の変化量が基準変化量を超える場合は、操作判定部２１２に対して「真（入力操作あり）」という判定結果を出力する。一方、入力情報判定部２１１は、入力された静電容量の変化量が基準変化量未満である場合は、操作判定部２１２に対して「偽（入力操作なし）」という判定結果を出力する。なお、以下の説明では、操作判定部２１２が出力するこの２つの判定結果のことを「入力情報」として説明する。

操作判定部２１２は、操作者による入力操作の最終的な判定を行うものである。操作判定部２１２は、具体的には、加速度情報検出判定回路１４によって基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えると判定され、かつ、入力情報判定部２１１によって基準変化量を超えると判定された場合に、操作者の指等が入力操作部１ａに対して手置き状態にあることを判定する。

より具体的には、操作判定部２１２には、図２に示すように、入力情報判定部２１１から入力情報（「真（入力操作あり）」または「偽（入力操作なし）」）が入力され、加速度情報検出判定回路１４から加速度情報Ｓｏ１（Ｈレベル信号またはＬレベル信号）が入力される。そして、操作判定部２１２は、図４の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号である場合は、「真」、すなわち操作者が手置き状態にあると判定する。一方、操作判定部２１２は、図４の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ１がＬレベル信号である場合は、「偽」、すなわち操作者が手置き状態にないと判定する。

なお、加速度情報Ｓｏ１がＬレベル信号である場合とは、前記した加速度情報検出判定回路１４のローパスフィルタ１４２に対して、高周波数成分が多く低周波数成分が少ない電圧が入力されたこと、すなわち入力操作部１ａに瞬間的な荷重変化が生じたことを意味している。そのため、図４の真理値表における「偽」の判定は、言い換えれば、操作者が手置き状態とは反対の、タップ操作を行っていることを意味している。従って、操作判定部２１２は、入力操作部１ａに対する操作者の入力操作として、手置き状態とタップ操作の２種類の状態を判定することができることになる。

記憶部２２は、基準電圧値Ｖｒｅｆ１および基準変化量を記憶するものである。すなわち、記憶部２２は、予め算出された基準電圧値Ｖｒｅｆ１および基準変化量を記憶し、図２に示すように、必要に応じて、基準電圧値Ｖｒｅｆ１を加速度情報検出判定回路１４に出力するとともに、基準変化量を入力情報判定部２１１に出力する。なお、記憶部２２には、複数の基準電圧値Ｖｒｅｆ１および複数の基準変化量を予め格納しておくことも可能である。これにより、入力装置１は、状況に応じて、タッチセンサ１１の検知感度と加速度センサ１３の検知感度を任意の検知感度に変更することができる。記憶部２２は、具体的には、データを記憶することができるメモリ、ハードディスク等で具現される。なお、記憶部２２は、ここでは図２に示すように、入力制御部１ｃの内部に設けられているが、外部に設けても構わない。

以上のような構成を備える本発明の第１実施形態に係る入力装置１は、例えば遮断周波数を、操作者の手置き状態における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め定め、ローパスフィルタ１４２によって、当該遮断周波数を超える高周波数成分を除去することで、手置き状態の特徴である低周波数成分のみを通過させるため、入力操作部１ａの継続的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力していない手置き状態を判別することができる。また、入力装置１は、操作者の手置き状態を判別することができるため、その反対の状態、すなわち操作者のタップ操作も同時に判別することができる。

従って、本発明の第１実施形態に係る入力装置１によれば、加速度センサ１３と、加速度情報検出判定回路１４によるフィルタリング処理によって、タップ操作以外の状態、例えば入力操作の前提となる手置き状態（入力姿勢）の有無を検知することができる。

なお、入力装置１は、タッチセンサ１１および加速度センサ１３が複数の領域Ａｒに分割して設けられているため、入力操作部１ａにおけるそれぞれの領域Ａｒで操作者による手置き状態、タップ操作または長押し操作の有無を判別することができる。

以下、本発明の第１実施形態に係る入力装置１の動作について、図５を参照（適宜図１および図２も参照）しながら説明する。

まず、入力装置１は、タッチセンサ１１によって、操作者の入力操作に伴う静電容量の変化量を検知するとともに、加速度センサ１３によって、操作者の入力操作に伴う加速度を検知する（ステップＳ１）。次に、入力装置１は、加速度情報検出判定回路１４の増幅器１４１によって、加速度センサ１３から入力された、加速度に応じた電圧を増幅する（ステップＳ２）。次に、入力装置１は、加速度情報検出判定回路１４のローパスフィルタ１４２によって、増幅後の電圧から高周波数成分を除去する（ステップＳ３）。次に、入力装置１は、加速度情報検出判定回路１４の比較器１４３ａによって、高周波数成分除去後の電圧を基準電圧値Ｖｒｅｆ１によって閾値処理する（ステップＳ４）。次に、入力装置１は、入力情報判定部２１１によって、タッチセンサ１１が検知した静電容量の変化量を基準変化量によって閾値処理する（ステップＳ５）。次に、入力装置１は、操作判定部２１２によって、操作者の手置き状態の有無を判定する。すなわち、操作判定部２１２は、比較器１４３ａによって基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えると判定され、かつ、入力情報判定部２１１によって基準変化量を超えると判定された場合に、操作者が入力操作部１ａに対して手置き状態にあると判定する（ステップＳ６）。

以上のような動作を行うことで、入力装置１は、操作者によるタップ操作以外の状態、例えば入力操作の前提となる手置き状態（入力姿勢）の有無を検知することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る入力装置について、図６および図７を参照しながら説明する。第２実施形態に係る入力装置は、図６に示すように、加速度情報検出判定回路１４の代わりに加速度情報検出判定回路１４Ａを備えている以外は、第１実施形態に係る入力装置１と同様の構成を備えている。従って、以下の説明では、入力装置１との相違点を中心に説明を行い、当該入力装置１と重複する構成および第２実施形態に係る入力装置の動作については詳細説明を省略する。

加速度情報検出判定回路１４Ａは、ここでは図６に示すように、増幅器１４１と、ハイパスフィルタ１４４と、比較器１４３ｂと、を備えている。

ハイパスフィルタ１４４は、増幅器１４１によって増幅された電圧から、予め定められた遮断周波数（第２遮断周波数）未満の周波数成分を除去するものである。ここで、ハイパスフィルタ１４４におけるＲ２およびＣ２は、例えば実験的に得られているタップ操作の特徴を示す高周波数成分を通過させ、その他の低周波数成分を遮断するように定数を設定する。また、ハイパスフィルタ１４４の遮断周波数は、操作者のタップ操作における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め実験的に求めた周波数であり、例えば１０ｋＨｚ程度に設定することが好ましい。ハイパスフィルタ１４４は、このような遮断周波数に基づいてフィルタリングを行うことで、増幅器１４１から入力される電圧から遮断周波数未満の低周波数成分を除去し、タップ操作の特徴である高周波数成分のみを後段の比較器１４３ｂへと通過させることができる。

比較器（第２比較器）１４３ｂは、ハイパスフィルタ１４４によって遮断周波数未満の周波数成分が除去された電圧が、予め定められた基準電圧値（第２基準電圧値）Ｖｒｅｆ２を超えるか否かを判定するものである。ここで、比較器１４３ｂによって用いられる基準電圧値Ｖｒｅｆ２は、操作者のタップ操作における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め実験的に求めた電圧値（振幅値）であり、比較器（第２比較器）１４３ｂに供給される電源電圧を超えない範囲で任意に設定することができる。

比較器１４３ｂは、具体的には、入力された電圧が基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超える場合、すなわち入力操作部１ａに対してタップ操作を意図した高入力レベルの荷重が加えられた場合は、操作判定部２１２に対してＨレベル信号（５．０Ｖ）を出力する。一方、比較器１４３ｂは、入力された電圧が基準電圧値Ｖｒｅｆ２未満である場合、すなわち入力操作部１ａに対してタップ操作を意図しない微弱な低入力レベルの荷重が加えられた場合は、操作判定部２１２に対してＬレベル信号（０Ｖ）を出力する。なお、図６における加速度情報Ｓｏ２は、比較器１４３ｂから出力された比較結果、すなわち前記したＨレベル信号またはＬレベル信号のことを意味している。

このような加速度情報検出判定回路１４Ａを備える第２実施形態に係る入力装置は、操作判定部２１２によって以下のような処理を行う。すなわち、操作判定部２１２は、加速度情報検出判定回路１４Ａによって基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超えると判定され、かつ、入力情報判定部２１１によって基準変化量を超えると判定された場合に、操作者の指等が入力操作部１ａに対してタップ操作を行ったと判定する。

すなわち、操作判定部２１２には、入力情報判定部２１１から入力情報（「真（入力操作あり）」または「偽（入力操作なし）」）が入力され、加速度情報検出判定回路１４Ａから加速度情報Ｓｏ２（Ｈレベル信号またはＬレベル信号）が入力される。そして、操作判定部２１２は、図７の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ２がＨレベル信号である場合は、「真」、すなわち操作者がタップ操作を行ったと判定する。一方、操作判定部２１２は、図７の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ２がＬレベル信号である場合は、「偽」、すなわち操作者がタップ操作を行わなかったと判定する。

なお、加速度情報Ｓｏ２がＬレベル信号である場合とは、前記した加速度情報検出判定回路１４Ａのハイパスフィルタ１４４に対して、低周波数成分が多く高周波数成分が少ない電圧が入力されたこと、すなわち入力操作部１ａに継続的な荷重変化が生じたことを意味している。そのため、図７の真理値表における「偽」の判定は、言い換えれば、操作者がタップ操作とは反対の、手置き状態にあるということを意味している。従って、操作判定部２１２は、入力操作部１ａに対する操作者の入力操作として、手置き状態とタップ操作の２種類の状態を判定することができることになる。

以上のような構成を備える本発明の第２実施形態に係る入力装置は、例えば第２遮断周波数を、操作者のタップ操作の際における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め定め、ハイパスフィルタ１４４によって、当該第２遮断周波数未満の低周波数成分を除去することで、タップ操作の特徴である高周波数成分のみを通過させるため、入力操作部１ａの瞬間的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力したタップ操作を判別することができる。また、入力装置は、操作者のタップ操作を判別することができるため、その反対の状態、すなわち操作者の手置き状態も同時に判別することができる。

従って、本発明の第２実施形態に係る入力装置によれば、加速度センサ１３と、加速度情報検出判定回路１４Ａによるフィルタリング処理によって、タップ操作以外の状態、例えば入力操作の前提となる手置き状態（入力姿勢）の有無を検知することができる。また、入力装置によれば、タップ操作の入力検知精度を向上させることができ、タップ操作の有無を正確に検知することができる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る入力装置について、図８および図９を参照しながら説明する。第３実施形態に係る入力装置は、図８に示すように、加速度情報検出判定回路１４の代わりに加速度情報検出判定回路１４Ｂを備えている以外は、第１実施形態に係る入力装置１と同様の構成を備えている。従って、以下の説明では、入力装置１との相違点を中心に説明を行い、当該入力装置１と重複する構成および第３実施形態に係る入力装置の動作については詳細説明を省略する。

加速度情報検出判定回路１４Ｂは、ここでは図８に示すように、増幅器１４１と、ローパスフィルタ１４２と、比較器１４３ａ，１４３ｂと、ハイパスフィルタ１４４と、を備えている。すなわち、加速度情報検出判定回路１４Ｂは、前記した加速度情報検出判定回路１４（図３参照）と加速度情報検出判定回路１４Ａ（図６参照）とを合わせた構成を備えている。

このような加速度情報検出判定回路１４Ｂを備える第３実施形態に係る入力装置は、操作判定部２１２が以下のような処理を行う。すなわち、操作判定部２１２は、加速度情報検出判定回路１４Ｂによって基準電圧値Ｖｒｅｆ１および基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超えると判定され、かつ、入力情報判定部２１１によって基準変化量を超えると判定された場合に、操作者の指等が、手置き状態からタップ操作、長押し操作またはスライド操作を行ったことを判定する。

すなわち、操作判定部２１２には、入力情報判定部２１１から入力情報（「真（入力操作あり）」または「偽（入力操作なし）」）が入力され、加速度情報検出判定回路１４Ｂから加速度情報Ｓｏ１（Ｈレベル信号またはＬレベル信号）および加速度情報Ｓｏ２（Ｈレベル信号またはＬレベル信号）が入力される。この際、操作判定部２１２には、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号である場合は、加速度情報検出判定回路１４Ｂから、時系列的に連続した２つの加速度情報Ｓｏ２（Ｈレベル信号またはＬレベル信号）が入力される。

そして、操作判定部２１２は、図９の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号、加速度情報Ｓｏ２（１回目（Ｎ回目））がＨレベル信号、加速度情報Ｓｏ２（２回目（Ｎ＋１回目））がＨレベル信号である場合は、「真」、すなわち操作者が手置き状態からタップ操作を行ったと判定する。この場合、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号であるため、入力操作部１ａに継続的な荷重変化が生じており、操作者が手置き状態にあることが分かる。一方、２つの加速度情報Ｓｏ２がともにＨレベル信号であるため、入力操作部１ａに瞬間的な荷重変化が連続して生じていることが分かる。そのため、このような場合は、操作者が手置き状態からタップ操作を行ったと考えることができる。このように、操作判定部２１２は、２つの加速度情報Ｓｏ２のうち、２回目（Ｎ＋１回目）の検出結果（ＨかＬか）によって、判定する入力操作の種類が変わる。

また、操作判定部２１２は、図９の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号、加速度情報Ｓｏ２（１回目（Ｎ回目））がＨレベル信号、加速度情報Ｓｏ２（２回目（Ｎ＋１回目））がＬレベル信号である場合は、「真」、すなわち操作者が手置き状態から長押し操作またはスライド操作を行ったと判定する。この場合、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号であるため、入力操作部１ａに継続的な荷重変化が生じており、操作者が手置き状態にあることが分かる。一方、１回目（Ｎ回目）の加速度情報Ｓｏ２がＨレベル信号であり、２回目（Ｎ＋１回目）の加速度情報Ｓｏ２がＬレベル信号であるため、入力操作部１ａに瞬間的な荷重変化が生じた後に継続的な荷重変化が生じていることが分かる。そのため、このような場合は、操作者が手置き状態から長押し操作またはスライド操作を行ったと考えることができる。

また、操作判定部２１２は、図９の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号、加速度情報Ｓｏ２（１回目（Ｎ回目））がＬレベル信号、加速度情報Ｓｏ２（２回目（Ｎ＋１回目））がＬレベル信号である場合は、「真」、すなわち操作者が手置き状態にあると判定する。この場合、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号であるため、入力操作部１ａに継続的な荷重変化が生じており、操作者が手置き状態にあることが分かる。一方、２つの加速度情報Ｓｏ２がともにＬレベル信号であるため、入力操作部１ａに継続的な荷重変化が連続して生じていることが分かる。そのため、このような場合は、操作者が手置き状態にあると考えることができる。

また、操作判定部２１２は、図９の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ１がＬレベル信号、加速度情報Ｓｏ２がＨレベル信号である場合は、「真」、すなわち操作者がタップ操作を行ったと判定する。なお、この場合のタップ操作は、加速度情報Ｓｏ１がＨレベル信号である場合のタップ操作と異なり、手置き状態にない場合におけるタップ操作のことを示している。

また、操作判定部２１２は、図９の真理値表に示すように、入力情報が「真（入力操作あり）」の場合であって、加速度情報Ｓｏ１がＬレベル信号、加速度情報Ｓｏ２がＬレベル信号である場合は、「偽」、すなわち操作者が何も操作を行っていない状態にあると判定する。

以上のような構成を備える本発明の第３実施形態に係る入力装置は、例えば第１遮断周波数を、操作者の手置き状態における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め定め、ローパスフィルタ１４２によって、当該第１遮断周波数を超える高周波数成分を除去することで、手置き状態の特徴である低周波数成分のみを通過させるため、入力操作部１ａの継続的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力していない手置き状態を判別することができる。また、入力装置は、例えば第２遮断周波数を、操作者のタップ操作の際における入力操作部１ａの加速度に基づいて予め定め、ハイパスフィルタ１４４によって、当該第２遮断周波数未満の高周波数成分を除去することで、タップ操作の特徴である低周波数成分のみを通過させるため、入力操作部１ａの瞬間的な荷重変化を検知することができ、操作者が積極的に文字を入力したタップ操作を判別することができる。そして、入力装置は、入力操作部１ａに対する１つの入力に対して、これらの２つのフィルタリングを同時に行うことで、操作者の手置き状態とタップ操作とが同時に行われている状態である長押し状態や、長押し状態のまま指をスライドさせるスライド操作を判別することができる。

従って、本発明の第３実施形態に係る入力装置によれば、加速度センサ１３と、加速度情報検出判定回路１４Ｂによるフィルタリング処理によって、タップ操作以外の状態、例えば入力操作の前提となる手置き状態（入力姿勢）の有無を検知することができる。また、入力装置によれば、長押し状態またはスライド操作の入力検知精度を向上させることができ、長押し状態またはスライド操作の有無を正確に検知することができる。

以上、本発明に係る入力装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

例えば、前記した入力装置の入力操作部１ａは、ここでは図１に示すように、平坦な面で構成されているが、この形状に限定されず、湾曲面で構成されていても構わない。

また、比較器にヒステリシス特性を有する構成を加えて、入力判定のチャタリングを防止するなどの工夫を行い、入力操作の快適性をさらに向上させることも可能である。

さらに、前記した入力装置は、図１（ａ）に示すように、ＰＣに文字を入力するためのＰＣ用キーボード装置を想定していたが、入力装置の種類はこれに限定されるものではない。例えば、入力装置は、タブレット型電子計算機、多機能携帯電話機、遠隔操作用電子機器(リモートコントローラ)、電子式卓上計算機、入場券・乗車券等の販売機、現金自動預払機(ＡＴＭ：Automated Teller Machine)などの電子機器にも応用することができる。

１ 入力装置（キーボード装置）
１ａ 入力操作部
１ｂ ケース部
１ｃ 入力制御部
１０ 検出部
１１ タッチセンサ
１２ 入力情報検出回路
１３ 加速度センサ
１４，１４Ａ，１４Ｂ 加速度情報検出判定回路
１４１ 増幅器
１４２ ローパスフィルタ
１４３ａ 比較器（第１比較器）
１４３ｂ 比較器（第２比較器）
１４４ ハイパスフィルタ
２ 電子機器（ＰＣ）
２０ 制御回路部
２１ データ処理部
２１１ 入力情報判定部
２１２ 操作判定部
２２ 記憶部
Ａｒ 領域
Ｌｓ 文字記号
Ｓｉ 入力加速度情報
Ｓｏ１，Ｓｏ２ 加速度情報
Ｖｒｅｆ１ 基準電圧値（第１基準電圧値）
Ｖｒｅｆ２ 基準電圧値（第２基準電圧値）

Claims (4)

1. 操作者の入力操作が行われる入力操作部と、当該入力操作部の入力操作に伴う静電容量の変化を検知するタッチセンサと、前記入力操作部の加速度を検知し、当該加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、を備える電子機器の入力装置であって、
   前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた第１遮断周波数を超える周波数成分を除去するローパスフィルタと、前記第１遮断周波数を超える周波数成分が除去された電圧が予め定められた第１基準電圧値を超えるか否かを判定する第１比較器と、前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた第２遮断周波数未満の周波数成分を除去するハイパスフィルタと、前記第２遮断周波数を超える周波数成分が除去された電圧が予め定められた第２基準電圧値を超えるか否かを判定する第２比較器と、を備える加速度情報検出判定回路と、
   前記静電容量の変化量が予め定められた基準変化量を超えるか否かを判定する入力情報判定部と、
   前記加速度情報検出判定回路によって前記第１基準電圧値および前記第２基準電圧値を超えると判定され、かつ、前記入力情報判定部によって前記基準変化量を超えると判定された場合、かつ、
   その判定された電圧に対して時系列的に連続した次の電圧が入力され、前記次の電圧が前記第２基準電圧値を超えないと前記加速度情報検出判定回路によって判定された場合に、前記操作者が前記入力操作部に対して長押し操作を行ったことを判定する操作判定部と、
   を備えることを特徴とする電子機器の入力装置。
2. 操作者の入力操作が行われる入力操作部と、当該入力操作部の入力操作に伴う静電容量の変化を検知するタッチセンサと、前記入力操作部の加速度を検知し、当該加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、を備える電子機器の入力装置であって、
   前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた遮断周波数を超える周波数成分を除去するローパスフィルタと、当該周波数成分除去後の電圧が予め定められた基準電圧値を超えるか否かを判定する比較器と、を備える加速度情報検出判定回路と、
   前記静電容量の変化量が予め定められた基準変化量を超えるか否かを判定する入力情報判定部と、
   前記加速度情報検出判定回路によって前記基準電圧値を超えると判定され、かつ、前記入力情報判定部によって前記基準変化量を超えると判定された場合に、前記操作者が前記入力操作部に対して手置き状態であることを判定する操作判定部と、
   を備えることを特徴とする電子機器の入力装置。
3. 操作者の入力操作が行われる入力操作部と、当該入力操作部の入力操作に伴う静電容量の変化を検知するタッチセンサと、前記入力操作部の加速度を検知し、当該加速度に応じた電圧を出力する加速度センサと、を備える電子機器の入力装置であって、
   前記加速度センサから入力された電圧から予め定められた遮断周波数未満の周波数成分を除去するハイパスフィルタと、当該周波数成分除去後の電圧が予め定められた基準電圧値を超えるか否かを判定する比較器と、を備える加速度情報検出判定回路と、
   前記静電容量の変化量が予め定められた基準変化量を超えるか否かを判定する入力情報判定部と、
   前記加速度情報検出判定回路によって前記基準電圧値を超えると判定され、かつ、前記入力情報判定部によって前記基準変化量を超えると判定された場合に、前記操作者が前記入力操作部に対してタップ操作を行ったことを判定する操作判定部と、を備え、
   前記遮断周波数は、タップ操作の特徴を示す周波数成分によって予め定められること
   を特徴とする電子機器の入力装置。
4. 前記タッチセンサは、複数の領域に分割して設けられ、それぞれの領域の静電容量の変化を検知し、
   前記加速度センサは、前記タッチセンサに対応して複数の領域に分割して設けられ、それぞれの領域の加速度を検知することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子機器の入力装置。

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