JP6124301B2 - Capacitive input device - Google Patents

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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。   The present invention relates to a capacitive input device that specifies an object position by using electrodes arranged on a substrate.

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)。 A conventional capacitive input device includes an electrode group in which three or more electrodes are arranged, and can detect a distant object by switching the connection destination of the electrode, and can detect an object with high resolution in the vicinity. (See, for example, Patent Document 1).

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。 Hereinafter, the object detection apparatus described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of the object detection apparatus.

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。 As shown in FIG. 4, the object detection apparatus 100 described in Patent Document 1 includes an electrode group 101 in which three or more electrodes 111 are arranged, and the connection destination of the electrode 111 based on an electrode switching signal as a first contact. The electrode switching unit 135 that can be switched to either the 133 or the second contact 134, the capacitance measuring means 102 connected to the first contact 133 and the second contact 134, and the electrode switching unit 135 are controlled. A processor 104 that outputs an electrode switching signal and detects the position of an object based on the output of the capacitance measuring means 102 is provided.

特開2006−145488JP 2006-145488 A

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。   However, in the conventional object detection apparatus, it is necessary to enlarge one electrode in order to increase the spatial distance in which an object can be detected, and there is a limit to increase the number of electrodes due to design restrictions. For this reason, there is a problem that the spatial distance at which an object can be detected cannot be further increased.

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。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a capacitance-type input device with an increased spatial distance for detecting an object.

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、前記ケースを駆動電極として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。 In order to solve this problem, the capacitance type input device according to claim 1 includes a case formed with an opening, made of a conductive material, a substrate and a plurality of electrodes mounted on the substrate, A sensor unit attached to the case such that a plurality of the electrodes are positioned in the opening, and a change in capacitance is detected by applying a voltage to the plurality of electrodes, and an object close to the sensor unit is detected. And a control means for detecting a position, wherein the control means detects a change in electrostatic capacity by applying a voltage using the case as a drive electrode, and detects the change in the sensor section. Detecting the presence of a nearby object.

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。   In the capacitance type input device having this configuration, the case having a larger area than the sensor unit is used as the electrode, so that the detectable distance can be further increased.

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。   In the capacitance type input device according to claim 2, the case is surrounded by an insulating protective material.

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。   In the capacitive input device having this configuration, since the case surface is insulated, it is possible to prevent a problem that current flows when the case surface is touched.

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。   According to the present invention, a case having a larger area than the sensor unit is used as an electrode, thereby increasing the spatial distance for detecting an object without increasing the number of electrodes or increasing the electrode area. A capacitive input device can be provided.

静電容量式入力装置1を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a capacitive input device 1. FIG. 静電容量式入力装置1のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a capacitive input device 1. FIG. 静電容量式入力装置1の断面構成図である。1 is a cross-sectional configuration diagram of a capacitive input device 1. FIG. 特許文献1に係る物体検出装置100の構成図である。1 is a configuration diagram of an object detection device 100 according to Patent Document 1. FIG.

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。   The first embodiment of the present invention will be described below. In each drawing, the description will be made with the X1 direction as the left direction, the X2 direction as the right direction, the Y1 direction as the front, the Y2 direction as the rear, the Z1 direction as the upper side, and the Z2 direction as the lower side.

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。   A configuration of the capacitive input device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a perspective view showing a capacitive input device 1. FIG. 2 is a system configuration diagram of the capacitive input device. FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of the capacitive input device 1.

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。   As shown in FIG. 1, the capacitive input device 1 includes a sensor unit 2 and a case 3.

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。 The case 3 is made of a conductive material, has an opening 4 on the upper surface, and is electrically connected to the control means 7. Further, the case 3 is surrounded by an insulating protective material 9.

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。 As shown in FIGS. 2 and 3, the sensor unit 2 includes a substrate 5, an electrode 6 provided on the substrate 5, and a protective sheet 8 that protects the surface of the electrode 6. The sensor unit 2 is attached so as to be exposed, and when an object such as a user's fingertip (not shown) approaches or comes into contact with the sensor unit 2, the proximity state or contact position of the object can be detected.

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。 As shown in FIG. 2, a plurality of electrodes 6 are arranged in a matrix on the substrate 5, and are electrically connected to the control means 7 by wirings W, respectively. In the embodiment of the present invention, 16 electrodes arranged in a 4 × 4 matrix are provided, and the electrodes 611, 621, 631, 641 and 641 are arranged from the left rear to the right rear. An electrode 612, an electrode 613, and an electrode 614 are arranged in the forward direction.

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。   The control means 7 applies a voltage to the electrode 6 and the case 3 of the sensor unit 2 and detects a change in capacitance to detect the proximity state or contact position of the object.

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。 Next, an object detection operation in the capacitive input device of the present invention will be described.

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。 First, a detection operation for specifying the position of an object that is in close proximity to and in contact with the sensor unit of the capacitive input device will be described. The control means 7 determines one of the 16 electrodes 6, for example, the electrode 611 as a detection electrode, determines the electrodes 612 and 621 around the detection electrode as drive electrodes, and applies a voltage to the drive electrodes. By detecting the voltage change of the detection electrode, the capacitance change between the electrodes is detected, and the proximity or contact of the object near the electrode 611 is detected.

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。 Then, the control means 7 shifts the detection electrode by one to the right to determine the electrode 621, determines the electrode around the detection electrode as the drive electrode, applies a voltage to the drive electrode, and detects a voltage change of the detection electrode. Thus, the change in capacitance between the electrodes is detected, and the proximity or contact of an object in the vicinity of the electrode 621 is detected. Similarly, the position of the object can be specified by moving the detection electrode in the left-right and front-back directions to detect the proximity or contact of the object for each electrode.

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。   Next, the detection operation when detecting an object located at a position away from the sensor unit of the capacitive input device will be described. The control means 7 sets all the electrodes of the 16 electrodes 6 as detection electrodes, determines the case 3 as a drive electrode, and applies a voltage to the case 3. When a voltage is applied to the case 3, the electric field formed between the case 3 and the detection electrode is much larger than that formed between the electrodes of the sensor unit, and a long distance can be detected.

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。 As described above, the capacitive input device 1 of the present invention includes the case 3 formed with the opening 4 and made of the conductive material, the substrate 5, and the plurality of electrodes 6 mounted on the substrate 5. A voltage is applied to the sensor unit 2 attached to the case 3 so that the electrode is positioned in the opening 4 and a plurality of the electrodes 6 to detect a change in capacitance, and the sensor unit 2 A capacitance type input device including a control means 7 for detecting the position of an adjacent object, wherein the control means 7 applies a voltage to the case 3 to detect a change in capacitance. I made it.

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。 As a result, the case 3 having a larger area than the electrode 6 can be used as the electrode, and the effect that the detectable distance of the object can be further increased can be achieved.

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。 In the embodiment of the present invention, the capacitance detection device using the mutual capacitance detection method has been described. However, the capacitance detection device using the self-capacitance detection method in which the drive electrode and the detection electrode are combined is also described. All the electrodes and the case 3 may be connected to form a single giant electrode, and can be changed as appropriate without departing from the scope of the object of the present invention.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance type input device 2 Sensor part 3 Case 4 Opening part 5 Board | substrate 6 Electrode 7 Control means 8 Protection sheet 9 Insulation protective material

Claims (2)

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、前記ケースを駆動電極として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。
A case in which an opening is formed and made of a conductive material;
A sensor unit comprising a substrate and a plurality of electrodes mounted on the substrate, wherein the plurality of electrodes are attached to the case so as to be positioned in the opening;
A capacitance type input device comprising: a control unit that detects a change in capacitance by applying a voltage to the plurality of electrodes and detects a position of an object close to the sensor unit;
The control means detects a change in capacitance by applying a voltage using the case as a drive electrode, and detects the presence of an object in proximity to the sensor unit.
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。
2. The capacitive input device according to claim 1, wherein the case is surrounded by an insulating protective material.
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