(57)【要約】【課題】  飲料水や雨水などの導電性の液体が入力キーに付着しても入力キーの誤認を防止することが可能となる入力装置を提供すること。【解決手段】  入力装置１は、複数の入力キー２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、前記入力キー２Ａ、２Ｂ、２Ｃの各々を覆う液体Ｌを前記入力キー間にて除液する除液部７と、前記入力キー２Ａ、２Ｂ、２Ｃと対向して形成されている複数の電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、前記電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃの静電容量の変化を検出する入力キー検出手段（図示せず）とを備えている。これによって、複数の入力キー２Ａ、２Ｂ、２Ｃに連なって液体Ｌが覆い被さることがなくなる。その結果、本発明の入力装置は入力を所望しない入力キーと対向している電極の静電容量の変化を防ぐことから、入力キーの誤認を防止することが可能となる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力キーと、
前記入力キーの各々を覆う液体を前記入力キー間にて除液する除液部と、
前記入力キーと対向して形成されている複数の電極と、
前記電極の静電容量の変化を検出する入力キー検出手段と
を備えていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記除液部は撥水加工され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。
【請求項３】
前記除液部は、前記入力キーの入力面の形成位置を基準として、凸状もしくは凹状に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。
【請求項４】
前記入力キー検出手段は、
クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、
前記入力キーに人体が接近または接触したときの前記電極の静電容量に応じて前記クロック信号に遅延処理を行なう遅延手段と、
前記遅延処理がなされた前記クロック信号と前記遅延処理がなされていない前記クロック信号とを入力し、前記遅延処理がなされたクロック信号の遅延量に応じて出力信号を出力する論理積手段と、
前記論理積手段の出力信号を平滑化してアナログ信号にする平滑手段と、
前記アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記ディジタル信号に基づいて人体が接近または接触した入力キーを検出する制御部と
を有して形成され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量変化型センサを用いて入力される入力装置に係り、特に、複数の入力キーを有する小型携帯端末機などの入力装置に好適に利用可能となる入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の入力キーを有する入力装置は、パーソナルコンピュータのキーボードや電卓や携帯電話機などのテンキーなどに広く用いられている。このような入力装置として、現在、様々な入力方式のものが存在しているが、その中でも、静電容量変化型の入力装置は他の方式の入力装置と比較して薄型化および低廉化をより効率的図ることができるものである。
【０００３】
その静電容量変化型の入力装置は、表面シートに印刷成形された入力キーと、この入力キーと対向する位置に配設された平板状の電極と、この電極の静電容量の変化を検出する制御部とによって形成されている。そして、入力キーに人体が接近または接触することによって発生する電極の静電容量の変化をその制御部が検出して所望のキー入力を行なうことが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０１１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のように形成された静電容量変化型の入力装置においては、図６に示すように、入力キー１０２が形成された表面シート１０５上に飲料水や雨水などの導電性の液体Ｌが付着し、その液体Ｌが複数の入力キー１０２に連なって覆うような場合、入力キー１０２Ｂに人体Ｈが接近または接触すると、入力を所望する入力キー１０２Ｂと対向している電極１０３Ｂのみではなく、入力を所望しない入力キー１０２Ａおよび１０２Ｃと対向している電極１０３Ａおよび１０３Ｃについても、当該電極の静電容量の変化を生じてしまうという問題が生じた。そのため、入力を所望しない入力キーが当該制御部によって検出されてしまい、入力キーの誤認を引き起こすおそれがあった。
【０００６】
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、飲料水や雨水などの導電性の液体が入力キーに付着しても入力キーの誤認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本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明である入力装置は、その第１の態様として、複数の入力キーと、前記入力キーの各々を覆う液体を前記入力キー間にて除液する除液部と、前記入力キーと対向して形成されている複数の電極と、前記電極の静電容量の変化を検出する入力キー検出手段とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第１の態様によって、入力を所望する入力キーと入力を所望しない入力キーとに連なって覆い被さる液体Ｌをそれらの入力キー間にて除液することが可能となる。その結果、本発明の入力装置は入力を所望しない入力キーと対向している電極の静電容量の変化を防ぐことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の入力装置は、その第２の態様として、その第１の態様の入力装置に備わる前記除液部が撥水加工されて形成されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の第２の態様によって、複数の入力キーの表面上に連なって覆う当該液体を撥水力を持って入力キー間に寸断することが可能となる。なお、前記除液部だけでなく入力キーの入力面にも撥水加工を行なう場合は、複数の入力キーの表面上に連なって覆う当該液体が細かな液滴に形状変化して入力キーから取り除かれるため、なお好ましいといえる。
【００１１】
さらに、本発明の入力装置は、その第３の態様として、その第１または第2の態様の入力装置に備わる前記除液部が前記入力キーの入力面の形成位置を基準として凸状もしくは凹状に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第３の態様によって、第２の態様と同様、入力キーの入力面もしくは前記除液部のどちらか一方に存在する液体を素早く撥水することが可能となる。
【００１３】
そのうえ、本発明の入力装置は、その第４の態様として、その第１の態様の入力装置に備わる入力キー検出手段が、クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、入力キーに人体が接近または接触したときの電極の静電容量に応じてクロック信号に遅延処理を行なう遅延手段と、遅延処理がなされたクロック信号と遅延処理がなされていないクロック信号とを入力し、遅延処理がなされたクロック信号の遅延量に応じて出力信号を出力する論理積手段と、論理積手段の出力信号を平滑化してアナログ信号にする平滑手段と、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、得られたディジタル信号に基づいて人体が接近または接触した入力キーを検出する制御部とを有して形成されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明の第4の態様によって、容易成形性および検出確実性を有する入力キー検出手段を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の入力装置の特徴によって、飲料水や雨水などの導電性の液体が入力キーに付着したとしても、複数の入力キーの表面上に連なって覆い被さる液体を除液部にて寸断し、各電極の静電容量が独立して変化することが可能となるため、表面シート上の液体によって入力キーの誤認を生じることがなくなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１から図５を参照しながら本発明である入力装置の実施形態の一例を説明する。
【００１７】
ここで、図１から図５について説明する。図１は本発明である入力装置の実施形態の一例を斜視的に示したものである。具体的には、図１は入力装置を備える電子機器の筐体に挟まれて配設された表面シート、入力キー、除液部、基板、および電極を示している。図２および図３は、除液部の成形パターンをいくつか示したものである。具体的には、図２は除液部に撥水加工したものを示しており、図３は入力キーの入力面を基準として凸状もしくは凹状に形成した除液部を示している。図４は本実施形態に係る入力キー検出手段の一例を示している。そして、図５はグラフを用いて電極の静電容量の変化の一例を示している。
【００１８】
本実施形態の入力装置１は、図１に示すように、コンピュータ、電卓、携帯電話機、ＰＤＡなどの入力装置として、電子機器の筐体１０Ａおよび１０Ｂ内に配設されている。この入力装置１は、表面シート５上に形成された入力キー２および除液部７と、基板６上に形成された電極３と、電極３と接続している入力キー検出手段（図１においては図示せず）とを備えている。
【００１９】
表面シート５は誘電性部材を用いてシート状に形成されている。また、入力キー２は、図２に示すように、表面シート５上に印刷成形されている。そして、除液部７は、撥水材料を用いて入力キー２と同一面状に印刷形成されている。なお、除液部７だけでなく入力キー２の入力面にも撥水加工を行なうことがより好ましいといえる。
【００２０】
ここで、表面シート５は、図３（ａ）に示すように、入力キー２の形成部分を凹状にして、除液部７の形成部分を凸状にしても良い。また、それとは逆に、図３（ｂ）に示すように、入力キー２の形成部分を凸状にして、除液部７の形成部分を凹状にしても良い。なお、図３に示すように表面シート５を凹凸状にする場合、表面シート５上に形成された入力キーの入力面および前記除液部に撥水加工を行なわなくても良い。
【００２１】
複数の電極３を有する基板６は、図１に示すように、表面シート５と対向する位置に配置しており、その電極３は基板６の表面シート対向面上に印刷形成されている。
【００２２】
電極３と接続している導線の一端には、当該電極３の静電容量の変化を検出する入力キー検出手段が接続されている。この入力キー検出手段は、図４に示すように、電極３の形成個数分だけ用意された検出チャンネルＣＨ（１、２、３、・・・）と、検出チャンネルＣＨと接続している制御部１６とを有して形成されている。また、各検出チャンネルＣＨは、クロック信号生成手段１１、遅延手段１２（Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・）、論理積手段１３（Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・）、平滑手段１４（Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・）およびＡ／Ｄ変換手段１５（Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・）を有して形成されている。
【００２３】
クロック信号生成手段１１は、所定の周波数からなる規則的なパルス信号を連続的に出力するように形成されている。このクロック信号生成手段１１の一方の出力端子は遅延手段１２の入力端子と接続しており、その他方の出力端子は論理積手段１３の入力端子と接続している。なお、各検出チャンネルＣＨは、クロック信号生成手段１１を共用するように形成されている。
【００２４】
遅延手段１２は、抵抗Ｒ（１、２、３、・・・）および前述した電極３を有して形成されている。この遅延手段１２の出力端子は論理積手段１３の入力端子と接続している。
【００２５】
論理積手段１３は、ＡＮＤゲート回路を用いて形成されている。この論理積手段１３の２つの入力端子は、前述したように、クロック信号生成手段１１および遅延手段１２の出力端子と接続している。そして、論理積手段１３の出力端子は、平滑手段１４の入力端子と接続している。
【００２６】
論理積手段１３の出力端子と接続している平滑手段１４は、抵抗ｒ（１、２、３、・・・）およびコンデンサｃ（１、２、３、・・・）を有する平滑回路によって形成されている。この平滑手段１４の出力端子はＡ／Ｄ変換手段１５の入力端子と接続している。
【００２７】
平滑手段１４と接続しているＡ／Ｄ変換手段１５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１５の出力端子は、制御部１６に形成された検出チャンネルＣＨ用の入力端子の１つと接続している。
【００２８】
各検出チャンネルＣＨが接続された制御部１６は、演算処理を行なうＣＰＵ（図示せず）を有して形成されている。また、この制御部１６は、各検出チャンネルＣＨに形成された各電極３の静電容量Ｃの変化を検出しすることによって、複数の入力キー２の中から人体Ｈが接触もしくは近接された入力キーを検出するように形成されている。
【００２９】
次に、本実施形態の入力装置１の作用について説明する。
【００３０】
本実施形態の入力装置１は、複数の電極３から得られた静電容量の変化を検出することによって、複数の入力キー２の中から入力操作を受けた特定の入力キー２を検出することが可能となっている。そして、入力装置１の入力キーが形成されている表面シート５は除液部を有して形成されているため、飲料水や雨水などの液体Ｌが表面シート５に付着しても、入力キー２の検出を誤動作なく行なうことができるようになっている。
【００３１】
表面シート５上に飲料水などの液体Ｌがこぼれた場合、液体Ｌは表面シート５上に複数の入力キー２に連なって覆う大きな膜を一時的に形成する。しかし、表面シート５は除液部７を有しているため、複数の入力キー２の表面上を連なって覆った液体Ｌを他の入力キー２と相互に重ならない程度の寸法まで細かく寸断することが可能となっている。
【００３２】
この除液部７は複数の態様がある。図２に示すような、入力キー２と同一面上に形成された除液部７に撥水加工が施されている場合、除液部７から入力キー２の入力面（もしくは表面シート外）に液体Ｌが移動することによって、撥水加工が施された除液部７上から液体Ｌが素早く排除される。よって、人体Ｈに接近もしくは接触した入力キー２Ｂと対向している電極３Ｂのみが電気容量の変化を起こすことが可能となる。また、図３（ａ）および（ｂ）に示すような、入力キー２の入力面を基準として除液部７が凸状（図３（ａ）を参照）もしくは凹状（図３（ｂ）を参照）に形成されている場合、入力キー２もしくは除液部７のどちらか一方に液体Ｌが移動することによって、液体Ｌが素早く排除される。よって、人体Ｈと接近もしくは接触した入力キー２Ｂと対向している電極３Ｂのみが電気容量の変化を起こす。
【００３３】
入力キー２に人体Ｈが接近もしくは接触した場合、電極３の静電容量Ｃは、電極３と人体Ｈとの対向面積Ｓおよび対向距離ｄによって変化するものであり、一般的に以下の式によって求められる。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
ここで、εは電極３と人体Ｈとの間の誘電率、Ｓは電極３と人体Ｈとの間の対向面積、ｄは電極３と人体Ｈとの間の対向距離である。また、誘電率εは表面シート５の誘電率と空気の誘電率との総和となっている。
【００３６】
入力キー２Ｂに人体Ｈを接近または接触させると、電極３Ｂと人体Ｈとの対向距離ｄが小さくなり、それらの対向面積Ｓが大きくなるため、数１式より、電極３Ｂの静電容量Ｃの値が大きくなる。すると、電極３Ｂが接続している検出チャンネルＣＨ２の遅延手段１２Ｂに備わっている抵抗Ｒ２と電極３Ｂの静電容量Ｃとの積とによって算出される時定数ＣＲが大きくなる。そのため、クロック信号生成手段１１から遅延手段１２Ｂに入力されたクロック信号ＣＫ（図５（ａ）参照）には、遅延処理が施される。
【００３７】
遅延手段１２の時定数ＣＲが大きくなると、図５（ｂ）に示すように、遅延手段１２Ｂから出力されるクロック信号Ｓａは矩形波状（クロック信号ＣＫ）から三角波状（実線）に遅延処理される。また、入力キー２Ｂから人体Ｈが遠ざかった場合、数１式より遅延手段１２Ｂの時定数ＣＲが小さくなることから、遅延手段１２Ｂから出力されるクロック信号Ｓｂは、クロック信号ＣＫよりもパルス幅の狭い略矩形波状のクロック信号Ｓｂ（一点鎖線）となる。つまり、静電容量Ｃの違いによって、遅延手段１２Ｂから得られるクロック信号ＳａおよびＳｂの波形は大きく異なることになる。
【００３８】
遅延手段１２Ｂの時定数ＣＲが大きい場合のクロック信号Ｓａと未処理のクロック信号ＣＫとを論理積手段１３Ｂに入力すると、図５（ｃ）に示すように、しきい値を基準として得られたパルス幅ｔａを有する矩形状のパルス波Ｐａが出力される。一方、遅延手段１２Ｂの時定数ＣＲが小さい場合のクロック信号Ｓｂと未処理のクロック信号ＣＫとを論理積手段１３Ｂに入力すると、同様にして得られたパルス幅ｔｂを有する矩形状のパルス波Ｐｂが出力される。パルス波Ｐａのパルス幅ｔａとパルス波Ｐｂのパルス幅ｔｂとの大小関係はｔａ＜ｔｂとなる。つまり、時定数ＣＲが大きくなるとパルス幅ｔは狭くなり、平滑手段１４Ｂから得られるアナログ信号の出力電圧の値は小さくなる。具体的には、図５（ｄ）に示すように、入力キー２Ｂに人体Ｈが接近または接触した場合のアナログ信号の出力電圧の値ＡａはＶａとなり、入力キー２Ｂから人体Ｈが遠ざかった場合のアナログ信号Ａｂの出力電圧の値はＶａよりも大きな値となるＶｂとなる。
【００３９】
平滑化されたアナログ信号ＡａもしくはＡａがＡ／Ｄ変換手段１５Ｂに入力されると、所定のサンプリング周期をもって検出されることにより、平滑手段１４Ｂから得られたアナログ信号ＶａもしくはＶｂはディジタル信号ＤａもしくはＤｂ（図示せず）に変換される。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換手段１５Ｂによって得られたディジタル信号ＤａもしくはＤｂは制御部１６に送られる。この制御部１６は、所定のしきい値をディジタル信号ＤａもしくはＤｂが超えたか否かを検出することにより、各電極３が人体Ｈに近接したか否かを検出することができるようになっている。
【００４１】
すなわち、本実施形態の入力装置１によって、表面シート５上の複数の入力キー２に導電性の液体Ｌが付着したとしても、入力キー２間に形成された除液部７が複数の入力キー２を覆う液体Ｌを寸断して排除するため、キー入力の誤認を生じることなく検出することが可能となっている。これによって、入力装置１を伴うＰＤＡや携帯電話などの外出先にて用いられる機会が多い携帯端末機に極めて好適に利用することができる。
【００４２】
なお、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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明である入力装置の実施形態の一例を示す概念斜視図
【図２】本発明である入力装置の除液部の成形パターンの一例を示す断面図
【図３】本発明である入力装置の除液部の成形パターンの他の一例を示す断面図
【図４】本実施形態に係る入力キー検出手段の一例を示す回路図
【図５】本実施形態に係る電極の静電容量の変化の一例を示すグラフ
【図６】従来の入力装置の表面シートおよびそれに形成された入力キーを示す断面図
【符号の説明】
【００４４】
１  入力装置
２  入力キー
３  電極
５  表面シート
６  基板
７  除液部
１１  クロック信号生成手段
１２  遅延手段
１３  論理積手段
１４  平滑手段
１５  Ａ／Ｄ変換手段
１６  制御部
Ｃ  （電極と人体とによって形成されるコンデンサの）静電容量
Ｈ    人体（の指）  
【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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