JP2007013432A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
静電センサに基づいて出力される出力信号にノイズが含まれても、人体の一部分が接近または接触したことによる出力信号とノイズが含まれた出力信号とを判別して入力操作を行なうことができる入力装置を提供すること。
【解決手段】
本発明の入力装置は、静電容量の変化によって人体の一部分が接近または接触したことを検出する入力用静電センサ２と、入力用静電センサ２の周囲に配設されており、人体の一部分の接近または接触以外の要因によって起こる静電容量の変化を検出するノイズ検出用静電センサ３と、入力用静電センサ２から得られた出力信号とノイズ検出用静電センサ３から得られたノイズ信号とを対比することによって人体の接近または接触以外の要因から得られた出力信号をノイズ成分として判別して入力操作を制御する制御手段９とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電センサを有する入力装置に係り、特に、手や指などの人体の一部分が接近または接触することにより電気信号を出力する静電センサを有する入力装置に関する。

一般に、静電容量の変化を検出する静電センサを有する入力装置は、様々な電子機器に広く用いられている。例えば、近年広く普及している携帯電話機やＰＤＡ（携帯情報端末）などの電子機器においては、数字や文字などの情報を入力する入力手段として採用されている。

一般的な入力装置の静電センサは、電子機器の筐体に形成された入力キーの入力面の内側に配設されている。この静電センサは、平板状の電極を有する基板を有して形成されており、その電極と対面する入力キーの入力面に当該電子機器を操作する人の指などが接近または接触した際に、その電極の静電容量が変化し、その変化に係る出力信号を入力装置の制御手段に送信することによって、入力装置の入力操作を可能としている。

具体的に説明すると、図１０に示すように、一般的な従来の入力装置１０１は、クロック信号Ｃｋを発生するクロック信号生成手段１０４と、前述した静電センサ１０２を有する遅延手段１０５と、クロック信号生成手段１０４および遅延手段１０５に接続している論理積手段１０６と、論理積手段１０６から得た出力信号を平滑する平滑手段１０７と、平滑化された出力信号をアナログからディジタルに変換するＡ／Ｄコンバータ１０８と、ディジタル化された出力信号に基づいて入力操作を制御する制御手段１０９とを有している。ここで、遅延手段１０５は誘電基板上の電極１０２と抵抗Ｒとによって形成される遅延回路であり、論理積手段１０６は一般的なＡＮＤ回路であり、平滑手段１０７は抵抗ｒとコンデンサｃとによって形成された平滑回路であり、制御手段１０９はＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリなどを有して形成される制御回路である（特許文献１を参照）。

図１１は、前述した従来の入力装置１０１の検出動作を左から右へ時系列的に示すものである。図１１に示すように、静電センサ１０２から人体の指Ｈが十分に離れているとき（Ｔ０）は、クロック信号Ｃｋの波形とほぼ同様の波形の遅延信号Ｓ０が遅延手段１０５から出力されている。この場合、遅延信号のしきい値Ｖｔ２を超えている時間が長いので、クロック信号Ｃｋおよび遅延信号Ｓ０に基づいて出力される論理積手段１０６の出力信号Ｐ０のパルス幅ｔ０はクロック信号Ｃｋのパルス幅とほぼ同様であり、平滑手段１０７によって平滑化された出力信号Ａ０は電圧降下を起こさない。そのため、平滑手段１０７およびＡ／Ｄコンバータ１０８を経た出力信号Ａ０が制御手段１０９に入力されても、入力操作がなされていないと制御手段１０９は判断する（以下、静電センサ１０２から人体の指Ｈが十分に離れている距離を「無反応距離」といい、無反応距離Ｄ０まで人体の指Ｈが静電センサ１０２に近づいたときを「無反応時」という。）。

続いて、人体の指Ｈが静電センサ１０２に無反応距離Ｄ０よりも近くに近づいたとき（Ｔ１）は、クロック信号Ｃｋの波形が緩やかに上昇するような遅延信号（ＲＣディレイ信号）Ｓｂとなって遅延手段１０５から出力される。この場合、遅延信号のしきい値Ｖｔ２を超えてえている時間が無反応時Ｔ０よりも短くなるので、クロック信号Ｃｋおよび遅延信号Ｓｂに基づいて出力される論理積手段１０６の出力信号Ｐｂのパルス幅ｔｂはクロック信号Ｃｋのパルス幅ｔｃよりも小さくなる（ｔｃ＞ｔ０＞ｔｂ）。そして、平滑手段１０７によって平滑化された出力信号ＡｂはＶ０からＶｂへ出力信号のしきい値Ｖｔ３を下方に超えない程度の電圧降下を起こす。そのため、平滑手段１０７およびＡ／Ｄコンバータ１０８を経た出力信号Ａｂが制御手段１０９に入力されても、入力操作がなされていないと制御手段１０９は判断する（以下、静電センサ１０２が反応する距離を「反応距離」といい、反応距離Ｄｂまで人体の指Ｈが静電センサ１０２に近づいたときを「反応時」という。）。

そして、人体の指Ｈが静電センサ１０２に反応距離Ｄｂより近くに接近または接触したとき（Ｔ２）は、クロック信号Ｃｋの波形が反応時Ｔ１よりもさらに緩やかに上昇するような遅延信号Ｓａとなって遅延手段１０５から出力される。この場合、遅延信号のしきい値Ｖｔ２を超えている時間が反応時Ｔ１よりも短くなるので、クロック信号Ｃｋおよび遅延信号Ｓａに基づいて出力される論理積手段１０６の出力信号Ｐａのパルス幅ｔａはクロック信号Ｃｋのパルス幅ｔｃよりも大幅に小さくなる（ｔｃ＞ｔ０＞ｔｂ＞ｔａ）。そして、平滑手段１０７によって平滑化された出力信号ＡｂはＶｂからＶａへ電圧降下を起こし、出力信号のしきい値Ｖｔ３以下の値となる。そのため、平滑手段１０７およびＡ／Ｄコンバータ１０８を経た出力信号Ａａが制御手段１０９に入力されると、人体の指Ｈによる入力操作がなされたと制御手段１０９は判断する（以下、静電センサ１０２が反応し、かつ入力操作がなされたと判断される距離を「入力距離」といい、入力距離Ｄａまで人体の指Ｈが静電センサ１０２に近づいたときを「入力時」という。）。

なお、入力距離Ｄａから反応距離Ｄｂへ離間したとき（Ｔ３）は、反応時Ｔ１と同様の遅延信号Ｓｂおよび出力信号Ｐｂを発生し、反応距離Ｄｂから無反応距離Ｄ０へ離間したとき（Ｔ４）は、無反応時Ｔ０と同様の遅延信号Ｓ０および出力信号Ｐ０となる。

このように、従来の入力装置１０１は、人体の指Ｈが接近または接触したときに生じる静電容量の変化量に応じて、静電センサ１０２が配設された入力キーなどに入力操作が行なわれたか否かを判別するように形成されていた。

特開２００４−２０１１７５号公報

しかしながら、静電センサ１０２の周辺に高周波電源装置などのノイズ源が備わっていたり、静電センサ１０２の周辺に放送用電波が飛び交っているなど、電波の影響を受けやすい環境下に静電センサ１０２が配設されていると、人体の一部分が静電センサ１０２に接近または接触していなくとも静電センサ１０２の静電容量が変化してしまい、入力装置１０１の誤動作を引き起こすおそれがあるという問題があった。

例えば、図１２に示すように、無反応時（Ｔ０〜Ｔ４）において、静電センサ１０２の周囲に飛び交うノイズＮｈによって静電センサ１０２の容量が変化すると（Ｔ１〜Ｔ３）、人体の指Ｈが静電センサ１０２に接近または接触していないにも係わらず、入力時と同様の遅延信号Ｓａが論理積手段１０６に送信されるので、論理積手段１０６は入力時の出力信号と同様の出力信号Ｐａを平滑手段１０７に送信してしまう。これによって、この平滑化された出力信号Ａａは、しきい値Ｖｔ３を下方に超える電圧Ｖａまで電圧降下する。そのため、従来の入力装置１０１は、実際には人体の指Ｈが入力距離Ｄａまで接近または接触していないのに入力操作があったものと判断して誤動作を起こすというおそれがあった。

また、図１３に示すように、静電センサ１０２の周囲に飛び交うノイズＮによって静電センサ１０２の容量が変化すると（Ｔ１〜Ｔ３）、反応時と同様の遅延信号Ｓｂが論理積手段１０６に送信されるので、論理積手段１０６は反応時の同様の出力信号Ｐｂを平滑手段１０７に送信する。これによって、平滑化された出力信号Ａｂは、電圧Ｖ０から電圧Ｖｂまで電圧降下する。そのため、従来の入力装置１０１は、反応時において平滑化された入力時と同様の出力信号Ａａがしきい値Ｖｔ３を超える電圧Ｖａまで電圧降下してしまうので（Ｔ２）、人体の指が反応距離Ｄｂまでしか接近または接触していないにもかかわらず、あたかも入力距離Ｄａにおいて適切な入力操作があったものと判断してしまい、静電センサ１０２の感度の変化による誤動作を引き起こすというおそれがあった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、静電センサに基づいて出力される出力信号にノイズが含まれても、人体の一部分が接近または接触したことによる出力信号とノイズが含まれた出力信号とを判別して入力操作を行なうことができる入力装置を提供することをその目的としている。

また、本発明は、ノイズが含まれた出力信号を敏感に検出することが可能となる入力装置を提供することを他の目的としている。

また、本発明は、ノイズ成分のみを個別に検出することが可能となる入力装置を提供することを他の目的としている。

また、本発明は、個別に検出するノイズ成分の検出能力を向上させることが可能となる入力装置を提供することを他の目的としている。

また、本発明は、静電センサの出力信号にノイズが継続的に含まれても静電センサの感度を一定にして誤動作を防止することが可能となる入力装置を提供することを他の目的としている。

また、本発明は、人体の一部分が接近または接触したかのような電界レベルの高いノイズが静電センサの出力信号に突発的に含まれても誤動作を防止することが可能となる入力装置を提供することを他の目的としている。

前述した目的を達成するため、本発明の入力装置は、その一の態様として、静電容量の変化によって人体の一部分が接近または接触したことを検出する入力用静電センサと、入力用静電センサの周囲に配設されており、人体の一部分の接近または接触以外の要因によって起こる静電容量の変化を検出するノイズ検出用静電センサと、入力用静電センサから得られた出力信号とノイズ検出用静電センサから得られたノイズ信号とを対比することによって人体の接近または接触以外の要因から得られた出力信号をノイズ成分として判別して入力操作を制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。

これによって、人体の一部分の接近または接触以外の要因（ノイズ）のみをノイズ検出用静電センサが別個に検出するので、本発明の入力装置は、人体の一部分が接近または接触したことによる出力信号とノイズが含まれた出力信号とを判別して入力操作を行なうことができる。

また、本発明の入力装置は、他の態様として、ノイズ検出用静電センサが、入力用静電センサが有する検出面よりも大きな検出面を有して形成されていることを特徴としている。

これによって、ノイズ検出用静電センサの検出能力が物理的に向上するので、ノイズ検出用静電センサは入力用静電センサよりも広い周波数帯域や小さな電界の変化を検出することができる。

また、本発明の入力装置は、他の態様として、ノイズ検出用静電センサが、ノイズ検出用静電センサに人体の一部分が接近または接触することを防止する保護カバーを有しており、保護カバーは、保護カバーに人体の一部分が接触した際に、ノイズ検出用静電センサが反応を示さないような厚さ、もしくは制御手段がノイズ成分として判別しない程度の小さな反応をノイズ検出用静電センサが示すような厚さを有して形成されていることを特徴としている。

これによって、ノイズ検出用静電センサはノイズ成分のみを検出することができる。

また、本発明の入力装置は、他の態様として、低周波のクロック信号を発生する低周波クロック信号生成手段と、入力用静電センサの静電容量の変化に応じた遅延を低周波クロック信号に付与して得た入力用遅延信号を発生する入力用遅延手段と、高周波のクロック信号を発生する高周波クロック信号生成手段と、ノイズ検出用静電センサの静電容量の変化に応じた遅延を高周波クロック信号に付与して得たノイズ検出用遅延信号を発生するノイズ検出用遅延手段と、低周波クロック信号および入力用遅延信号ならびに高周波クロック信号およびノイズ検出用遅延信号を入力して出力信号もしくはノイズ信号を出力する論理積手段と、出力信号ならびにノイズ信号を平滑する平滑手段と、平滑手段を経た出力信号ならびにノイズ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、ディジタル信号に変換された出力信号およびノイズ信号を対比することによってノイズ成分を判別する制御手段とを備えていることを特徴としている。

これによって、入力用静電センサに入力されるクロック信号の周波数よりも高い周波数のクロック信号がノイズ検出用静電センサに入力されるので、ノイズ検出用静電センサのノイズ検出能力を向上させることができる。

また、本発明の入力装置は、他の態様として、制御手段が、出力信号およびノイズ信号を対比して得られた出力信号に含まれるノイズ成分に応じて、人体の一部分が接近または接触したこと判別するしきい値を変更するように形成されていることを特徴としている。

これによって、出力信号にノイズが継続的に含まれても、入力用静電センサの感度を一定にすることができる。

また、本発明の入力装置は、他の態様として、制御手段が、出力信号が所定の経過時間を経過したか否か、もしくは出力信号から得られたステップ数が所定のステップ数を満たしたか否かによって、制御手段に送信された出力信号が人体の一部分が接近または接触以外の要因から得られた出力信号か否かを判別するように形成されていることを特徴としている。

これによって、人体の一部分が接近または接触したかのような電界レベルの高いノイズが出力信号に突発的に含まれても、制御手段は当該出力信号にノイズ成分が含まれたことを判別することができる。

本発明の入力装置によって、別個に配設されたノイズ検出用静電センサがノイズ成分のみを物理的かつ正確に検出してノイズ信号を得た制御手段がノイズ成分に応じた入力操作の制御を行なうので、ノイズ成分によって生じる入力装置の誤動作が極めて少なくなるという効果を奏する。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の入力装置の実施形態を説明する。

ここで、図１は、入力用静電センサとノイズ検出用静電センサとの位置関係および大きさの関係を示している。図２は、図１の２−２矢視断面図である。図３および図４は、ノイズ検出用静電センサの他の形態を示している。

図１に示すように、本実施形態の入力装置１は、入力装置１を有する電子機器の入力キー２ｎの周辺に、複数の入力用静電センサ２と、ノイズ検出用静電センサ３とを備えている。

入力用静電センサ２は、図１に示すように、数字や矢印などの記号が描かれた入力キー２ｎの裏側に配設されている。この入力用静電センサ２は、図１および図２に示すように、誘電基板２ａと、誘電基板２ａ上に形成された平板状の入力用電極２ｂとを有している。また、入力用静電センサ２は、入力キー２ｎに接触した人体の指Ｈｉから入力用電極２ｂまでの距離が入力距離（入力用静電センサ２が反応し、かつ入力操作がなされたと判断される距離）Ｄａとなるように配設されている。

ノイズ検出用静電センサ３は、図１に示すように、入力キー２ｎおよび入力用静電センサ２の外側に配設されている。このノイズ検出用静電センサ３は、図１および図２に示すように、誘電基板２ａと、誘電基板２ａ上に形成された平板状のノイズ検出用電極３ａとを有している。このノイズ検出用電極３ａは、入力用電極２ｂよりも大きい面積となるように形成されている。なお、ノイズ検出用電極３ａは図１に示すような単一矩形状に限られず、図３に示すような４つの矩形状や、図４に示すような入力用電極２ｂを取り囲む形状に形成されていても良い。すなわち、ノイズ検出用電極３ａは、入力用電極２ｂの外側もしくは外周（以下、外側および外周をあわせて「周囲」という。）に配設されており、１つの入力用電極２ｂよりも大きい面積を有するような形状に形成されていれば良い。

また、ノイズ検出用静電センサ３は、入力キー２ｎの周囲および入力キー２ｎの周囲に配設された保護カバー３ｃの裏側に配設されている。この保護カバー３ｃは、プラスチックを用いて形成されているとともに、当該保護カバー３ｃに人体の指Ｈｃが接触した際にノイズ検出用静電センサ３が反応を示さないような厚さを有して形成されている。なお、この保護カバー３ｃは、制御手段９がノイズ成分として判別しない程度の小さな反応をノイズ検出用静電センサ３が示すような厚さを有して形成されていても良い。

図５は、前述した入力用静電センサ２およびノイズ検出用静電センサ３を有する入力装置１の回路を示している。

本実施形態の入力装置１は、入力用静電センサ２を有する各チャンネルおよびノイズ検出用静電センサ３を有するチャンネルに、クロック信号生成手段４、遅延手段５、５ｎ、論理積手段６、６ｎ、平滑手段７、Ａ／Ｄ変換手段８および制御手段９を有して形成されている。

クロック信号生成手段４は、低周波クロック信号Ｃｌを発生する低周波クロック信号生成手段４ａと、高周波クロック信号Ｃｈを発生する高周波クロック信号生成手段４ｂとを有して形成されている。低周波クロック信号生成手段４ａは、入力用静電センサ２を有する入力用遅延手段５と、入力用遅延手段５に接続された各チャンネルごとの論理積手段６とに接続されている。

入力用遅延手段５は、抵抗Ｒと入力用静電センサ２とを有している。この入力用遅延手段５は、入力用静電センサ２の静電容量の変化に応じた遅延を低周波クロック信号Ｃｌに付与して得た入力用遅延信号を発生するように形成されており、同一チャンネル内の論理積手段６に接続されている。

入力用遅延手段５に接続された論理積手段６は、ＡＮＤ回路を用いて形成されている。この論理積手段６は、入力された低周波クロック信号Ｃｌおよび入力用遅延信号を設定されたしきい値に基づいて得た出力信号として出力する。

平滑手段７は、一端が接地されたコンデンサｃと抵抗ｒとを有して形成されており、論理積手段６から得られた出力信号を平滑してＡ／Ｄ変換手段８に送信する。

Ａ／Ｄ変換手段８は、Ａ／Ｄコンバータを用いて形成されている。このＡ／Ｄ変換手段８は、平滑手段７を経た出力信号をディジタル信号に変換して制御手段９に送信するように形成されている。

また、クロック信号生成手段４が有する高周波クロック信号生成手段４ｂは、ノイズ検出用静電センサ３を有するノイズ検出用遅延手段５ｎと、当該ノイズ検出用遅延手段５ｎに接続された論理積手段６ｎとに接続されている。

ノイズ検出用遅延手段５ｎは、抵抗Ｒｎとノイズ検出用静電センサ３とを有している。このノイズ検出用遅延手段５ｎは、ノイズ検出用静電センサ３の静電容量の変化に応じた遅延を高周波クロック信号Ｃｈに付与して得たノイズ検出用遅延信号を発生するように形成されており、同一チャンネル内の論理積手段６ｎに接続されている。

ノイズ検出用遅延手段５ｎに接続された論理積手段６ｎは、ＡＮＤ回路を用いて形成されている。この論理積手段６ｎは、入力された高周波クロック信号Ｃｈおよびノイズ検出用遅延信号を設定されたしきい値Ｖｔ１、Ｖｔ４に基づいて得たノイズ信号として出力する。

ノイズ検出用静電センサ３を有するチャンネル内の平滑手段７およびＡ／Ｄ変換手段８は、前述した入力用静電センサ２を有する各チャンネル内の平滑手段７およびＡ／Ｄ変換手段８と同様に形成されている。

制御手段９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を用いて形成されている。この制御手段９は、入力用静電センサ２から得られた出力信号とノイズ検出用静電センサ３から得られたノイズ信号とが入力されるように形成されており、ディジタル信号に変換された出力信号およびノイズ信号を対比することによって、それに応じた入力操作を制御するように形成されている。

つぎに、図６〜図９を用いて、本実施形態の入力装置１の作用を説明する。図６は、入力用静電センサ２の検出動作を左から右へ時系列的に示すものである。図７は、ノイズ検出用静電センサ３の検出動作を左から右へ時系列的に示すものである。図８は、入力用静電センサ２およびノイズ検出用静電センサ３が強電界レベルのノイズＮに反応した際の各検出動作を左から右へ時系列的に示すものである。そして、図９は、入力用静電センサ２およびノイズ検出用静電センサ３が弱電界レベルのノイズＮに反応した際の各検出動作を左から右へ時系列的に示すものである。

図６に示すように、本実施形態の入力装置１は、従来の静電センサの検出動作と同様、人体の指Ｈが入力距離Ｄａまで入力用静電センサ２に接近または接触すると、平滑化された出力信号の電圧がしきい値Ｖｔ３よりも低い電圧Ｖａまで電圧降下を起こす。これによって、入力用静電センサ２に入力操作がなされたことを制御手段９が検出し、検出結果に応じた入力操作の制御を行なうことができる。

また、本実施形態の入力装置１は、ノイズ検出用静電センサ３を有しているので、ノイズＮを積極的に検出することができる。たとえば、図７に示すように、人体の指Ｈがノイズ検出用静電センサ３から無反応距離（ノイズ検出用静電センサ３が人体の指Ｈによって反応を示さない距離）Ｄ０’以上離間している場合（Ｔ０、Ｔ１）において、ノイズ検出用静電センサ３がノイズＮを検出すると（Ｔ１）、高周波クロック信号Ｃｈの波形が緩やかに上昇するような遅延信号Ｓｎａとなってノイズ検出用遅延手段５ｎから出力される。そして、ノイズ検出用論理積手段６ｎは、高周波クロック信号Ｃｈとノイズ検出用遅延信号とを入力することによって得たノイズ信号Ｐｎａを出力する。このノイズ信号は、平滑手段７によって平滑されることによって、電圧Ｖ０からＶａまで電圧降下した平滑されたノイズ信号Ａｎａとなる。この平滑されたノイズ信号Ａｎａの電圧Ｖａは、ノイズＮが入力されたか否かのしきい値Ｖｔ５よりも低い値となっているので、当該ノイズ信号が入力された制御手段９は、ノイズ検出用静電センサ３およびノイズ検出用静電センサ３に隣接する入力用静電センサ２がノイズＮを感知したことを検出することができる。

また、このノイズ検出用静電センサ３は、図７に示すように、ノイズ検出用静電センサ３が反応を示さないような厚さを有する保護カバー３ｃを備えているので、人体の指Ｈが保護カバー３ｃに接触しても（Ｔ２）、平滑されたノイズ信号Ａｎ０は電圧降下を起こさない。これによって、制御手段９は、ノイズ検出用静電センサ３の静電容量変化の要因が、人体の指Ｈによるものか人体の指Ｈ以外の要因（ノイズＮ）によるものかを正確に判別することができる。もちろん、人体の指Ｈが保護カバー３ｃに接触しつつ、ノイズ検出用静電センサ３周辺にノイズＮが飛び交う場合（Ｔ３）、ノイズＮは保護カバー３ｃを通り抜けてノイズ検出用静電センサ３の静電容量を変化させるので、人体の指Ｈが保護カバー３ｃに接触していない場合（Ｔ１）と同様の平滑された出力信号Ａｎａを制御手段９に出力する。すなわち、本実施形態の入力装置１は、ノイズ検出用静電センサ３によって、人体の指Ｈの接近または接触以外の要因（ノイズＮ）のみを別個に検出することができる。

ここで、ノイズ検出用静電センサ３の検出面（ノイズ検出用電極３ａ）は、入力用静電センサ２の検出面（入力用電極２ｂ）よりも大きくなるように形成されている。そのため、静電容量Ｃ＝誘電率ε×（面積Ｓ／電極間距離ｄ）より、ノイズ検出用静電センサ３の静電容量は、入力用静電センサ２の静電容量よりも大きくなっている。入力用遅延手段５およびノイズ検出用遅延手段５ｎに同一のクロック信号が入力された場合、時定数τ＝抵抗Ｒ×電荷容量Ｃより、ノイズ検出用遅延手段５ｎの入力電圧波形が入力用遅延手段５の出力電圧波形（入力用遅延信号）よりも緩やかに上昇する出力電圧波形（ノイズ検出用遅延信号）を出力することができるので、平滑されたノイズ信号は平滑された出力信号よりも大きな電圧降下を起こすことができる。これによって、制御手段９は、ノイズ検出用静電センサ３の周辺に飛び交うノイズＮを敏感に検出することができる。

また、ノイズ検出用静電センサ３に入力されるクロック信号（高周波クロック信号Ｃｈ）の周波数は、入力用静電センサ２に入力されるクロック信号（低周波クロック信号Ｃｌ）の周波数よりも高くなっている。これによって、仮に入力用静電センサ２の電極とノイズ検出用静電センサ３との電極の面積が同一であって、かつ入力用静電センサ２の電極およびノイズ検出用静電センサ３が同一のノイズＮを検出した場合、ノイズ検出用遅延信号の波形（たとえば遅延信号Ｓｎａ）は入力用遅延信号の波形よりも小さくなるので、平滑されたノイズ信号の電圧降下は平滑された出力信号の電圧降下よりも大きくなる。これによって、ノイズ検出用静電センサ３は、入力用静電センサ２よりも敏感にノイズＮを検出することができる。

つづいて、前述した出力信号およびノイズ信号を入力された制御手段９は、出力信号とノイズ信号とを対比して判別する。たとえば、図８に示すように、人体の指Ｈが入力用静電センサ２から無反応距離Ｄ０まで離間している状態（Ｔ０〜Ｔ４）において、入力用静電センサ２およびノイズ検出用静電センサ３の電荷容量が強電界レベルのノイズＮによって変化した場合（Ｔ１〜Ｔ３）、図８（ｃ）（ｄ）に示すように、平滑された出力信号Ａｈおよび平滑されたノイズ信号Ａｎｈの両信号が、それぞれのしきい値Ｖｔ３、Ｖｔ５を下方に超えて電圧降下する。平滑された出力信号がしきい値Ｖｔ３を下方に超えて電圧降下すると、通常、制御手段９は入力操作されたとする制御を行なうが、ノイズ検出用静電センサ３によってノイズＮを感知した場合（Ｔ１〜Ｔ３）は、平滑された出力信号とともにノイズ信号もしきい値Ｖｔ５を下方に超えて電圧降下しているので、制御手段９は入力操作されていないとする制御を行なう。これによって、本実施形態の入力装置１は、ノイズＮによって出力信号がしきい値Ｖｔ３を下方に超えたとしても、出力信号にノイズ成分が含まれていると判別して入力操作を制御することができる。

また、本実施形態の入力装置１は、ノイズ成分による電圧降下量に応じて出力信号のしきい値Ｖｔ３を変更することができるので、入力用静電センサ２の感度を一定にすることができる。たとえば、図９に示すように、平滑された出力信号に弱電界レベルのノイズＮが含まれた場合（Ｔ１）、平滑された出力信号Ａｂは、ΔＶｎ（ΔＶｎ＝Ｖ０−Ｖｂ）まで電圧降下を起こす。また、平滑された出力信号が電圧降下量ΔＶｎまで電圧降下されたときは（Ｔ１）、平滑されたノイズ信号Ａｎｈもあわせて電圧降下を起こしている。これによって、この電圧降下量ΔＶｎは、ノイズ成分によって電圧降下したものであると制御手段９によって判別される。

ノイズ成分による電圧降下量ΔＶｎが制御手段９によって判別されると、出力信号のしきい値Ｖｔ３は電圧降下量ΔＶｎまで電圧降下した修正しきい値Ｖｔ３’となる（Ｔ１）。この変更によって、人体の指Ｈの接近または接触を検出するために必要な電圧降下量ΔＶｉ（ΔＶｉ＝Ｖ０−Ｖｔ３）が当該変更後も確保される（ΔＶｉ＝Ｖ０−Ｖｔ３＝Ｖｂ−Ｖｔ３’）ので、入力用静電センサ２に反応距離Ｄｂまで近づいた人体の指ＨとノイズＮによって平滑された出力信号の電圧がＶｂからしきい値Ｖｔ３以下となる電圧Ｖａに電圧降下しても（Ｔ２）、制御手段９は入力操作が行なわれていないと判別して入力操作を制御する。また、入力用静電センサ２に入力距離Ｄａまで近づいた人体の指ＨとノイズＮによって平滑された出力信号の電圧がＶａから修正しきい値Ｖｔ３’以下となる電圧Ｖａ’に電圧降下すると（Ｔ３）、制御手段９は入力操作が行なわれたと判別して入力操作を制御する。つまり、平滑された出力信号にノイズＮが継続的に含まれた場合（Ｔ１〜Ｔ５）においても、入力用静電センサ２の感度を一定にすることができる。

すなわち、本実施形態の入力装置１によって、別個に配設されたノイズ検出用静電センサ３がノイズ成分のみを物理的かつ正確に検出し、ノイズ信号を得た制御手段９がノイズ成分に応じた入力操作の制御を行なうので、ノイズ成分によって生じる入力装置１の誤動作が極めて少なくなるという効果を奏する。

なお、本実施形態の制御手段９は、入力用静電センサ２から得られた検出結果のみによってもノイズ成分を検出することができる。たとえば、所定時間のサンプリング時間によって得られた出力信号のステップ数が所定のステップ数を満たしたか否かによって、制御手段９に送信された出力信号が人体の一部分が接近または接触以外の要因から得られた出力信号か否かを判別する。所定のサンプリング時間を設定しない場合は、入力用静電センサ２から得られた出力信号が所定の経過時間を経過したか否かによって判断する。これによって、人体の一部分が接近または接触したかのような電界レベルの高いノイズＮが出力信号に突発的に含まれても、制御手段９は当該出力信号にノイズ成分が含まれたことを判別することができる。

また、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明の一態様の入力装置の入力用静電センサとノイズ検出用静電センサとの位置関係および大きさの関係を示す平面図 図１の２−２矢視断面図 本実施形態のノイズ検出用静電センサにおける他の形態を示す平面図 本実施形態のノイズ検出用静電センサにおける他の形態を示す平面図 本実施形態の入力装置の回路を示すブロック図 本実施形態の入力用静電センサの検出動作を左から右へ時系列的に示すグラフ 本実施形態のノイズ検出用静電センサの検出動作を左から右へ時系列的に示すグラフ 本実施形態の入力用静電センサおよびノイズ検出用静電センサが強電界レベルのノイズに反応した際の各検出動作を左から右へ時系列的に示すグラフ 本実施形態の入力用静電センサおよびノイズ検出用静電センサが弱電界レベルのノイズに反応した際の各検出動作を左から右へ時系列的に示すグラフ 従来の入力装置の回路を示すブロック図 従来のノイズ検出用静電センサの検出動作を左から右へ時系列的に示すグラフ 従来の静電センサが強電界レベルのノイズに反応した際の各検出動作を左から右へ時系列的に示すグラフ 従来の静電センサが強電界レベルのノイズに反応した際の各検出動作を左から右へ時系列的に示すグラフ

符号の説明

１ 入力装置
２ 入力用静電センサ
３ ノイズ検出用静電センサ
３ｃ 保護カバー
４ クロック信号生成手段
４ａ 低周波クロック信号生成手段
４ｂ 高周波クロック信号生成手段
５ 入力用遅延手段
５ｎ ノイズ検出用遅延手段
６、６ｎ 論理積手段
７ 平滑手段
８ Ａ／Ｄ変換手段
９ 制御手段

Claims (6)

1. 静電容量の変化によって人体の一部分が接近または接触したことを検出する入力用静電センサと、
   前記入力用静電センサの周囲に配設されており、人体の一部分の接近または接触以外の要因によって起こる静電容量の変化を検出するノイズ検出用静電センサと、
   前記入力用静電センサから得られた出力信号と前記ノイズ検出用静電センサから得られたノイズ信号とを対比することによって、人体の一部分の接近または接触以外の要因から得られた出力信号をノイズ成分として判別して入力操作を制御する制御手段と
   を備えていることを特徴とする入力装置。
2. 前記ノイズ検出用静電センサは、前記入力用静電センサが有する検出面よりも大きな検出面を有して形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記ノイズ検出用静電センサは、前記ノイズ検出用静電センサに人体の一部分が接近または接触することを防止する保護カバーを有しており、
   前記保護カバーは、前記保護カバーに人体の一部分が接触した際に、前記ノイズ検出用静電センサが反応を示さないような厚さ、もしくは前記制御手段が前記ノイズ成分として判別しない程度の小さな反応を前記ノイズ検出用静電センサが示すような厚さを有して形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
4. 低周波のクロック信号を発生する低周波クロック信号生成手段と、
   前記入力用静電センサの静電容量の変化に応じた遅延を前記低周波クロック信号に付与して得た入力用遅延信号を発生する入力用遅延手段と、
   高周波のクロック信号を発生する高周波クロック信号生成手段と、
   前記ノイズ検出用静電センサの静電容量の変化に応じた遅延を前記高周波クロック信号に付与して得たノイズ検出用遅延信号を発生するノイズ検出用遅延手段と、
   前記低周波クロック信号および入力用遅延信号ならびに前記高周波クロック信号およびノイズ検出用遅延信号を入力して、出力信号もしくはノイズ信号を出力する論理積手段と、
   前記出力信号ならびにノイズ信号を平滑する平滑手段と、
   前記平滑手段を経た出力信号ならびにノイズ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   ディジタル信号に変換された出力信号およびノイズ信号を対比することによってノイズ成分を判別する前記制御手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の入力装置。
5. 前記制御手段は、前記出力信号および前記ノイズ信号を対比して得られた前記出力信号に含まれるノイズ成分に対応させて、人体の一部分が接近または接触したこと判別するしきい値を変更するように形成されている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の入力装置。
6. 前記制御手段は、前記出力信号が所定の経過時間を経過したか否か、もしくは前記出力信号から得られたステップ数が所定のステップ数を満たしたか否かによって、前記制御手段に送信された出力信号が人体の一部分が接近または接触以外の要因から得られた出力信号か否かを判別するように形成されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の入力装置。
   

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