(57)【要約】【課題】手指等の動きにより発生する静電容量の変化をポインティング情報の形成に利用しつつ、簡易な構成で製造コストを低減できると共に小型化が可能なポインティングデバイスを提供する。【解決手段】ポインティング操作を行う導電性を有する操作体（指）が挿入される凹部１０ｈを画定すると共に導電性材料で形成された導電性部材１０、導電性部材１０の外周の一部に対向配置されて導電性部材１０との間に形成される静電容量を検出する静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄ等から構成されるポインティングデバイスとした。この構成によれば、手指等を摺動させることなく静電容量の変化を検出できるので、装置の小型化が可能になると共に導電性部材１０の外周に静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄを配置すればよいので構造を簡素化できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポインティング操作を行う導電性を有する操作体が挿入される凹部を画定すると共に導電性材料で形成された導電性部材と、
前記導電性部材の外周の一部に対向配置されて前記導電性部材との間に形成される静電容量を検出する静電容量検出素子と、
を有することを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項２】
前記凹部内には、前記ポインティング操作の際に前記操作体が置かれて前記操作体の動きの支点となるための突起が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項３】
前記凹部内に挿入された操作体により操作可能なスイッチを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項４】
前記スイッチは、前記突起の下に設けられており、前記突起が押下されることにより操作される、
ことを特徴とする請求項３に記載のポインティングデバイス。
【請求項５】
前記導電性部材は、前記操作体によるポインティング操作に応じて弾性変形可能に形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のポインティングデバイス。
【請求項６】
前記凹部の表面には、電気的絶縁性を有する保護膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のポインティングデバイス。
【請求項７】
前記静電容量検出素子が検出する静電容量の変化に基づいて、ポインティング情報を生成する処理手段を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のポインティングデバイス。
【請求項８】
前記処理手段は、一対の前記静電容量検出素子がそれぞれ検出する静電容量を用いて、前記ポインティング情報を生成する、
ことを特徴とする請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項９】
ポインティング操作を行う導電性を有する操作体が挿入される凹部を画定すると共に導電性材料で形成された導電性部材と、前記導電性部材の外周の一部に対向配置されて前記導電性部材との間に形成される静電容量を検出する静電容量検出素子と、を備えたポインティングデバイスを有する、
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、コンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話機、ゲーム機器等のマン・マシンインターフェースとして用いられるポインティングデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、画面上のカーソルを所望の位置に移動させる等のポインティング操作に用いられるポインティングデバイスとしては、マウスやトラックボール等、種々の形式のものが存在するが、例えば、手指等の動きにより発生する静電容量の変化から座標情報等のポインティング情報を形成するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。具体的には、ストライプ状の２枚の電極を誘電体を介在させて対向させて形成したセンサ基板の表面に手指を摺動させるための操作面を形成したものが知られている。このようなポインティングデバイスでは、操作面上で手指を摺動させると、２枚の電極の間に形成される静電容量は、人体の有する導電性に起因して手指が位置する付近において部分的に変化する。このため、この静電容量の変化を電気的に検出することにより、手指の位置を検出することができる。そして、この手指の位置情報を画面上でカーソルの位置を決めるための座標情報等のポインティング情報として利用する。
このような静電容量の変化を利用したポインティングデバイスでは、マウスやトラックボールとは違って、可動部品がないため、摩耗等が生じにくく、耐久性が高いというメリットを有する。
【特許文献１】特開２００３−２９６０１４号公報
【特許文献２】特開２００３−９１３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような手指の動きにより発生する静電容量の変化を利用したポインティングデバイスでは、手指を摺動させるためのある程度広い摺動面が必要であり、装置の小型化、特に装置の占める面積の狭小化が難しい。このため、携帯電話機等の小型の携帯情報端末機にポインティングデバイスを組み込むことは困難であった。また、このようなポインティングデバイスでは、２枚の電極の間に形成される静電容量の部分的な変化を検出する必要があるため、操作面の全体に電極が必要となり、装置の製造コストが高くなるという問題もある。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、手指等の動きにより発生する静電容量の変化をポインティング情報の形成に利用しつつ、簡易な構成で製造コストを低減できると共に小型化が可能なポインティングデバイス及びこれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るポインティングデバイスは、ポインティング操作を行う導電性を有する操作体が挿入される凹部を画定すると共に導電性材料で形成された導電性部材と、導電性部材の外周の一部に対向配置されて導電性部材との間に形成される静電容量を検出する静電容量検出素子と、を有することを特徴としている。
この構成によれば、例えば、人体の指等の導電性を有する操作体が凹部に挿入されてポインティング操作を行うと、静電容量検出素子と導電性部材の外周の一部との間に形成される静電容量は、導電体である操作体が動くと、操作体と静電容量検出素子との相対位置に応じて変化する。この静電容量の変化を利用することにより、画面上でカーソルの位置を決めるため等のポインティング情報を得ることができる。また、本発明では、静電容量検出素子を導電性部材の外周の全面ではなく一部に対向配置させるので、装置の小型化が可能になると共に装置構成を簡略化できて製造コストを低減できる。
【０００６】
上記構成において、凹部内には、ポインティング操作の際に操作体が置かれて操作体の動きの支点となるための突起が設けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、操作体としての指を凹部に挿入した際に、突起に指先を置き、指の傾きや傾ける向きを変更することで、ポインティング操作を行うことができる。これにより、ポインティング操作の操作性を高めることができると共に必要なスペースを大幅に小さくすることができる。
【０００７】
上記構成において、凹部内に挿入された操作体により操作可能なスイッチを備える、構成を採用できる。
この構成によれば、ポインティング操作をしながらスイッチ操作（クリック操作）をすることが可能となる。
【０００８】
上記構成において、スイッチは、突起の下に設けられており、突起が押下されることにより操作される、構成を採用できる。
この構成によれば、突起を支点として操作体を動かしながら突起を押下することにより、ポインティング操作をしながらスイッチ操作が可能となると共に、集約化できる。
【０００９】
上記構成において、導電性部材は、ポインティング操作に応じて弾性変形可能に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、導電性部材はポインティング操作に応じて弾性変形することにより、導電性部材と静電容量検出素子との距離が変化する。導電性部材と静電容量検出素子との距離が変化すると、導電性部材と静電容量検出素子との間に形成される静電容量が変化するので、この静電容量の変化を利用することにより、ポインティング情報を得ることができる。
【００１０】
上記構成において、凹部の表面には、電気的絶縁性を有する保護膜が形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、指等が直接触れる凹部の表面に電気絶縁性の保護膜が形成されているので、導電性部材に腐食しやすい金属を用いたような場合に、腐食を防ぐことができる。
【００１１】
上記構成において、静電容量検出素子が検出する静電容量の変化に基づいて、ポインティング情報を生成する処理手段を有する、構成を採用できる。
この構成によれば、電子機器にポインティングデバイスを組み込むだけで、電子機器においてポインティングデバイスを使用できる。
【００１２】
上記構成において、処理手段は、一対の静電容量検出素子からそれぞれ検出される静電容量を用いて、ポインティング情報を生成する、構成を採用できる。
この構成によれば、ポインティング情報、特に、方向情報を精度良く生成することができる。
【００１３】
本発明に係る電子機器は、ポインティング操作を行う導電性を有する操作体が挿入される凹部を画定すると共に導電性材料で形成された導電性部材と、導電性部材の外周の一部に対向配置されて導電性部材との間に形成される静電容量を検出する静電容量検出素子と、を備えたポインティングデバイスを有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、ポインティングデバイスを小型化できるので、このポインティングデバイスを携帯電話機等の携帯情報端末機に組み込むことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、手指等の動きにより発生する静電容量の変化を利用してポインティング情報を生成することができると共に、簡易な構成で製造コストを低減できると共に小型化されたポインティングデバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図３は、本発明のポインティングデバイスの一実施形態を示すものであり、図１はポインティングデバイスの構成図、図２は図１のＡ−Ａ線方向の断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【００１６】
このポインティングデバイスは、図１に示すように、導電性部材１０、複数の静電容量検出素子４０、処理手段としての処理回路５０等から構成されており、例えば、コンピュータや携帯電話機等の電子機器に備わる表示装置の画面上でカーソルを移動させる等のポインティング操作に用いられる。
【００１７】
導電性部材１０は、図１ないし図３に示すように、ホルダ２００に保持されていると共に、例えば、人体の指によりポインティング操作を行う際に、操作体としての指が挿入される凹部１０ｈを画定するように縦長のカップ状に形成されている。この導電性部材１０は、例えば、銅合金等の導電性材料により一体的に形成されている。
【００１８】
導電性部材１０の凹部１０ｈには、図１ないし図３に示すように、その底部に突起２０が設けられている。この突起２０は、後述するように、ポインティング操作の際に指の先端が置かれて指を動かすときの支点として機能させるために設けられている。突起２０は、この上に置かれる指先を傷つけないために、例えば、樹脂材料等の比較的柔らかい材料で形成されている。
【００１９】
突起２０の下には、図２及び図３に示すように、スイッチ３０が設けられている。このスイッチ３０は、ホルダ２００に保持されており、突起２０が指により押下されることにより導通（オン）し、突起２０を押下するのをやめると、開放（オフする）。このスイッチ３０のオン／オフ状態を示す信号は、図１に示すように、処理回路５０に入力される。
【００２０】
複数の静電容量検出素子４０は、ホルダ２００に保持されていると共に、その検出面４０ｓが導電性部材１０の外周壁面（外周）の一部と所定の隙間をおいてそれぞれ対向配置されている。尚、静電容量検出素子４０は、その検出面４０ｓが鉛直面に対して所定角度で傾斜しているが、できるだけ静電容量の検出感度が高い向きに向けるのが好ましく、検出感度が高ければ鉛直方向に沿って配置してもよい。
静電容量検出素子４０Ａ，４０Ｂは、図１に示すように、ｙ方向に沿って配置されており、静電容量検出素子４０Ｃ，４０Ｄは、ｙ方向に垂直なｘ方向に沿って配置されている。
静電容量検出素子４０は、その検出面４０ｓと導電性部材１０の外周壁面との間に形成される静電容量を検出するためのものであり，各静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄが検出した信号は処理回路５０へ入力される。尚、導電性部材１０と静電容量検出素子４０との間に形成される静電容量を検出する技術は周知技術であるので詳細説明は省略する。
【００２１】
処理回路５０は、複数の増幅器６０、Ａ／Ｄ変換器７０、演算器（ＣＰＵ）９０、メモリ９０、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１００，１１０等から構成されており、静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄが検出する静電容量の変化に基づいて、例えば、画面上でカーソルを移動させるのに必要なポインティング情報を生成する。
複数の増幅器６０は、各静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄが検出する静電容量に応じた電圧信号を増幅してＡ／Ｄ変換器７０へ出力する。
Ａ／Ｄ変換器７０は、複数の増幅器６０からのアナログ信号をディジタル信号に変換してＣＰＵ９０に出力する。
Ｉ／Ｆ回路１１０は、上記スイッチ３０の状態を示す信号を受けて、これをＣＰＵ９０に出力する。
ＣＰＵ９０は、メモリ９０に記憶されたプログラムに基づいて各種演算を行い、基本的には、各静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄから得られた静電容量の変化に基づいて、ポインティング情報を生成し、これをＩ／Ｆ回路１００を通じて、電子機器へ出力する。また、ＣＰＵ９０は、上記スイッチ３０から得られる信号の状態をこれをＩ／Ｆ回路１００を通じて、電子機器へ出力する。尚、ＣＰＵ９０が静電容量の変化に基づいてポインティング情報を生成する方法については後述する。
【００２２】
次に、上記ポインティングデバイスの作用及びポインティングデバイスを用いたポインティング操作の一例について図４及び図５を参照して説明する。
ここでは、一例として、画面上でカーソルを移動させるためのポインティング情報を形成してコンピュータ等の電子機器へ与える場合について説明する。
先ず、導電性部材１０の凹部１０ｈに人体の指が挿入されていない状態においては、各静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄは、導電体である指の影響を受けずに、導電性部材１０の外周面との間に形成される静電容量を検出している。
【００２３】
この状態から、画面上でカーソルを移動させる必要が生じると、操作者は、ポインティング操作を行うべく、例えば、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、自分の指５００を導電性部材１０の凹部１０ｈへ挿入し、その指先を突起２０の上に置く。
指５００を導電性部材１０の凹部１０ｈへ挿入すると、各静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄと導電性部材１０との間に形成される静電容量は導電体である指５００の影響を受けて変化する。これにより、処理回路５０側では、凹部１０ｈへ指５００が挿入された状態か否かを判断することができる。
【００２４】
カーソルを画面の垂直下方向（ｙ−方向）に移動させたい場合には、図４（ｂ）に示すように、突起２０を支点として、指５００を静電容量検出素子４０Ｂ側に傾ける。指５００を静電容量検出素子４０Ｂ側に傾けると、指５００は静電容量検出素子４０Ｂに近づくと共に静電容量検出素子４０Ａからは離れるので、この指５００と静電容量検出素子４０Ａ，４０Ｂとの相対位置関係の変化に応じて、静電容量検出素子４０Ａ，４０Ｂの検出する静電容量は変化する。具体的には、一方の静電容量検出素子４０Ａが検出する静電容量が増加する場合には、他方の静電容量検出素子４０Ｂが検出する静電容量は減少するので、この情報からカーソルの移動方向や移動量を決めることができる。
【００２５】
処理回路５０のＣＰＵ８０では、静電容量検出素子４０Ａ，４０Ｂの一方の検出値のみを用いてカーソルを画面の垂直下方向へ移動させるためのポインティング情報を生成することができるが、ｙ方向に沿って配置された一対の静電容量検出素子４０Ａ，４０Ｂの双方の検出値を用いることにより、カーソルを画面の垂直下方向へより移動させるためのポインティング情報をより確実に生成することができる。処理回路５０で生成されたポインティング情報は、電子機器へＩ／Ｆ回路１００により送信され、カーソルが画面の垂直下方向へ移動する。
【００２６】
カーソルを画面の垂直上方向（ｙ＋方向）に移動させたい場合には、図４（ｃ）に示すように、突起２０を支点として、指５００を静電容量検出素子４０Ａ側に傾ける。これにより、上記と同様の作用により、カーソルが画面の垂直上方向へ移動する。
【００２７】
カーソルを画面の水平左方向（ｘ−方向）に移動させたい場合には、図５（ｂ）に示すように、突起２０を支点として、指５００を静電容量検出素子４０Ｃ側に傾ける。これにより、上記と同様の作用により、カーソルが画面の水平左方向へ移動する。
【００２８】
カーソルを画面の水平右方向（ｘ＋方向）に移動させたい場合には、図５（ｃ）に示すように、突起２０を支点として、指５００を静電容量検出素子４０Ｄ側に傾ける。これにより、上記と同様の作用により、カーソルが画面の水平右方向へ移動する。
【００２９】
尚、上記したポインティング操作は、垂直方向及び水平方向のポインティング操作をそれぞれ分けて説明したが、実際には、垂直方向及び水平方向のポインティング操作は複合的に行われる。また、上記のポインティング操作中にクリック動作が必要な場合には、突起２０を押下してスイッチ３０をオンさせればよい。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、導電性部材１０の凹部１０ｈに指を挿入してポインティング操作を行う際に、導電性部材１０の外周壁面に複数の静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄを対向して配置したので、指を平面上や曲面上で摺動させることなく、凹部１０ｈ内で指を突起２０を支点として傾けることにより静電容量検出素子４０と導電性部材１０との間の静電容量を変化させることができる。この結果、この指の傾きに応じた静電容量の変化を利用してポインティング情報を生成することができる。すなわち、本実施形態では、指を摺動させないので、ポインティング操作に必要な凹部１０ｈの大きさは、指先が挿入できる程度の大きさで十分であり、この結果、ポインティングデバイスの大幅な小型化が可能となる。また、導電性部材１０の外周にそれぞれ独立した複数の静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄを配置すればポインティングデバイスを構成できるので、装置構成を大幅に簡略化できて装置の製造コストを大幅に低減できる。
また、凹部１０ｈに設けた突起２０を支点として指を所望の方向に傾けてポインティング操作するので、操作性を向上させることができる。
【００３１】
図６は、上記のポインティングデバイスが適用された携帯電話機を示す図である。
図６に示す携帯電話機７００は、表示画面が形成された表示部７１０と操作釦が形成された操作部７２０とを折り畳むことができる形式のものであって、本実施形態に係るポインティングデバイス６００は、操作釦の下方領域に設けられている。
ユーザは、例えば、携帯電話機７００を左手で持ちながら、右手の指で操作釦やポインティングデバイス６００を操作することができる。
【００３２】
図７は、本発明の他の実施形態に係る導電性部材の構成を説明するための図である。尚、図７において、導電性部材１０Ａ以外は上記実施形態と同一の構成である。
この導電性部材１０Ａは、図７（ａ）に示すように、形態上は上記導電性部材１０と同様であるが、図７（ｂ）に示すように、指５００によるポインティング操作に応じて弾性変形するように形成されている。すなわち、操作体としての指をカーソルを移動させたい方向に移動させたときに指が導電性部材１０Ａの内壁面に当たることにより導電性部材１０Ａは弾性変形する。
導電性部材１０Ａがポインティング操作に応じて弾性変形すると、導電性部材１０Ａの外周壁面と静電容量検出素子４０との距離が変化し、これらの間に形成される静電容量も変化する。このため、この静電容量の変化を利用して上記したようなポインティング情報を生成することができる。
この構成によれば、導電性部材１０Ａの外周壁面と静電容量検出素子４０との距離が変化するので、検出される静電容量の変化量も大きくでき、検出感度を高めることができる。
【００３３】
上記実施形態では、導電性部材１０の凹部１０ｈの表面を露出させた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば、図８に示すように、プラスチックフィルム等の電気的絶縁性を有する保護膜８００を凹部１０ｈの表面に形成してもよい。
この構成によれば、導電性部材１０に腐食しやすい金属を用いたような場合に、指等が直接触れる凹部１０ｈの表面の腐食を防ぐことができる。
【００３４】
上記実施形態では、導電性部材１０が金属により一体的に形成された場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、複数の静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄに対応して、導電性部材１０を複数（この場合には４つ）に分割して形成することも可能である。
【００３５】
上記実施形態では、導電性部材１０に凹部１０ｈ内に突起２０を設けた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、突起２０を備えていない構成とすることも可能であり、この場合には、凹部１０ｈの底部に設けたスイッチ３０を指で直接操作してもよいし、スイッチ３０を備えない構成とすることも可能である。
また、上記実施形態では、突起２０の下にスイッチ３０を設けた場合について説明したが、突起２０だけを設けてスイッチ３０を備えない構成とすることもできる。
【００３６】
上記実施形態では、４つの静電容量検出素子４０Ａ〜４０Ｄを用いた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、一方向のみを検出するだけであれば単一又は２つの静電容量素子だけでもよく、また、５個以上の静電容量検出素子を設けて、これらの検出する静電容量の変化からポインティング情報を生成することも可能である。
【００３７】
上記実施形態では、人体の指を操作体として用いた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、導電体であればよく、指に代えて、例えば、ペンシル状に形成した金属棒等の導電体を用いることも可能である。
【００３８】
上記実施形態では、静電容量検出素子４０の検出面４０ｓを導電性部材１０の外周壁に対向させたが、これに限定されるわけではなく、静電容量の変化を的確に捉えることができればよく、場合によっては導電性部材１０の底面に対向配置させることも可能である。
【００３９】
上記実施形態では、処理手段としての処理回路５０を電子機器とは別に設けた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、処理回路５０の機能を電子機器に持たせる構成とすることも可能である。
【００４０】
上記実施形態では、ポインティングデバイスをカーソルの移動を指示するために使用する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、他の情報を入力する手段として用いることも可能である。
【００４１】
上記実施形態では、導電性部材１０を指先の形状に合わせて縦長のカップ状に形成した場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、導電性部材１０の形状や大きさは、使用場所や使用環境等に合わせて適宜変更できる。
【００４２】
上記実施形態では、ポインティング操作として、指先を突起２０に置き、これを支点として指をカーソルを動かしたい方向に傾ける場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、例えば、カーソルを動かしたい方向に指先を動かす構成としてもよい。
【００４３】
上記実施形態では、導電性部材１０及び複数の静電容量検出素子４０を保持するためにホルダ２００を設けた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、導電性部材１０及び複数の静電容量検出素子４０を電子機器のケーシングに保持させる構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスの構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図４】カーソルをｙ方向（垂直方向）に移動させるためのポインティング操作を説明するための図である。
【図５】カーソルをｘ方向（水平方向）に移動させるためのポインティング操作を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るポインティングデバイスが適用された携帯電話機を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るポインティングデバイスの導電性部材を説明するための断面図である。
【図８】保護膜が形成された導電性部材の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…導電性部材
１０ｈ…凹部
２０…突起
３０…スイッチ
４０（４０Ａ〜４０Ｂ）…静電容量検出素子
５０…処理回路（処理手段）
６０…増幅器
７０…Ａ／Ｄ変換器
８０…ＣＰＵ
９０…メモリ
１００，１１０…インターフェース回路
２００…ホルダ
５００…指（操作体）
６００…ポインティングデバイス
７００…携帯電話機
８００…保護膜
【図１】
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【図２】
2006318063.tif 000004
【図３】
2006318063.tif 000005
【図４】
2006318063.tif 000006
【図５】
2006318063.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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