WO2011002061A1 - モーション検出装置及びモーション検出用電極、並びに電子機器 - Google Patents

モーション検出装置及びモーション検出用電極、並びに電子機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2011002061A1
WO2011002061A1 PCT/JP2010/061260 JP2010061260W WO2011002061A1 WO 2011002061 A1 WO2011002061 A1 WO 2011002061A1 JP 2010061260 W JP2010061260 W JP 2010061260W WO 2011002061 A1 WO2011002061 A1 WO 2011002061A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
electrode
motion detection
detection
rectangular
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/061260
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
好広 羽澄
直行 波多野
基史 大井
達巳 藤由
隼一郎 尾屋
希世 廣部
Original Assignee
アルプス電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプス電気株式会社 filed Critical アルプス電気株式会社
Publication of WO2011002061A1 publication Critical patent/WO2011002061A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a motion detection device, a motion detection electrode, and an electronic device that detect motion of a detection target.
  • a motion detection device is known as a device for detecting the motion of a detection target such as a human body (see, for example, Patent Document 1).
  • a motion detection apparatus is configured using at least one camera.
  • the camera When detecting the motion of the detected object, the camera is installed in a space where the illuminance is secured to such an extent that the detected object can be visually recognized. Before using the apparatus, the camera is calibrated in advance.
  • the camera captures the motion of the detected object.
  • the captured image is sent to a PC (personal computer), and the motion of the detected object is authenticated to detect the motion of the detected object.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a capacitance type motion detection apparatus capable of efficiently taking the sensitivity in the height direction with respect to the sensing unit.
  • the capacitance type motion detection device of the present invention is provided at each detection position in the operation target region, and includes a plurality of electrodes that form a capacitance, and a change amount of the capacitance obtained by the plurality of electrodes.
  • Motion detecting means for detecting the motion of the object to be detected in the operation target region, and the plurality of electrodes are divided so that a plurality of long small electrodes arranged in parallel have a gap. It is characterized by.
  • the capacitance type motion detection device of the present invention is provided at each detection position in the operation target region, and includes a plurality of electrodes that form a capacitance, and a change amount of the capacitance obtained by the plurality of electrodes.
  • Motion detecting means for detecting motion of the detection target in the operation target region, wherein the plurality of electrodes are each formed in a mesh shape having a gap.
  • the detection electrode and the drive electrode are each divided so as to have a gap in a predetermined pattern, the sensitivity in the height direction can be taken efficiently with respect to the sensing unit.
  • the operation target region is rectangular, and the electrodes having a rectangular shape with the side direction as the longitudinal direction are formed on any two sides facing the operation target region. Are disposed, and the other two sides are arranged in a rectangular shape with the side direction as the longitudinal direction, and the electrodes formed on the short side of the rectangular region of the plurality of electrodes, It is preferable to form up to a position facing the end face of the electrode formed on the long side of the rectangular region.
  • the distance between the electrode formed on the short side and the end face of the electrode formed on the long side is 1/2 to 2 of the width of the small electrode. It is preferable that
  • the motion detection means includes a drive circuit that applies a drive voltage, a detection circuit that detects capacitance, and any one of the plurality of electrodes and the drive circuit or the detection.
  • Switching means for connecting to a circuit wherein the switching means connects an electrode formed on the short side of the rectangular region to a drive circuit, and connects an electrode formed on the long side to a detection circuit. Detecting a motion in the short side direction of the operation target region, connecting an electrode formed on the long side of the rectangular region to a drive circuit, and detecting the electrode formed on the short side as a detection circuit. It is preferable that the step of connecting and detecting the motion in the long side direction of the operation target region can be switched.
  • An electronic apparatus includes the above-described capacitance type motion detection device, and a display device or an input device is disposed in the rectangular area.
  • the input device is a capacitance type position input device.
  • the capacitance type motion detection electrode of the present invention is a plurality of electrodes for detecting motion of a detected object from a change in capacitance between the electrodes, and each electrode is arranged in parallel.
  • the long, small electrodes are divided so as to have a gap.
  • the ratio between the space between the small electrodes and the width of the small electrodes is 1/2 to 2.
  • the two electrodes facing each other in the rectangular operation target region are arranged in a rectangular shape with the side direction as the longitudinal direction, respectively.
  • the electrodes having a rectangular shape with the side direction as the longitudinal direction are arranged on the other two sides, respectively, and the electrode formed on the short side of the rectangular region of the plurality of electrodes is the length of the rectangular region. It is preferable to be formed up to a position facing the end face of the electrode formed on the side.
  • the capacitance type motion detection device of the present invention is provided at each detection position in the operation target region, and includes a plurality of electrodes that form a capacitance, and a change amount of the capacitance obtained by the plurality of electrodes.
  • Motion detecting means for detecting motion of the detection target in the operation target region, and the plurality of electrodes are divided so that each of the plurality of long small electrodes arranged in parallel has a gap. The sensitivity in the height direction with respect to the sensing unit can be taken efficiently.
  • (A), (b) is a figure for demonstrating the principle of the electrostatic capacitance type motion detection which concerns on embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the principle of the electrostatic capacitance type motion detection which concerns on embodiment of this invention.
  • (A), (b) is a figure for demonstrating the pattern of the electrode in the electrostatic capacitance type motion detection which concerns on embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the pitch of the electrode pattern shown to Fig.3 (a). It is a figure which shows the relationship between the distance between two electrodes, and the sensitivity of a height direction. It is a block diagram of the measurement system which evaluates height sensitivity.
  • (A)-(d) is a figure which shows electrode arrangement
  • the electrodes 12a and 12d provided above and below the operation target area as the detection area are driven.
  • the electrodes are arranged as electrodes, and the electrodes 12b and 12c provided on the left and right of the operation target area that is the detection area are arranged as detection electrodes.
  • FIG. 1A shows a case where the position of the hand 1 is detected when the hand 1 moves in the X-axis direction.
  • the drive electrode 21 may be arranged at the center and the detection electrodes 22a and 22b may be arranged on both sides thereof.
  • the capacitance C 1 is formed between the drive electrode 21 and the detection electrode 22a
  • the electrostatic capacitance C 2 is formed between the drive electrode 21 and the detection electrode 22b.
  • the position of the hand 1 can be detected by taking the difference between the capacitances C 1 and C 2 .
  • the drive electrodes 12a and 12d are provided separately on the upper and lower sides, and the detection electrodes 12b and 12c are provided on the left and right sides, but the detected object in the operation target region is detected at a detectable position. If the electrode and the drive electrode are arranged (if there is a detection electrode / drive electrode pair), there is no particular limitation on the number of electrodes and the arrangement position.
  • Capacitance is always formed between the detection electrodes 12b and 12c and the drive electrodes 12a and 12d.
  • the detection electrode 12b and the driving electrodes 12a, 12d and the capacitance C x1 is formed between the detection electrode 12c and the driving electrodes 12a, electrostatic capacitance C x2 between 12d are formed .
  • the capacitance between the hand 1 changes to the capacitance between the detection electrode and the drive electrode. Occurs.
  • the Y-axis direction (vertical direction) is used. It is possible to detect the movement (motion) of the hand 1. Further, another electrode is disposed in the vicinity of the electrodes 12a, 12b, 12c, 12d around the operation target region, and any one of the electrodes 12a, 12b, 12c, 12d and the other electrode is used as a detection electrode, and the electrodes 12a, 12b, 12c, and 12d other than the electrode serving as the detection electrode (electrode near the center between the detection electrodes) is used as the drive electrode.
  • the detection electrode 12a another electrode different from the electrode 12a is used as the detection electrode, and the electrode 12d is used as the drive electrode.
  • the drive electrode By using the drive electrode, it is possible to detect the movement (motion) of the hand 1 in the Z-axis direction (front-depth direction). In this way, it is possible to detect the movement (motion) of the hand 1 in the three-axis directions.
  • the electrostatic capacity type motion detection device includes a drive circuit that applies a drive voltage, a detection circuit that detects the electrostatic capacity, and a switching unit that connects any of the plurality of electrodes to the drive circuit or the detection circuit,
  • the switching means connects the electrode formed on the short side of the rectangular region (operation target region) to the drive circuit, connects the electrode formed on the long side to the detection circuit, and connects the electrode formed on the short side in the short side direction of the operation target region.
  • the step of detecting the motion, the electrode formed on the long side of the rectangular area is connected to the drive circuit, the electrode formed on the short side is connected to the detection circuit, and the motion in the long side direction of the operation target area is detected. It is preferable that the detection step can be switched.
  • the detection electrode and the drive electrode are each divided so as to have a gap in a predetermined pattern.
  • the detection electrode and the drive electrode are divided so as to have a gap in a predetermined pattern, and the height direction is higher than the sensor having a solid shape as the gap between the detection electrode and the drive electrode is narrower. Sensitivity increases. As a result, the area in the height direction that can be sensed is widened, and the motion detection range is widened.
  • FIG. 3A is a diagram showing a pattern of detection electrodes and drive electrodes.
  • a pattern elongated small electrodes 31 are arranged at a predetermined interval D 1.
  • each small electrode 31 is electrically connected at a specific location.
  • the sensitivity in the height direction was examined by changing the distance D 1 and the width D 2 of the small electrode 31 by setting the distance D 3 including the two small electrodes 31 and the distance D 1 to 10 mm. That is, the sensitivity in the height direction was measured for electrodes having no spacing, 2 mm spacing (small electrode width 4 mm), 4 mm spacing (small electrode width 3 mm), and 6 mm spacing (small electrode width 2 mm). The result is shown in FIG. Note that the sensitivity in the height direction in this case was measured by calculating a difference in signal output value between when the hand was held over the sensor and when the hand was not held over the sensor, using the measurement system shown in FIG.
  • FIG. 5 shows the sensitivity in the case of each interval when the sensitivity in the case of no interval is 100%.
  • the interval is 2 mm (small electrode width 4 mm)
  • the sensitivity in the height direction is improved as compared with the case without the interval.
  • it is preferred spacing D 1 of the between small electrode 31 is half the width D 2 of the small electrodes 31.
  • FIG. 3B is a diagram showing a pattern of detection electrodes and drive electrodes. In this pattern, as shown in FIG. 3B, the long small electrodes 32a and 32b form a mesh shape (a mesh shape having a rectangular gap).
  • the operation target area (area surrounded by the electrodes 12a to 12d) is rectangular, and any of the operation target areas facing each other is arranged.
  • electrodes electrodes 12a and 12d or electrodes 12b and 12c
  • Electrodes electrodes 12b and 12c or electrodes 12a and 12d
  • electrodes electrodes (here, electrodes 12b and 12c) formed on the short side of the rectangular region of the plurality of electrodes are rectangular regions.
  • the electrode is formed up to a position facing the end face of the electrodes (here, the electrodes 12a and 12d) formed on the long side. That is, it is preferable that the electrodes 12b and 12c extend to the region 13 of the Y region in FIG. In this case, (here, the electrode 12b, 12c) electrodes formed on the short side and the electrodes (here, the electrode 12a, 12d) formed on the long side side distance D 4 between the end surface of the small It is preferable that it is 1/2 to 2 of the width of the electrode.
  • the effect of the electrode arrangement was examined.
  • the electrodes 12b and 12c formed on the short side of the rectangular region are formed up to positions facing the end faces of the electrodes 12a and 12d formed on the long side of the rectangular region.
  • a sensing unit sensor
  • the electrodes 12a to 12d were solid electrodes.
  • use the measurement system (motion detection device) shown in FIG. 6 to calculate the difference in the digital output signal at the maximum point of the digital value output waveform between when the hand is held over the sensor and when it is not held.
  • the sensitivity in the height direction was examined. Further, as shown in FIG.
  • the electrodes 12b and 12c formed on the short side of the rectangular region are formed up to positions facing the end faces of the electrodes 12a and 12d formed on the long side of the rectangular region.
  • a plurality of electrodes 12a to 12d are composed of long small electrodes arranged in parallel to form a sensing unit (sensor). For this sensor, the sensitivity in the height direction was examined in the same manner.
  • the electrodes 12b and 12c formed on the short side of the rectangular region are formed up to positions facing the end faces of the electrodes 12a and 12d formed on the long side of the rectangular region.
  • the sensing unit (sensor) was configured with no disposition (arrangement in which the region 13 was secured) and the electrodes 12a to 12d were solid electrodes. For this sensor, the sensitivity in the height direction was examined in the same manner.
  • the electrodes 12b and 12c formed on the short side of the rectangular region are formed up to positions facing the end faces of the electrodes 12a and 12d formed on the long side of the rectangular region.
  • the sensing portion (sensor) was configured by arranging the electrodes 12a to 12d with a plurality of long small electrodes arranged in parallel. For this sensor, the sensitivity in the height direction was examined in the same manner.
  • FIG. 9 shows the sensitivity in each case when the sensitivity when the solid electrode is used is 100%. That is, the sensitivity of the sensor shown in FIG. 8B is converted into a numerical value when the sensitivity of the sensor shown in FIG. 8A is 100%, and the sensitivity of the sensor shown in FIG. It is converted into a numerical value when the sensitivity of the sensor shown in FIG.
  • the sensitivity in the height direction is better when it is composed of a plurality of elongated small electrodes arranged side by side, and the electrode arrangement is shorter than the rectangular region.
  • the sensitivity in the height direction was better when the electrodes 12b and 12c formed on the side were extended to positions facing the end faces of the electrodes 12a and 12d formed on the long side of the rectangular region.
  • Example 1 The sensing electrode and the driving electrode are configured in the pattern shown in FIG. 3A, and the sensing electrode and the driving electrode are arranged in the arrangement shown in FIG.
  • the sensor 41 is electrically connected to a multiplexer 42
  • the multiplexer 42 is electrically connected to a differential amplifier circuit 43 having a positive terminal and a negative terminal
  • the differential amplifier circuit 43 is
  • the A / D converter 44 is electrically connected
  • the A / D converter 44 is electrically connected to the measurement PC 45.
  • Example 2 Example 1 except that the detection electrode and the drive electrode are configured in the pattern shown in FIG. 3B, and the detection electrode and the drive electrode are arranged in the arrangement shown in FIG. In the same manner as above, the sensitivity in the height direction was examined. The results are also shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the sensitivity in the case of each pattern when the sensitivity when there is no interval is 100%.
  • the sensitivity in the height direction was improved by several tens of percent.
  • Such a motion detection device can be incorporated in a notebook PC 2 which is an electronic device as shown in FIG.
  • the operation target area is rectangular, and a display device or input device is arranged in the rectangular area.
  • the notebook PC 2 has a capacitive motion detection device, and the detection electrode and the drive electrode are arranged in a region near the glide point 3. Thereby, the upper part of the glide point 3 can be set as the operation target area, and the motion above the glide point 3 can be detected.
  • the input device is preferably a capacitive position input device.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.
  • the case where all the detection electrodes and drive electrodes are electrodes having a predetermined pattern has been described, but the present invention is not limited to this, and only the detection electrodes have a predetermined pattern. Only the drive electrode may have a predetermined pattern, and the detection electrode and / or the drive electrode may partially have a predetermined pattern.
  • the left and right, top and bottom, front-depth, and the numerical value, position, size, and shape of the members can be changed as appropriate. Other modifications may be made as appropriate without departing from the scope of the object of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

　センシング部に対して高さ方向の感度を効率良く取ることができる静電容量式モーション検出装置を提供すること。本発明の静電容量式モーション検出装置は、操作対象領域における検出位置にそれぞれ設けられ、静電容量を形成する複数の電極と、前記複数の電極で求められた静電容量の変化量から前記操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を具備し、前記複数の電極は、それぞれ複数並設された長尺状の小電極が間隙を有するように分割されていることを特徴とする。

Description

モーション検出装置及びモーション検出用電極、並びに電子機器
　本発明は、被検出体のモーション検出を行うモーション検出装置及びモーション検出用電極、並びに電子機器に関する。
　人体などの被検出体の動作を検出する装置としては、例えば、モーション検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるモーション検出装置は、少なくとも一つのカメラを用いて構成される。被検出体のモーションを検出する際には、被検出体が視認できる程度に照度が確保された空間にカメラを設置する。また、装置の使用前には、事前にカメラのキャリブレーションを実施する。人などの被検出体を検出する際には、カメラで被検出体のモーションを撮像する。撮像した映像をＰＣ（パーソナルコンピュータ）に送出し、被検出体の動きを認証することにより被検出体のモーションが検出される。
　しかしながら、特許文献１記載のモーション検出装置では、ハードウェアやソフトウェアのコストが高くなると共に、カメラを視認できる位置に設置する必要がある。また、被検出体が視認できる程度の照度とモーションを入力するための空間も必要となり、使用環境が制限されていた。
　近年、使用環境に制限が少なく、簡素な構成の静電容量式のモーション検出装置が開発されている。この静電容量式のモーション検出装置としては、特許文献２のように、検出電極と駆動電極との間で形成された静電容量の変化量から被検出体のモーション検出を行うものである。
特開２００１－８７５４９号公報 国際公開第２００８／９３６８３号パンフレット
　しかしながら、このような静電容量式モーション検出装置においては、検出する静電容量が小さいため、ノイズ成分の影響が大きく、センシング部に対して高さ方向の感度が取りにくい場合があった。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、センシング部に対して高さ方向の感度を効率良く取ることができる静電容量式モーション検出装置を提供することを目的とする。
　本発明の静電容量式モーション検出装置は、操作対象領域における検出位置にそれぞれ設けられ、静電容量を形成する複数の電極と、前記複数の電極で求められた静電容量の変化量から前記操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を具備し、前記複数の電極は、それぞれ複数並設された長尺状の小電極が間隙を有するように分割されていることを特徴とする。
　本発明の静電容量式モーション検出装置は、操作対象領域における検出位置にそれぞれ設けられ、静電容量を形成する複数の電極と、前記複数の電極で求められた静電容量の変化量から前記操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を具備し、前記複数の電極は、それぞれ間隙を有する網目状にされていることを特徴とする。
　これらの構成によれば、検出電極及び駆動電極は、それぞれ所定のパターンで間隙を有するように分割されているので、センシング部に対して高さ方向の感度を効率良く取ることができる。
　本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記操作対象領域が矩形であり、前記操作対象領域の対向するいずれかの二辺に、辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、他の二辺に辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、前記複数の電極のうちの前記矩形領域の短辺側に形成された電極が、前記矩形領域の長辺側に形成された電極の端面と対向する位置まで形成されていることが好ましい。
　本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記短辺側に形成された電極と前記長辺側に形成された電極の端面との距離が、前記小電極の幅の１／２ないし２であることが好ましい。
　本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記モーション検出手段は、駆動電圧を与える駆動回路と、静電容量を検出する検出回路と、前記複数の電極のいずれかと前記駆動回路又は前記検出回路とを接続する切り替え手段とを有し、前記切り替え手段が、前記矩形領域の短辺側に形成された電極を駆動回路と接続し、前記長辺側に形成された電極を検出回路と接続して前記操作対象領域の短辺方向のモーションを検出するステップと、前記矩形領域の長辺側に形成された電極を駆動回路と接続し、前記短辺側に形成された電極を検出回路と接続して前記操作対象領域の長辺方向のモーションを検出するステップとを切り替え可能とされたことが好ましい。
　本発明の電子機器は、上記静電容量式モーション検出装置を有し、前記矩形領域内に、表示装置又は入力装置が配置されたことを特徴とする。
　本発明の電子機器においては、前記入力装置が、静電容量式の位置入力装置であることが好ましい。
　本発明の静電容量式モーション検出用の電極は、電極間の静電容量の変化から被検出体のモーション検出を行うための複数の電極であって、各電極が、それぞれの複数並設された長尺状の小電極が間隙を有するように分割されていることを特徴とする。
　本発明の静電容量式モーション検出用の電極においては、前記小電極の間の間隔と前記小電極の幅の比が、１／２ないし２であることが好ましい。
　本発明の静電容量式モーション検出用の電極においては、矩形状の操作対象領域の対向するいずれかの二辺に、辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、他の二辺に辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、前記複数の電極のうちの前記矩形領域の短辺側に形成された電極が、前記矩形領域の長辺側に形成された電極の端面と対向する位置まで形成されていることが好ましい。
　本発明の静電容量式モーション検出装置は、操作対象領域における検出位置にそれぞれ設けられ、静電容量を形成する複数の電極と、前記複数の電極で求められた静電容量の変化量から前記操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を具備し、前記複数の電極は、それぞれ複数並設された長尺状の小電極が間隙を有するように分割されているので、センシング部に対して高さ方向の感度を効率良く取ることができる。
（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出の原理を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出の原理を説明するための図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出における電極のパターンを説明するための図である。 図３（ａ）に示す電極パターンのピッチを説明するための図である。 ２本の電極との間の距離と高さ方向の感度との間の関係を示す図である。 高さ感度を評価する測定系のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出装置用の電極において好ましい電極配置を説明するための図である。 （ａ）～（ｄ）は、電極配置及び電極形状を示す図である。 図８に示す電極配置と高さ方向の感度との間の関係を示す図である。 電極パターンと高さ方向の感度との間の関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出装置を用いた入力装置を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
　静電容量を用いて被検出体、例えば人体の位置を検出する場合には、図１（ａ）に示すように、検出領域である操作対象領域の上下に設けられた電極１２ａ，１２ｄを駆動電極として配置し、検出領域である操作対象領域の左右に設けられた電極１２ｂ，１２ｃを検出電極として配置した構成とする。この場合、駆動電極１２ａ及び駆動電極１２ｄと検出電極１２ｂとの間に静電容量Ｃｘ１が形成され、駆動電極１２ａ及び駆動電極１２ｄと検出電極１２ｃとの間に静電容量Ｃｘ２が形成される。そして、この静電容量Ｃｘ１，Ｃｘ２の差分をとることにより手１の位置を検出することができる。なお、図１（ａ）は、手１がＸ軸方向に移動する場合の手１の位置を検出する場合について示している。
　また、図１（ｂ）に示すように、駆動電極２１を中央に配置し、その両側にそれぞれ検出電極２２ａ，２２ｂを配置した構成としても良い。これにより、駆動電極２１と検出電極２２ａとの間に静電容量Ｃ１が形成され、駆動電極２１と検出電極２２ｂとの間に静電容量Ｃ２が形成される。この静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分をとることにより手１の位置を検出することができる。
　本実施の形態においては、駆動電極１２ａ，１２ｄを上下に分離してそれぞれ設けており、検出電極１２ｂ，１２ｃを左右に設けているが、操作対象領域における被検出体を検出可能な位置に検出電極と駆動電極とが配置されていれば（検出電極／駆動電極対があれば）、電極の数や配置位置について特に制限はない。
　これらの検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量から操作対象領域における手１のモーション検出を行うことができる。検出電極１２ｂ，１２ｃと駆動電極１２ａ，１２ｄとの間には、常に静電容量が形成されている。ここでは、検出電極１２ｂと駆動電極１２ａ，１２ｄとの間に静電容量Ｃｘ１が形成されており、検出電極１２ｃと駆動電極１２ａ，１２ｄとの間に静電容量Ｃｘ２が形成されている。このような構成において、手１がＸ軸方向（左右方向）のいずれかの方向に動くと、手１との間の静電容量により、検出電極と駆動電極との間の静電容量に変化が生じる。例えば、手１が右側に動くと、静電容量Ｃｘ１が増加して、静電容量Ｃｘ２が減少する。したがって、これらの静電容量値の差分（Ｃｘ１－Ｃｘ２）をとることにより、静電容量の変化量から、図２に示すように、Ｘ軸方向（左右方向）の手１の動き（モーション）を検出することが可能となる。
　また、操作対象領域の上下の電極１２ａ，１２ｄを検出電極とし、操作対象領域の左右の電極１２ｂ，１２ｃを駆動電極として、上記と同様の検出方法を用いることにより、Ｙ軸方向（上下方向）の手１の動き（モーション）を検出することが可能となる。さらに、操作対象領域の周囲の電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの近傍にさらに別の電極を配置し、いずれかの電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ及び別の電極を検出電極とし、電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのうち検出電極とした電極以外の電極（検出電極間の中央部付近の電極）を駆動電極とすることにより、例えば、電極１２ａと別の電極を検出電極とし、電極１２ｄを駆動電極とすることにより、Ｚ軸方向（手前－奥行き方向）の手１の動き（モーション）を検出することが可能となる。このようにして、３軸方向の手１の動き（モーション）を検出することが可能となる。
　静電容量型モーション検出装置においては、駆動電圧を与える駆動回路と、静電容量を検出する検出回路と、複数の電極のいずれかと駆動回路又は検出回路とを接続する切り替え手段とを有し、切り替え手段が、矩形領域（操作対象領域）の短辺側に形成された電極を駆動回路と接続し、長辺側に形成された電極を検出回路と接続して操作対象領域の短辺方向のモーションを検出するステップと、矩形領域の長辺側に形成された電極を駆動回路と接続し、短辺側に形成された電極を検出回路と接続して操作対象領域の長辺方向のモーションを検出するステップとを切り替え可能とすることが好ましい。
　検出電極及び駆動電極は、それぞれ所定のパターンで間隙を有するように分割されている。このように、検出電極及び駆動電極が所定のパターンで間隙を有するように分割されていることにより、かつ、検出電極と駆動電極との間隙が狭いほどベタな形状のセンサよりも高さ方向の感度が増加する。その結果、センシング可能な高さ方向の領域が広くなり、モーション検出範囲が広くなる。
　所定のパターンとしては、まず、複数並設された長尺状の小電極で構成されたパターンが挙げられる。すなわち、小電極３１が所定のパターンで配列されることにより検出電極及び駆動電極が構成される。図３（ａ）は、検出電極及び駆動電極のパターンを示す図である。このパターンにおいては、図３（ａ）に示すように、長尺状の小電極３１が所定の間隔Ｄ１をおいて並設されたパターンである。なお、このパターンにおいては、それぞれの小電極３１が特定箇所でそれぞれ電気的に接続されている。
　ここで、小電極３１の好ましい間隔Ｄ１について調べた。図４に示すように、２つの小電極３１及び間隔Ｄ１を合わせた距離Ｄ３を１０ｍｍとし、間隔Ｄ１及び小電極３１の幅Ｄ２を変えて高さ方向の感度を調べた。すなわち、間隔なし、間隔２ｍｍ（小電極幅４ｍｍ）、間隔４ｍｍ（小電極幅３ｍｍ）、間隔６ｍｍ（小電極幅２ｍｍ）の電極について高さ方向の感度を測定した。その結果を図５に示す。なお、この場合の高さ方向の感度は、図６に示す測定系を用いて、センサに手をかざすときとかざさないときとの間の信号出力値の差を算出することにより測定した。
　図５は、間隔なしの場合の感度を１００％としたときのそれぞれの間隔の場合の感度を示している。図５から分かるように、間隔２ｍｍ（小電極幅４ｍｍ）のときに、間隔なしの場合よりも高さ方向の感度が向上している。したがって、このパターンにおいては、小電極３１間の間隔Ｄ１が小電極３１の幅Ｄ２の半分であることが好ましい。
　所定のパターンとしては、電極が網目状になっているメッシュ状パターンが挙げられる。すなわち、小電極３２ａ，３２ｂが所定のパターンで配列されることにより検出電極及び駆動電極が構成される。図３（ｂ）は、検出電極及び駆動電極のパターンを示す図である。このパターンにおいては、図３（ｂ）に示すように、長尺状の小電極３２ａ，３２ｂがメッシュ状（矩形の隙間を有するような網目状）を形成している。
　本発明の静電容量式モーション検出装置においては、図７（ａ）に示すように、操作対象領域（電極１２ａ～１２ｄで囲まれた領域）が矩形であり、この操作対象領域の対向するいずれかの二辺に、辺方向を長手方向とする長方形状とされた電極（電極１２ａ，１２ｄ又は電極１２ｂ，１２ｃ）がそれぞれ配置され、他の二辺に辺方向を長手方向とする長方形状とされた電極（電極１２ｂ，１２ｃ又は電極１２ａ，１２ｄ）がそれぞれ配置され、前記複数の電極のうちの矩形領域の短辺側に形成された電極（ここでは、電極１２ｂ，１２ｃ）が、矩形領域の長辺側に形成された電極（ここでは、電極１２ａ，１２ｄ）の端面と対向する位置まで形成されていることが好ましい。すなわち、電極１２ｂ，１２ｃが、図７（ｂ）のＹ領域の領域１３に延在することが好ましい。この場合においては、短辺側に形成された電極（ここでは、電極１２ｂ，１２ｃ）と長辺側に形成された電極（ここでは、電極１２ａ，１２ｄ）の端面との距離Ｄ４が、小電極の幅の１／２ないし２であることが好ましい。
　ここで、上記電極配置の効果について調べた。
　まず、図８（ａ）に示すように、矩形領域の短辺側に形成された電極１２ｂ，１２ｃが、矩形領域の長辺側に形成された電極１２ａ，１２ｄの端面と対向する位置まで形成されている配置とし、電極１２ａ～１２ｄをベタ電極としたセンシング部（センサ）を構成した。このセンサについて、図６に示す測定系（モーション検出装置）を用いて、センサに手をかざすときとかざさないときとの間のデジタル値出力波形の最大点におけるデジタル出力信号の差を算出することで高さ方向の感度を調べた。また、図８（ｂ）に示すように、矩形領域の短辺側に形成された電極１２ｂ，１２ｃが、矩形領域の長辺側に形成された電極１２ａ，１２ｄの端面と対向する位置まで形成されている配置とし、電極１２ａ～１２ｄを複数並設された長尺状の小電極で構成してセンシング部（センサ）を構成した。このセンサについても、同様にして高さ方向の感度を調べた。
　また、図８（ｃ）に示すように、矩形領域の短辺側に形成された電極１２ｂ，１２ｃが、矩形領域の長辺側に形成された電極１２ａ，１２ｄの端面と対向する位置まで形成しない配置（領域１３を確保した配置）とし、電極１２ａ～１２ｄをベタ電極としたセンシング部（センサ）を構成した。このセンサについても、同様にして高さ方向の感度を調べた。さらに、図８（ｄ）に示すように、矩形領域の短辺側に形成された電極１２ｂ，１２ｃが、矩形領域の長辺側に形成された電極１２ａ，１２ｄの端面と対向する位置まで形成しない配置（領域１３を確保した配置）とし、電極１２ａ～１２ｄを複数並設された長尺状の小電極で構成してセンシング部（センサ）を構成した。このセンサについても、同様にして高さ方向の感度を調べた。
　これらの結果を図９に示す。図９においては、ベタ電極とした場合の感度を１００％としたときのそれぞれの場合の感度を示している。すなわち、図８（ｂ）に示すセンサの感度については、図８（ａ）に示すセンサの感度を１００％としたときの数値に換算し、図８（ｄ）に示すセンサの感度については、図８（ｃ）に示すセンサの感度を１００％としたときの数値に換算している。図９から分かるように、電極形状については、ベタよりも複数並設された長尺状の小電極で構成した方が高さ方向の感度が良く、また、電極配置については、矩形領域の短辺側に形成された電極１２ｂ，１２ｃが、矩形領域の長辺側に形成された電極１２ａ，１２ｄの端面と対向する位置まで延在させた方が高さ方向の感度が良かった。
　次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
　（実施例１）
　図３（ａ）に示すパターンで検出電極及び駆動電極を構成し、図３（ａ）に示す配置で検出電極及び駆動電極を配置してセンシング部（センサ）を構成した。このセンサ４１は、図６に示すように、マルチプレクサ４２に電気的に接続され、マルチプレクサ４２が正極端子と負極端子とを有する差動増幅回路４３に電気的に接続され、差動増幅回路４３がＡ／Ｄコンバータ４４に電気的に接続され、Ａ／Ｄコンバータ４４が測定用ＰＣ４５に電気的に接続されている。このような構成の測定系（モーション検出装置）においては、センサ４１において図１（ａ）に示すＣｘ１，Ｃｘ２が形成され、この静電容量Ｃｘ１，Ｃｘ２がマルチプレクサ４２を介して差動増幅回路４３に差動で入力される。増幅された出力信号はＡ／Ｄコンバータ４４でＡ／Ｄ変換されてから、測定用ＰＣ４５に入力される。このときに出力されるデジタル値出力波形の最大点において、センサ４１に手をかざすときとかざさないときとの間のデジタル出力信号の差を算出することで高さ方向の感度が検出される。その結果を図１０に示す。
　（実施例２）
　図３（ｂ）に示すパターンで検出電極及び駆動電極を構成し、図３（ｂ）に示す配置で検出電極及び駆動電極を配置してセンシング部（センサ）を構成すること以外は実施例１と同様にして高さ方向の感度を調べた。その結果を図１０に併記する。
　（比較例）
　検出電極及び駆動電極を、間隔を有しないものとすること以外は実施例１と同様にして高さ方向の感度を調べた。その結果を図１０に併記する。
　図１０は、間隔を有しない場合の感度を１００％としたときのそれぞれのパターンの場合の感度を示している。図１０から分かるように、図３（ａ），（ｂ）に示すパターンの場合においては、高さ方向の感度が十数％向上していた。
　このようなモーション検出装置は、図１１に示すように電子機器であるノートＰＣ２に組み込むことができる。このノートＰＣ２においては、図１１に示すように、操作対象領域が矩形であり、その矩形領域内に、表示装置又は入力装置が配置されている。また、ノートＰＣ２は、静電容量式モーション検出装置を有しており、検出電極及び駆動電極をグライドポイント３の近傍の領域に配置する。これにより、グライドポイント３の上方を操作対象領域とすることができ、グライドポイント３の上方でのモーションを検出することが可能となる。この場合において、入力装置が、静電容量式の位置入力装置であることが好ましい。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態においては、すべての検出電極及び駆動電極が所定のパターンを有する電極である場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、検出電極のみが所定のパターンを有していても良く、駆動電極のみが所定のパターンを有していても良く、検出電極及び／又は駆動電極が部分的に所定のパターンを有していても良い。また、上記実施の形態における、左右、上下、手前－奥行きの別、部材の数値、位置、大きさ、形状については適宜変更することが可能である。その他、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可能である。
　本出願は、２００９年７月２日出願の特願２００９－１５７７４７に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (10)

  1. 　操作対象領域における検出位置にそれぞれ設けられ、静電容量を形成する複数の電極と、前記複数の電極で求められた静電容量の変化量から前記操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を具備し、前記複数の電極は、それぞれ複数並設された長尺状の小電極が間隙を有するように分割されていることを特徴とする静電容量式モーション検出装置。
  2. 　操作対象領域における検出位置にそれぞれ設けられ、静電容量を形成する複数の電極と、前記複数の電極で求められた静電容量の変化量から前記操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うモーション検出手段と、を具備し、前記複数の電極は、それぞれ間隙を有する網目状にされていることを特徴とする静電容量式モーション検出装置。
  3. 　前記操作対象領域が矩形であり、前記操作対象領域の対向するいずれかの二辺に、辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、他の二辺に辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、前記複数の電極のうちの前記矩形領域の短辺側に形成された電極が、前記矩形領域の長辺側に形成された電極の端面と対向する位置まで形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電容量式モーション検出装置。
  4. 　前記短辺側に形成された電極と前記長辺側に形成された電極の端面との距離が、前記小電極の幅の１／２ないし２であることを特徴とする請求項３記載の静電容量式モーション検出装置。
  5. 　前記モーション検出手段は、駆動電圧を与える駆動回路と、静電容量を検出する検出回路と、前記複数の電極のいずれかと前記駆動回路又は前記検出回路とを接続する切り替え手段とを有し、前記切り替え手段が、前記矩形領域の短辺側に形成された電極を駆動回路と接続し、前記長辺側に形成された電極を検出回路と接続して前記操作対象領域の短辺方向のモーションを検出するステップと、前記矩形領域の長辺側に形成された電極を駆動回路と接続し、前記短辺側に形成された電極を検出回路と接続して前記操作対象領域の長辺方向のモーションを検出するステップとを切り替え可能とされたことを特徴とする請求項３記載の静電容量式モーション検出装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれかに記載の静電容量式モーション検出装置を有し、前記矩形領域内に、表示装置又は入力装置が配置されたことを特徴とする電子機器。
  7. 　前記入力装置が、静電容量式の位置入力装置であることを特徴とする請求項６記載の電子機器。
  8. 　電極間の静電容量の変化から被検出体のモーション検出を行うための複数の電極であって、各電極が、それぞれの複数並設された長尺状の小電極が間隙を有するように分割されていることを特徴とする静電容量式モーション検出用の電極。
  9. 　前記小電極の間の間隔と前記小電極の幅の比が、１／２ないし２であることを特徴する請求項８記載の静電容量式モーション検出用の電極。
  10. 　矩形状の操作対象領域の対向するいずれかの二辺に、辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、他の二辺に辺方向を長手方向とする長方形状とされた前記電極がそれぞれ配置され、前記複数の電極のうちの前記矩形領域の短辺側に形成された電極が、前記矩形領域の長辺側に形成された電極の端面と対向する位置まで形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の静電容量式モーション検出用の電極。
PCT/JP2010/061260 2009-07-02 2010-07-01 モーション検出装置及びモーション検出用電極、並びに電子機器 WO2011002061A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-157747 2009-07-02
JP2009157747 2009-07-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011002061A1 true WO2011002061A1 (ja) 2011-01-06

Family

ID=43411129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/061260 WO2011002061A1 (ja) 2009-07-02 2010-07-01 モーション検出装置及びモーション検出用電極、並びに電子機器

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011002061A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000505550A (ja) * 1996-02-23 2000-05-09 マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー 規定された空間における存在、向き及び活動を分析するための変位電流による方法及び装置
JP2007047990A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Sony Corp 入力装置及びこれを用いた表示装置
WO2008093682A1 (ja) * 2007-01-31 2008-08-07 Alps Electric Co., Ltd. 静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置
WO2008093683A1 (ja) * 2007-01-31 2008-08-07 Alps Electric Co., Ltd. 静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置
JP2009070191A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Nissha Printing Co Ltd 静電容量センサとその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000505550A (ja) * 1996-02-23 2000-05-09 マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー 規定された空間における存在、向き及び活動を分析するための変位電流による方法及び装置
JP2007047990A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Sony Corp 入力装置及びこれを用いた表示装置
WO2008093682A1 (ja) * 2007-01-31 2008-08-07 Alps Electric Co., Ltd. 静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置
WO2008093683A1 (ja) * 2007-01-31 2008-08-07 Alps Electric Co., Ltd. 静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置
JP2009070191A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Nissha Printing Co Ltd 静電容量センサとその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10739926B2 (en) Pressure-sensitive touch panel
JP5183494B2 (ja) 静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置
JP6980708B2 (ja) 触覚センサ
KR102480003B1 (ko) 압력감지 방식 터치 패널
US10067590B2 (en) Differential force and touch sensing
US9158407B2 (en) Capacitive touch panel with a ‘dual layer’ force sensor
JP6025697B2 (ja) タッチ検出機能付き表示装置、その駆動方法及び電子機器
JP2009157916A5 (ja)
JP2007242571A (ja) 静電容量式スイッチ
US9010185B2 (en) Three-dimensional micro-electro-mechanical-system sensor
KR101764329B1 (ko) 그립 감지 및 손가락 추적을 위한 정전용량 센서
JP2012022635A (ja) 静電容量式近接センサ装置、及びそれを用いた静電容量式モーション検出装置
JP2012003554A (ja) 静電容量式近接センサ装置、及びそれを用いた入力装置
TWM520681U (zh) 整合觸控與壓力感測之裝置
WO2017170131A1 (ja) 圧力センサ付表示パネル
KR20120076025A (ko) 터치 스크린 패널 및 그의 구동방법
US20150378496A1 (en) Capacitive input sensing in the presence of a uniform conductor
KR101952327B1 (ko) 다수의 물체들을 검출하기 위한 용량성 센서 및 방법
WO2011002061A1 (ja) モーション検出装置及びモーション検出用電極、並びに電子機器
JP5697227B1 (ja) 位置検出装置
TW201727445A (zh) 整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
JP2013003639A (ja) 静電入力装置
JP5227405B2 (ja) 静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置
JP5607335B2 (ja) 静電容量式近接センサ装置、静電容量式モーション検出装置及びそれらを用いた入力装置
US20130333469A1 (en) Method for operating and/or for measuring a micromechanical device, and micromechanical device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10794229

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10794229

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP