WO2016035507A1 - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路の複雑化を抑制しつつ、操作面を大型化できる入力装置を提供する。 【解決手段】静電容量方式の入力装置であって、第１方向又は第２方向に沿って分割された複数の分割領域１１を有する操作面１０ａと、分割領域１１ごとに第１方向に沿って並設された複数の第１検出用電極２１と、分割領域１１ごとに第２方向に沿って並設された複数の第２検出用電極２２と、分割領域１１ごとに配設された領域検出用電極２３と、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とが接続された静電容量検出部５０と、静電容量検出部５０が検出する静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した分割領域１１である操作領域を特定する領域検出部６１と、静電容量検出部５０が検出する静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した分割領域内１１の座標である操作座標を特定する座標検出部６２と、を備えていることを特徴とする。

Description

入力装置

　本発明は、入力装置に関し、特に、操作体の接触又は近接によって変化する静電容量を利用して、操作体が接触又は近接した位置を検出する静電容量方式の入力装置に関する。

　近年、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のタッチパッドや、タブレットＰＣやスマートフォンと呼ばれる携帯情報端末等のタッチパネルのように、操作面に接触又は近接した操作体の位置を検出する入力装置が普及している。このような入力装置としては、静電容量を検出するための複数の検出用電極と、複数の検出用電極が接続され、静電容量の変化を検出する検出用の回路とを備え、操作体の接触又は近接に伴う静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した操作面上の位置を検出する静電容量方式の入力装置が広く用いられている。

　静電容量方式の入力装置に関する技術としては、特許文献１等が開示されている。図１３は、特許文献１に係る座標検出装置２１０（入力装置）の構成を示す説明図である。　

　座標検出装置２１０は、図１３に示すように、センサ基板２１１と、複数のＸ軸電極２１２（検出用電極）と、複数のＹ軸電極２１３（検出用電極）と、Ｘ軸側検出部２１４（静電容量検出部）と、Ｙ軸側検出部２１５（静電容量検出部）と、Ａ／Ｄ変換部２１６と、記憶部２１７と、演算処理部２１８と、インターフェイス部２１９とを備えている。

　複数のＸ軸電極２１２は、Ｘ軸方向に沿ってセンサ基板２１１に並設され、複数のＹ軸電極２１３は、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿ってセンサ基板２１１に並設されている。Ｘ軸側検出部２１４は、Ｘ軸電極２１２の静電容量（Ｘ軸電極２１２とグランド電極との間の静電容量等）を検出し、Ｙ軸側検出部２１５は、Ｙ軸電極２１２の静電容量（Ｙ軸電極２１３とグランド電極との間の静電容量等）を検出している。

　記憶部２１７は、Ｘ軸側検出部２１４とＹ軸側検出部２１５とが検出した静電容量等を記憶している。演算処理部２１８は、Ａ／Ｄ変換部２１６を介してＸ軸側検出部２１４とＹ軸側検出部２１５とに接続されている。そして、演算処理部２１８は、Ｘ軸側検出部２１４とＹ軸側検出部２１５とが検出した静電容量の変化量に基づいて演算処理を行い、検出対象が接触した操作面上の位置を特定している。

　座標検出装置２１０は、このようにして、検出対象が接触した操作面上の位置を検出している。そして、座標検出装置２１０が検出した位置情報は、インターフェイス部２１９を介して、外部回路又は外部機器等に伝達される。

特開２０１３－３９７７号公報

　近年、タブレットＰＣのように、タッチパネル機能を有した大型の表示画面を備えた電子機器が急速に普及している。そして、表示画面の大型化に合わせて入力装置の操作面にも大型化が求められている。しかしながら、位置の検出精度を維持しながら操作面を大型化しようとすると、操作面の大型化に伴って検出用電極の数も増加してしまう。例えば操作面の縦横の寸法をそれぞれ２倍にしようとすると、検出用電極の数は４倍程度に増加してしまう。そのため、検出用電極の数の増加に対して何らかの措置を講じなければ、検出用電極が接続される検出回路側の回路構成が複雑になり過ぎるという課題が有った。

　本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、回路の複雑化を抑制しつつ、操作面を大型化できる入力装置を提供することにある。

　この課題を解決するために、請求項１に記載の入力装置は、操作体の接触又は近接に伴う静電容量の変化を利用して、操作体が接触又は近接した位置を検出する静電容量方式の入力装置であって、所定の第１方向又は前記第１方向と交差する第２方向に沿って分割された複数の分割領域を有する操作面と、前記分割領域ごとに前記第１方向に沿って並設された複数の第１検出用電極と、前記分割領域ごとに前記第２方向に沿って並設された複数の第２検出用電極と、前記分割領域ごとに配設された領域検出用電極と、前記第１検出用電極と前記第２検出用電極と前記領域検出用電極とが接続された静電容量検出部と、前記静電容量検出部が検出する静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した前記分割領域である操作領域を特定する領域検出部と、前記静電容量検出部が検出する静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した前記分割領域内の座標である操作座標を特定する座標検出部と、を備えていることを特徴とする。

　この構成の入力装置では、第１検出用電極と第２検出用電極と領域検出用電極とは、分割領域ごとに配設されているので、静電容量検出部は、分割領域ごとに静電容量を検出することができる。そして、分割領域ごとに静電容量を検出することによって、領域検出部は、操作領域を特定し易くなる。そして、操作領域を特定することによって、座標検出部は、分割領域を限定して操作座標を特定することができ、操作座標を特定するための回路を簡略化することができる。その結果、この構成の入力装置では、回路の複雑化を抑制しつつ、操作面を大型化することができる。

　請求項２に記載の入力装置は、前記静電容量検出部は、前記第１検出用電極と前記領域検出用電極との間の静電容量である第１検出容量と、前記第２検出用電極と前記領域検出用電極との間の静電容量である第２検出容量とを、前記操作領域を特定するための領域検出容量及び前記操作座標を特定するための座標検出容量として検出することを特徴とする。

　この構成の入力装置では、領域検出用電極は分割領域ごとに配設されているので、操作体が接触又は近接した分割領域においてのみ、第１検出容量と第２検出容量とを変化させることができる。そのため、第１検出容量と第２検出容量とは、操作領域を特定するための領域検出容量として好適である。しかも、第１検出用電極は第１方向に沿って並設され、第２検出用電極は第２方向に沿って並設されているので、第１検出容量が変化した第１検出用電極と第２検出容量が変化した第２検出用電極とが交差する位置を操作座標として特定することができる。そのため、第１検出容量と第２検出容量とは、操作体が接触又は近接した座標を特定するための座標検出容量として好適である。

　請求項３に記載の入力装置は、前記静電容量検出部は、前記分割領域ごとに、前記第１検出容量と前記第２検出容量とを前記領域検出容量として検出し、前記領域検出部は、前記領域検出容量が所定値以上変化した前記分割領域である容量変化領域が１箇所みである場合には、前記容量変化領域を前記操作領域として特定することを特徴とする。

　この構成の入力装置では、操作体が操作面の１箇所に接触又は近接した場合には、容量変化領域は１箇所となる。そのため、容量変化領域が１箇所のみである場合には、その容量変化領域を操作領域として特定することによって、操作領域の特定を容易に行うことができる。

　請求項４に記載の入力装置は、前記静電容量検出部は、前記操作領域において、前記第１検出容量と前記第２検出容量とを前記座標検出容量として検出し、前記座標検出部は、前記座標検出容量が所定値以上変化した座標である容量変化座標が前記操作領域内に１箇所みである場合には、前記容量変化座標を前記操作座標として特定することを特徴とする。

　この構成の入力装置では、操作体が操作領域内の１箇所に接触又は近接した場合には、操作領域内の容量変化座標は１箇所となる。そのため、容量変化座標が操作領域内に１箇所のみである場合には、その容量変化座標を操作座標として特定することによって、操作座標の特定を容易に行うことができる。

　請求項５に記載の入力装置は、前記容量変化座標が前記操作領域内に複数箇所ある場合には、前記静電容量検出部は、前記操作領域において、前記第１検出用電極と前記第２検出用電極との間の静電容量である第３検出容量を更に検出し、前記座標検出部は、前記第３検出容量の変化に基づいて前記操作座標を特定することを特徴とする。

　第３検出容量は、第１検出用電極と第２検出用電極との間の静電容量なので、操作体が操作領域内の複数箇所に接触又は近接した場合でも、それぞれの箇所に対応した容量の変化を検出し易い。そのため、この構成の入力装置では、操作体が操作領域内の複数箇所に接触又は近接した場合に、操作座標の特定を容易に行うことができる。

　本発明によれば、回路の複雑化を抑制しつつ、検出面を大型化できる入力装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る入力装置１の構成を示す説明図である。 図１に示す操作パネル１０の積層構造を示す説明図である。 図１に示す検出用電極２０の配置を示す説明図である。 図１に示す切替スイッチ部３０の接続状態を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る操作位置の検出方法を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る操作位置の例を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る操作位置の検出手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る入力装置１０１の構成を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る操作位置の検出方法を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る操作位置の例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る操作位置の検出手順を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る検出用電極２０の構造を示す説明図である。 特許文献１に係る座標検出装置２１０の構成を示す説明図である。

　［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。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。

　まず、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ないし図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る入力装置１の構成を示す説明図である。図２は、図１に示す操作パネル１０の積層構造を示す説明図である。図３は、図１に示す検出用電極２０の配置を示す説明図である。図３は、入力装置１の操作パネル１０を上から見た場合の各検出用電極２０の配置を示している。図４は、図１に示す切替スイッチ部３０の接続状態を示す説明図である。

　本発明の第１実施形態に係る入力装置１は、タブレットＰＣ等のタッチパネルに使用される静電容量方式の入力装置である。入力装置１は、図１に示すように、操作パネル１０と、複数の検出用電極２０と、切替スイッチ部３０と、信号発生部４０と、静電容量検出部５０と、位置検出部６０と、制御部７０とを備えている。位置検出部６０は、領域検出部６１と座標検出部６２とを有している。

　操作パネル１０は、図示しない液晶表示装置の表示画面等に取り付けて使用される板状の部材である。操作パネル１０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の材質できた透明電極等が形成された電極形成層である第１電極形成層Ｌ１と第２電極形成層Ｌ２と第３電極形成層Ｌ３とを積層して形成される。第１電極形成層Ｌ１と第２電極形成層Ｌ２と第３電極形成層Ｌ３とは、図２に示すように、上から第１電極形成層Ｌ１、第２電極形成層Ｌ２、第３電極形成層Ｌ３の順に、図示しない絶縁層等を介して積層され、第１電極形成層Ｌ１の上面には保護層Ｌｐが形成されている。

　保護層Ｌｐの上面は、指先等の操作体が接触又は近接する操作面１０ａとなっている。操作面１０ａは、図３に示すように、第１方向である左右方向及び第２方向である前後方向に沿って４つの分割領域１１に分割されている。以下、左前方の分割領域１１がある位置を位置Ｐｚ１、左後方の分割領域１１がある位置を位置Ｐｚ２、右後方の分割領域１１がある位置を位置Ｐｚ３、右前方の分割領域１１がある位置を位置Ｐｚ４として説明を進める。

　検出用電極２０は、操作パネル１０の電極形成層に形成された透明電極である。検出用電極２０は、図２及び図３に示すように、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とを有して構成される。第１検出用電極２１と第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とは、４つの分割領域１１ごとに形成されている。

　第１検出用電極２１は、操作パネル１０の第１電極形成層Ｌ１に形成されている。第１検出用電極２１は、前後方向に延びる略長方形の電極であり、分割領域１１ごとに５つずつ左右方向に沿って等間隔に並設されている。以下、各分割領域１１の５つの第１検出用電極２１に対応する位置を、左から順に、位置Ｐｘ１、位置Ｐｘ２、位置Ｐｘ３、位置Ｐｘ４、位置Ｐｘ５として説明を進める。

　第２検出用電極２２は、操作パネル１０の第２電極形成層Ｌ２に形成されている。第２検出用電極２２は、左右方向に延びる略長方形の電極であり、分割領域１１ごとに５つずつ前後方向に沿って等間隔に並設されている。以下、各分割領域１１の５つの第２検出用電極２２に対応する位置を、前から順に、位置Ｐｙ１、位置Ｐｙ２、位置Ｐｙ３、位置Ｐｙ４、位置Ｐｙ５として説明を進める。

　領域検出用電極２３は、操作パネル１０の第３電極形成層Ｌ３に形成されている。領域検出用電極２３は、分割領域１１ごとに１つずつ、各分割領域１１の下側を覆うように配設されている。左前方の領域検出用電極２３は位置Ｐｚ１の分割領域１１に対応し、左後方の領域検出用電極２３は位置Ｐｚ２の分割領域１１に対応し、右後方の領域検出用電極２３は位置Ｐｚ３の分割領域１１に対応し、右前方の領域検出用電極２３は位置Ｐｚ４の分割領域１１に対応している。

　切替スイッチ部３０は、接続の切り替えが可能な複数のスイッチ素子を有した回路である。スイッチ素子としては、切り替え機能を有したダイオード素子やＦＥＴ素子やそれらを集積した半導体素子等が使用される。切替スイッチ部３０の接続状態の切り替えは制御部７０によって制御されている。

　切替スイッチ部３０には、図４に示すように、検出用電極２０が接続されている。本実施形態では、４つの分割領域１１の同じ位置に対応する第１検出用電極２１どうしは、図示しない配線用の電極を介して互いに接続された後に、まとめて切替スイッチ部３０に接続されている。例えば、位置Ｐｘ１に対応する４つの第１検出用電極２１は、互いに接続された後に、まとめて切替スイッチ部３０に接続されている。また、位置Ｐｙ１に対応する４つの第２検出用電極２２は、互いに接続された後に、まとめて切替スイッチ部３０に接続されている。４つの領域検出用電極２３は、それぞれ個別に切替スイッチ部３０に接続されている。

　検出用電極２０をこのように切替スイッチ部３０に接続することによって、全ての第１検出用電極２１と全ての第２検出用電極２２とを個別に切替スイッチ部３０に接続する場合と比較して、検出用電極２０と接続される切替スイッチ部３０のスイッチ素子の数を大幅に削減することができる。そして、それによって、切替スイッチ部３０の回路構成と、それを制御する制御部７０の回路構成とを大幅に簡略化することができる。

　また、切替スイッチ部３０には、図４に示すように、信号発生部４０や静電容量検出部５０も接続されている。そして、切替スイッチ部３０は、前述した複数の検出用電極２０のうち、所定の検出用電極２０が信号発生部４０と接続され、他の所定の検出用電極２０が静電容量検出部５０と接続されるように、接続状態の切り替えを行っている。信号発生部４０に接続される検出用電極２０と、静電容量検出部５０に接続される検出用電極２０とは、時間と共に変化する。

　信号発生部４０は、図４に示すように、駆動用の交流の電気信号（以下、駆動信号と略称）を生成すると共に、生成した駆動信号を自身と接続された検出用電極２０に印加している。駆動信号の印加のタイミングは、制御部７０によって制御されている。

　静電容量検出部５０は、図４に示すように、駆動信号に対応して信号発生部４０が接続された検出用電極２０から静電容量検出部５０が接続された検出用電極２０に伝達される電気信号（以下、検出信号と略称）を検出している。そして、静電容量検出部５０は、検出した検出信号に基づいて、信号発生部４０が接続された検出用電極２０と静電容量検出部５０が接続された検出用電極２０との間の静電容量を算出している。以下、静電容量検出部５０が検出信号を検出し、検出信号に基づいて静電容量を算出することを、静電容量を検出すると略称する。静電容量検出部５０が検出した静電容量は、制御部７０に伝達される。

　位置検出部６０は、静電容量検出部５０が検出した静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した操作面１０ａ上の位置である操作位置を検出している。領域検出部６１は、静電容量検出部５０が検出した静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した分割領域１１である操作領域を特定している。座標検出部６２は、静電容量検出部５０が検出した静電容量の変化に基づいて、操作領域における操作体が接触又は近接した座標である操作座標を特定している。位置検出部６０が特定した操作位置に関する情報は制御部７０に伝達される。

　制御部７０は、切替スイッチ部３０と信号発生部４０と静電容量検出部５０と位置検出部６０とを制御している。また、制御部７０は、図示しない外部回路と接続されており、操作位置に関する情報を入力情報として外部回路に伝達している。

　次に、本実施形態の入力装置１における操作位置の検出方法について、図５及び図６を用いて説明する。尚、本実施形態では、操作体が操作面１０ａ上の１箇所に接触又は近接した場合の検出方法について説明する。図５は、本発明の第１実施形態に係る操作位置の検出方法を示す説明図である。図５（ａ）は、操作体が接触も近接もしていない時の操作パネル１０の状態を模式的に示し、図５（ｂ）は、操作体が接触又は近接した時の操作パネル１０の状態を模式的に示している。図６は、本発明の第１実施形態に係る操作位置の例を示す説明図である。図６において、位置Ｐ１は操作位置である。

　本実施形態では、静電容量検出部５０は、第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とを検出している。第１検出容量Ｃｓ１は、図５に示すように、第１検出用電極２１と領域検出用電極２３との間の静電容量（相互容量）である。第２検出容量Ｃｓ２は、第２検出用電極２２と領域検出用電極２３との間の静電容量（相互容量）である。第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とは、操作領域を特定するための領域検出容量及び操作座標を特定するための座標検出容量として利用される。

　図５に示すように、操作面１０ａに操作体が接触又は近接すると、操作体が接触又は近接した位置に対応した第１検出用電極２１と、操作体が接触又は近接した分割領域１１に対応した領域検出用電極２３との間の第１検出容量Ｃｓ１が変化する。また、操作体が接触又は近接した位置に対応した第２検出用電極２２と、操作体が接触又は近接した分割領域１１に対応した領域検出用電極２３との間の第２検出容量Ｃｓ２も変化する。

　例えば、図６に示すように、操作体が、位置Ｐｚ１にある分割領域１１の、位置Ｐｘ２に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｙ２に対応した第２検出用電極２２とが交差する位置である位置Ｐ１に接触又は近接した場合には、位置Ｐｘ２に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｚ１に対応した領域検出用電極２３ａとの間の第１検出容量Ｃｓ１が所定値以上変化する。また、位置Ｐｙ２に対応した第２検出用電極２２と位置Ｐｚ１に対応した領域検出用電極２３ａとの間の第２検出容量Ｃｓ２も所定値以上変化する。そして、操作体が操作面１０ａの他の位置には接触も近接もしていない場合、他の検出用電極２０どうしの間の静電容量の変化は所定値未満となる。

　そのため、領域検出容量が所定値以上変化した分割領域１１を容量変化領域とすると、容量変化領域は、位置Ｐｚ１にある分割領域１１のみとなる。そして、容量変化領域が１箇所のみの場合、その容量変化領域を操作領域として特定することができる。また、座標検出容量が所定値以上変化した座標を容量変化座標とすると、操作領域における容量変化座標は、位置Ｐ１のみとなる。そして、操作領域における容量変化座標が１箇所のみの場合、その容量変化座標を操作座標として特定することができる。

　本実施形態では、入力装置１は、このようにして、第１検出容量Ｃｓ１の変化と第２検出容量Ｃｓ２の変化とに基づいて操作領域と操作座標とを特定し、それによって、操作位置を検出している。尚、操作体が操作面１０ａ上の他の位置に接触又は近接した場合でも、同様にして、操作位置を特定することができる。

　次に、本発明の第１実施形態に係る位置の検出手順について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第１実施形態に係る操作位置の検出手順を示すフローチャートである。

　図７に示すように、まず、ステップＳａ１では、静電容量検出部５０が、所定の第１検出用電極２１と領域検出用電極２３との間で第１検出容量Ｃｓ１を検出し、所定の第２検出用電極２２と領域検出用電極２３との間で第２検出容量Ｃｓ２を検出する。第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とは、領域検出容量及び座標検出容量として利用される。

　次に、ステップＳａ２では、制御部７０が、領域検出容量が所定値以上変化した分割領域１１である容量変化領域の有無に関する判断を行う。ステップＳａ２において、容量変化領域が無い場合には、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１以降の手順を繰り返す。ステップＳａ２において、容量変化領域が有った場合にはステップＳａ３に移動する。

　次に、ステップＳａ３では、制御部７０が、容量変化領域の数に関する判断を行う。ステップＳａ３において、容量変化領域が複数箇所ある場合には、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１以降の手順を繰り返す。ステップＳａ３において、容量変化領域が１箇所のみである場合にはステップＳａ４に移動する。そして、ステップＳａ４では、領域検出部６１が、その容量変化領域を操作領域として特定する。

　次に、ステップＳａ５では、制御部７０が、座標検出容量が所定値以上変化した座標である容量変化座標の数に関する判断を行う。ステップＳａ５において、容量変化座標が操作領域内に複数箇所ある場合には、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１以降の手順を繰り返す。ステップＳａ５において、容量変化座標が操作領域内に１箇所のみである場合にはステップＳａ６に移動する。そして、ステップＳａ６では、座標検出部６２が、その容量変化座標を操作座標として特定する。その結果、操作位置が特定される。そして、ステップＳａ７では、制御部７０が、操作位置に関する情報を外部回路に伝達する。

　次に、ステップＳａ８では、制御部７０が、検知を継続するか否かの判断を行う。ステップＳａ８において、検知を継続する場合には、ステップＳａ１に戻り、ステップＳａ１以降の手順を繰り返す。ステップＳａ８において、検知を継続しない場合には、所定の手順に従って検知を終了させる。本実施形態では、このような手順に従って操作位置の検出が行われる。

　次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の入力装置１では、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とは、分割領域１１ごとに配設されているので、静電容量検出部５０は、分割領域１１ごとに静電容量（第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２と）を検出することができる。そして、分割領域１１ごとに静電容量を検出することによって、領域検出部６１は、操作領域を特定し易くなる。そして、操作領域を特定することによって、座標検出部６２は、分割領域１１を限定して操作座標を特定することができ、操作座標を特定するための回路を簡略化することができる。本実施形態では、前述したように、切替スイッチ部３０の回路構成と、それを制御する制御部７０の回路構成とを簡略化することができる。その結果、入力装置１では、回路の複雑化を抑制しつつ、操作面１０ａを大型化することができる。

　また、本実施形態の入力装置１では、領域検出用電極２３は分割領域１１ごとに配設されているので、操作体が接触又は近接した分割領域１１においてのみ、第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とを変化させることができる。そのため、第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とは、操作領域を特定するための領域検出容量として好適である。しかも、第１検出用電極２１は左右方向（第１方向）に沿って並設され、第２検出用電極２２は前後方向（第２方向）に沿って並設されているので、第１検出容量Ｃｓ１が変化した第１検出用電極２１と第２検出容量Ｃｓ２が変化した第２検出用電極２２とが交差する位置を操作座標として特定することができる。そのため、第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とは、操作座標を特定するための座標検出容量として好適である。

　また、本実施形態の入力装置１では、操作体が操作面１０ａの１箇所に接触又は近接した場合には、容量変化領域は１箇所となる。そのため、容量変化領域が１箇所のみである場合には、その容量変化領域を操作領域として特定することによって、操作領域の特定を容易に行うことができる。

　また、本実施形態の入力装置１では、操作体が操作領域内の１箇所に接触又は近接した場合には、操作領域内の容量変化座標は１箇所となる。そのため、容量変化座標が操作領域内に１箇所のみである場合には、その容量変化座標を操作座標として特定することによって、操作座標の特定を容易に行うことができる。

　［第２実施形態］
　以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成である場合、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

　まず、本発明の第２実施形態に係る入力装置１０１の構成について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る入力装置１０１の構成を示す説明図である。

　本発明の第２実施形態に係る入力装置１０１は、図８に示すように、操作パネル１０と、複数の検出用電極２０と、切替スイッチ部３０と、信号発生部４０と、静電容量検出部５０と、位置検出部６０と、制御部７０とを備えている。このように、入力装置１０１の構成は、第１実施形態に係る入力装置１の構成と同じである。但し、本実施形態では、入力装置１０１は、操作体が操作面１０ａ上の複数箇所に接触又は近接した場合にも対応できるようになっている。

　次に、本実施形態の入力装置１０１における位置の検出方法について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る操作位置の検出方法を示す説明図である。図９（ａ）は、操作体が接触も近接もしていない時の操作パネル１０の状態を模式的に示し、図９（ｂ）は、操作体が接触又は近接した時の操作パネル１０の状態を模式的に示している。図１０は、本発明の第２実施形態に係る操作位置の例を示す説明図である。図１０において、位置Ｐ１と位置Ｐ２とは操作位置である。

　本実施形態では、静電容量検出部５０は、図９に示すように、第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とに加えて、第３検出容量Ｃｓ３を更に検出している。第３検出容量Ｃｓ３は、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２との間の静電容量（相互容量）である。第３検出容量Ｃｓ３は、第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２と共に、操作座標を特定するための座標検出容量として利用される。

　操作体が操作面１０ａ上の複数箇所に接触又は近接した場合、すなわち、容量変化座標が操作領域内に複数箇所ある場合には、第１検出容量Ｃｓ１の変化と第２検出容量Ｃｓ２の変化とに基づいて操作座標を特定するだけでは、操作座標の特定が困難となる可能性が生じる。

　例えば、図１０に示すように、操作体が、位置Ｐｚ１にある分割領域１１において、位置Ｐｘ２に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｙ２に対応した第２検出用電極２２とが交差する位置である位置Ｐ１と、位置Ｐｘ４に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｙ４に対応した第２検出用電極２２とが交差する位置である位置Ｐ２との、２箇所に接触又は近接した場合には、第１検出容量Ｃｓ１が所定値以上変化する第１検出用電極２１と、第２検出容量Ｃｓ２が所定値以上変化する第２検出用電極２２とが２つずつ発生する。

　そして、このような場合には、第１検出容量Ｃｓ１の変化と第２検出容量Ｃｓ２の変化とに基づいて操作座標を特定するだけでは、２つの第１検出用電極２１と２つの第２検出用電極２２とのうちの、どの第１検出用電極２１と第２検出用電極２２との組み合わせが、実際の操作位置に対応しているのかを特定することができず、操作座標の特定が困難となる。

　それに対して、本実施形態では、静電容量検出部５０は、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２との間の静電容量である第３検出容量Ｃｓ３を更に検出しているので、容量変化座標が操作領域内に複数箇所ある場合でも、第３検出容量Ｃｓ３を用いて操作座標を特定することができる。

　例えば、図１０に示すように、操作体が、位置Ｐｚ１にある分割領域１１において、位置Ｐ１と位置Ｐ２との２箇所に接触又は近接した場合には、位置Ｐｘ２に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｙ２に対応した第２検出用電極２２との組み合わせと、位置Ｐｘ４に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｙ４に対応した第２検出用電極２２との組み合わせにおいてのみ、第３検出容量Ｃｓ３が変化する。

　そのため、位置Ｐｘ２に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｙ２に対応した第２検出用電極２２との間の第３検出容量Ｃｓ３と、位置Ｐｘ４に対応した第１検出用電極２１と位置Ｐｙ４に対応した第２検出用電極２２との間の第３検出容量Ｃｓ３とが所定値以上変化し、他の第３検出容量Ｃｓ３の変化が所定値未満である場合には、位置Ｐ１と位置Ｐ２との２箇所を操作座標として特定することができる。

　このように、本実施形態では、容量変化座標が操作領域内に複数箇所ある場合でも、第３検出容量の変化に基づいて操作座標を特定することによって、操作座標をそれぞれ特定することができるようになる。

　次に、本実施形態に係る位置の検出手順について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の第２実施形態に係る操作位置の検出手順を示すフローチャートである。

　図１１に示すように、まず、ステップＳｂ１では、静電容量検出部５０が、所定の第１検出用電極２１と領域検出用電極２３との間で第１検出容量Ｃｓ１を検出し、所定の第２検出用電極２２と領域検出用電極２３との間で第２検出容量Ｃｓ２を検出する。第１検出容量Ｃｓ１と第２検出容量Ｃｓ２とは、領域検出容量及び座標検出容量として利用される。

　次に、ステップＳｂ２では、制御部７０が、領域検出容量が所定値以上変化した分割領域１１である容量変化領域の有無に関する判断を行う。ステップＳｂ２において、容量変化領域が無い場合には、ステップＳｂ１に戻り、ステップＳｂ１以降の手順を繰り返す。ステップＳｂ２において、容量変化領域が有った場合にはステップＳｂ３に移動する。

　次に、ステップＳｂ３では、制御部７０が、容量変化領域の数に関する判断を行う。ステップＳｂ３において、容量変化領域が複数箇所ある場合には、ステップＳｂ１に戻り、ステップＳｂ１以降の手順を繰り返す。ステップＳｂ３において、容量変化領域が１箇所のみである場合にはステップＳｂ４に移動する。そして、ステップＳｂ４では、領域検出部６１が、その容量変化領域を操作領域として特定する。

　次に、ステップＳｂ５では、制御部７０が、座標検出容量が所定値以上変化した座標である容量変化座標の数に関する判断を行う。ステップＳｂ５において、容量変化座標が操作領域内に１箇所のみである場合にはステップＳｂ６に移動する。そして、ステップＳｂ６では、座標検出部６２が、その容量変化座標を操作座標として特定する。その結果、操作位置が特定される。そして、Ｓｂ９に移動する。

　ステップＳｂ５において、容量変化座標が操作領域内に複数箇所ある場合には、ステップＳｂ７に移動する。そして、静電容量検出部５０が、所定の第１検出用電極２１と所定の第２検出用電極２２との間で第３検出容量Ｃｓ３を検出する。第３検出容量Ｃｓ３は、座標検出容量として利用される。そして、座標検出部６２が、第３検出容量Ｃｓ３に基づいて操作座標を特定する。その結果、操作位置が特定される。そして、ステップＳｂ９では、制御部７０が、操作位置に関する情報を外部回路に伝達する。

　次に、ステップＳｂ１０では、制御部７０が、検知を継続するか否かの判断を行う。ステップＳｂ１０において、検知を継続する場合には、ステップＳｂ１に戻り、ステップＳｂ１以降の手順を繰り返す。ステップＳｂ１０において、検知を継続しない場合には、所定の手順に従って検知を終了させる。本実施形態では、このような手順に従って操作位置の検出が行われる。　

　次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の入力装置１０１では、容量変化座標が操作領域内に複数箇所ある場合には、静電容量検出部５０は、操作領域において、第３検出容量Ｃｓ３を更に検出し、座標検出部６２は、第３検出容量ＣＳ３の変化に基づいて操作座標を特定している。そして、第３検出容量Ｃｓ３は、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２との間の静電容量なので、操作体が操作領域内の複数箇所に接触又は近接した場合でも、それぞれの箇所に対応した容量の変化を検出し易い。そのため、本実施形態の入力装置１０１では、操作体が操作領域内の複数箇所に接触又は近接した場合に、操作座標の特定を容易に行うことができる。

　以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、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。

　例えば、本発明の実施形態において、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とは、前述した以外の形状であっても構わない。また、第１検出用電極２１が並設される第１方向と、第２検出用電極２２が並設される第２方向とは、前述した以外の方向であっても構わない。その場合、第１方向と第２方向とは、互いに斜めに交差する方向であっても構わない。

　また、本発明の実施形態において、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とは、前述した以外の配置となっていても構わない。例えば、第１検出用電極２１が第２電極形成層Ｌ２形成され、第２検出用電極２２が第１電極形成層Ｌ１形成されていても構わない。また、図１２に示すように、領域検出用電極２３が、第２検出用電極２２と隣接するように第２電極形成層Ｌ２に形成されていても構わない。第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とが隣接していても第２検出用電極２２と領域検出用電極２３との間で静電容量を形成することができるので、第１実施形態や第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

　また、本発明の実施形態において、第１検出用電極２１の数や第２検出用電極２２の数は、前述した以外の数であっても構わない。例えば、操作位置の検出精度を低くしても良い時には、第１検出用電極２１の数と第２検出用電極２２の数とを少なくしても構わない。また、操作位置の検出精度を更に高めたい時には、第１検出用電極２１の数と第２検出用電極２２の数とを更に多くしても構わない。また、分割領域１１の数は、前述した以外の数であっても構わない。例えば、操作面１０ａを更に大型化したい時には、分割領域１１の数を更に多くしても構わない。逆に、操作面１０ａを小型化する時には、分割領域１１の数を少なくしても構わない。

　また、本発明の実施形態において、位置検出部６０は、検出信号の変化に基づいて直接操作領域や操作座標を特定しても構わない。検出信号の変化は静電容量の変化に基づいているので、このような位置の検出方法は、静電容量の変化に基づいて操作領域や操作座標を特定する場合と本質的には同じことである。　

　また、本発明の実施形態において、入力装置１や入力装置１０１は、前述した以外の用途に使用されても構わない。例えば、入力装置１は、ノート型ＰＣのタッチパッドや車載電子機器の入力装置等に使用されても構わない。そして、その場合、第１検出用電極２１と第２検出用電極２２と領域検出用電極２３とは、透明電極ではなくても構わない。

　１　入力装置
　１０　操作パネル
　１０ａ　操作面
　Ｌ１　第１電極形成層
　Ｌ２　第２電極形成層
　Ｌ３　第３電極形成層
　Ｌｐ　保護層
　１１　分割領域
　２０　検出用電極
　２１　第１検出用電極
　２２　第２検出用電極
　２３　領域検出用電極
　３０　切替スイッチ部
　４０　信号発生部
　５０　静電容量検出部
　６０　位置検出部
　６１　領域検出部
　６２　座標検出部
　７０　制御部
 
                                                                                

Claims (5)

1. 　操作体の接触又は近接に伴う静電容量の変化を利用して、
   　操作体が接触又は近接した位置を検出する静電容量方式の入力装置であって、
   　所定の第１方向又は前記第１方向と交差する第２方向に沿って分割された複数の分割領域を有する操作面と、
   　前記分割領域ごとに前記第１方向に沿って並設された複数の第１検出用電極と、
   　前記分割領域ごとに前記第２方向に沿って並設された複数の第２検出用電極と、
   　前記分割領域ごとに配設された領域検出用電極と、
   　前記第１検出用電極と前記第２検出用電極と前記領域検出用電極とが接続された静電容量検出部と、
   　前記静電容量検出部が検出する静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した前記分割領域である操作領域を特定する領域検出部と、
   　前記静電容量検出部が検出する静電容量の変化に基づいて、操作体が接触又は近接した前記分割領域内の座標である操作座標を特定する座標検出部と、
   　を備えていることを特徴とする入力装置。
2. 　前記静電容量検出部は、
   　前記第１検出用電極と前記領域検出用電極との間の静電容量である第１検出容量と、
   　前記第２検出用電極と前記領域検出用電極との間の静電容量である第２検出容量とを、
   　前記操作領域を特定するための領域検出容量及び前記操作座標を特定するための座標検出容量として検出することを特徴とする、
   　請求項１に記載の入力装置。
3. 　前記静電容量検出部は、
   　前記分割領域ごとに、
   　前記第１検出容量と前記第２検出容量とを前記領域検出容量として検出し、
   　前記領域検出部は、
   　前記領域検出容量が所定値以上変化した前記分割領域である容量変化領域が１箇所のみである場合には、
   　前記容量変化領域を前記操作領域として特定することを特徴とする、
   　請求項２に記載の入力装置。
4. 　前記静電容量検出部は、
   　前記操作領域において、
   　前記第１検出容量と前記第２検出容量とを前記座標検出容量として検出し、
   　前記座標検出部は、
   　前記座標検出容量が所定値以上変化した座標である容量変化座標が前記操作領域内に１箇所のみである場合には、
   　前記容量変化座標を前記操作座標として特定することを特徴とする、
   　請求項２又は請求項３に記載の入力装置。
5. 　前記容量変化座標が前記操作領域内に複数箇所ある場合には、
   　前記静電容量検出部は、
   　前記操作領域において、
   　前記第１検出用電極と前記第２検出用電極との間の静電容量である第３検出容量を更に検出し、
   　前記座標検出部は、
   　前記第３検出容量の変化に基づいて前記操作座標を特定することを特徴とする、
   　請求項４に記載の入力装置。

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