(57)【要約】【課題】２点以上の情報や接近する物体の形状を認識する。【解決手段】非接触型ユーザ入力装置は、複数の線状の送信電極と、前記の各送信電極に送信用の交流電流を供給する発信器と、前記の各送信電極とは接触しないように配置された複数の線状の受信電極と、受信電極を流れる交流電流を受信する受信器を備えている。送信電極と受信電極の各交差点ではコンデンサが形成され、また、ユーザの指先が接近したことに応じて並列的なコンデンサが形成されて、指先が接近する程度に応じてコンデンサの静電容量が変化する。電極間のコンデンサを通過する交流電流が変化することを利用して認識する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報表示手段と非接触ユーザ入力手段が重畳された表示一体型のユーザ入力装置であって、
前記非接触ユーザ入力手段は、複数の送信電極と、前記の各送信電極に交流電流を供給する発信器と、前記の各送信電極と接触しないように配置された複数の受信電極と、前記の各受信電極を流れる交流電流を受信する受信器を備え、前記の書く送信電極に交流電流が供給されたときに前記の各受信電極に流れる電流強度の変化に基づいてユーザが人体などの誘電性の物体がどの程度接近しているかを検出し、
前記情報表示手段は、前記非背失職ユーザ入力手段に対する座のコマンド入力を支援するためのＧＵＩを表示し、前記非接触ユーザ入力手段により検出された接近の程度に応じて前記ＧＵＩの表示を変化させる、
ことを特徴とするユーザ入力装置。
【請求項２】
前記非接触ユーザ入力手段は、接近する誘電性の物体の形状を検出し、
前記情報表示手段は、検出した前記形状に応じて前記ＧＵＩの表示を変化させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のユーザ入力装置。
【請求項３】
前記非接触ユーザ入力手段は、複数の誘電性の物体が同時に接近していることを検出し、
前記情報表示手段は、検出した前記複数の誘電性の物体の接近に応じて前記ＧＵＩの表示を変化させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のユーザ入力装置。
【請求項４】
前記情報表示手段は、アノード電極層とカソード電極層が絶縁層を介して積層して構成され、
前記非接触ユーザ入力手段は、直流電圧が印加される一方の電極層に検出用の交流電圧を印加させとともに、他方の電極層から受信される交流電流を検出することによって、前記複数の送信電極と前記複数の受信電極とが交差してなるユーザ入力領域を構成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のユーザ入力装置。
【請求項５】
情報表示手段と非接触ユーザ入力手段が重畳された表示一体型のユーザ入力装置を持つコンピュータ上でユーザ操作を入力するユーザ入力方法あって、
前記非接触ユーザ入力手段において、複数の送信電極と、前記の各送信電極に交流電流を供給する発信器と、前記の各送信電極と接触しないように配置された複数の受信電極と、前記の各受信電極を流れる交流電流を受信する受信器を備え、前記の書く送信電極に交流電流が供給されたときに前記の各受信電極に流れる電流強度の変化に基づいてユーザが人体などの誘電性の物体がどの程度接近しているかを検出するステップと、
前記情報表示手段において、前記非背失職ユーザ入力手段に対する座のコマンド入力を支援するためのＧＵＩを表示し、前記非接触ユーザ入力手段により検出された接近の程度に応じて前記ＧＵＩの表示を変化させるステップと、
を具備することを特徴とするユーザ入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータに対してオブジェクトの操作やコマンドなどの入力を行うためのユーザ入力装置及びユーザ入力方法に係り、特に、コンピュータに対してオブジェクトの操作やコマンドなどをユーザの指先を用いて直接入力するユーザ入力装置及びユーザ入力方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、コンピュータに対してオブジェクトの操作やコマンドなどの入力を非接触形式で行うユーザ入力装置及びユーザ入力方法に係り、特に、２点以上の情報や接近する物体の形状や物体までの距離情報などを認識することができる非接触型のユーザ入力装置及びユーザ入力方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
昨今の技術革新に伴い、ワークステーション（ＷＳ）やパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）と呼ばれる、比較的小型且つ低価格で、高付加価値化・高機能化された汎用タイプのコンピュータ・システムが開発・市販され、大学その他の研究機関や企業その他のオフィス、さらには一般家庭内の日常生活にも深く浸透している。
【０００４】
コンピュータ・システムは、一般に、ユーザ入力コマンドに応答して駆動し、処理結果をディスプレイ・スクリーン上に表示することによって、「インタラクティブ」、すなわち対話的な処理環境を提供している。最近の傾向として、ＤＯＳ（ＤｉｓｋＯｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）シェル画面を代表とする旧来のキーボードを介したキャラクタ・ベースのユーザ入力環境すなわち「ＣＵＩ（Ｃｈａｒａｃｔｅｒ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」から、グラフィック・ベースのユーザ入力を実現した「ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」へ移行している。ＧＵＩ環境下では、コンピュータ・システムがシミュレートされたデスクトップと無数のアイコンがディスプレイ・スクリーンに用意される。
【０００５】
ＧＵＩが提供されたデスクトップ上では、ファイルなどのコンピュータ・システム上で取り扱われる全ての資源オブジェクトはアイコンとして表現される。ユーザは、ディスプレイ・スクリーン上のプログラム、データ、フォルダ、デバイスなどを象徴するアイコンに対してマウスなどを用いて画面上の表示オブジェクトに対して直接操作を印加する（例えば、クリックやドラッグ・アンド・ドロップ）ことで、直感的にコンピュータ操作を行うことができる。また、デスクトップ上には、メニュー・バーやツール・ボックスなど、各種の機能すなわちコンピュータ処理を瞬時に呼び出すためのボタンが用意されており、コマンド入力の様式はますます直感的で分かり易いものとなってきている。
【０００６】
ＧＵＩ環境の導入により、もはやユーザは、特定のコマンドの名称やコマンド操作方法等を特に習得したり、煩雑なキー入力を行なったりしなくても、コンピュータを充分に操作することができる。
【０００７】
かかるＧＵＩ環境下において利用可能なユーザ入力装置として、例えば、マウスや、トラックポイント、ジョイスティック、タブレット又はタッチパッドなどの座標指示装置が代表的である。このうち、マウスは、コンピュータ業界に深く定着しており、ほとんどのユーザは、ドラッグ・アンド・ドロップを基調とするマウス操作に慣れ親しんでいる。オフィスや家庭などの日常生活の各場面においてコンピュータを新規導入するに際して、マウス操作を特にトレーニングする必要は全くないと言っても過言ではない。マウス操作を基調とするＧＵＩは、既に多くのユーザ間で定着しており、複数の汎用的な機能を提供している。
【０００８】
ＧＵＩ環境下では、ユーザは、コンピュータ・スクリーン上の表示内容に案内されながら、コンピュータに対して対話的に分り易く入力作業を行なうことができる。このような対話入力がさらに進んだ一例として、タッチパネルを利用したユーザ入力装置を挙げることができる。この場合、ペンやユーザの指先から指示される座標値を読み取るタッチパネルがスクリーンに重畳されているので、ユーザは、マウス操作する場合とは相違して、スクリーンから視線を外す必要がなくなるし、所望の表示オブジェクトを自分の指先で直接指示することができるので、操作性はさらに向上する。
【０００９】
しかしながら、従来のタッチパネルによるユーザ入力は、指先がタッチパネル表面上に実際に接触させる必要がある。
【００１０】
また、パネル上に２点以上の接触点があると、それぞれの位置を独立して計測することができない。例えば、複数人がタッチパネルを囲むように配置して会議を行なうような利用形態を考慮した場合、複数の参加者の指先がタッチパネル上に同時に触れることはあるが、システム側ではこのような現象を認識することはできない。最初のタッチを優先させるか、あるいは複数のタッチを混信・混同してしまいかねない。
【００１１】
また、従来のタッチパネル式のユーザ入力は、点情報の入力を基本としており、接近している物体の形状や、接近した指先までの距離情報などを認識することはできない。
【００１２】
例えば、オペレータの指と入力ペンの両方を用いて座標入力することのできる座標入力装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。しかしながら、この座標入力装置は、ＸＹ電極間の交差点における静電容量の変化に基づいて入力操作が行なわれたＸＹ座標を検出するように構成されているため、その計測精度は、必然的に電極の間隔に依存するものとなる。
【００１３】
また、近接値を検出する、柔軟性のある、軟質のマルチタッチ表面に手が接近し、タッチし、スライドしているときに複数の指とてのひら接触部を同時に追跡する接近装置について提案がなされており、平行四辺形の電極のプロトタイプアレイによって手の接触部の近接画像を取得することができる（例えば、特許文献２を参照のこと）。しかしながら、この接近検出装置は、スイッチが閉じられることで検出電極に蓄積される電荷量を検出することでタッチデバイスの近接値を求めるため、その検出精度はタッチデバイスと検出電極のオーバーラップ領域の面積とこれらの間の距離に依存する。近接センサは一度に１つずつ使用可能となって走査されるが、電荷の蓄積量は検出電極と誘電体のオーバーラップ面積に依存することから、あくまで誘電体が検出電極の真上にあることが前提となり、その帰結として、位置測定の精度の向上を図るためには、検出電極を大量に配置しなければならず、ハードウェア的な解決手段に頼らざるを得ない。
【００１４】
【特許文献１】特開平８−１３７６０７号公報、段落００１７
【特許文献２】国際公開第９９／３８１４９項パンフレット（特表２００２−５０１２７１号）、図２〜図５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、コンピュータに対してオブジェクトの操作やコマンドなどをユーザの指先を用いて直接入力することができる、優れたユーザ入力装置及びユーザ入力方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、コンピュータに対してオブジェクトの操作やコマンドなどの入力を非接触形式で行なうことができる、優れたユーザ入力装置及びユーザ入力方法を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、２点以上の情報や接近する物体の形状や物体までの距離情報などを認識することができる、優れた非接触型のユーザ入力装置及びユーザ入力方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、ユーザの指先などを用いて非接触形式で入力するユーザ入力装置であって、複数の線状の送信電極と、前記の各送信電極に送信用の交流電流を供給する発信器と、前記の各送信電極とは接触しないように配置された複数の線状の受信電極と、受信電極を流れる交流電流を受信する受信器を備え、送信電極と受信電極の各交差点においてコンデンサと等価な回路が形成されていることを特徴とするユーザ入力装置である。
【００１９】
このような構成の非接触型のユーザ入力装置によれば、送信電極と受信電極の各交差点では、コンデンサと等価な第１のコンデンサ等価回路が仮想的に形成されている。また、ユーザの指先などの導電性の物体が接近したことに応じて、第１のコンデンサ等価回路とは並列的となる第２のコンデンサ等価回路が仮想的に形成される。
【００２０】
前記第２のコンデンサ等価回路の静電容量は、指先などの該導電性の物体との接近の程度に応じて変化していく。したがって、第２のコンデンサ等価回路とは並列的に接続された前記第１のコンデンサ等価回路を通過する交流電流は、指先などの該導電性の物体との接近の程度に応じて同様に変化する。このような現象を利用して、非接触型のユーザ入力装置は、指先が接触したことだけでなく、接近したときの指先までの距離を計測することができる。
【００２１】
また、前記送信器は、各送信電極に対して交流電流をスキャンして、交流電流を送信した送信電極と交流電流を受信した受信電極との位置関係により入力位置を検出する信号処理部をさらに備えていてもよい。
【００２２】
このような場合、非接触のユーザ入力装置は、入力位置を検出した送信電極と受信電極の交差点を追跡していくことにより、接近している物体の輪郭を計測することができる。すなわち、非接触のユーザ入力装置は、単にユーザの指先などの物体が近づいたということを検知するだけではなく、物体の形状を認識することができる。また、２以上のユーザが同時に非接触ユーザ入力装置にアクセスしようとしても、各人の指先を分離して認識することも可能である。
【００２３】
前記送信器は、各送信電極に対して交流電流をスキャンさせながら印加するようにしてもよい。そして、非接触型のユーザ入力装置は、交流電流を送信した送信電極と交流電流を受信した受信電極との位置関係により入力位置を検出する信号処理部をさらに備えていてもよい。
【００２４】
前記信号処理部は、送信電極と受信電極の交差点で形成される第１の仮想コンデンサの静電容量と、ユーザの指先などの導電性の物体が送信電極と受信電極の交差点に接近したことに応じて形成される第２の仮想コンデンサの静電容量との相違を利用して、該導電性の物体が接近したことを検出することができる。
【００２５】
また、前記信号処理部は、ユーザの指先などの導電性の物体と各電極との間で仮想的に形成されるコンデンサの静電容量を統合することで、該導電性の物体の位置を検出することができる。
【００２６】
また、本発明に係る非接触型ユーザ入力装置のうち少なくとも前記複数の送信電極と前記複数の受信電極とが交差してなるユーザ入力領域を、表示装置の表示画面上に重畳させることによって、表示一体型のユーザ入力装置を構成することができる。例えば、液晶表示ディスプレイや有機ＬＥＤなどと一体的に、本発明に係る非接触型ユーザ入力装置を構成することができる。
【００２７】
例えば、アノード電極層とカソード電極層が絶縁層を介して積層して構成される表示装置と一体的に、本発明に係る非接触型ユーザ入力装置を構成するようにしてもよい。
【００２８】
このような場合、一方の電極層と他方の電極層との組み合わせによって、前記複数の送信電極と前記複数の受信電極とが交差してなるユーザ入力領域を構成することができる。すなわち、直流電圧が印加される一方の電極層に検出用の交流電圧を印加させとともに、他方の電極層から受信される交流電流を検出するようにすればよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、コンピュータに対してオブジェクトの操作やコマンドなどをユーザの指先を用いて直接入力することができる、優れたユーザ入力装置及びユーザ入力方法を提供することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、コンピュータに対してオブジェクトの操作やコマンドなどの入力を非接触形式で行なうことができる、優れたユーザ入力装置及びユーザ入力方法を提供することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、２点以上の情報や接近する物体の形状や物体までの距離情報などを認識することができる、優れた非接触型のユーザ入力装置及びユーザ入力方法を提供することができる。
【００３２】
本発明に係る非接触型のユーザ入力装置においては、送信電極と受信電極の各交差点ではコンデンサと等価な第１のコンデンサ等価回路が仮想的に形成されている。また、ユーザの指先などの導電性の物体が接近したことに応じて、第１のコンデンサ等価回路とは並列的となる第２のコンデンサ等価回路が仮想的に形成される。指先などの該導電性の物体との接近の程度に応じて前記第２のコンデンサ等価回路の静電容量が変化して、この結果、前記第１のコンデンサ等価回路を通過する交流電流が変化する。したがって、このような現象を利用することによって、指先が接触したことだけでなく、接近したときの指先までの距離を計測することができる。
【００３３】
また、各送信電極に対して交流電流をスキャン入力することにより、交流電流を送信した送信電極と交流電流を受信した受信電極との位置関係により入力位置を検出することができる。入力位置を検出した送信電極と受信電極の交差点を追跡していくことにより、接近している物体の輪郭を計測することができる。すなわち、非接触のユーザ入力装置は、単にユーザの指先などの物体が近づいたということを検知するだけではなく、物体の形状を認識することができる。また、２以上のユーザが同時に非接触ユーザ入力装置にアクセスしようとしても、各人の指先を分離して認識することも可能である。
【００３４】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３６】
図１には、本発明の一実施形態に係る非接触型ユーザ入力装置１の基本構成を模式的に示している。
【００３７】
同図に示すように、非接触型ユーザ入力装置１は、複数の線状の送信電極１１−１、１１−２、…、１１−ｍと、各送信電極１１−１…に送信用の所定周波数（例えば１００ＫＨｚ）の交流電流を供給する発信器１２と、静電作用によって各送信電極１１−１…からの交流電流を受信する複数の線状の受信電極１５−１、１５−２、…、１５−ｎと、各受信電極１５−１…を流れる交流電流を受信する受信器１６とで構成される。受信器１６は、所定周波数帯域の交流電流のみを通過させるバンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）１６Ａと、増幅器１６Ｂと、検波器１６ＣとからなるＡＭ変調器と、検波出力をデジタル形式の信号に変換するＡ／Ｄ変換器１６Ｄとで構成される。
【００３８】
各受信電極１５−１、１５−２、…、１５−ｎは、図１では各送信電極１１−１、１１−２、…、１１−ｍと交差点を持つことが分かるが、交差点ではこれら電極同士が接触していない。言い換えれば、電極同士の各交差点では、電荷を蓄積するコンデンサと等価な回路が実質上形成されている。したがって、送信電極に交流電流が通過すると、これに対向する受信電極には、静電誘導によって、その交差点を介して交流電流が流れる。これら各送信電極１１−１、１１−２、…、１１−ｍと各受信電極１５−１、１５−２、…、１５−ｎが交差する領域は、非接触型ユーザ入力装置１におけるユーザ入力領域を構成する。このユーザ入力領域は、図示の通り、２次元的な広がりを持つ。
【００３９】
発信器１２は、各送信電極１１−１…に対して交流電流をスキャンしながら印加する。したがって、ある瞬間では、各受信電極１５−１…には該当する送信電極との交差点におけるコンデンサ等価回路からの交流電流が流れることになり、交流電流を送信した送信電極と交流電流を受信した受信電極との位置関係により入力位置を検出することができる。例えば、Ａ／Ｄ変換された各受信電極１５−１…における出力信号をプロセッサ２０上で所定の演算処理を行うことによって、ユーザ入力領域を介して２次元的なユーザ入力を検出することができる。
図示の例では、各送信電極１１−１，１１−２，…，１１−ｍは略平行に配列されているとともに、各受信電極１５−１，１５−２，…，１５−ｎは各送信電極１１−１…とは直交する方向に配列されており、ユーザ入力領域は、電極同士が均一に網の目上に組み合わされた略平面状の領域である。但し、本発明の要旨はこのような形態に特に限定されるものではなく、各送信電極と受信電極が接触せずに交差していれば、平面以外の形状、例えば球状やその他の曲面状であってもよい。
【００４０】
図２には、送信電極１１と受信電極１５間のある１つの交差点を拡大して示している。また、図３には、この送信電極１１と受信電極１５との交差点の等価回路を示している。
【００４１】
送信電極１１と受信電極１５とが交叉する交差点では、図３に示すように、コンデンサと等価な回路が形成される。
【００４２】
ここで、送信電極１１側に交流電圧を印加すると、送信電極１１と受信電極１５の間の静電容量Ｃaによって容量結合が起こり、受信電極１５に交流電流が発生する。このコンデンサＣaを通過する電流の強度は、発信器１２における交流電圧の発信周波数に同調したバンド・パス・フィルタ１６Ａ、増幅器１６Ｂ、検波器１６Ｃ、並びにＡ／Ｄ変換器１６Ｄの各部により信号処理を施すことによって、デジタル・データとして取り出される。受信電極１１において受信される交流電流の強度は、コンデンサの静電容量Ｃaにのみ依存する。
【００４３】
静電容量Ｃaは、送信電極１１や受信電極１５の変形などがない限り、静的で、固定値を保つ。したがって、送信電極１１側に同じ交流電圧が印加される限り、受信電極１５側において受信される交流電流の強度は一定となる。
【００４４】
次いで、このような送信電極１１及び受信電極１５の組み合わせによって、ユーザの指先などの物体を非接触で検出する仕組みについて説明する。
【００４５】
図４には、送信電極１１と受信電極１５間のある１つの交差点にユーザの指先が接近している様子を示している。また、図５には、送信電極１１と受信電極１５間のある１つの交差点にユーザの指先が接近したときの送信電極１１と受信電極１５との交差点の等価回路を示している。
【００４６】
送信電極１１と受信電極１５とが交差する交差点では、上述したように、コンデンサＣaと等価な回路が形成される。
【００４７】
また、指先などの人体は仮想的な接地点（アース）とみなすことができる。したがって、その等価回路は、送信電極１１と受信電極１５の間で形成されるコンデンサＣaと、人体と送信電極１１並びに人体と受信電極１５それぞれの間で直列的に形成される仮想的なコンデンサＣb1及びＣb2とが、並列的に接続された構成となる。
【００４８】
したがって、送信電極１１側に交流電圧を印加した場合、コンデンサＣb1を介してグランドに流れ込む電流の分だけ、送信電極１１と受信電極１５の間の静電容量Ｃaによる容量結合によって発生する交流電流、すなわち受信電極１５側で検出される電流の強度は弱まる。
【００４９】
静電容量Ｃaは、送信電極１１や受信電極１５の変形などがない限り、静的で、固定値を保つ。これに対し、人体と送信電極１１並びに人体と受信電極１５それぞれの間で直列的に形成される仮想的なコンデンサのそれぞれの静電容量Ｃb1及びＣb2は、人体が送信電極１１並びに受信電極１５に接近するに従って大きくなる。
【００５０】
このため、同じ交流電圧を送信電極１１に印加した場合、受信電極１５で検出される交流電流の強度は、人体が送信電極１１並びに受信電極１５に接近するに従って、小さくなっていく。
【００５１】
このような現象を利用して、プロセッサ２０では、ＡＭ変調器１６でＡＭ変調され、さらにＡ／Ｄ変換器１６Ｄでデジタル形式に変換された受信信号を用いて、電極間の交差点に人体が接近しているかどうかを判定したり、あるいは、人体がどの程度接近しているか（距離）を計測したりすることができる。
【００５２】
図１に示したように、本実施形態に係る非接触ユーザ入力装置１は、このような送信電極１１−１…と受信電極１５−１…との交差点が、ｍ×ｎのマトリックス状に配列されている。例えば、所定の平面（又は曲面）からなる入力パネル上に、これら各電極の交点を配設することができる。
【００５３】
交流電圧を各送信電極１１−１、１１−２、…、１１−ｍに時分割で印加する。そして、それぞれに対応して、各受信電極１５−１、１５−２、…、１５−ｎに発生する交流電流を順次計測することで、ユーザ入力領域上のどの交差点に人体が接近しているかを判定することができる。
【００５４】
本実施形態に係る非接触ユーザ入力装置１１では、静電作用を利用しているので、ユーザの指先などの人体を検出するために、人体が電極に直接接触している必要はない。また、近傍の交差点で得られた各検出値を統合して、一般的な幾何学的演算などを施すことによって、入力面から指先までの距離を計測することができる。
【００５５】
また、図１に示すような構成によれば、電極間の各交差点を独立して駆動させることができる。すなわち、それぞれの交差点から独立して検出値を取り出すことができるので、複数の物体（例えば、同じユーザの右手と左手、あるいは複数のユーザの手）が同時にユーザ入力領域に接近してきた場合には、その距離が交差点間のピッチ間隔よりも長ければ、これらを独立した物体として認識することができる。すなわち、複数の物体の位置を同時に計測することができる。
【００５６】
また、物体の接近が同時に検出された交差点を追跡していくことにより、接近している物体の形状又は輪郭を捉えることができる。
【００５７】
図６には、非接触ユーザ入力装置１の変形例を図解している。
【００５８】
ユーザの指先がある格子点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで囲まれた領域に接近してきた場合、各送信電極１１−ｉ、１１−ｊ、並びに各受信電極１５−ｐ、１５−ｑとユーザの指先との間では、仮想的なコンデンサＣI、ＣJ、ＣP、ＣQがそれぞれ形成されている。
【００５９】
これら各仮想コンデンサの静電容量ＣI、ＣJ、ＣP、ＣQは、それぞれの電極とユーザの指先との距離に応じて変化する。
【００６０】
したがって、人体と電極との複数の交差点からの値を統合することで、各交差点の中間にある手の位置を計測することができる。すなわち、本実施形態に係る非接触ユーザ入力装置１の位置計測の精度は、各電極間の交差点の間隔よりも細かくすることができる。
【００６１】
また、図７には、非接触ユーザ入力装置１の他の変形例を図解している。
【００６２】
図１を参照しながら既に説明したように、本実施形態に係る非接触ユーザ入力装置１は、そのユーザ入力領域において、送信電極１１−１…と受信電極１５−１…との交差点がｍ×ｎのマトリックス状に配列されている。また、図１に示すような構成によれば、電極間の各交差点を独立して駆動させて、それぞれの交差点から独立して検出値を取り出すことができる。
【００６３】
したがって、図７に示すように、ユーザ入力領域に複数のユーザの指先が存在するような場合、それぞれのユーザの指先の近傍における交差点において、これらを独立して認識することができる。この結果、単一のユーザ入力装置を用いて、複数のユーザからの同時入力を受容することができる。
【００６４】
また、図８には、非接触ユーザ入力装置１の他の変形例を図解している。
【００６５】
図１を参照しながら既に説明したように、本実施形態に係る非接触ユーザ入力装置１は、そのユーザ入力領域において、送信電極１１−１…と受信電極１５−１…との交差点がｍ×ｎのマトリックス状に配列されている。但し、図８に示す例では、各送信電極１１−１、１１−２、…、１１−ｍ、並びに、各受信電極１５−１−１、１５−２、…、１５−ｎの間隔は充分に短く配設され、また、送信器１２が各送信電極１１−１に交流電圧を印加するスキャン速度は充分に速いものとする。
【００６６】
このような場合、図８に示すように、ユーザが掌をユーザ入力領域に接近させた場合、接近したことを検出した交差点を追跡していくことにより、物体すなわち掌の形状を認識することができる。
【００６７】
すなわち、各電極間のピッチ間隔を充分小さく、且つ、送信電極におけるスキャン速度を充分速くすることによって、本実施形態に係る非接触ユーザ入力装置１は、物体の形状を認識することができる。
【００６８】
本実施形態に係る非接触ユーザ入力装置１を他のデバイスと組み合わせて適用することも考えられる。例えば、液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬなどの平面ディスプレイ上に、非接触ユーザ入力装置１を重畳することにより、表示一体型のユーザ入力装置を構成することができる。このようなユーザ入力装置によれば、ユーザは、表示出力されるＧＵＩ画面の内容に案内されながら、直感的且つ容易にコンピュータへのコマンド入力を行なうことができる。ユーザは、表示画面から視線をそらすことなく入力作業を行なうことができ、ご操作する危険も少なくなる。
【００６９】
図９には、導電性ポリマーによる発光素子すなわち有機ＬＥＤからなる表示装置と一体的に構成された非接触ユーザ入力装置１の断面構成を模式的に図解している。
【００７０】
同図に示す例では、導電性ポリマーからなるアノード電極層とカソード電極層が、有機素材からなる絶縁層を介して積層されている。また、アノード電極とカソード電極は、互いに直行して配設されている。これは、図１における、各送信電極１１−１…と各受信電極１５−１…が互いに接触しないように交差して配設されている構成に類似する。
【００７１】
有機ディスプレイにおいては、各画素を発光させるために、一方の電極層では、画面スキャン方向に向かって各電極には直流電圧が順次印加される。
【００７２】
本実施形態では、一方の電極層に流れる直流電圧に、人体検出用の交流電圧を重畳させて印加する。この結果、他方の電極層では、交流電流を受信する。ユーザの指先などの人体が接近している交差点においては、受信される交流電流の強度が減少するので、ユーザの指先が居る位置を特定したり、さらには、接近している物体の形状を認識したりすることができる。
【００７３】
図９に示したような構成によれば、有機ディスプレイにおける画面構成を変更することなく、表示装置をそのまま非接触型ユーザ入力装置としても利用することができる。
【００７４】
また、有機ディスプレイは、一般に、フレキシブルであり、自由に折り曲げることが可能である。したがって、図９に示したような適用例によれば、球面や筒状のユーザ入力一体型のディスプレイ装置を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触型ユーザ入力装置１の基本構成を模式的に示した図である。
【図２】送信電極１１と受信電極１５間のある１つの交差点を拡大して示した図である。
【図３】送信電極１１と受信電極１５間のある１つの交差点の等価回路を示した図である。
【図４】送信電極１１と受信電極１５間のある１つの交差点にユーザの指先が接近している様子を示した図である。
【図５】送信電極１１と受信電極１５間のある１つの交差点にユーザの指先が接近したときの送信電極１１と受信電極１５との交差点の等価回路を示した図である。
【図６】非接触ユーザ入力装置１の変形例を説明するための図である。
【図７】非接触ユーザ入力装置１の変形例を説明するための図である。
【図８】非接触ユーザ入力装置１の変形例を説明するための図である。
【図９】導電性ポリマーによる発光素子すなわち有機ＬＥＤからなる表示装置と一体的に構成された非接触ユーザ入力装置１の断面構成を示した図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…非接触ユーザ入力装置
１１…送信電極
１２…送信器
１５…受信電極
１６…ＡＭ変調器
１６Ａ…バンド・パス・フィルタ，１６Ｂ…増幅器
１６Ｃ…検波器，１６Ｄ…Ａ／Ｄ変換器
２０…プロセッサ
【図３】
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【図５】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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