入力装置
【課題】 検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する検出手段を備えた入力装置において、入力部に触れただけで誤入力してしまうことを防止する。
【解決手段】 検出電極（１３〜１６）に導電体が接触あるいは近接したことを検出するタッチセンサ（９Ａ）と、衝撃あるいは振動を検出する加速度センサ（１０）と、タッチセンサ（９Ａ）による検出と加速度センサ（１０）による検出とが行われた際に操作入力ありと判定する入力判定手段（８）とを備えている。
【解決手段】 検出電極（１３〜１６）に導電体が接触あるいは近接したことを検出するタッチセンサ（９Ａ）と、衝撃あるいは振動を検出する加速度センサ（１０）と、タッチセンサ（９Ａ）による検出と加速度センサ（１０）による検出とが行われた際に操作入力ありと判定する入力判定手段（８）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する検出手段を備えた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出電極に人体などの導電体が接触あるいは近接したことを検出するタッチセンサを備えた入力装置がある（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７０９９４号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタッチセンサを備えた入力装置では、操作入力の意思が無いのに手や指がセンサ位置に触れてしまった場合に、タッチセンサが反応してユーザの意思に反した誤入力が行われてしまうという課題があった。
【０００５】
この発明の目的は、検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する検出手段を備えた入力装置において、入力部に触れただけで誤入力してしまうことを防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する第１の検出手段と、
衝撃あるいは振動を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段による検出と、前記第２の検出手段による検出とが行われた際に、操作入力ありと判定する入力判定手段と、
を備えたことを特徴とする入力装置。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の入力装置において、
前記入力判定手段は、
前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出されてから、所定時間内に前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の入力装置において、
前記入力判定手段は、
前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出されてから、所定時間内に前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従うと、第１の検出手段による検出電極への導電体の接触あるいは近接の検出に加えて、第２の検出手段による衝撃あるいは振動の検出がなされた際に操作入力と判定される。従って、第１の検出手段の検出電極に単に導電体が接触あるいは近接しただけでは操作入力と判定されずに誤入力の防止が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の入力装置が備わる電子時計を示す正面図である。
【図２】図１の電子時計の矢印Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施形態の入力装置の全体を示す構成図である。
【図４】加速度センサにおけるタッチ入力の判別条件を説明する波形図である。
【図５】マイクロコンピュータのＣＰＵにより実行されるタッチ入力処理の制御手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態の入力装置が備わる電子時計を示す正面図、図２は、図１の矢印Ａ−Ａ線断面図である。
【００１３】
この電子時計１は、図１および図２に示すように、腕時計ケースの上部中央に時計ガラス２がパッキン２ａを介して取り付けられ、この腕時計ケースの内部に時計モジュール４０が収納され、その下部に裏蓋４が防水リング４ａを介して取り付けられた構成になっている。時計ガラス２の下側には、検出電極として透明な電極部１３〜１６が設けられ、これら電極部１３〜１６の上部位置を指で軽く叩いてタッチ入力を行うことで、内部の時計モジュール４０に対して操作信号を入力することが可能になっている。
【００１４】
図２に示すように、時計モジュール４０は、上部ハウジング５と下部ハウジング６とを備えている。上部ハウジング５と下部ハウジング６との間には、回路基板７が配置されており、この回路基板７には、ＬＳＩ（大規模集積回路）により構成されたマイクロコンピュータ８と、上記電極部１３〜１６の静電容量の変化を検出するタッチ検出部９と、タッチ入力時の加速度変化を検出する加速度センサ１０等が搭載されている。また、下部ハウジング６には、電池１１が回路基板７に電気的に接続された状態で設けられている。
【００１５】
上部ハウジング５には、液晶表示素子、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子、電子ペーパーなどの表示パネル４２が配置され、この表示パネル４２がインターコネクタ４３によって回路基板７と電気的に接続されている。この表示パネル４２に時刻などの情報が表示される。
【００１６】
時計モジュール４０と時計ガラス２との間には、透明部材４１が設けられている。この透明部材４１は、透明なフィルムからなり、時計ガラス２の下面に対向して腕時計ケースの内周面に設けられた鍔部１ａ上に配置されている。この透明部材４１の下面には、上述した複数の電極部１３〜１６が設けられている。電極部１３〜１６は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）などの透明な導電性材料からなり、透明部材４１に設けられた各接続配線１３ａ〜１６ａとインターコネクタ４４（図２）とを介して回路基板７のタッチ検出部９に電気的に接続されている。
【００１７】
上記構成のうち、複数の電極部１３〜１６を有する透明部材４１とタッチ検出部９により第１の検出手段としてのタッチセンサ９Ａ（図３参照）が構成される。また、加速度センサ１０により第２の検出手段が構成され、マイクロコンピュータ８により入力判定手段が構成される。さらに、これらのタッチセンサ９Ａ、加速度センサ１０、マイクロコンピュータ８により、本発明の実施形態である入力装置が構成される。
【００１８】
図３には、本発明の実施形態の入力装置の全体を示す構成図を示す。
【００１９】
タッチ検出部９は、時計ガラス２を挟んで複数の電極部１３〜１６の上方位置に指などの導電体が置かれた場合に、この導電体と電極部１３〜１６により形成される静電容量Ｃｔを検出することで、上記導電体が電極部１３〜１６上に載置されたことを検知するものである。タッチ検出部９は、上記静電容量Ｃｔの変化に基づき上記導電体の有無を判別する判別部９ａと、判別部９ａの判別結果をマイクロコンピュータ８とやり取りするための入出力部９ｂ等を備えている。この入出力部９ｂにより第１通知手段および情報出力手段が構成される。
【００２０】
判別部９ａは、例えば、上記の静電容量Ｃｔと結合して発振するＣＲ発振回路と、このＣＲ発振回路の発振信号を計数するカウンタと、一定周期で上記カウンタの計数値を確認して一定量以上の静電容量Ｃｔの有無を判別する論理部等を備えている。上記のＣＲ発振回路は、複数の電極部１３〜１６にそれぞれ対応して複数個設けられている。そして、電極部１３〜１６上に導電体の載置がない場合には、内部の容量素子Ｃｉ１〜Ｃｉ４により決定される所定周波数の発振信号を計数する。一方、導電体の載置があって電極部１３〜１６の何れかに一定量以上の静電容量Ｃｔが発生した場合には、この静電容量Ｃｔや導電体と結合された静電容量Ｃｅによる上記ＣＲ発振回路の発振周波数のズレをカウンタの計数値により論理部が識別して、導電体の載置有りと判定するようになっている。
【００２１】
なお、タッチ検出部９における導電体の有無を判定する方式は、上記のカウンタによる発振信号の計数方式に制限されるものでなく、種々の周知技術を適用することができる。
【００２２】
入出力部９ｂは、キー情報を一定時間保持するデータ保持部と、出力端子ＩＮＴ１やデータ入出力端子Ｉ２Ｃを介してマイクロコンピュータ８と信号の入出力を行う制御部とを有している。上記のキー情報とは、判別部９ａにより導電体の載置有りと判別された場合に、何れの電極部１３〜１６に導電体の載置が有ったのかを表わすデータである。
【００２３】
そして、判別部９ａによりタッチ入力有りと判別された場合に、上記入出力部９ｂの制御部によって出力端子ＩＮＴ１からマイクロコンピュータ８へ検出信号が出力されるようになっている。この検出信号は、割込信号としてマイクロコンピュータ８に入力されるものであり、以下、この信号を端子記号と同一符号を付して検出信号ＩＮＴ１と表わす。さらに、上記入出力部９ｂの制御部へマイクロコンピュータ８からキー情報の問合せコマンドが入力された場合に、データ保持部に保持されているキー情報がデータ入出力端子Ｉ２Ｃを介してマイクロコンピュータ８へ出力されるようになっている。
【００２４】
上記タッチ検出部９においては、指などの導電体が何れかの電極部１３〜１６の上部に置かれてから、上記判別部９ａが静電容量Ｃｔの変化を判別して入出力部９ｂから検出信号ＩＮＴ１を出力するまでに、所定の応答時間を必要とする。タッチ検出部９の応答時間は一定ではなく、応答時間の最大値の間で変動するものである。例えば、カウンタによる発振信号の計数処理および一定周期ごとの計数値の確認処理を、複数の電極部１３〜１６について時分割で行う構成である場合、ある電極部について時分割処理が割り当てられた期間に、この電極部の上部に導電体が載置された場合には応答時間は短くなる。一方、ある電極部について時分割処理の割り当てが終了した直後に、この電極部の上部に導電体が載置された場合には、次に時分割処理が割り当てられる当該電極部に関する計数処理や確認処理が行われないので応答時間は長くなる。
【００２５】
加速度センサ１０は、加速度に応じて変化する信号を出力する検出部としてのセンサ部１０ａと、センサ部１０ａの出力信号を監視してタッチ入力時の加速度変化を判別する第２判別手段としての判別部１０ｂとを備えている。この判別部１０ｂは第２通知手段としても機能するものである。
【００２６】
図４には、加速度センサ１０におけるタッチ入力の判別条件を説明する波形図を示す。
【００２７】
判別部１０ｂは、図４に示すように、信号レベルが所定の閾値Ｇｔｈを超え、且つ、この閾値Ｇｔｈを超えた部分のパルス幅が所定の時間幅Ｔｔｈより短くなる信号を識別した場合に、タッチ入力時の加速度変化であると判別し、マイクロコンピュータ８に対して出力端子ＩＮＴ２から検出信号を出力するものである。この検出信号は、割込信号としてマイクロコンピュータ８に入力されるものであり、以下、この信号を端子記号と同一符号を付して検出信号ＩＮＴ２と表わす。
【００２８】
上記の閾値Ｇｔｈは、指を使用して時計ガラス２を規定の力で叩いた場合にセンサ部１０ａから出力される信号のピーク値よりも低い値で、且つ、指や手のひらを時計ガラス２に軽く置いた場合にセンサ部１０ａから出力される信号のピーク値よりも高い値に設定される。
【００２９】
また、上記の時間幅Ｔｔｈは、指を使用して時計ガラス２を規定の力で叩いた場合にセンサ部１０ａから出力される信号のうち上記閾値Ｇｔｈを超える部分のパルス幅よりも長く、且つ、電子時計１を嵌めている腕を大きく振り回したり、電子時計１を嵌めながら走りまわったりしたときに、センサ部１０ａから出力される信号のうち上記閾値Ｇｔｈを超える部分のパルス幅よりも短くなるように設定される。
【００３０】
このような閾値Ｇｔｈと時間幅Ｔｔｈとを用いた判別方式により、指を用いて標準的な力でタッチ入力を行った場合に、加速度センサ１０からマイクロコンピュータ８へ検出信号ＩＮＴ２が出力される一方、タッチ入力とかけ離れた動作によって電子時計１に加速度が加えられた場合には、検出信号ＩＮＴ２が出力されないようになっている。
【００３１】
上記加速度センサ１０においては、タッチ入力を行ってから判別部１０ｂがこれを判別して検出信号ＩＮＴ２を出力するまでに、所定の応答時間を要する。例えば、センサ部１０ａの出力信号の識別をデジタル処理により行っている場合には、信号を一定期間サンプリングして、信号波形が上記の条件を満たしているか判別するのにかかる時間がこの応答時間となる。
【００３２】
次に、上記構成の電子時計１におけるタッチ入力に係る処理動作について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３３】
図５は、マイクロコンピュータ８のＣＰＵにより実行されるタッチ入力処理の処理手順を示したフローチャートである。
【００３４】
このタッチ入力処理は、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１、あるいは、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２が割込信号としてマイクロコンピュータ８に入力した場合に、マイクロコンピュータ８のＣＰＵによって割込み処理として開始されるものである。
【００３５】
検出信号ＩＮＴ１，ＩＮＴ２の何れかが入力されてこの処理が開始すると、先ず、ＣＰＵは検出信号ＩＮＴ１，ＩＮＴ２のうちどちらが入力されたのかを判別する（ステップＳ１）。そして、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１であればステップＳ２に移行し、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２であればステップＳ３に移行する。
【００３６】
そして、ステップＳ２に移行した場合には、該ステップで、予め定められた待機時間Ｔｍａｘの間に、他方の検出信号ＩＮＴ２の入力が行われるか否か判別する。一方、ステップＳ３に移行した場合には、該ステップで、予め定められた待機時間Ｔｍａｘの間に他方の検出信号ＩＮＴ１の入力が行われるか否かを判別する。これらステップＳ２，Ｓ３の処理により第１判別手段が構成される。
【００３７】
ここで、待機時間Ｔｍａｘとは、上述したタッチ検出部９の応答時間の最大値と、加速度センサ１０の応答時間の最大値とのうち、何れか長い方の時間長に設定されている。なお、加速度センサ１０の応答時間の最大値とタッチ検出部９の応答時間の最大値とが、大きく異なる場合には、ステップＳ２における待機時間ＴｍａｘとステップＳ３における待機時間Ｔｍａｘとを異なる時間長に設定するようにしても良い。例えば、ステップＳ２の待機時間Ｔｍａｘを、加速度センサ１０の応答時間の最大値に設定する一方、ステップＳ３の待機時間Ｔｍａｘを、タッチ検出部９の応答時間の最大値に設定するようにしても良い。
【００３８】
また、加速度センサ１０の応答時間とタッチ検出部９の応答時間が、ＣＰＵの動作クロックの周期と比較できる程度に短い時間であるならば、待機時間Ｔｍａｘを設けないようにすることもできる。また、タッチ入力の動作時間に対して応答時間が十分に短い時間であるならば、待機時間Ｔｍａｘを応答時間の２倍〜１０倍程度の値としても正確なタッチ入力の判定を行うことができる。
【００３９】
ステップＳ２の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ２の入力がなければ、タッチ入力は無いものとして、このままタッチ入力処理を終了する。同様に、ステップＳ３の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ１の入力がなければ、タッチ入力は無いものとして、このままタッチ入力処理を終了する。
【００４０】
すなわち、手のひらや指が時計ガラス２に触れただけの場合や、時計ガラス２が金属などの導電体に近接しただけの場合には、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１がマイクロコンピュータ８に入力されることがあっても、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２がマイクロコンピュータ８に入力されないので、タッチ入力は無しと判定される。また、微小な衝撃が電子時計１に加わっただけの場合には、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２がマイクロコンピュータ８に入力されることがあっても、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１がマイクロコンピュータ８に入力されないので、タッチ入力は無しと判定される。
【００４１】
逆に、ステップＳ２の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ２の入力があれば、タッチ入力が有りと判断できることから、タッチ入力に対応するためにステップＳ４に移行する。同様に、ステップＳ３の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ１の入力があれば、タッチ入力有りと判断できることから、タッチ入力に対応するためにステップＳ４に移行する。
【００４２】
すなわち、指で電極部１３〜１６の何れかの上を軽く叩いてタッチ入力が行われた場合には、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１と加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２とが続けてマイクロコンピュータ８に入力されるので、タッチ入力が有る場合の処理へと移行される。
【００４３】
ステップＳ４に移行すると、先ず、ＣＰＵはタッチ検出部９へ何れの電極部（図４では「タッチキー」と記す）１３〜１６にオン入力があったのか問合せを行い（ステップＳ４）、タッチ検出部９から何れの電極部１３〜１６にオン入力があったのかを示すキー情報を入力する（ステップＳ５：情報入力手段）。そして、このキー情報に基づきオン入力のあった電極部１３〜１６に対応する操作処理を実行する（ステップＳ６）。そして、このタッチ入力処理を終了する。
【００４４】
以上のように、この実施形態の入力装置および電子時計１によれば、タッチ検出部９による導電体の近接の検出と、加速度センサ１０によるタッチ入力で生じる程度の振動の検出との両方があった場合に、タッチ入力が有りと判定されるので、タッチ検出部９だけでタッチ入力の検出を行う場合と比較してタッチ入力の誤判定を顕著に少なくすることができる。
【００４５】
また、上記のタッチ検出処理によれば、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１が入力してから待機時間Ｔｍａｘ以内に加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２が入力された場合に、タッチ入力が有りと判定されるので、加速度センサ１０の応答時間が無視できない場合でも、タッチ入力がなされた際に確実にタッチ入力が有りと判定することができる。
【００４６】
また、上記のタッチ検出処理によれば、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２が入力してから待機時間Ｔｍａｘ以内にタッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１が入力された場合に、タッチ入力が有りと判定されるので、タッチ検出部９の応答時間が無視できない場合でも、タッチ入力がなされた際に確実にタッチ入力が有りと判定することができる。
【００４７】
また、上記のタッチ検出処理によれば、先ず、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１と加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２によりタッチ入力の有無を判定した後、タッチ入力有りと判定したときのみタッチ検出部９へ何れの電極部１３〜１６にタッチ入力があったのかを問い合わせてキー情報を取得するので、タッチ検出部９のみから検出信号ＩＮＴ１が出力された場合に、無駄なキー情報のやり取りが省略されて、マイクロコンピュータ８の負荷低減を図れる。
【００４８】
また、加速度センサ１０は、加速度に応じて変化する信号に対して、信号レベルの閾値Ｇｔｈとパルス幅を規定する時間幅Ｔｔｈとを用いた判別方式により、タッチ入力時の衝撃や振動を判別する構成なので、タッチ入力で生じる程度の振動の検出のみ行い、タッチ入力とかけ離れた動作によって加速度が加えられた場合の不必要な検出を省くことができる。
【００４９】
また、加速度センサ１０やタッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１，ＩＮＴ２はマイクロコンピュータ８に割込信号として入力されるので、割込処理としてタッチ検出処理を開始することができ、マイクロコンピュータ８の負荷低減を図ることができる。
【００５０】
また、タッチ検出処理において、もう一方の検出信号ＩＮＴ１（またはＩＮＴ２）が入力されるのを待機する時間ＴＭＡＸが、加速度センサ１０やタッチ検出部９の応答時間に対応させて設定されているので、無駄に長い時間を待機させることもなく、且つ、タッチ入力がなされた場合に確実にそれを検出することが可能になっている。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、衝撃または振動を検出する第２の検出手段として加速度センサ１０を用いた例を示したが、加速度を表す信号を用いずに一定以上の衝撃や振動を検出する振動センサを適用してもよい。また、加速度センサ１０を用いる場合でも、一定以上の加速度が生じた場合に衝撃あるいは振動が有りと判定するように構成してもよい。また、第１の検出手段についても静電容量方式のタッチセンサ９Ａに限られず、電極に導電体が接触したときに生じる電流や電圧変化を検出する方式など、種々の方式のタッチセンサを適用してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、タッチ検出部９の判別部９ａと、加速度センサ１０の判別部１０ｂとをマイクロコンピュータ８と別構成にしているが、マイクロコンピュータ８にこれらの構成を含めるようにしても良い。また、上記実施形態では、本発明に係る入力装置を電子時計に搭載した実施形態について説明したが、本発明の入力装置は、携帯電話やＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）などの携帯型の電子機器に加え、据置型の電子機器にも搭載可能である。据置型の電子機器に搭載する場合には、タッチ面に衝撃および振動を検出する第２の検出手段を配置するように構成すれば良い。その他、実施の形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電子時計
２ 時計ガラス
８ マイクロコンピュータ
９Ａ タッチセンサ
９ タッチ検出部
９ａ 判別部
９ｂ 入出力部
１０ 加速度センサ
１０ａ センサ部
１０ｂ 判別部
１３〜１６ 電極部
４１ 透明部材
Ｃｔ 静電容量
ＩＮＴ１，ＩＮＴ２ 検出信号
Ｇｔｈ 閾値
Ｔｔｈ 時間幅
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する検出手段を備えた入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出電極に人体などの導電体が接触あるいは近接したことを検出するタッチセンサを備えた入力装置がある（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１７０９９４号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタッチセンサを備えた入力装置では、操作入力の意思が無いのに手や指がセンサ位置に触れてしまった場合に、タッチセンサが反応してユーザの意思に反した誤入力が行われてしまうという課題があった。
【０００５】
この発明の目的は、検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する検出手段を備えた入力装置において、入力部に触れただけで誤入力してしまうことを防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する第１の検出手段と、
衝撃あるいは振動を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段による検出と、前記第２の検出手段による検出とが行われた際に、操作入力ありと判定する入力判定手段と、
を備えたことを特徴とする入力装置。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の入力装置において、
前記入力判定手段は、
前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出されてから、所定時間内に前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の入力装置において、
前記入力判定手段は、
前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出されてから、所定時間内に前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従うと、第１の検出手段による検出電極への導電体の接触あるいは近接の検出に加えて、第２の検出手段による衝撃あるいは振動の検出がなされた際に操作入力と判定される。従って、第１の検出手段の検出電極に単に導電体が接触あるいは近接しただけでは操作入力と判定されずに誤入力の防止が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の入力装置が備わる電子時計を示す正面図である。
【図２】図１の電子時計の矢印Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施形態の入力装置の全体を示す構成図である。
【図４】加速度センサにおけるタッチ入力の判別条件を説明する波形図である。
【図５】マイクロコンピュータのＣＰＵにより実行されるタッチ入力処理の制御手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態の入力装置が備わる電子時計を示す正面図、図２は、図１の矢印Ａ−Ａ線断面図である。
【００１３】
この電子時計１は、図１および図２に示すように、腕時計ケースの上部中央に時計ガラス２がパッキン２ａを介して取り付けられ、この腕時計ケースの内部に時計モジュール４０が収納され、その下部に裏蓋４が防水リング４ａを介して取り付けられた構成になっている。時計ガラス２の下側には、検出電極として透明な電極部１３〜１６が設けられ、これら電極部１３〜１６の上部位置を指で軽く叩いてタッチ入力を行うことで、内部の時計モジュール４０に対して操作信号を入力することが可能になっている。
【００１４】
図２に示すように、時計モジュール４０は、上部ハウジング５と下部ハウジング６とを備えている。上部ハウジング５と下部ハウジング６との間には、回路基板７が配置されており、この回路基板７には、ＬＳＩ（大規模集積回路）により構成されたマイクロコンピュータ８と、上記電極部１３〜１６の静電容量の変化を検出するタッチ検出部９と、タッチ入力時の加速度変化を検出する加速度センサ１０等が搭載されている。また、下部ハウジング６には、電池１１が回路基板７に電気的に接続された状態で設けられている。
【００１５】
上部ハウジング５には、液晶表示素子、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子、電子ペーパーなどの表示パネル４２が配置され、この表示パネル４２がインターコネクタ４３によって回路基板７と電気的に接続されている。この表示パネル４２に時刻などの情報が表示される。
【００１６】
時計モジュール４０と時計ガラス２との間には、透明部材４１が設けられている。この透明部材４１は、透明なフィルムからなり、時計ガラス２の下面に対向して腕時計ケースの内周面に設けられた鍔部１ａ上に配置されている。この透明部材４１の下面には、上述した複数の電極部１３〜１６が設けられている。電極部１３〜１６は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）などの透明な導電性材料からなり、透明部材４１に設けられた各接続配線１３ａ〜１６ａとインターコネクタ４４（図２）とを介して回路基板７のタッチ検出部９に電気的に接続されている。
【００１７】
上記構成のうち、複数の電極部１３〜１６を有する透明部材４１とタッチ検出部９により第１の検出手段としてのタッチセンサ９Ａ（図３参照）が構成される。また、加速度センサ１０により第２の検出手段が構成され、マイクロコンピュータ８により入力判定手段が構成される。さらに、これらのタッチセンサ９Ａ、加速度センサ１０、マイクロコンピュータ８により、本発明の実施形態である入力装置が構成される。
【００１８】
図３には、本発明の実施形態の入力装置の全体を示す構成図を示す。
【００１９】
タッチ検出部９は、時計ガラス２を挟んで複数の電極部１３〜１６の上方位置に指などの導電体が置かれた場合に、この導電体と電極部１３〜１６により形成される静電容量Ｃｔを検出することで、上記導電体が電極部１３〜１６上に載置されたことを検知するものである。タッチ検出部９は、上記静電容量Ｃｔの変化に基づき上記導電体の有無を判別する判別部９ａと、判別部９ａの判別結果をマイクロコンピュータ８とやり取りするための入出力部９ｂ等を備えている。この入出力部９ｂにより第１通知手段および情報出力手段が構成される。
【００２０】
判別部９ａは、例えば、上記の静電容量Ｃｔと結合して発振するＣＲ発振回路と、このＣＲ発振回路の発振信号を計数するカウンタと、一定周期で上記カウンタの計数値を確認して一定量以上の静電容量Ｃｔの有無を判別する論理部等を備えている。上記のＣＲ発振回路は、複数の電極部１３〜１６にそれぞれ対応して複数個設けられている。そして、電極部１３〜１６上に導電体の載置がない場合には、内部の容量素子Ｃｉ１〜Ｃｉ４により決定される所定周波数の発振信号を計数する。一方、導電体の載置があって電極部１３〜１６の何れかに一定量以上の静電容量Ｃｔが発生した場合には、この静電容量Ｃｔや導電体と結合された静電容量Ｃｅによる上記ＣＲ発振回路の発振周波数のズレをカウンタの計数値により論理部が識別して、導電体の載置有りと判定するようになっている。
【００２１】
なお、タッチ検出部９における導電体の有無を判定する方式は、上記のカウンタによる発振信号の計数方式に制限されるものでなく、種々の周知技術を適用することができる。
【００２２】
入出力部９ｂは、キー情報を一定時間保持するデータ保持部と、出力端子ＩＮＴ１やデータ入出力端子Ｉ２Ｃを介してマイクロコンピュータ８と信号の入出力を行う制御部とを有している。上記のキー情報とは、判別部９ａにより導電体の載置有りと判別された場合に、何れの電極部１３〜１６に導電体の載置が有ったのかを表わすデータである。
【００２３】
そして、判別部９ａによりタッチ入力有りと判別された場合に、上記入出力部９ｂの制御部によって出力端子ＩＮＴ１からマイクロコンピュータ８へ検出信号が出力されるようになっている。この検出信号は、割込信号としてマイクロコンピュータ８に入力されるものであり、以下、この信号を端子記号と同一符号を付して検出信号ＩＮＴ１と表わす。さらに、上記入出力部９ｂの制御部へマイクロコンピュータ８からキー情報の問合せコマンドが入力された場合に、データ保持部に保持されているキー情報がデータ入出力端子Ｉ２Ｃを介してマイクロコンピュータ８へ出力されるようになっている。
【００２４】
上記タッチ検出部９においては、指などの導電体が何れかの電極部１３〜１６の上部に置かれてから、上記判別部９ａが静電容量Ｃｔの変化を判別して入出力部９ｂから検出信号ＩＮＴ１を出力するまでに、所定の応答時間を必要とする。タッチ検出部９の応答時間は一定ではなく、応答時間の最大値の間で変動するものである。例えば、カウンタによる発振信号の計数処理および一定周期ごとの計数値の確認処理を、複数の電極部１３〜１６について時分割で行う構成である場合、ある電極部について時分割処理が割り当てられた期間に、この電極部の上部に導電体が載置された場合には応答時間は短くなる。一方、ある電極部について時分割処理の割り当てが終了した直後に、この電極部の上部に導電体が載置された場合には、次に時分割処理が割り当てられる当該電極部に関する計数処理や確認処理が行われないので応答時間は長くなる。
【００２５】
加速度センサ１０は、加速度に応じて変化する信号を出力する検出部としてのセンサ部１０ａと、センサ部１０ａの出力信号を監視してタッチ入力時の加速度変化を判別する第２判別手段としての判別部１０ｂとを備えている。この判別部１０ｂは第２通知手段としても機能するものである。
【００２６】
図４には、加速度センサ１０におけるタッチ入力の判別条件を説明する波形図を示す。
【００２７】
判別部１０ｂは、図４に示すように、信号レベルが所定の閾値Ｇｔｈを超え、且つ、この閾値Ｇｔｈを超えた部分のパルス幅が所定の時間幅Ｔｔｈより短くなる信号を識別した場合に、タッチ入力時の加速度変化であると判別し、マイクロコンピュータ８に対して出力端子ＩＮＴ２から検出信号を出力するものである。この検出信号は、割込信号としてマイクロコンピュータ８に入力されるものであり、以下、この信号を端子記号と同一符号を付して検出信号ＩＮＴ２と表わす。
【００２８】
上記の閾値Ｇｔｈは、指を使用して時計ガラス２を規定の力で叩いた場合にセンサ部１０ａから出力される信号のピーク値よりも低い値で、且つ、指や手のひらを時計ガラス２に軽く置いた場合にセンサ部１０ａから出力される信号のピーク値よりも高い値に設定される。
【００２９】
また、上記の時間幅Ｔｔｈは、指を使用して時計ガラス２を規定の力で叩いた場合にセンサ部１０ａから出力される信号のうち上記閾値Ｇｔｈを超える部分のパルス幅よりも長く、且つ、電子時計１を嵌めている腕を大きく振り回したり、電子時計１を嵌めながら走りまわったりしたときに、センサ部１０ａから出力される信号のうち上記閾値Ｇｔｈを超える部分のパルス幅よりも短くなるように設定される。
【００３０】
このような閾値Ｇｔｈと時間幅Ｔｔｈとを用いた判別方式により、指を用いて標準的な力でタッチ入力を行った場合に、加速度センサ１０からマイクロコンピュータ８へ検出信号ＩＮＴ２が出力される一方、タッチ入力とかけ離れた動作によって電子時計１に加速度が加えられた場合には、検出信号ＩＮＴ２が出力されないようになっている。
【００３１】
上記加速度センサ１０においては、タッチ入力を行ってから判別部１０ｂがこれを判別して検出信号ＩＮＴ２を出力するまでに、所定の応答時間を要する。例えば、センサ部１０ａの出力信号の識別をデジタル処理により行っている場合には、信号を一定期間サンプリングして、信号波形が上記の条件を満たしているか判別するのにかかる時間がこの応答時間となる。
【００３２】
次に、上記構成の電子時計１におけるタッチ入力に係る処理動作について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３３】
図５は、マイクロコンピュータ８のＣＰＵにより実行されるタッチ入力処理の処理手順を示したフローチャートである。
【００３４】
このタッチ入力処理は、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１、あるいは、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２が割込信号としてマイクロコンピュータ８に入力した場合に、マイクロコンピュータ８のＣＰＵによって割込み処理として開始されるものである。
【００３５】
検出信号ＩＮＴ１，ＩＮＴ２の何れかが入力されてこの処理が開始すると、先ず、ＣＰＵは検出信号ＩＮＴ１，ＩＮＴ２のうちどちらが入力されたのかを判別する（ステップＳ１）。そして、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１であればステップＳ２に移行し、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２であればステップＳ３に移行する。
【００３６】
そして、ステップＳ２に移行した場合には、該ステップで、予め定められた待機時間Ｔｍａｘの間に、他方の検出信号ＩＮＴ２の入力が行われるか否か判別する。一方、ステップＳ３に移行した場合には、該ステップで、予め定められた待機時間Ｔｍａｘの間に他方の検出信号ＩＮＴ１の入力が行われるか否かを判別する。これらステップＳ２，Ｓ３の処理により第１判別手段が構成される。
【００３７】
ここで、待機時間Ｔｍａｘとは、上述したタッチ検出部９の応答時間の最大値と、加速度センサ１０の応答時間の最大値とのうち、何れか長い方の時間長に設定されている。なお、加速度センサ１０の応答時間の最大値とタッチ検出部９の応答時間の最大値とが、大きく異なる場合には、ステップＳ２における待機時間ＴｍａｘとステップＳ３における待機時間Ｔｍａｘとを異なる時間長に設定するようにしても良い。例えば、ステップＳ２の待機時間Ｔｍａｘを、加速度センサ１０の応答時間の最大値に設定する一方、ステップＳ３の待機時間Ｔｍａｘを、タッチ検出部９の応答時間の最大値に設定するようにしても良い。
【００３８】
また、加速度センサ１０の応答時間とタッチ検出部９の応答時間が、ＣＰＵの動作クロックの周期と比較できる程度に短い時間であるならば、待機時間Ｔｍａｘを設けないようにすることもできる。また、タッチ入力の動作時間に対して応答時間が十分に短い時間であるならば、待機時間Ｔｍａｘを応答時間の２倍〜１０倍程度の値としても正確なタッチ入力の判定を行うことができる。
【００３９】
ステップＳ２の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ２の入力がなければ、タッチ入力は無いものとして、このままタッチ入力処理を終了する。同様に、ステップＳ３の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ１の入力がなければ、タッチ入力は無いものとして、このままタッチ入力処理を終了する。
【００４０】
すなわち、手のひらや指が時計ガラス２に触れただけの場合や、時計ガラス２が金属などの導電体に近接しただけの場合には、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１がマイクロコンピュータ８に入力されることがあっても、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２がマイクロコンピュータ８に入力されないので、タッチ入力は無しと判定される。また、微小な衝撃が電子時計１に加わっただけの場合には、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２がマイクロコンピュータ８に入力されることがあっても、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１がマイクロコンピュータ８に入力されないので、タッチ入力は無しと判定される。
【００４１】
逆に、ステップＳ２の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ２の入力があれば、タッチ入力が有りと判断できることから、タッチ入力に対応するためにステップＳ４に移行する。同様に、ステップＳ３の判別処理の結果、他方の検出信号ＩＮＴ１の入力があれば、タッチ入力有りと判断できることから、タッチ入力に対応するためにステップＳ４に移行する。
【００４２】
すなわち、指で電極部１３〜１６の何れかの上を軽く叩いてタッチ入力が行われた場合には、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１と加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２とが続けてマイクロコンピュータ８に入力されるので、タッチ入力が有る場合の処理へと移行される。
【００４３】
ステップＳ４に移行すると、先ず、ＣＰＵはタッチ検出部９へ何れの電極部（図４では「タッチキー」と記す）１３〜１６にオン入力があったのか問合せを行い（ステップＳ４）、タッチ検出部９から何れの電極部１３〜１６にオン入力があったのかを示すキー情報を入力する（ステップＳ５：情報入力手段）。そして、このキー情報に基づきオン入力のあった電極部１３〜１６に対応する操作処理を実行する（ステップＳ６）。そして、このタッチ入力処理を終了する。
【００４４】
以上のように、この実施形態の入力装置および電子時計１によれば、タッチ検出部９による導電体の近接の検出と、加速度センサ１０によるタッチ入力で生じる程度の振動の検出との両方があった場合に、タッチ入力が有りと判定されるので、タッチ検出部９だけでタッチ入力の検出を行う場合と比較してタッチ入力の誤判定を顕著に少なくすることができる。
【００４５】
また、上記のタッチ検出処理によれば、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１が入力してから待機時間Ｔｍａｘ以内に加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２が入力された場合に、タッチ入力が有りと判定されるので、加速度センサ１０の応答時間が無視できない場合でも、タッチ入力がなされた際に確実にタッチ入力が有りと判定することができる。
【００４６】
また、上記のタッチ検出処理によれば、加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２が入力してから待機時間Ｔｍａｘ以内にタッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１が入力された場合に、タッチ入力が有りと判定されるので、タッチ検出部９の応答時間が無視できない場合でも、タッチ入力がなされた際に確実にタッチ入力が有りと判定することができる。
【００４７】
また、上記のタッチ検出処理によれば、先ず、タッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１と加速度センサ１０の検出信号ＩＮＴ２によりタッチ入力の有無を判定した後、タッチ入力有りと判定したときのみタッチ検出部９へ何れの電極部１３〜１６にタッチ入力があったのかを問い合わせてキー情報を取得するので、タッチ検出部９のみから検出信号ＩＮＴ１が出力された場合に、無駄なキー情報のやり取りが省略されて、マイクロコンピュータ８の負荷低減を図れる。
【００４８】
また、加速度センサ１０は、加速度に応じて変化する信号に対して、信号レベルの閾値Ｇｔｈとパルス幅を規定する時間幅Ｔｔｈとを用いた判別方式により、タッチ入力時の衝撃や振動を判別する構成なので、タッチ入力で生じる程度の振動の検出のみ行い、タッチ入力とかけ離れた動作によって加速度が加えられた場合の不必要な検出を省くことができる。
【００４９】
また、加速度センサ１０やタッチ検出部９の検出信号ＩＮＴ１，ＩＮＴ２はマイクロコンピュータ８に割込信号として入力されるので、割込処理としてタッチ検出処理を開始することができ、マイクロコンピュータ８の負荷低減を図ることができる。
【００５０】
また、タッチ検出処理において、もう一方の検出信号ＩＮＴ１（またはＩＮＴ２）が入力されるのを待機する時間ＴＭＡＸが、加速度センサ１０やタッチ検出部９の応答時間に対応させて設定されているので、無駄に長い時間を待機させることもなく、且つ、タッチ入力がなされた場合に確実にそれを検出することが可能になっている。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、衝撃または振動を検出する第２の検出手段として加速度センサ１０を用いた例を示したが、加速度を表す信号を用いずに一定以上の衝撃や振動を検出する振動センサを適用してもよい。また、加速度センサ１０を用いる場合でも、一定以上の加速度が生じた場合に衝撃あるいは振動が有りと判定するように構成してもよい。また、第１の検出手段についても静電容量方式のタッチセンサ９Ａに限られず、電極に導電体が接触したときに生じる電流や電圧変化を検出する方式など、種々の方式のタッチセンサを適用してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、タッチ検出部９の判別部９ａと、加速度センサ１０の判別部１０ｂとをマイクロコンピュータ８と別構成にしているが、マイクロコンピュータ８にこれらの構成を含めるようにしても良い。また、上記実施形態では、本発明に係る入力装置を電子時計に搭載した実施形態について説明したが、本発明の入力装置は、携帯電話やＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）などの携帯型の電子機器に加え、据置型の電子機器にも搭載可能である。据置型の電子機器に搭載する場合には、タッチ面に衝撃および振動を検出する第２の検出手段を配置するように構成すれば良い。その他、実施の形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 電子時計
２ 時計ガラス
８ マイクロコンピュータ
９Ａ タッチセンサ
９ タッチ検出部
９ａ 判別部
９ｂ 入出力部
１０ 加速度センサ
１０ａ センサ部
１０ｂ 判別部
１３〜１６ 電極部
４１ 透明部材
Ｃｔ 静電容量
ＩＮＴ１，ＩＮＴ２ 検出信号
Ｇｔｈ 閾値
Ｔｔｈ 時間幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する第１の検出手段と、
衝撃あるいは振動を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段による検出と、前記第２の検出手段による検出とが行われた際に、操作入力ありと判定する入力判定手段と、
を備えたことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記入力判定手段は、
前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出されてから、所定時間内に前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記入力判定手段は、
前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出されてから、所定時間内に前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項１】
検出電極に導電体が接触あるいは近接したことを検出する第１の検出手段と、
衝撃あるいは振動を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段による検出と、前記第２の検出手段による検出とが行われた際に、操作入力ありと判定する入力判定手段と、
を備えたことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記入力判定手段は、
前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出されてから、所定時間内に前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記入力判定手段は、
前記第２の検出手段により衝撃あるいは振動が検出されてから、所定時間内に前記第１の検出手段により前記検出電極に導電体が接触あるいは近接したことが検出された際に、操作入力ありと判定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４３８４（Ｐ２０１１−１４３８４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５７８０１（Ｐ２００９−１５７８０１）
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]