JPH09139142A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない入力信号線数で多数の入力状態を設定
することが可能な入力装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 選択手段１は、誘電体層１２ａ〜１２ｄ
と、誘電体層の下面に接する第１電極１１と、押圧によ
り誘電体層の上面に接する複数の第２電極１３ａ〜１３
ｄとからなり、第２電極の押圧によって構成される各コ
ンデンサの静電容量値が互いに異なるように構成されて
いる。検出回路２および比較回路３によって判定手段が
構成され、この判定手段は選択手段１で選択されたコン
デンサの容量値に基いてどのコンデンサが選択されたか
を判定する。信号発生手段４は判定手段で選択されたと
判定されたコンデンサに対応した信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本願は、入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機器に対して多数の入力状態を供給
する場合、入力スイッチからの信号を受けるためにＣＰ
Ｕや制御用ＩＣに多数の入力端子を設ける必要がある。
そのため、デジタルスイッチのようにコード化する、あ
るいはキーボードスイッチのようにマトリクス化する等
により、入力端子数を削減している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表示桁
数の増大や制御用の出力信号数の増大等により、入力端
子に割り当てられる端子数が不足する場合がある。特
に、市販のＣＰＵやＩＣにおいては、パッケージの形状
を任意に設定することができず、端子数もパッケージに
応じてステップ的に増加するため、１〜２本の端子数の
不足であっても１段階上のパッケージを使用せざるを得
なくなってしまう。また、例えばカメラのようにコンパ
クト化が要求されるものにおいては、端子数をできるだ
け少なくしてＩＣのパッケージを小型化することが要求
される。

【０００４】本願に係わる発明の目的は、少ない入力信
号線数で多数の入力状態を設定することが可能な入力装
置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願に係わる入力装置
は、互いに容量値の異なった複数の静電容量のなかから
所望の静電容量を選択する選択手段と、上記選択手段で
選択された静電容量の容量値に基いて上記複数の静電容
量のなかのどの静電容量が選択されたかを判定する判定
手段と、上記判定手段で選択されたと判定された静電容
量に対応した信号を発生する信号発生手段とを有する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本願に係わる実施の形態を
図面を参照して説明する。

【０００７】図１は、実施の形態の全体構成を示した説
明図である。

【０００８】選択手段１は、下部電極１１、この下部電
極１１に密着して形成された誘電体層１２ａ〜１２ｄ、
各誘電体層１２ａ〜１２ｄに対応して設けられた上部電
極１３ａ〜１３ｄ、各上部電極１３ａ〜１３ｄを電気的
に接続する接続線１４によって構成されている。下部電
極１１および接続線１４からは、それぞれ端子Ｔ１およ
びＴ２が導出されている。各誘電体層１２ａ〜１２ｄ
は、それぞれ異なった誘電率の誘電体材料を用いて形成
されており、層厚および面積は同一である。各上部電極
１３ａ〜１３ｄは、いわゆるセルフバックスイッチの原
理により形成されており、所望の上部電極１３ａ〜１３
ｄを押圧したときに対応する誘電体層１２ａ〜１２ｄに
密着し、押圧を止めると元の位置まで自己復帰する。例
えば上部電極１３ａを押圧して誘電体層１２ａに密着す
ると、下部電極１１、誘電体層１２ａおよび上部電極１
３ａにより第１コンデンサ（容量値ＣＡ１）が構成され
る。同様にして、下部電極１１、誘電体層１２ｂおよび
上部電極１３ｂにより第２コンデンサ（容量値ＣＡ２）
が、下部電極１１、誘電体層１２ｃおよび上部電極１３
ｃにより第３コンデンサ（容量値ＣＡ３）が、下部電極
１１、誘電体層１２ｄおよび上部電極１３ｄにより第４
コンデンサ（容量値ＣＡ４）が、それぞれ構成される。
これらの第１〜第４コンデンサの静電容量値の相互関係
は、「ＣＡ１＜ＣＡ２＜ＣＡ３＜ＣＡ４」となってい
る。したがって、押圧される上部電極１３ａ〜１３ｄに
よって端子Ｔ１およびＴ２Ｂ間に出力される静電容量値
が異なったものとなる。

【０００９】検出回路２は、端子Ｔ１およびＴ２（通常
は接地）から出力される静電容量信号を検出して、その
静電容量値に対応した出力信号を生じるものである。比
較回路３は、検出回路２からの出力信号と所定の基準信
号とを比較して、どの上部電極１３ａ〜１３ｄが押圧さ
れたか（どのコンデンサが選択されたか）を判定するも
のである。信号発生回路４は、比較回路３における判定
結果（比較結果）に基いて、押圧されたと判定された上
部電極１３ａ〜１３ｄ（選択されたと判定されたコンデ
ンサ）に対応した端子から信号を発生するものである。

【００１０】図２は、図１に示した検出回路２、比較回
路３および信号発生回路４の詳細を示した電気回路図で
ある。

【００１１】検出回路２は、抵抗、コンデンサおよびシ
ュミット回路から構成された発振回路２１、ダイオー
ド、コンデンサおよび吸い込み型定電流源からそれぞれ
構成された積分回路２２および２３、並びにシュミット
回路でそれぞれ構成された波形整形回路２４および２５
によって構成される。積分回路２３の時定数は固定であ
るが、積分回路２２のコンデンサが選択手段１内で構成
されるコンデンサと並列に接続されるため、積分回路２
２の時定数は選択回路１から出力される静電容量値に応
じて実質的に変動する。

【００１２】比較回路３は、抵抗、コンデンサおよびシ
ュミット回路からそれぞれ構成された遅延回路３１ａ〜
３１ｄ並びにＤ型フリップフロップ３２ａ〜３２ｄによ
って構成される。遅延回路３１ａ〜３１ｄの時定数は互
いに異なったものとなっており、遅延回路３１ａ〜３１
ｄの各出力信号ｃ１〜ｃ４の立上がりによって波形整形
回路からの出力信号ａがＤ型フリップフロップ３２ａ〜
３２ｄにそれぞれラッチされる。

【００１３】信号発生回路４は、アンドゲート４１ａ〜
４１ｃおよび信号発生端子４２ａ〜４２ｄによって構成
されている。図１の上部電極１３ａ〜１３ｄの押圧に応
じて、対応する信号発生端子４２ａ〜４２ｄの論理値が
アクティブ（論理値“１”）となる。上部電極１３ａ〜
１３ｄがいずれも押されていないときには、信号発生端
子４２ａ〜４２ｄの論理値はいずれも論理値“０”とな
る。

【００１４】つぎに、図１および図２に示した入力装置
の動作を図３に示したタイミングチャートを参照して説
明する。

【００１５】期間ｔ１において、選択回路１の上部電極
１３ａ〜１３ｄはいずれも押されていない、すなわち選
択回路１内でコンデンサが構成されていないものとす
る。この場合、波形整形回路２４の出力信号ａの位相は
遅延回路３１ａ〜３１ｄの出力信号ｃ１〜ｃ４のいずれ
の位相よりも進んでいる。したがって、信号ｃ１〜ｃ４
の立上がりによってＤ型フリップフロップ３２ａ〜３２
ｄにはいずれも論理値“１”がラッチされ、Ｄ型フリッ
プフロップ３２ａ〜３２ｄの反転出力から出力される信
号ｄ１〜ｄ４の論理値はいずれも“０”となる。したが
って、信号発生回路４の信号発生端子４２ａ〜４２ｄか
ら出力される信号ｅ１〜ｅ４の論理値はいずれも“０”
となる。

【００１６】期間ｔ２において、選択回路１の上部電極
１３ａが押圧され、選択回路１内で上部電極１３ａに対
応したコンデンサが構成されたものとする。この場合、
積分回路２２の時定数が増大し、その結果波形整形回路
２４の出力信号ａの位相が遅延回路３１ａの出力信号ｃ
１の位相よりも遅れる。したがって、信号ｃ１〜ｃ４の
立上がりによって、Ｄ型フリップフロップ３２ａには論
理値“０”がラッチされ、Ｄ型フリップフロップ３２ｂ
〜３２ｄには論理値“１”がラッチされる。その結果、
Ｄ型フリップフロップ３２ａ〜３２ｄの反転出力から出
力される信号ｄ１〜ｄ４は、信号ｄ１の論理値が
“１”、信号ｄ２〜ｄ４の論理値が“０”となる。した
がって、信号発生回路４の信号発生端子４２ａ〜４２ｄ
から出力される信号ｅ１〜ｅ４は、信号ｅ１の論理値が
“１”、信号ｅ２、ｅ３およびｅ４の論理値が“０”と
なる。

【００１７】以下同様にして、期間ｔ３において選択回
路１の上部電極１３ｂが押圧されると信号ｅ２の論理値
が“１”となり、期間ｔ４において選択回路１の上部電
極１３ｃが押圧されると信号ｅ３の論理値が“１”とな
り、期間ｔ５において選択回路１の上部電極１３ｄが押
圧されると信号ｅ４の論理値が“１”となる。すなわ
ち、信号発生端子４２ａ〜４２ｄから出力される信号ｅ
１〜ｅ４のうち、押圧された上部電極１３ａ〜１３ｄに
対応した信号発生端子から出力される信号のみがアクテ
ィブとなるわけである。

【００１８】図４、図５および図６は、図１に示した選
択手段１の他の例を示したものである。基本的な原理
は、図１に示した選択手段１と同様であり、図１に示し
た選択手段１の各構成要素と対応する構成要素には同一
の番号を付している。

【００１９】図４に示した例は、各上部電極１３ａ〜１
３ｄの面積を異ならせることにより、上部電極１３ａ、
１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄに対応して構成される第
１、第２、第３および第４コンデンサの各静電容量値を
異ならせている。誘電体層１２は、単一の誘電体材料を
用いて均一の厚さに構成されている。

【００２０】図５に示した例は、単一の誘電体材料を用
いた誘電体層１２の層厚を連続的に変化させることによ
り、第１、第２、第３および第４コンデンサの各静電容
量値を異ならせている。

【００２１】図６に示した例は、単一の誘電体材料を用
いた誘電体層１２の層厚を階段的に変化させることによ
り、第１、第２、第３および第４コンデンサの各静電容
量値を異ならせている。

【００２２】なお、すでに説明したように、上部電極１
３ａに対応して構成される第１コンデンサの静電容量値
をＣＡ１、上部電極１３ｂに対応して構成される第２コ
ンデンサの静電容量値をＣＡ２、上部電極１３ｃに対応
して構成される第３コンデンサの静電容量値をＣＡ３、
上部電極１３ｄに対応して構成される第４コンデンサの
静電容量値をＣＡ４とすると、これらの相互関係は、
「ＣＡ１＜ＣＡ２＜ＣＡ３＜ＣＡ４」となっている。こ
の関係に加えて、「ＣＡ１＋ＣＡ２＜ＣＡ３」および
「ＣＡ１＋ＣＡ２＋ＣＡ３＜ＣＡ４」なる関係を満たし
ていれば、二つ以上の上部電極１３ａ〜１３ｄが同時に
押された場合の誤動作を防止することが可能となる。

【００２３】また、各上部電極１３ａ〜１３ｄは接続線
１４によって電気的に相互接続されているので、小型化
のために上部電極１３ａ〜１３ｄの間隔を狭くしても相
互干渉がなく、確実かつ安定した動作が可能である。

【００２４】図７および図８は、図１に示した選択手段
１のさらに他の例を示したものである。図１および図４
〜図６に示した例では、上部電極１３ａ〜１３ｄに手動
スイッチ的機能を持たせ、上部電極１３ａ〜１３ｄを押
すことによりコンデンサを構成していたが、図７および
図８に示した例では、独立した手動スイッチおよび独立
したコンデンサ用いて選択手段１を構成している。

【００２５】図７に示した例では、手動スイッチＳ７１
〜Ｓ７５および固定コンデンサＣ７１〜Ｃ７５によって
選択手段１を構成し、各固定コンデンサＣ７１〜Ｃ７５
の各静電容量値を異らせている。また、二つの手動スイ
ッチＳ７１〜Ｓ７５が同時に押されたときの誤動作を防
止するために、任意の二つの固定コンデンサの静電容量
値の合計が他の固定コンデンサの静電容量値と異なるよ
うに、各固定コンデンサの静電容量値が選択されている
（例えば、各固定コンデンサＣ７１〜Ｃ７５の各静電容
量値を５、９、１１、１８、２５ｐＦとすればよ
い。）。

【００２６】図８に示した例では、手動スイッチＳ８１
〜Ｓ８６および固定コンデンサＣ８１〜Ｃ８３によって
選択手段１を構成している。手動スイッチＳ８３は同時
に選択される二つの手動スイッチ８３ａおよび８３ｂ
で、手動スイッチＳ８５は同時に選択される二つの手動
スイッチ８５ａおよび８５ｂで、手動スイッチＳ８６は
同時に選択される二つの手動スイッチ８６ａおよび８６
ｂでそれぞれ構成されており、このような構成により、
固定コンデンサの個数が３個であるにもかかわらず、６
通りの入力状態を実現させている。すなわち、各固定コ
ンデンサＣ８１〜Ｃ８３の各静電容量値を例えば４、
９、２０ｐＦとすれば、４、９、１３（＝４＋９）、２
０、２４（＝４＋２０）、２９（＝９＋２０）ｐＦの合
計６通りの静電容量値が端子Ｔ１およびＴ２から出力さ
れることになる。

【００２７】図９は、図１に示した選択手段１のさらに
他の例を示したものである。この例では、電極９１およ
び電極９２でコンデンサ９０ａ〜９０ｄを構成するとと
もに電極９２上の誘電体層９３の層厚を徐々に変化さ
せ、人間の手と電極９２との距離を変化させることによ
って端子Ｔ１およびＴ２から出力される静電容量値を変
えるようにしたものである。

【００２８】

【発明の効果】本願に係わる発明では、少ない入力信号
線数で多数の入力状態を設定することが可能な入力装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願に係わる発明の実施の形態の全体構成を示
した説明図

【図２】図１に示した構成要素の詳細を示した電気回路
図

【図３】図１および図２に示した装置の動作を示したタ
イミングチャート

【図４】図１に示した選択手段１の他の例を示した図

【図５】図１に示した選択手段１の他の例を示した図

【図６】図１に示した選択手段１の他の例を示した図

【図７】図１に示した選択手段１の他の例を示した図

【図８】図１に示した選択手段１の他の例を示した図

【図９】図１に示した選択手段１の他の例を示した図

【符号の説明】

１………選択手段 ２………検出回路（判定手段） ３………比較回路（判定手段） ４………信号発生回路 １１………下部電極（第１電極） １２………誘電体層 １２ａ……誘電体層 １２ｂ……誘電体層 １２ｃ……誘電体層 １２ｄ……誘電体層 １３ａ……上部電極（第２電極） １３ｂ……上部電極（第２電極） １３ｃ……上部電極（第２電極） １３ｄ……上部電極（第２電極） Ｓ７１〜Ｓ７５……スイッチ Ｃ７１〜Ｃ７５……コンデンサ Ｓ８１〜Ｓ８６……スイッチ Ｃ８１〜Ｃ８３……コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 織田 肇 千葉県四街道市鹿渡934−13番地 株式会 社精工舎千葉事業所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに容量値の異なった複数の静電容量
   のなかから所望の静電容量を選択する選択手段と、 上記選択手段で選択された静電容量の容量値に基いて上
   記複数の静電容量のなかのどの静電容量が選択されたか
   を判定する判定手段と、 上記判定手段で選択されたと判定された静電容量に対応
   した信号を発生する信号発生手段とを有することを特徴
   とする入力装置。
2. 【請求項２】 上記選択手段は、誘電体層と、上記誘電
   体層の下面に接する第１電極と、押圧により上記誘電体
   層の上面に接する複数の第２電極とからなり、上記各第
   ２電極の押圧によって構成される各コンデンサの容量値
   が異なるように構成され、所望の上記第２電極を押圧す
   ることにより所望の静電容量を選択するものであること
   を特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 【請求項３】 上記各コンデンサを構成する上記各誘電
   体層の誘電率を異ならせることにより上記各コンデンサ
   の容量値を異ならせたことを特徴とする請求項２に記載
   の入力装置。
4. 【請求項４】 上記各コンデンサを構成する上記各第２
   電極の面積を異ならせることにより上記各コンデンサの
   容量値を異ならせたことを特徴とする請求項２に記載の
   入力装置。
5. 【請求項５】 上記各コンデンサを構成する上記各誘電
   体層の厚さを異ならせることにより上記各コンデンサの
   容量値を異ならせたことを特徴とする請求項２に記載の
   入力装置。
6. 【請求項６】 任意の二つの上記コンデンサの容量値の
   合計が上記コンデンサのいずれの容量値とも異なったも
   のであることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
7. 【請求項７】 上記選択手段は、互いに容量値の異なっ
   た複数のコンデンサと、上記複数のコンデンサのなかか
   ら所望のコンデンサを選択するための複数のスイッチと
   からなることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
8. 【請求項８】 任意の二つの上記コンデンサの容量値の
   合計が上記コンデンサのいずれの容量値とも異なったも
   のであることを特徴とする請求項７に記載の入力装置。