導電性シールドおよび導電性シールドの配置方法
【課題】静電容量型のセンサが当該センサと検出対象物との対向距離を確実に検出できるようにすることが可能な導電性シールドを提供する。
【解決手段】本発明の導電性シールドは、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部と、検出対象物との間に設けられた導電性部材であり、検出部により検出対象物を検出する位置に貫通孔が形成されている。これにより、貫通孔が形成された位置において、検知電極は検出対象物の位置に応じた静電容量値を示すことが可能となる。
【解決手段】本発明の導電性シールドは、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部と、検出対象物との間に設けられた導電性部材であり、検出部により検出対象物を検出する位置に貫通孔が形成されている。これにより、貫通孔が形成された位置において、検知電極は検出対象物の位置に応じた静電容量値を示すことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型のセンサと検出対象物との間に配置される導電性シールドおよび静電容量型のセンサに対する導電性シールドの配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパネル等のようなユーザが指等で触れたパネル上の位置情報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は、例えばディスプレイの表示面上に積層して設けられ、ディスプレイの表示内容に対応した位置に指等を接触させることによって、ディスプレイの表示内容に応じた操作を行うことができる。キーボードやボタン操作に慣れていない人でも、直感的に操作を行うことができる。
【０００３】
上記のような入力装置には、入力装置に対する指等の接触の有無のみを検出可能な感圧式のセンサを用いたものや、指等と入力装置との対向距離まで検出可能な静電容量型のセンサを用いたものもある。静電容量型のセンサは、指等との対向距離によって静電容量が変化する特性を利用して対向距離を検出する。対向距離が検出可能となることより、指等が入力装置に接触しない状態でも、対向距離に応じてディスプレイの表示内容を変化させるなどインタラクティブな入力装置を実現することができる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、静電容量型のセンサ手段を用いて表示パネル面に対する指先の接触位置および空間位置を静電容量の変化として検知する近接検知型情報表示装置が開示されている。かかる情報表示装置では、指先が表示パネル面に近づくにつれて、指先の検知分解能を高くし、検知感度を低くするように調整する。表示パネル面上の指先の位置が検知されると、指先の動きに応じて表示手段に表示される情報の表示状態が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に開示された近接検知型情報表示装置では、静電容量型のセンサによってセンサと指等の検出対象物との間で生じる静電容量の変化を検出することにより、これらの対向距離を取得する。しかし、センサと検出対象物との間にグランドに接続された導体が存在すると、センサは、導体とセンサとの間で生じる静電容量の変化を検出してしまう。このため、検出対象物との対向距離を検出することができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、静電容量型のセンサが当該センサと検出対象物との対向距離を確実に検出できるようにすることが可能な、新規かつ改良された導電性シールドおよび導電性シールドの配置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部と、検出対象物との間に設けられた導電性部材であり、検出対象物を検出する検知電極に対応する所定の位置に貫通孔が形成されている、導電性シールドが提供される。
【０００９】
本発明によれば、静電容量値の変化によって検出対象物の位置を検出可能な検知電極からなる検出部と検出対象物との間に設けられる導電性シールドに、貫通孔が形成される。これにより、貫通孔が形成された位置において、検知電極は検出対象物の位置に応じた静電容量値を示すことが可能となる。
【００１０】
ここで、検出部を構成する複数の検知電極が、少なくとも１つの他の検知電極と交差するように配置されているとき、貫通孔は、検知電極の交点に対応する位置に形成されるようにしてもよい。複数の検知電極は、例えば格子状に配置することができる。
【００１１】
また、隣接する検知電極の隣接方向において、貫通孔の幅は、隣接する検知電極間の距離よりも小さく形成してもよい。
【００１２】
さらに、検知電極の幅方向において、貫通孔の幅は、検知電極の幅よりも大きく形成してもよい。また、導電性シールドは、複数の検知電極から所定の距離以上離隔されるように配置してもよい。
【００１３】
導電性シールドは、検出部と検出対象物との間に設けられるデバイスと、検出部との間に設けることもできる。デバイスとしては、例えばキーボード等がある。このとき、検出部は、デバイスから発せられるノイズを除去するノイズ除去部を備えることもできる。ノイズ除去部は、例えば、検出部により検出された検出値を補正することにより、ノイズを除去することができる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、導電性部材からなる導電性シールドの、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部によって検出対象物を検出する位置に、検知電極に対応して貫通孔を形成するステップと、検出部と検出対象物との間に、導電性シールドを配置するステップと、を含む、導電性シールドの配置方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、静電容量型のセンサが当該センサと検出対象物との対向距離を確実に検出できるようにすることが可能な導電性シールドおよび導電性シールドの配置方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る導電性シールドを備えた入力デバイスをキーボード下部に設けたノートブック型コンピュータの外観を示す説明図である。
【図２】図１に示すキーボードと入力デバイスの構成を示す断面図である。
【図３】同実施形態に係る入力デバイスの構成を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係るシールドの一構成例を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係るシールドの他の構成例を示す説明図である。
【図６】シールドの貫通孔と電極との関係を示す説明図である。
【図７】シールドの貫通孔による電極の検出対象物の検知状態を示す概念図である。
【図８】検出位置に応じて電極により検出された静電容量値の分布を示すグラフである。
【図９】同本実施形態に係る入力デバイスにおけるノイズ除去対策の一例を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係るシールドの貫通孔と入力デバイスの電極との配置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．導電性シールドを備えた入力デバイスの概略構成
２．シールドの形状
３．貫通孔を有するシールドの作用
４．入力デバイスにおける検出値の補正
５．デバイスからのノイズ除去
６．シールドの使用形態
【００１９】
［導電性シールドを備えた入力デバイスの概略構成］
まず、図１〜図３に基づいて、本発明の実施形態に係る導電性シールドを備えた入力デバイスの概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る導電性シールドを備えた入力デバイス１３０をキーボード１１０下部に設けたノートブック型のコンピュータ１００の外観を示す説明図である。図２は、図１に示すキーボード１１０と入力デバイス１３０の構成を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る入力デバイス１３０の構成を示す平面図である。
【００２０】
本実施形態にかかる導電性シールドを備える入力デバイス１３０は、図１に示すように、例えばコンピュータ１００に設けることができる。入力デバイス１３０は、コンピュータ１００のキーボード１１０の下部に設けられている。ユーザは、キーボード１１０上で指等を動かしたり、キーボード１１０に指等を近接させたりすることにより、表示部１２０に表示された表示内容の操作や情報の入力を行うことができる。これにより、スペースの制限の大きいノートブック型のコンピュータ１００において、キーボード１１０の配置領域にて、キーボード１１０のキーの押下によるキー入力に加えて、キーボード１１０上での手や指の動きが位置に応じた情報の入力が可能となる。
【００２１】
このようなキーボード１１０による情報の入力と、入力デバイス１３０による情報の入力とを可能とするため、図２に示すように、本実施形態にかかるコンピュータ１００では、キーボード１１０の下部側に入力デバイス１３０が設けられる。
【００２２】
キーボード１１０は、例えば、キートップ１１２と、スプリング１１４と、シート状のスイッチ１１６と、シールド１１８とからなる、ユニット化された入力装置の１つである。キートップ１１２は、情報を入力するためにユーザが指で押下する部品である。キートップ１１２は、１または２以上設けられ、スプリング１１４を介してスイッチ１１６上に載置される。スプリング１１４は、押圧されたキートップ１１２を押し戻す部材である。
【００２３】
スイッチ１１６は、押圧されることにより情報を出力する検出部であり、例えばメンブレンスイッチ等を用いることができる。メンブレンスイッチは、接点と接点との間に絶縁体を挟んで構成され、押圧されて接点同士が接触すると電流が流れるものである。キートップ１１２が押下されるとスプリング１１４が圧縮され、さらにスイッチ１１６が押圧される。そして、スイッチ１１６の接点同士が接触して電流が流れると、かかるキーに対応する情報が入力される。なお、図２では、キーボード１１０の入力デバイスとしての機能を実現するキートップ１１２、スプリング１１４およびスイッチ１１６を、キーボード機能部１１７として示している。
【００２４】
このようなキーボード１１０には、スイッチ１１６の動作に影響するノイズを遮断するとともに、キーボード１１０の強度を高めるため、スイッチ１１６の下側にシールド１１８が設けられる。シールド１１８は、例えば鉄等の導電性部材からなり、グランドに接続されている。本実施形態にかかるシールド１１８は、入力デバイス１３０による検出位置に応じた１または２以上の貫通孔が形成されている。シールド１１８の詳細な構成については後述する。
【００２５】
入力デバイス１３０は、例えば電極部１３２と、透明なガラス板等の誘電体１３６、１３８とからなる。電極部１３２は、図２に示すように、誘電体１３６、１３８によって挟持されている。
【００２６】
電極部１３２は、図３に示すように、所定の間隔を有して図３紙面の縦方向（第１の方向）に配列された複数の縦電極１３２Ａと、所定の間隔を有して図３紙面の横方向（第２の方向）に配列された複数の横電極１３２Ｂとからなる。すなわち、電極部１３２は、検知電極である縦電極１３２Ａおよび横電極１３２Ｂが格子状に配列されたものである。縦電極１３２Ａおよび横電極１３２Ｂは、例えば透明電極や透明導電層等から形成される。複数の縦電極１３２Ａは共通端子１３４Ａに接続されており、誘電体１３６、１３８の外部に導出される。また、複数の横電極１３２Ｂは共通端子１３４Ｂに接続されており、誘電体１３６、１３８の外部に導出される。これらの共通端子１３４Ａ、１３４Ｂに位置検出用の高周波信号がそれぞれ印加される。
【００２７】
電極部１３２を構成する各電極の周波数の変化（すなわち、静電容量値）により、その上方に位置する検出対象物の位置および距離を特定することができる。静電容量値は、電極部１３２と検出対象物との対向距離に応じて変化する。対向距離が大きいと静電容量値は小さいが、対向距離が小さくなるにつれて静電容量値は大きくなる。また、縦電極１３２Ａにより第２の方向における検出対象物の位置が特定され、横電極１３２Ｂにより第１の方向における検出対象物の位置が特定される。
【００２８】
［シールドの形状］
本実施形態では、キーボード１１０の下部に静電容量型のセンサとして機能する電極部１３２を備える入力デバイス１３０を設ける。この場合、シールド１１８の影響を受けずに、電極部１３２が検出対象物の位置変化に応じた静電容量の変化を検出可能となるようにキーボード１１０のシールド１１８を構成する必要がある。本実施形態では、シールド１１８に貫通孔を形成することにより対応する。以下、図４〜図６に基づいて、本実施形態に係るシールド１１８の形状について説明する。なお、図４は、本実施形態に係るシールド１１８の一構成例を示す説明図である。図５は、本実施形態に係るシールド１１８の他の構成例を示す説明図である。図６は、シールド１１８の貫通孔と電極との関係を示す説明図である。
【００２９】
シールド１１８は、グランド接続された導電性部材であって、スイッチ１１６がコンピュータ１００の筐体内部に設けられている他のデバイスから生ずるノイズの影響を受けないようにするとともに、キーボード１１０の強度を高めるために設けられる。さらに、シールド１１８は、入力デバイス１３０の電極部１３２がキーボード１１０上方の検出対象物を検知可能とするために、検出対象物を検出したい検出位置に対応して貫通孔が形成されている。シールド１１８において、貫通孔が形成されていない部分では、電極部１３２は当該シールド１１８と電極部１３２との間の静電容量値の変化を検出してしまう。しかし、シールド１１８に貫通孔を形成することにより、電極部１３２と検出対象物とがキーボード機能部１１７を介して対峙することになり、電極部１３２は検出対象物との間の静電容量値の変化を検出することができるようになる。
【００３０】
例えば、図４に示すようにシールド１１８を形成することができる。シールド１１８は、縦電極１３２Ａおよび横電極１３２Ｂを覆う縦シールド部１１８ａおよび横シールド部１１８ｂと、縦シールド部１１８ａと横シールド部１１８ｂとが交差する位置に設けられた環状シールド部１１８ｃとからなる。各部１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃは一体に形成された導電性部材である。環状シールド部１１８ｃの貫通孔１１８ｄは、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に対応する。すなわち、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置のみが開口して電極部１３２とキーボード１１０のスイッチ１１６とが対向した状態となる。
【００３１】
シールド１１８の貫通孔１１８ｄに対応する位置の電極部１３２は、シールド１１８の影響を受けず、キーボード１１０上方に位置する検出対象物との対向距離に応じた静電容量値を有する。電極部１３２は、貫通孔１１８ｄに対応する位置においてのみ検出対象物の位置を検出することができるため、貫通孔１１８ｄは、検出対象物の第１の方向および第２の方向をともに確実に取得できる縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に形成するとよい。
【００３２】
また、例えば、図５に示すようにシールド１１８を形成することもできる。かかるシールド１１８は、板状の導電性部材に貫通孔１１８ｄが形成されてなる。貫通孔１１８ｄは、図４と同様に縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に形成することができる。これにより、貫通孔１１８ｄに対応する位置の電極部１３２によって、キーボード１１０上方に位置する検出対象物との対向距離に応じた静電容量値を取得することができる。
【００３３】
図５に示すシールド１１８は、電極部１３２によって検出対象物の位置を検出するために必要最小限の部分のみに貫通孔１１８ｄが形成されたときの形状である。シールド１１８の存在する部分が図４に示す形状とする場合よりも多いため、図４のシールド１１８と比較してノイズ除去性能が高い構成となっている。したがって、キーボード１１０の周囲にノイズ発生源が存在する場合には、図５の形状を適用するのがよい。また、図５に示すシールド１１８は、板状の導電性部材に貫通孔を形成すればよいため、製造が容易であるという利点もある。
【００３４】
なお、図４および図５のシールド１１８の貫通孔１１８ｄは、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとのすべての交点位置に形成されているが、本発明はかかる例に限定されず、検出対象物の位置を検出したい所望の位置に形成すればよい。必ずしも縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に形成しなくともよく、貫通孔１１８ｄに対応する位置に縦電極１３２または横電極１３２Ｂのいずれか一方のみが存在するようにしてもよい。
【００３５】
シールド１１８に形成される貫通孔１１８ｄの形状は、図４および図５に示すように、円形状でもよく、四角形等の多角形状や、楕円形であってもよい。また、貫通孔１１８ｄの大きさは、電極部１３２の構成によって規定される。ここで、図６に示すように、隣接する縦電極１３２Ａの電極間距離をｗ１、縦電極１３２Ａの幅をｗ２と規定する。なお、本実施形態では、隣接する横電極１３２Ｂの電極間距離および横電極１３２Ｂの幅は、縦電極１３２Ａの電極間距離ｗ１および縦電極１３２Ａの幅ｗ２と同一であるとする。
【００３６】
まず、貫通孔１１８ｄの幅は、隣接する電極間距離より小さくなるように形成される。ここで、貫通孔１１８ｄの幅とは、比較する電極の隣接方向における幅を指す。例えば図６に示すように、貫通孔１１８ｄの第１の方向（図６紙面の縦方向）の長さは、縦電極１３２Ａの電極間距離ｗ１よりも小さくする。同様に、貫通孔１１８ｄの第２の方向（図６紙面の横方向）の長さも、横電極１３２Ｂの電極間距離ｗ１よりも小さくする。なお、貫通孔１１８ｄの長さの中心は、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点にあるとする。貫通孔１１８ｄがこのように規定される大きさよりも大きくなると、隣接する貫通孔１１８ｄが結合してしまい、シールド１１８のノイズを遮断する機能が低下してしまうためである。
【００３７】
また、貫通孔１１８ｄの幅は、電極部１３２が検出対象物の位置に応じて変化する静電容量を取得可能な程度以上の大きさとする。ここで、貫通孔１１８ｄの幅とは、比較する電極の幅方向における幅を指す。検出対象物の位置が検出できなければ、入力デバイス１３０が機能しないためである。例えば、貫通孔１１８ｄの幅は、電極の幅よりも大きくなるように形成することができる。図６に示すように、貫通孔１１８ｄの第１の方向の幅は、縦電極１３２Ａの幅より大きく、貫通孔１１８ｄの第２の方向の幅は、横電極１３２Ｂの幅より大きくなるように貫通孔１１８ｄを形成する。このとき、電極１３２Ａ、１３２Ｂの幅が小さすぎると電極部１３２による検出対象物の検知能力が低下することもある。このような場合には、電極１３２Ａ、１３２Ｂの幅を大きくして、電極部１３２の検知能力を高くするのがよい。
【００３８】
このように、シールド１１８により電極部１３２を覆うとともに、電極部１３２によって検出対象物を検出したい位置にシールド１１８に貫通孔１１８ｄを形成する。これにより、入力デバイス１３０は、シールド１１８に遮断されることなく、キーボード１１０上方に位置する検出対象物の位置を検出できるようになる。
【００３９】
［貫通孔を有するシールドの作用］
本実施形態に係るシールド１１８のように貫通孔１１８ｄを形成することにより、シールド１１８のない状態と比較して、入力デバイス１３０の電極部１３２から取得される静電容量値が変化する。図７に、シールド１１８の貫通孔１１８ｄによる電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の検出対象物の検知状態の概念図を示す。検出対象物が電極１３２Ａ（１３２Ｂ）に近接すると、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の静電容量値が増加する。まず、シールド１１８がない状態で、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の上方に検出対象物（例えば、指）を位置させる。このとき、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）により検出された静電容量値の分布が図８の破線に示す波形のようになったとする。静電容量値が最大である検出位置において、検出対象物が電極１３２Ａ（１３２Ｂ）に最も近接している。
【００４０】
次に、図７に示すように、貫通孔１１８ｄが形成されたシールド１１８を、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）と検出対象物との間に配置する。シールド１１８がない場合と同様に、検出対象物をシールド１１８の上方に位置させたとき、入力デバイス１３０の電極１３２Ａ（１３２Ｂ）により検出される静電容量値の分布は、図８の実線で示す波形のようになる。シールド１１８がない場合の波形と比較して、波形がシャープになる。すなわち、シールド１１８の貫通孔１１８ｄに対応する位置にある検出対象物による静電容量値の変化のみが検出された状態となる。
【００４１】
これは、図７に示すように、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性が増したことによるものと考えられる。電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の静電容量値が検出対象物の存在によって変化する範囲は、波の進行する形状と同様に考えられ、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）を中心とした円弧状に広がっている。したがって、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の鉛直上方に位置する検出対象物だけでなく、取得される静電容量値は小さくなるがその周囲に位置する検出対象物の位置も電極１３２Ａ（１３２Ｂ）によって検出することが可能である。このため、シールド１１８がない状態では、図８の破線で示すようになだらかな波形が得られる。
【００４２】
一方、貫通孔１１８ｄが形成されたシールド１１８を配置することにより、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）は、貫通孔１１８ｄに対応する位置において貫通孔１１８ｄの開口面積よりも僅かに大きい程度の領域に存在する検出対象物しか検出できなくなる。すなわち、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の、貫通孔１１８ｄの上方に存在しない検出対象物による静電容量値が検出されなくなる。このため、図８の実線で示すような、シャープな波形が得られる。かかる状態を、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性が増した状態という。
【００４３】
このように、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）から取得される静電容量値の分布がシャープになることにより、特定の位置（すなわち、貫通孔１１８ｄに対応する位置）における検出対象物の存在を明確に認識することができる。なお、かかる効果を得るためには、シールド１１８と電極１３２Ａ（１３２Ｂ）との間の距離ｄが所定の値以上離れている必要がある。シールド１１８と電極１３２Ａ（１３２Ｂ）とが近接し過ぎていると、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性は得られず、シールド１１８がない状態と同様の状況となってしまうためである。距離ｄは電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の幅にもよるが、例えば電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の幅が約５ｍｍであるとき、距離ｄは数ｍｍ程度の大きさに設定するのがよい。
【００４４】
［入力デバイスにおける検出値の補正］
ここで、入力デバイス１３０の電極部１３２の各電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の検出範囲は、各電極１３２Ａ（１３２Ｂ）を中心とした円弧状に広がっているため、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）と対向する検出対象物以外の物体も検出する可能性がある。例えば、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の斜め上方に位置する物体によって静電容量値が変化する。そうすると、電極部１３２は、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の鉛直上方に位置する検出対象物を高精度に検出することができない。このため、入力デバイス１３０では、検出値に対して、検出対象物以外の物体を検出することによる影響を除去する補正を行うことにより、検出対象物の位置を高精度に検出できるようにする。
【００４５】
図９は、本実施形態に係る入力デバイス１３０におけるノイズ除去対策の一例を示す説明図である。図９に示すように、例えば、入力デバイス１３０の上方に、検出対象物である手がかざされているとする。このとき、検出対象物は、その鉛直下方にある電極Ｂと、電極Ｂに隣接する電極Ａ、Ｃとに検出される。入力デバイス１３０では、電極部１３２の各電極が、それぞれの鉛直上方にある物体にのみ影響を受けて静電容量値を変化させることが、検出対象物の位置を正確に検出できるため望ましい。図９の例では、電極Ｂのみが検出対象物の存在によって静電容量値を変化させ、電極Ａ、Ｃの静電容量値は当該検出物によっては変化しないようにするのがよい。同様に、電極Ｂも、隣接する電極Ａ、Ｃが検出すべき検出対象物の存在によって静電容量値が変化しないようにするのがよい。
【００４６】
かかる対応として、例えば図９に示すように、電極Ｂに対して、隣接する電極の検出値と反対の波形を入力し、本来は検出すべきではない検出対象物の存在による静電容量値の変化を除去する。例えば、電極Ｂから電極Ｃが検出すべき検出対象物の存在による静電容量値の変化を除去するには、電極Ｃの静電容量値の値を電極Ｂの静電容量値から減ずる。同様に、電極Ａにより検出すべき検出対象物の存在による静電容量値の変化についても、電極Ａの静電容量値の値を電極Ｂの静電容量値から減ずる。このように、隣接する電極により検出されるべき静電容量値を除去することにより、各電極による検出値の精度を高めることができる。
【００４７】
［デバイスからのノイズ除去］
シールド１１８に貫通孔１１８ｄを形成することにより、キーボード１１０のスイッチ１１６がシールド１１８によって遮断されるべきノイズの影響を受ける可能性がある。このため、キーボード１１０が受けるノイズの影響を低減するようにシールド１１８を配置することが望ましい。以下、図１０に基づいて、本実施形態に係る貫通孔１１８ｄを有するシールド１１８を用いた場合の入力デバイス１３０によるノイズ除去について説明する。
【００４８】
図１０に、本実施形態に係るシールド１１８の貫通孔１１８ｄと入力デバイス１３０の電極１３２Ａ（１３２Ｂ）との配置関係を示す。なお、図１０では、説明のため、シールド１１８の貫通孔１１８ｄおよび電極１３２Ａ（１３２Ｂ）を誇張して記載している。また、入力デバイス１３０は、電極部１３２を構成する一の電極１３２Ａ（１３２Ｂ）のみを記載している。
【００４９】
例えば、キーボード１１０に影響を与えるノイズの発生源であるデバイス（例えば、コンピュータ１００の情報処理部等）１４０がキーボード１４０の下部に設けられているとする。デバイス１４０から発せられるノイズは、通常、シールド１１８によって遮断され、キーボード１１０のユニット内部へは入らない。しかし、シールド１１８に貫通孔１１８ｄが形成されていると、ノイズが貫通孔１１８ｄを通過して、内部のスイッチ１１６等に影響する可能性がある。そこで、キーボード１１０とデバイス１４０との間に設けられている入力デバイス１３０の電極部１３２によって、シールド１１８の貫通孔１１８ｄをふさぐようにする。
【００５０】
デバイス１４０から発せられるノイズは出力された方向に直進する。このため、ノイズは、シールド１１８の貫通孔１１８ｄに到達する前に入力デバイス１３０の電極部１３２に当たり、キーボード１１０まで到達しない。これにより、キーボード１１０が受けるノイズは低減される。
【００５１】
一方、入力デバイス１３０は、デバイス１４０からのノイズの影響を受けることになる。このような場合、入力デバイス１３０には、ノイズの影響によって電極部１３２による検出対象物の検出精度が低下しないように、ノイズを除去する対応をとるのがよい。入力デバイス１３０のノイズ除去対策としては、例えば、センシングしている電極以外の電極をグランドに落としたり、ノイズを除去可能なハイパスフィルタを設定して電極部１３２から取得された検出信号にフィルタをかけたりすることが考えられる。また、電極部１３２がデバイス１４０から受けると考えられるノイズの波形を電極部１３２から取得された検出信号と重複させて、ノイズを相殺する対応も有効である。
【００５２】
以上、本発明の実施形態にかかる貫通孔１１８ｄを備えるシールド１１８の構成とこれによる作用について説明した。本実施形態によれば、静電容量値の変化によって検出対象物の位置を検出可能な電極部１３２を備える入力デバイス１３０と検出対象物との間に設けられるシールド１１８に、貫通孔１１８ｄを形成する。これにより、貫通孔１１８ｄが形成された位置において、電極部１３２は検出対象物の位置に応じた静電容量値を示すことが可能となる。
【００５３】
また、シールド１１８の貫通孔が形成された位置においてのみ電極部１３２による検出が可能となることから、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性が増し、電極部１３２から取得される検出値の波形がシャープになる。これにより、入力デバイス１３０によって検出対象物の位置を明確に認識することが可能となる。
【００５４】
さらに、本実施形態のようにキーボード１１０の外部に他のデバイス１４０が配置されている場合、シールド１１８の貫通孔１１８ｄの大きさを対応する電極１３２の幅に合わせて形成することにより、キーボード１１０に影響するノイズを低減することができる。
【００５５】
［シールドの使用形態］
上記では、ノートブック型のコンピュータ１００のキーボード１１０の下部に入力デバイス１３０を配置して、コンピュータ１００に２つの入力手段を持たせる例について説明した。このように、入力デバイス１３０と検出対象物との間に貫通孔１１８ｄを有するシールド１１８を配置する構成は、上記使用形態以外にも適用することができる。
【００５６】
例えば、上記例では、入力デバイス１３０の一側の面に対してのみシールド１１８を設けたが、他側の面に対してもシールド１１８を設けるようにしてもよい。本実施形態に係る入力デバイス１３０は、その両面に存在する検出対象物の位置を検出することが可能である。入力デバイス１３０により検出したい位置に貫通孔１１８ｄが形成されたシールド１１８を入力デバイス１３０と検出対象物との間に設けることにより、電極部１３２から取得される静電容量値の波形がシャープになる。これにより、検出対象物の位置を明確に認識することができ、入力デバイス１３０による位置検出の精度を高めることができる。また、本実施形態に係るシールドは、キーボード１１０以外にも、例えばリモートコントローラ等のコンピュータ以外の単体製品、静電容量型の検出部を備えるパネルや机等にも適用可能である。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、電極部１３２は格子状に形成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、電極部１３２は、１つの電極のみから形成されていてもよく、所定の方向に配列された複数の電極から形成されていてもよい。本発明の導電性のシールドは、電極部１３２の配置によらず、入力デバイス１３０によって検出対象物を検出した位置に応じて貫通孔１１８ｄが形成されていればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１００ コンピュータ
１１０ キーボード
１１６ スイッチ
１１７ キーボード機能部
１１８ シールド
１１８ｄ 貫通孔
１２０ 表示部
１３０ 入力デバイス
１３２ 電極部
１３６、１３８ 誘電体
１４０ デバイス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型のセンサと検出対象物との間に配置される導電性シールドおよび静電容量型のセンサに対する導電性シールドの配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパネル等のようなユーザが指等で触れたパネル上の位置情報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は、例えばディスプレイの表示面上に積層して設けられ、ディスプレイの表示内容に対応した位置に指等を接触させることによって、ディスプレイの表示内容に応じた操作を行うことができる。キーボードやボタン操作に慣れていない人でも、直感的に操作を行うことができる。
【０００３】
上記のような入力装置には、入力装置に対する指等の接触の有無のみを検出可能な感圧式のセンサを用いたものや、指等と入力装置との対向距離まで検出可能な静電容量型のセンサを用いたものもある。静電容量型のセンサは、指等との対向距離によって静電容量が変化する特性を利用して対向距離を検出する。対向距離が検出可能となることより、指等が入力装置に接触しない状態でも、対向距離に応じてディスプレイの表示内容を変化させるなどインタラクティブな入力装置を実現することができる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、静電容量型のセンサ手段を用いて表示パネル面に対する指先の接触位置および空間位置を静電容量の変化として検知する近接検知型情報表示装置が開示されている。かかる情報表示装置では、指先が表示パネル面に近づくにつれて、指先の検知分解能を高くし、検知感度を低くするように調整する。表示パネル面上の指先の位置が検知されると、指先の動きに応じて表示手段に表示される情報の表示状態が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に開示された近接検知型情報表示装置では、静電容量型のセンサによってセンサと指等の検出対象物との間で生じる静電容量の変化を検出することにより、これらの対向距離を取得する。しかし、センサと検出対象物との間にグランドに接続された導体が存在すると、センサは、導体とセンサとの間で生じる静電容量の変化を検出してしまう。このため、検出対象物との対向距離を検出することができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、静電容量型のセンサが当該センサと検出対象物との対向距離を確実に検出できるようにすることが可能な、新規かつ改良された導電性シールドおよび導電性シールドの配置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部と、検出対象物との間に設けられた導電性部材であり、検出対象物を検出する検知電極に対応する所定の位置に貫通孔が形成されている、導電性シールドが提供される。
【０００９】
本発明によれば、静電容量値の変化によって検出対象物の位置を検出可能な検知電極からなる検出部と検出対象物との間に設けられる導電性シールドに、貫通孔が形成される。これにより、貫通孔が形成された位置において、検知電極は検出対象物の位置に応じた静電容量値を示すことが可能となる。
【００１０】
ここで、検出部を構成する複数の検知電極が、少なくとも１つの他の検知電極と交差するように配置されているとき、貫通孔は、検知電極の交点に対応する位置に形成されるようにしてもよい。複数の検知電極は、例えば格子状に配置することができる。
【００１１】
また、隣接する検知電極の隣接方向において、貫通孔の幅は、隣接する検知電極間の距離よりも小さく形成してもよい。
【００１２】
さらに、検知電極の幅方向において、貫通孔の幅は、検知電極の幅よりも大きく形成してもよい。また、導電性シールドは、複数の検知電極から所定の距離以上離隔されるように配置してもよい。
【００１３】
導電性シールドは、検出部と検出対象物との間に設けられるデバイスと、検出部との間に設けることもできる。デバイスとしては、例えばキーボード等がある。このとき、検出部は、デバイスから発せられるノイズを除去するノイズ除去部を備えることもできる。ノイズ除去部は、例えば、検出部により検出された検出値を補正することにより、ノイズを除去することができる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、導電性部材からなる導電性シールドの、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部によって検出対象物を検出する位置に、検知電極に対応して貫通孔を形成するステップと、検出部と検出対象物との間に、導電性シールドを配置するステップと、を含む、導電性シールドの配置方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、静電容量型のセンサが当該センサと検出対象物との対向距離を確実に検出できるようにすることが可能な導電性シールドおよび導電性シールドの配置方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る導電性シールドを備えた入力デバイスをキーボード下部に設けたノートブック型コンピュータの外観を示す説明図である。
【図２】図１に示すキーボードと入力デバイスの構成を示す断面図である。
【図３】同実施形態に係る入力デバイスの構成を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係るシールドの一構成例を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係るシールドの他の構成例を示す説明図である。
【図６】シールドの貫通孔と電極との関係を示す説明図である。
【図７】シールドの貫通孔による電極の検出対象物の検知状態を示す概念図である。
【図８】検出位置に応じて電極により検出された静電容量値の分布を示すグラフである。
【図９】同本実施形態に係る入力デバイスにおけるノイズ除去対策の一例を示す説明図である。
【図１０】同実施形態に係るシールドの貫通孔と入力デバイスの電極との配置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．導電性シールドを備えた入力デバイスの概略構成
２．シールドの形状
３．貫通孔を有するシールドの作用
４．入力デバイスにおける検出値の補正
５．デバイスからのノイズ除去
６．シールドの使用形態
【００１９】
［導電性シールドを備えた入力デバイスの概略構成］
まず、図１〜図３に基づいて、本発明の実施形態に係る導電性シールドを備えた入力デバイスの概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る導電性シールドを備えた入力デバイス１３０をキーボード１１０下部に設けたノートブック型のコンピュータ１００の外観を示す説明図である。図２は、図１に示すキーボード１１０と入力デバイス１３０の構成を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る入力デバイス１３０の構成を示す平面図である。
【００２０】
本実施形態にかかる導電性シールドを備える入力デバイス１３０は、図１に示すように、例えばコンピュータ１００に設けることができる。入力デバイス１３０は、コンピュータ１００のキーボード１１０の下部に設けられている。ユーザは、キーボード１１０上で指等を動かしたり、キーボード１１０に指等を近接させたりすることにより、表示部１２０に表示された表示内容の操作や情報の入力を行うことができる。これにより、スペースの制限の大きいノートブック型のコンピュータ１００において、キーボード１１０の配置領域にて、キーボード１１０のキーの押下によるキー入力に加えて、キーボード１１０上での手や指の動きが位置に応じた情報の入力が可能となる。
【００２１】
このようなキーボード１１０による情報の入力と、入力デバイス１３０による情報の入力とを可能とするため、図２に示すように、本実施形態にかかるコンピュータ１００では、キーボード１１０の下部側に入力デバイス１３０が設けられる。
【００２２】
キーボード１１０は、例えば、キートップ１１２と、スプリング１１４と、シート状のスイッチ１１６と、シールド１１８とからなる、ユニット化された入力装置の１つである。キートップ１１２は、情報を入力するためにユーザが指で押下する部品である。キートップ１１２は、１または２以上設けられ、スプリング１１４を介してスイッチ１１６上に載置される。スプリング１１４は、押圧されたキートップ１１２を押し戻す部材である。
【００２３】
スイッチ１１６は、押圧されることにより情報を出力する検出部であり、例えばメンブレンスイッチ等を用いることができる。メンブレンスイッチは、接点と接点との間に絶縁体を挟んで構成され、押圧されて接点同士が接触すると電流が流れるものである。キートップ１１２が押下されるとスプリング１１４が圧縮され、さらにスイッチ１１６が押圧される。そして、スイッチ１１６の接点同士が接触して電流が流れると、かかるキーに対応する情報が入力される。なお、図２では、キーボード１１０の入力デバイスとしての機能を実現するキートップ１１２、スプリング１１４およびスイッチ１１６を、キーボード機能部１１７として示している。
【００２４】
このようなキーボード１１０には、スイッチ１１６の動作に影響するノイズを遮断するとともに、キーボード１１０の強度を高めるため、スイッチ１１６の下側にシールド１１８が設けられる。シールド１１８は、例えば鉄等の導電性部材からなり、グランドに接続されている。本実施形態にかかるシールド１１８は、入力デバイス１３０による検出位置に応じた１または２以上の貫通孔が形成されている。シールド１１８の詳細な構成については後述する。
【００２５】
入力デバイス１３０は、例えば電極部１３２と、透明なガラス板等の誘電体１３６、１３８とからなる。電極部１３２は、図２に示すように、誘電体１３６、１３８によって挟持されている。
【００２６】
電極部１３２は、図３に示すように、所定の間隔を有して図３紙面の縦方向（第１の方向）に配列された複数の縦電極１３２Ａと、所定の間隔を有して図３紙面の横方向（第２の方向）に配列された複数の横電極１３２Ｂとからなる。すなわち、電極部１３２は、検知電極である縦電極１３２Ａおよび横電極１３２Ｂが格子状に配列されたものである。縦電極１３２Ａおよび横電極１３２Ｂは、例えば透明電極や透明導電層等から形成される。複数の縦電極１３２Ａは共通端子１３４Ａに接続されており、誘電体１３６、１３８の外部に導出される。また、複数の横電極１３２Ｂは共通端子１３４Ｂに接続されており、誘電体１３６、１３８の外部に導出される。これらの共通端子１３４Ａ、１３４Ｂに位置検出用の高周波信号がそれぞれ印加される。
【００２７】
電極部１３２を構成する各電極の周波数の変化（すなわち、静電容量値）により、その上方に位置する検出対象物の位置および距離を特定することができる。静電容量値は、電極部１３２と検出対象物との対向距離に応じて変化する。対向距離が大きいと静電容量値は小さいが、対向距離が小さくなるにつれて静電容量値は大きくなる。また、縦電極１３２Ａにより第２の方向における検出対象物の位置が特定され、横電極１３２Ｂにより第１の方向における検出対象物の位置が特定される。
【００２８】
［シールドの形状］
本実施形態では、キーボード１１０の下部に静電容量型のセンサとして機能する電極部１３２を備える入力デバイス１３０を設ける。この場合、シールド１１８の影響を受けずに、電極部１３２が検出対象物の位置変化に応じた静電容量の変化を検出可能となるようにキーボード１１０のシールド１１８を構成する必要がある。本実施形態では、シールド１１８に貫通孔を形成することにより対応する。以下、図４〜図６に基づいて、本実施形態に係るシールド１１８の形状について説明する。なお、図４は、本実施形態に係るシールド１１８の一構成例を示す説明図である。図５は、本実施形態に係るシールド１１８の他の構成例を示す説明図である。図６は、シールド１１８の貫通孔と電極との関係を示す説明図である。
【００２９】
シールド１１８は、グランド接続された導電性部材であって、スイッチ１１６がコンピュータ１００の筐体内部に設けられている他のデバイスから生ずるノイズの影響を受けないようにするとともに、キーボード１１０の強度を高めるために設けられる。さらに、シールド１１８は、入力デバイス１３０の電極部１３２がキーボード１１０上方の検出対象物を検知可能とするために、検出対象物を検出したい検出位置に対応して貫通孔が形成されている。シールド１１８において、貫通孔が形成されていない部分では、電極部１３２は当該シールド１１８と電極部１３２との間の静電容量値の変化を検出してしまう。しかし、シールド１１８に貫通孔を形成することにより、電極部１３２と検出対象物とがキーボード機能部１１７を介して対峙することになり、電極部１３２は検出対象物との間の静電容量値の変化を検出することができるようになる。
【００３０】
例えば、図４に示すようにシールド１１８を形成することができる。シールド１１８は、縦電極１３２Ａおよび横電極１３２Ｂを覆う縦シールド部１１８ａおよび横シールド部１１８ｂと、縦シールド部１１８ａと横シールド部１１８ｂとが交差する位置に設けられた環状シールド部１１８ｃとからなる。各部１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃは一体に形成された導電性部材である。環状シールド部１１８ｃの貫通孔１１８ｄは、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に対応する。すなわち、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置のみが開口して電極部１３２とキーボード１１０のスイッチ１１６とが対向した状態となる。
【００３１】
シールド１１８の貫通孔１１８ｄに対応する位置の電極部１３２は、シールド１１８の影響を受けず、キーボード１１０上方に位置する検出対象物との対向距離に応じた静電容量値を有する。電極部１３２は、貫通孔１１８ｄに対応する位置においてのみ検出対象物の位置を検出することができるため、貫通孔１１８ｄは、検出対象物の第１の方向および第２の方向をともに確実に取得できる縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に形成するとよい。
【００３２】
また、例えば、図５に示すようにシールド１１８を形成することもできる。かかるシールド１１８は、板状の導電性部材に貫通孔１１８ｄが形成されてなる。貫通孔１１８ｄは、図４と同様に縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に形成することができる。これにより、貫通孔１１８ｄに対応する位置の電極部１３２によって、キーボード１１０上方に位置する検出対象物との対向距離に応じた静電容量値を取得することができる。
【００３３】
図５に示すシールド１１８は、電極部１３２によって検出対象物の位置を検出するために必要最小限の部分のみに貫通孔１１８ｄが形成されたときの形状である。シールド１１８の存在する部分が図４に示す形状とする場合よりも多いため、図４のシールド１１８と比較してノイズ除去性能が高い構成となっている。したがって、キーボード１１０の周囲にノイズ発生源が存在する場合には、図５の形状を適用するのがよい。また、図５に示すシールド１１８は、板状の導電性部材に貫通孔を形成すればよいため、製造が容易であるという利点もある。
【００３４】
なお、図４および図５のシールド１１８の貫通孔１１８ｄは、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとのすべての交点位置に形成されているが、本発明はかかる例に限定されず、検出対象物の位置を検出したい所望の位置に形成すればよい。必ずしも縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点位置に形成しなくともよく、貫通孔１１８ｄに対応する位置に縦電極１３２または横電極１３２Ｂのいずれか一方のみが存在するようにしてもよい。
【００３５】
シールド１１８に形成される貫通孔１１８ｄの形状は、図４および図５に示すように、円形状でもよく、四角形等の多角形状や、楕円形であってもよい。また、貫通孔１１８ｄの大きさは、電極部１３２の構成によって規定される。ここで、図６に示すように、隣接する縦電極１３２Ａの電極間距離をｗ１、縦電極１３２Ａの幅をｗ２と規定する。なお、本実施形態では、隣接する横電極１３２Ｂの電極間距離および横電極１３２Ｂの幅は、縦電極１３２Ａの電極間距離ｗ１および縦電極１３２Ａの幅ｗ２と同一であるとする。
【００３６】
まず、貫通孔１１８ｄの幅は、隣接する電極間距離より小さくなるように形成される。ここで、貫通孔１１８ｄの幅とは、比較する電極の隣接方向における幅を指す。例えば図６に示すように、貫通孔１１８ｄの第１の方向（図６紙面の縦方向）の長さは、縦電極１３２Ａの電極間距離ｗ１よりも小さくする。同様に、貫通孔１１８ｄの第２の方向（図６紙面の横方向）の長さも、横電極１３２Ｂの電極間距離ｗ１よりも小さくする。なお、貫通孔１１８ｄの長さの中心は、縦電極１３２Ａと横電極１３２Ｂとの交点にあるとする。貫通孔１１８ｄがこのように規定される大きさよりも大きくなると、隣接する貫通孔１１８ｄが結合してしまい、シールド１１８のノイズを遮断する機能が低下してしまうためである。
【００３７】
また、貫通孔１１８ｄの幅は、電極部１３２が検出対象物の位置に応じて変化する静電容量を取得可能な程度以上の大きさとする。ここで、貫通孔１１８ｄの幅とは、比較する電極の幅方向における幅を指す。検出対象物の位置が検出できなければ、入力デバイス１３０が機能しないためである。例えば、貫通孔１１８ｄの幅は、電極の幅よりも大きくなるように形成することができる。図６に示すように、貫通孔１１８ｄの第１の方向の幅は、縦電極１３２Ａの幅より大きく、貫通孔１１８ｄの第２の方向の幅は、横電極１３２Ｂの幅より大きくなるように貫通孔１１８ｄを形成する。このとき、電極１３２Ａ、１３２Ｂの幅が小さすぎると電極部１３２による検出対象物の検知能力が低下することもある。このような場合には、電極１３２Ａ、１３２Ｂの幅を大きくして、電極部１３２の検知能力を高くするのがよい。
【００３８】
このように、シールド１１８により電極部１３２を覆うとともに、電極部１３２によって検出対象物を検出したい位置にシールド１１８に貫通孔１１８ｄを形成する。これにより、入力デバイス１３０は、シールド１１８に遮断されることなく、キーボード１１０上方に位置する検出対象物の位置を検出できるようになる。
【００３９】
［貫通孔を有するシールドの作用］
本実施形態に係るシールド１１８のように貫通孔１１８ｄを形成することにより、シールド１１８のない状態と比較して、入力デバイス１３０の電極部１３２から取得される静電容量値が変化する。図７に、シールド１１８の貫通孔１１８ｄによる電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の検出対象物の検知状態の概念図を示す。検出対象物が電極１３２Ａ（１３２Ｂ）に近接すると、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の静電容量値が増加する。まず、シールド１１８がない状態で、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の上方に検出対象物（例えば、指）を位置させる。このとき、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）により検出された静電容量値の分布が図８の破線に示す波形のようになったとする。静電容量値が最大である検出位置において、検出対象物が電極１３２Ａ（１３２Ｂ）に最も近接している。
【００４０】
次に、図７に示すように、貫通孔１１８ｄが形成されたシールド１１８を、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）と検出対象物との間に配置する。シールド１１８がない場合と同様に、検出対象物をシールド１１８の上方に位置させたとき、入力デバイス１３０の電極１３２Ａ（１３２Ｂ）により検出される静電容量値の分布は、図８の実線で示す波形のようになる。シールド１１８がない場合の波形と比較して、波形がシャープになる。すなわち、シールド１１８の貫通孔１１８ｄに対応する位置にある検出対象物による静電容量値の変化のみが検出された状態となる。
【００４１】
これは、図７に示すように、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性が増したことによるものと考えられる。電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の静電容量値が検出対象物の存在によって変化する範囲は、波の進行する形状と同様に考えられ、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）を中心とした円弧状に広がっている。したがって、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の鉛直上方に位置する検出対象物だけでなく、取得される静電容量値は小さくなるがその周囲に位置する検出対象物の位置も電極１３２Ａ（１３２Ｂ）によって検出することが可能である。このため、シールド１１８がない状態では、図８の破線で示すようになだらかな波形が得られる。
【００４２】
一方、貫通孔１１８ｄが形成されたシールド１１８を配置することにより、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）は、貫通孔１１８ｄに対応する位置において貫通孔１１８ｄの開口面積よりも僅かに大きい程度の領域に存在する検出対象物しか検出できなくなる。すなわち、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の、貫通孔１１８ｄの上方に存在しない検出対象物による静電容量値が検出されなくなる。このため、図８の実線で示すような、シャープな波形が得られる。かかる状態を、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性が増した状態という。
【００４３】
このように、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）から取得される静電容量値の分布がシャープになることにより、特定の位置（すなわち、貫通孔１１８ｄに対応する位置）における検出対象物の存在を明確に認識することができる。なお、かかる効果を得るためには、シールド１１８と電極１３２Ａ（１３２Ｂ）との間の距離ｄが所定の値以上離れている必要がある。シールド１１８と電極１３２Ａ（１３２Ｂ）とが近接し過ぎていると、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性は得られず、シールド１１８がない状態と同様の状況となってしまうためである。距離ｄは電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の幅にもよるが、例えば電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の幅が約５ｍｍであるとき、距離ｄは数ｍｍ程度の大きさに設定するのがよい。
【００４４】
［入力デバイスにおける検出値の補正］
ここで、入力デバイス１３０の電極部１３２の各電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の検出範囲は、各電極１３２Ａ（１３２Ｂ）を中心とした円弧状に広がっているため、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）と対向する検出対象物以外の物体も検出する可能性がある。例えば、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の斜め上方に位置する物体によって静電容量値が変化する。そうすると、電極部１３２は、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）の鉛直上方に位置する検出対象物を高精度に検出することができない。このため、入力デバイス１３０では、検出値に対して、検出対象物以外の物体を検出することによる影響を除去する補正を行うことにより、検出対象物の位置を高精度に検出できるようにする。
【００４５】
図９は、本実施形態に係る入力デバイス１３０におけるノイズ除去対策の一例を示す説明図である。図９に示すように、例えば、入力デバイス１３０の上方に、検出対象物である手がかざされているとする。このとき、検出対象物は、その鉛直下方にある電極Ｂと、電極Ｂに隣接する電極Ａ、Ｃとに検出される。入力デバイス１３０では、電極部１３２の各電極が、それぞれの鉛直上方にある物体にのみ影響を受けて静電容量値を変化させることが、検出対象物の位置を正確に検出できるため望ましい。図９の例では、電極Ｂのみが検出対象物の存在によって静電容量値を変化させ、電極Ａ、Ｃの静電容量値は当該検出物によっては変化しないようにするのがよい。同様に、電極Ｂも、隣接する電極Ａ、Ｃが検出すべき検出対象物の存在によって静電容量値が変化しないようにするのがよい。
【００４６】
かかる対応として、例えば図９に示すように、電極Ｂに対して、隣接する電極の検出値と反対の波形を入力し、本来は検出すべきではない検出対象物の存在による静電容量値の変化を除去する。例えば、電極Ｂから電極Ｃが検出すべき検出対象物の存在による静電容量値の変化を除去するには、電極Ｃの静電容量値の値を電極Ｂの静電容量値から減ずる。同様に、電極Ａにより検出すべき検出対象物の存在による静電容量値の変化についても、電極Ａの静電容量値の値を電極Ｂの静電容量値から減ずる。このように、隣接する電極により検出されるべき静電容量値を除去することにより、各電極による検出値の精度を高めることができる。
【００４７】
［デバイスからのノイズ除去］
シールド１１８に貫通孔１１８ｄを形成することにより、キーボード１１０のスイッチ１１６がシールド１１８によって遮断されるべきノイズの影響を受ける可能性がある。このため、キーボード１１０が受けるノイズの影響を低減するようにシールド１１８を配置することが望ましい。以下、図１０に基づいて、本実施形態に係る貫通孔１１８ｄを有するシールド１１８を用いた場合の入力デバイス１３０によるノイズ除去について説明する。
【００４８】
図１０に、本実施形態に係るシールド１１８の貫通孔１１８ｄと入力デバイス１３０の電極１３２Ａ（１３２Ｂ）との配置関係を示す。なお、図１０では、説明のため、シールド１１８の貫通孔１１８ｄおよび電極１３２Ａ（１３２Ｂ）を誇張して記載している。また、入力デバイス１３０は、電極部１３２を構成する一の電極１３２Ａ（１３２Ｂ）のみを記載している。
【００４９】
例えば、キーボード１１０に影響を与えるノイズの発生源であるデバイス（例えば、コンピュータ１００の情報処理部等）１４０がキーボード１４０の下部に設けられているとする。デバイス１４０から発せられるノイズは、通常、シールド１１８によって遮断され、キーボード１１０のユニット内部へは入らない。しかし、シールド１１８に貫通孔１１８ｄが形成されていると、ノイズが貫通孔１１８ｄを通過して、内部のスイッチ１１６等に影響する可能性がある。そこで、キーボード１１０とデバイス１４０との間に設けられている入力デバイス１３０の電極部１３２によって、シールド１１８の貫通孔１１８ｄをふさぐようにする。
【００５０】
デバイス１４０から発せられるノイズは出力された方向に直進する。このため、ノイズは、シールド１１８の貫通孔１１８ｄに到達する前に入力デバイス１３０の電極部１３２に当たり、キーボード１１０まで到達しない。これにより、キーボード１１０が受けるノイズは低減される。
【００５１】
一方、入力デバイス１３０は、デバイス１４０からのノイズの影響を受けることになる。このような場合、入力デバイス１３０には、ノイズの影響によって電極部１３２による検出対象物の検出精度が低下しないように、ノイズを除去する対応をとるのがよい。入力デバイス１３０のノイズ除去対策としては、例えば、センシングしている電極以外の電極をグランドに落としたり、ノイズを除去可能なハイパスフィルタを設定して電極部１３２から取得された検出信号にフィルタをかけたりすることが考えられる。また、電極部１３２がデバイス１４０から受けると考えられるノイズの波形を電極部１３２から取得された検出信号と重複させて、ノイズを相殺する対応も有効である。
【００５２】
以上、本発明の実施形態にかかる貫通孔１１８ｄを備えるシールド１１８の構成とこれによる作用について説明した。本実施形態によれば、静電容量値の変化によって検出対象物の位置を検出可能な電極部１３２を備える入力デバイス１３０と検出対象物との間に設けられるシールド１１８に、貫通孔１１８ｄを形成する。これにより、貫通孔１１８ｄが形成された位置において、電極部１３２は検出対象物の位置に応じた静電容量値を示すことが可能となる。
【００５３】
また、シールド１１８の貫通孔が形成された位置においてのみ電極部１３２による検出が可能となることから、電極１３２Ａ（１３２Ｂ）による検出の直進性が増し、電極部１３２から取得される検出値の波形がシャープになる。これにより、入力デバイス１３０によって検出対象物の位置を明確に認識することが可能となる。
【００５４】
さらに、本実施形態のようにキーボード１１０の外部に他のデバイス１４０が配置されている場合、シールド１１８の貫通孔１１８ｄの大きさを対応する電極１３２の幅に合わせて形成することにより、キーボード１１０に影響するノイズを低減することができる。
【００５５】
［シールドの使用形態］
上記では、ノートブック型のコンピュータ１００のキーボード１１０の下部に入力デバイス１３０を配置して、コンピュータ１００に２つの入力手段を持たせる例について説明した。このように、入力デバイス１３０と検出対象物との間に貫通孔１１８ｄを有するシールド１１８を配置する構成は、上記使用形態以外にも適用することができる。
【００５６】
例えば、上記例では、入力デバイス１３０の一側の面に対してのみシールド１１８を設けたが、他側の面に対してもシールド１１８を設けるようにしてもよい。本実施形態に係る入力デバイス１３０は、その両面に存在する検出対象物の位置を検出することが可能である。入力デバイス１３０により検出したい位置に貫通孔１１８ｄが形成されたシールド１１８を入力デバイス１３０と検出対象物との間に設けることにより、電極部１３２から取得される静電容量値の波形がシャープになる。これにより、検出対象物の位置を明確に認識することができ、入力デバイス１３０による位置検出の精度を高めることができる。また、本実施形態に係るシールドは、キーボード１１０以外にも、例えばリモートコントローラ等のコンピュータ以外の単体製品、静電容量型の検出部を備えるパネルや机等にも適用可能である。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、電極部１３２は格子状に形成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、電極部１３２は、１つの電極のみから形成されていてもよく、所定の方向に配列された複数の電極から形成されていてもよい。本発明の導電性のシールドは、電極部１３２の配置によらず、入力デバイス１３０によって検出対象物を検出した位置に応じて貫通孔１１８ｄが形成されていればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１００ コンピュータ
１１０ キーボード
１１６ スイッチ
１１７ キーボード機能部
１１８ シールド
１１８ｄ 貫通孔
１２０ 表示部
１３０ 入力デバイス
１３２ 電極部
１３６、１３８ 誘電体
１４０ デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部と、前記検出対象物との間に設けられた導電性部材であり、
前記検出対象物を検出する前記検知電極に対応する所定の位置に貫通孔が形成されている、導電性シールド。
【請求項２】
前記検出部を構成する複数の前記検知電極が、少なくとも１つの他の前記検知電極と交差するように配置されているとき、
前記貫通孔は、前記検知電極の交点に対応する位置に形成される、請求項１に記載の導電性シールド。
【請求項３】
複数の前記検知電極は、格子状に配置される、請求項２に記載の導電性シールド。
【請求項４】
隣接する前記検知電極の隣接方向において、
前記貫通孔の幅は、隣接する前記検知電極間の距離よりも小さく形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項５】
前記検知電極の幅方向において、
前記貫通孔の幅は、前記検知電極の幅よりも大きく形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項６】
前記導電性シールドは、前記複数の検知電極から所定の距離以上離隔される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項７】
前記導電性シールドは、前記検出部と前記検出対象物との間に設けられるデバイスと、前記検出部との間に設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項８】
前記デバイスは、キーボードである、請求項７に記載の導電性シールド。
【請求項９】
前記検出部は、前記デバイスから発せられるノイズを除去するノイズ除去部を備える、請求項７または８に記載の導電性シールド。
【請求項１０】
前記ノイズ除去部は、前記検出部により検出された検出値を補正する、請求項９に記載の導電性シールド。
【請求項１１】
導電性部材からなる導電性シールドの、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部によって前記検出対象物を検出する位置に、前記検知電極に対応して貫通孔を形成するステップと、
前記検出部と前記検出対象物との間に、前記導電性シールドを配置するステップと、
を含む、導電性シールドの配置方法。
【請求項１】
複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部と、前記検出対象物との間に設けられた導電性部材であり、
前記検出対象物を検出する前記検知電極に対応する所定の位置に貫通孔が形成されている、導電性シールド。
【請求項２】
前記検出部を構成する複数の前記検知電極が、少なくとも１つの他の前記検知電極と交差するように配置されているとき、
前記貫通孔は、前記検知電極の交点に対応する位置に形成される、請求項１に記載の導電性シールド。
【請求項３】
複数の前記検知電極は、格子状に配置される、請求項２に記載の導電性シールド。
【請求項４】
隣接する前記検知電極の隣接方向において、
前記貫通孔の幅は、隣接する前記検知電極間の距離よりも小さく形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項５】
前記検知電極の幅方向において、
前記貫通孔の幅は、前記検知電極の幅よりも大きく形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項６】
前記導電性シールドは、前記複数の検知電極から所定の距離以上離隔される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項７】
前記導電性シールドは、前記検出部と前記検出対象物との間に設けられるデバイスと、前記検出部との間に設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性シールド。
【請求項８】
前記デバイスは、キーボードである、請求項７に記載の導電性シールド。
【請求項９】
前記検出部は、前記デバイスから発せられるノイズを除去するノイズ除去部を備える、請求項７または８に記載の導電性シールド。
【請求項１０】
前記ノイズ除去部は、前記検出部により検出された検出値を補正する、請求項９に記載の導電性シールド。
【請求項１１】
導電性部材からなる導電性シールドの、複数の検知電極からなる、検出対象物との離隔距離を検出する静電容量型の検出部によって前記検出対象物を検出する位置に、前記検知電極に対応して貫通孔を形成するステップと、
前記検出部と前記検出対象物との間に、前記導電性シールドを配置するステップと、
を含む、導電性シールドの配置方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−８０９４０（Ｐ２０１１−８０９４０Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３５０６２（Ｐ２００９−２３５０６２）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]