説明

静電スライド入力装置

【課題】少ない検出電極数でスライド操作量および方向の検出を可能とする静電スライド入力装置を提供する。
【解決手段】スライド操作される方向に長尺状に形成された電極100と、電極100を支持して固定するベース200と、電極100をスライド操作される側から覆い、電極100の長尺状方向に高低差を有してベース200上に固定する、誘電体で形成されたカバー300と、を有して構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電スライド入力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、スライド操作量を検出してその方向と操作量を入力するスライド入力装置として、光学式、抵抗膜式等の種々のものが提案され使用されている。例えば、直線または平面曲線もしくは空間曲線状の所定の軌跡上に連続してタッチ検出センサーを配したタッチ検知手段を有す入力装置において、軌跡上を倣って繰り返しタッチ入力される長さと方向と、を取り込む手段を持つタッチ入力検知装置がある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このタッチ入力検知装置によれば、連続した多くの項目、データが検出可能であり、これを使用して多くの機能やデータの選択を行ったり、多くの機能を簡単に利用することが出来る良好な操作性の電子機器等を構成することが可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−293606号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1に記載のタッチ入力検知装置は、複数のタッチ検出センサを多数連続して配置した構成とする必要がある。このため、静電検出回路の規模が大きくなり、また、電極と回路の接続線数が多くなりコスト高になるという問題もあった。
【0006】
従って、本発明の目的は、少ない検出電極数でスライド操作量および方向の検出を可能とする静電スライド入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
[1]本発明は、上記目的を達成するため、スライド操作される方向に長尺状に形成された電極と、前記電極を支持して固定するベースと、前記電極を前記スライド操作される側から覆い、前記電極の長尺状方向に高低差を有して前記ベース上に固定する、誘電体で形成されたカバーと、を有することを特徴とする静電スライド入力装置を提供する。
【0008】
[2]前記カバーは、前記スライド操作される表面と前記電極と接する当接面との距離が、前記長尺状方向に線形に変化する断面形状に形成されていることを特徴とする上記に記載の静電スライド入力装置であってもよい。
【0009】
[3]また、前記カバーを形成する誘電体は、樹脂であることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の静電スライド入力装置であってもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明の一形態によれば、少ない検出電極数でスライド操作量および方向の検出を可能とする静電スライド入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図1は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10の縦断面図である。
【図2】図2は、図1のA方向から見た本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10の上平面図である。
【図3】図3は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10を用いた検出装置全体の概略構成ブロック図である。
【図4】図4は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10のスライド位置Xと静電容量Cの関係を示す特性図である。
【図5】図5は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10を使用したスライド操作量と操作方向を検出する静電スライド検出装置500の構成図である。
【図6】図6は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10のスライド操作状態を示す図1相当図である。
【図7】図7(a)は、スライド操作時間tと検出信号Vsの関係、図7(b)は、スライド操作時間tと検出信号Vsの微分信号との関係、図7(c)は、スライド操作時間tと静電容量Cとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
(本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10の構成)
本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10は、スライド操作される方向に長尺状に形成された電極100と、電極100を支持して固定するベース200と、電極100をスライド操作される側から覆い、電極100の長尺状方向に高低差を有してベース200上に固定する、誘電体で形成されたカバー300と、を有して構成されている。
【0013】
電極100は、長尺状に形成されたものであって、例えば、ポリイミドの電極シート110に銅系材料で薄膜状に貼り付けられたものである。この電極100は、コネクタを介して回路系に接続されるためのコネクタ部130にリード部120で接続されている。電極100、リード部120、およびコネクタ部130は、上記銅系材料で一体に電極シート110上に形成され、フレキシブル基板を構成する。
【0014】
ベース200は、電極シート110を下方から支持固定するためのものである。図1は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置の縦断面図であり、ベース下面201に対してベース上面202は所定の角度で傾斜して形成され、このベース上面202に当接した状態で電極シート110が支持固定される。尚、図2は、図1のA方向から見た本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置の上平面図であり、この図2に示すコネクタ部130を支持固定する部分はベース下面201と平行なベース水平面203が形成されている。
【0015】
カバー300は、ベース200に下方から支持された電極シート110を上方向から覆う誘電体で形成されたものであって、電極100の長尺状方向に高低差を有して形成されている。カバー下面301は電極シート110を上方から覆い、カバー上面302はベース下面201に対して平行になるように所定の角度で傾斜して形成されている。尚、カバー水平面303は、ベース水平面203に対応してカバー上面302と平行に形成されている。
【0016】
図1に示すように、左端部をゼロとして右方向にXをとると、X=X1の位置でカバー300の厚さはd1であり、X=X2の位置でカバー300の厚さはd2である。その間は直線的に形成されている。従って、カバー上面302を操作者が指でスライド操作すると、指と電極100の距離は、d1からd2の間で移動距離に比例して、すなわち、リニアに変化する。
【0017】
ここで、カバー300の材質は誘電体である。例えば、ポリカーボネート(PC)等の樹脂で形成され、このPCの場合は、比誘電率εが約3である。
【0018】
図3は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10を用いた検出装置全体の概略構成ブロック図である。交流信号を出力する発振器400は、この発振器400から出力された交流信号を増幅するオペアンプ410とオペアンプ410によって増幅された交流信号を調整する負荷抵抗420を介して直列に静電スライド入力装置10に接続されている。また、静電スライド入力装置10のコネクタ部130は、上記した負荷抵抗420の一端に接続されると共に、交流信号を増幅するオペアンプ430と、所定の周波数のみを通過させてノイズを除去するBPF(Band-Pass-Filter)440と、交流信号を整流するダイオード等からなる整流器450と、整流された整流信号をDC信号にするLPF(Low-Pass-Filter)460に直列に接続されて、検出信号Vsを出力する。
【0019】
上記示した検出装置において、発振器400から出力される交流信号は、オペアンプ410および負荷抵抗420を介して直列に静電スライド入力装置10に入力されている。よって、この静電スライド入力装置10は交流電圧が印加された状態になっている。ここで、例えば、操作者が静電スライド入力装置10のカバー上面302にタッチすると、指と電極100との間に静電容量Cが形成され、上記の交流電圧により交流電流が指を介して通電する。これにより、静電スライド入力装置10のコネクタ部130の交流信号の振幅は低下する。この電圧信号をオペアンプ430で増幅し、BPF通過後に整流して、LPFにより直流信号として、指タッチにより変化した検出信号Vsが出力される。
【0020】
ここで、
静電容量:C
真空の誘電率:ε
カバー300の比誘電率:ε
指接触面積:S
指と電極間の距離:d
とすると、静電容量Cは、C=εε×S/dで算出できる。
【0021】
図4は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10のスライド位置Xと静電容量Cの関係を示す特性図である。上記示した静電容量Cの算出式によれば、図1で示したX1での指と電極間の距離d1およびX2での指と電極間の距離d2から、それぞれの位置での静電容量は、C1=εε×S/d1、C2=εε×S/d2となる。これをプロットすれば、スライド位置Xと静電容量Cの関係は、図4に示すように、(X1,C1)と(X2,C2)を端点とする直線で表すことができる。従って、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10は、リニアな出力特性を有する位置検出センサとして機能する。
【0022】
尚、上記示した位置検出センサとして使用する場合には、検出信号Vsに基づいて位置信号を出力するので、図1に示したX1およびX2と位置信号が一致するように、回路定数等の調整あるいは演算時の定数等を調整するキャリブレーションを実施する。
【0023】
(適用例)
本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10を使用して、スライド操作量と操作方向を検出する静電スライド検出装置500が構成できる。図5は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10を使用したスライド操作量と操作方向を検出する静電スライド検出装置500の構成図である。図3で示した検出信号Vsを取り込み、操作者のスライド操作の状態を判定し、これに基づいてスライド操作量と操作方向を算出して出力する操作判定部480を有する。
【0024】
図6は、本発明の実施の形態に係る静電スライド入力装置10のスライド操作状態を示す図1相当図である。操作者が、第1タッチポイントP1でカバー上面302に指でタッチし、そのまま指を離さずに矢印で示す方向へスライド操作し、第2タッチポイントP2でカバー上面302から指を離す。第1タッチポイントP1での指と電極100の距離をdp1、第2タッチポイントP2での指と電極100の距離をdp2とする。
【0025】
図7(a)は、スライド操作時間tと検出信号Vsの関係、図7(b)は、スライド操作時間tと検出信号Vsの微分信号との関係、図7(c)は、スライド操作時間tと静電容量Cとの関係である。上記示した操作判定部480には検出信号Vsが取り込まれ、内部での演算により検出信号Vsの微分信号が算出される。また、この微分信号と操作判定部480に取り込まれた図7(c)に示す静電容量Cに基づいて、スライド操作量と操作方向が算出されて出力される。
【0026】
図7(b)に示した検出信号Vsの微分信号から、操作者が第1タッチポイントP1に指でタッチした時間t1および第2タッチポイントP2に指でタッチした時間t2を決定する。この時間t1、t2での静電容量Ct1、Ct2の差分ΔCから、
スライド操作量ΔKは、ΔK=L/(d1−d2)×εε×S/ΔC
で算出される。
【0027】
一方、スライド操作方向は、例えば図7(a)の検出信号Vsの大小判断により可能であり、図6に示すようなスライド操作の方向が容易に判別できる。
【0028】
(本発明の実施の形態の効果)
本発明の実施の形態によれば、次のような効果を有する。
(1)少ない検出電極数、例えば1つの電極でスライド操作量および方向の検出が可能となる。これにより、静電容量検出回路の規模が低減でき、制御処理負荷が低減できる。
(2)電極接続線の省線化が可能なので、電極シートの省スペース化が可能となる。
(3)指でタッチした位置の位置信号が出力できるので、アナログ位置検出センサとして使用することが可能である。
【0029】
尚、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、ベース上面202およびカバー下面301を曲面とすることにより、ノンリニアな出力特性を有する位置検出センサとして機能させる構成とすることもできる。
【符号の説明】
【0030】
10 …静電スライド入力装置
100…電極
110…電極シート
120…リード部
130…コネクタ部
200…ベース
201…ベース下面
202…ベース上面
203…ベース水平面
300…カバー
301…カバー下面
302…カバー上面
303…カバー水平面
400…発振器
410…オペアンプ
420…負荷抵抗
430…オペアンプ
440…BPF
450…整流器
460…LPF
480…操作判定部
500…静電スライド検出装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スライド操作される方向に長尺状に形成された電極と、
前記電極を支持して固定するベースと、
前記電極を前記スライド操作される側から覆い、前記電極の長尺状方向に高低差を有して前記ベース上に固定する、誘電体で形成されたカバーと、
を有することを特徴とする静電スライド入力装置。
【請求項2】
前記カバーは、前記スライド操作される表面と前記電極と接する当接面との距離が、前記長尺状方向に線形に変化する断面形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の静電スライド入力装置。
【請求項3】
前記カバーを形成する誘電体は、樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電スライド入力装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2011−44071(P2011−44071A)
【公開日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−192980(P2009−192980)
【出願日】平成21年8月24日(2009.8.24)
【出願人】(000003551)株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Fターム(参考)】