(57)【要約】【課題】操作面上を移動する人体の移動の有無、移動方向、移動速度、位置などを簡単な構成で検出することが可能なタッチセンサを提供する。【解決手段】人体Ｈと対向電極２３との対向距離ｄが、操作面２４上の人体Ｈの位置によって異なるため、この間の静電容量Ｃを人体Ｈの位置に応じて変化させることができる。よって、Ｃ／Ｖ変換手段により前記静電容量Ｃに応じた電圧を検出することにより、操作面上の人体Ｈの位置を検出できる。また前記電圧は、人体ＨをＸ２方向に移動させる減少し、Ｘ１方向に移動させると増加するため、移動の有無および移動方向、さらには移動速度などをも検出することが可能となる。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部側に設けられた対向電極と、前記対向電極に対向配置された絶縁性の操作面と、前記操作面に沿って移動する可動電極と前記対向電極との間に発生する静電容量Ｃを、その大きさに応じた電圧Ｖとして検出するＣ／Ｖ変換手段と、を備えたタッチセンサにおいて、
前記可動電極が操作面上を移動するときに、前記可動電極と対向電極との間の対向距離、対向面積または誘電率の少なくとも１つ以上の要素が変更させられることを特徴とするタッチセンサ。
【請求項２】
前記対向電極または操作面の一方が平面であり、他方が前記平面に対して湾曲させられている請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項３】
前記対向電極および操作面はともに平面で形成されており、前記対向電極は前記操作面に対して傾斜する状態に設けられている請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項４】
前記対向電極は、前記操作面に対して平行に設けられており、且つ対向電極には所定の幅寸法からなるスリットが並設されている請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項５】
前記対向電極に形成された隣り合うスリットとスリットとの間の導電部の幅寸法が、一方の端部から他方の端部に向かうしたがって徐々に狭まるように形成されている請求項４記載のタッチセンサ。
【請求項６】
前記対向電極は、前記操作面に対して平行に設けられており、且つ前記操作面と対向電極との間に一方の端部から他方の端部までの距離に応じて誘電率が直線的またはステップ的に変化する誘電体が設けられている請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項７】
前記操作面と対向電極との間には、所定の幅寸法からなるとともに誘電率の異なる誘電体が並設されており、且つ前記誘電体は一方の端部から他方の端部に向かうにしたがって誘電率が低くなるように配置されている請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項８】
前記Ｃ／Ｖ変換手段は、クロック信号を発生するクロック信号生成手段と、前記操作面上を可動電極が移動するときに前記対向電極で検知される容量に応じて前記クロック信号に立ち上がりの遅延を与える遅延手段と、前記遅延手段を経由しない前記クロック信号を基準として、遅延が与えられた遅延量に応じた信号を生成する平滑手段と、前記変化量に応じた信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、を有する請求項１ないし７のいずれか記載のタッチセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば人の指との間の静電容量を検出可能なタッチセンサに係わり、特に簡単な構成で指の移動の有無やその移動方向などを検出できるようにしたタッチセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明と同種の技術分野の先行技術文献としては、例えば特許文献１に示すものが存在する。
【０００３】
前記技術文献１に記載された静電容量式センサでは、特に実施形態１の場合には指を電極に近づける度合いによって電極の周辺に発生する浮遊容量Ｃの変化を検出部およびＣ／Ｖ変換器によって電圧へ変換するというものである。
【０００４】
また実施形態２などに示されるものでは、電極に平行に弾性変形可能な板状部材が設けられており、指による板状部材の押し込み度合いにより電極の周辺に発生する浮遊容量Ｃの変化を検出部およびＣ／Ｖ変換器によって電圧へ変換するというものである。
【０００５】
さらに実施形態３および５に示されるものでは、基板上に複数の電極が配置されており、前記電極の周辺に発生する浮遊容量相互間の差を電圧に変換するというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２０００−１８９０５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の静電容量式センサでは、以下に示すような問題がある。
（１）実施形態１の静電容量式センサでは、電極に指が近づいたことを検出することができるが、指が移動しているのか又は電極上の一点に留まっているのかの検出（移動の有無の検出）をすることができない。
（２）実施形態２では板状部材が指の押し力で弾性変形し、指と電極との間の距離が変わるため、浮遊容量の変化を検出することが可能である。ただし、この浮遊容量の変化は押し込み量、すなわち指の押し力の大きさを意味するものであり、指の移動の有無や移動方向を検出できるというものではない。
（３）実施形態３および５に示されるものでは、電極間の浮遊容量の差を検出することにより、操作軸が傾倒させられる方向、すなわち外力が与えられた方向を検出できるに留まり、指の移動の有無や移動方向を検出すること不可能である。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、簡単な構成で指の移動の有無又はその移動方向などを検出できるようにしたタッチセンサを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定部側に設けられた対向電極と、前記対向電極に対向配置された絶縁性の操作面と、前記操作面に沿って移動する可動電極と前記対向電極との間に発生する静電容量Ｃを、その大きさに応じた電圧Ｖとして検出するＣ／Ｖ変換手段と、を備えたタッチセンサにおいて、
前記可動電極が操作面上を移動するときに、前記可動電極と対向電極との間の対向距離、対向面積または誘電率の少なくとも１つ以上の要素が変更させられることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、可動電極が操作面上を移動したときに、対向距離、対向面積または誘電率の少なくとも１つ以上の要素を変更させるようにして静電容量に変化を生じさせるというものであるが、具体的には以下のような簡単な構成で実現している。
【００１１】
例えば、前記対向電極または操作面の一方が平面であり、他方が前記平面に対して湾曲させられているものである。
【００１２】
または、前記対向電極および操作面はともに平面で形成されており、前記対向電極は前記操作面に対して傾斜する状態に設けられているものである。
【００１３】
さらには、前記対向電極は、前記操作面に対して平行に設けられており、且つ対向電極には所定の幅寸法からなるスリットが並設されているものである。
【００１４】
この場合、前記対向電極に形成された隣り合うスリットとスリットとの間の導電部の幅寸法が、一方の端部から他方の端部に向かうしたがって徐々に狭まるように形成されるものとして構成できる。
【００１５】
また前記対向電極は、前記操作面に対して平行に設けられており、且つ前記操作面と対向電極との間に一方の端部から他方の端部までの距離に応じて誘電率が直線的またはステップ的に変化する誘電体が設けられているものである。
【００１６】
または、前記操作面と対向電極との間には、所定の幅寸法からなるとともに誘電率の異なる誘電体が並設されており、且つ前記誘電体は一方の端部から他方の端部に向かうにしたがって誘電率が低くなるように配置されているものである。
【００１７】
また静電容量は、前記Ｃ／Ｖ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、前記操作面上を可動電極が移動するときに前記対向電極で検知される容量に応じて前記クロック信号に立ち上がりの遅延を与える遅延手段と、前記遅延手段を経由しない前記クロック信号を基準として、遅延が与えられた遅延量に応じた信号を生成する平滑手段と、前記変化量に応じた信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、を有するもの検出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下の各実施の形態に示すタッチセンサは、例えばコンピュータ、ＰＤＡ、ゲーム機などのコントローラ、ＡＶ機器、ロボット玩具などあらゆる電子機器に搭載可能である。
【００１９】
図１は本発明のタッチセンサの第１の実施の形態を示す断面図、図２はタッチセンサの静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段を示す回路構成図、図３は図２のＣ／Ｖ変換手段の各部における信号を示しており、ＡはＡＮＤ回路の一方の入力部に入力されるクロック信号、ＢはＡＮＤ回路の他方の入力部に入力される信号遅延手段からの出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号、Ｄは平滑手段の出力信号を示している。また実線は静電容量Ｃが大きい場合、点線は静電容量Ｃが小さい場合を示している。
【００２０】
図１に示すタッチセンサ１は、固定部側に図示Ｘ方向を長辺とする平面長方形状の枠体２を有しており、この枠体２の内部底面２ａにＸ方向に延びる平面状の対向電極３が敷設されている。前記枠体２のＸ方向の一方の縁部２ｂと他方の縁部２ｃとの間には、絶縁性のシートなどからなる操作面４が設けられている。
【００２１】
前記操作面４は湾曲に形成されており、この第１の実施の形態では図示Ｚ２方向に中心を有する円筒（半径ｒ）の一部から構成されている。よって、前記操作面４と対向電極３との距離は、前記一方の縁部２ｂと他方の縁部２ｃにおいて最も短い対向距離ｄ１に設定され、前記一方の縁部２ｂおよび他方の縁部２ｃから両者の中間地点に向かうほど対向距離は延び、前記中間地点で最も長い対向距離ｄ２に設定されている。
【００２２】
なお、前記対向電極３と操作部との間は、空気層であってもよいし、所定の誘電率からなる誘電体が設けられていてもよい。
【００２３】
図１に示すように、タッチセンサ１の前記対向電極３に電圧を印加させた状態で、前記操作面４に指などの人体（可動電極）Ｈを接触させると、前記人体Ｈと対向電極３との間に静電容量Ｃが形成される。このとき、前記対向電極３と人体Ｈとの間の対向距離をｄ、対向面積をＳ、誘電率をεとすると、対向電極３と人体Ｈとの間の静電容量Ｃは、Ｃ＝ε・Ｓ／ｄとなる。
【００２４】
そして、人体Ｈを前記操作面４の表面に沿って図示Ｘ方向に移動させたときの前記静電容量Ｃは、前記対向面積Ｓと誘電率εを一定とみなせば、前記対向電極３と人体Ｈとの間の対向距離ｄに依存するようになる。すなわち、枠体２のＸ方向の両端においてＣ１＝ε・Ｓ／ｄ１、中間地点でＣ２＝ε・Ｓ／ｄ２で表わされ、ｄ２＞ｄ１であるから静電容量ＣはＣ１＞Ｃ２に関係になる。すなわち、このタッチセンサ１では、人体Ｈが枠体２の両端から中間地点に向かうほど静電容量Ｃが小さくなるように設定されている。したがって、前記人体Ｈは、前記対向電極３との間で静電容量Ｃを形成する可動電極として機能している。
【００２５】
なお、操作面４を平面で形成し、対向電極３を湾曲に形成したものであってもよい。
【００２６】
図２に示すように、前記静電容量ＣはＣ／Ｖ変換手段１０の一部を構成している。前記Ｃ／Ｖ変換手段１０は、クロック信号生成手段１１と、信号遅延手段１２、遅延量検出手段１３、Ａ／Ｄ変換手段１４および制御部１５が設けられている。この実施の形態では、
前記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ものである。前記信号遅延手段１２は、前記静電容量Ｃと前記クロック信号生成手段１１との間に接続された抵抗Ｒ（一定）とで構成されている。また遅延量検出手段１３は、ＡＮＤ回路１３Ａとその後段に設けられた抵抗ＲａとコンデンサＣａからなる平滑手段１３Ｂとで構成されている。前記ＡＮＤ回路１３Ａの入力部１３ａ，１３ｂには、前記信号遅延手段１２を経由した信号と前記クロック信号生成手段１１の出力であるクロック信号ＣＫ（信号遅延手段１２を経由しないクロック信号）とが入力されており、このＡＮＤ回路１３Ａの出力が前記平滑手段１３Ｂに入力されている。
【００２７】
前記遅延量検出手段１３の平滑手段１３Ｂの後段には、例えば８ビットのＡ／Ｄ変換手段１４が接続されている。前記各Ａ／Ｄ変換手段１４は、所定のサンプリング周期で前記平滑手段１３Ｂの出力電圧（アナログ量）をディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換して出力し、これを制御部１５に送る。前記制御部１５は、ＣＰＵを主体として構成されており、各Ａ／Ｄ変換手段１４から出力されるディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７のデータを監視している。
【００２８】
前記クロック信号生成手段１１から図３Ａに示すような振幅電圧Ｖｃｃの所定の周波数からなるクロック信号ＣＫが、前記ＡＮＤ回路１３Ａおよび信号遅延手段１２に出力されている状態において、操作面４に接触させた人体ＨをＸ方向に移動させると、上記のように対向距離ｄが変化するため静電容量Ｃが変化させられる。
【００２９】
すなわち、人体ＨがＸ方向の両端部に位置する場合には、信号遅延手段１２の抵抗Ｒとこの間の静電容量Ｃ１（Ｃ１＝ε・Ｓ／ｄ１）の積で規定される時定数Ｃ１・Ｒが大きくなるため、前記信号遅延手段１２の出力は図３Ｂに実線で示すような三角波状の信号Ｓａとなる。よって、前記ＡＮＤ回路１３Ａの出力（論理積）は、図３Ｃに実線に示すようなパルス幅ｔａのパルス波形となる。なお、ここではＡＮＤ回路１３ＡにおけるＨレベルとＬレベルのしきい値ＳＬをＶｃｃ／２としている。
【００３０】
一方、前記人体Ｈを操作面４上の中間地点に移動させると、信号遅延手段１２の抵抗Ｒとこの間の静電容量Ｃ２（Ｃ２＝ε・Ｓ／ｄ２）の積で規定される時定数Ｃ２・Ｒが小さくなるため、前記信号遅延手段１２の出力は図３Ｂに一点鎖線で示すような波形Ｓｂとなる。よって、前記ＡＮＤ回路１３Ａの出力（論理積）は、図３Ｃに一点鎖線に示すように、パルス幅ｔｂのパルス波形となる。
【００３１】
ここで、前記静電容量Ｃが小さい場合のパルス幅ｔａと静電容量Ｃが大きい場合のパルス幅ｔｂとは、ｔａ＜ｔｂの関係にある。よって、平滑手段１３Ｂの出力電圧は、人体Ｈを操作面４上の中間地点に移動させた場合（静電容量Ｃが小さい場合）の出力電圧Ｖｂの方が、両端部に移動させた場合（静電容量Ｃが大きい場合）の出力電圧Ｖａよりも大きな値（Ｖａ＜Ｖｂ）として出力される。
【００３２】
前記平滑手段１３Ｂの出力電圧ＶａやＶｂは、前記Ａ／Ｄ変換手段１４によってディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７に変換されて前記制御部１５に送られる。
【００３３】
前記平滑手段１３Ｂの出力は人体Ｈの移動に合わせて時間的に変化するため、これに応じてＡ／Ｄ変換手段１４のディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７も変化させられる。
【００３４】
よって、制御部１５は、前記Ａ／Ｄ変換手段１４のディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７を定期的に監視することにより、すなわち静電容量Ｃの大きさが時間的に変化するか否かにより、操作面４上を人体Ｈが移動しているか否かを検知することが可能である。
【００３５】
また人体Ｈを枠体２の両端部から中間地点方向へ移動させた場合には静電容量Ｃの大きさが徐々に減少し、中央地点から枠体２の両端部方向へ移動させた場合には静電容量Ｃの大きさが徐々に増加していくようになる。よって、前記制御部１５は前記静電容量Ｃの大きさが減少する方向に変化しているか、または増加する方向に変化しているかによって、人体Ｈが枠体２の端部から中央地点の方向へ移動しているのか、または中央地点から両端部の方向に移動しているのかを検出することも可能である。
【００３６】
ただし、上記第１の実施の形態では、人体ＨがＸ１方向へ移動しているのか、あるいはＸ２方向へ移動しているかは不明である。そこで、人体Ｈの移動方向や位置を検出可能なタッチセンサについて説明する。
【００３７】
図４は本発明のタッチセンサの第２の実施の形態を示す断面図である。なお、静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段は、図２に示す構成と同じである。
【００３８】
図４に示す第２の実施の形態のタッチセンサ２１では、枠体２２の内部底面が水平なＸ軸に対して傾斜する傾斜面２２ａで形成されており、この傾斜面２２ａに対向電極２３が傾斜して敷設されている。枠体２２の縁部２２ｂ，２２ｃには絶縁性のシートなどからなる操作面２４がＸ軸に対して平行に設けられている。
【００３９】
前記操作面２４と対向電極２３との対向距離ｄは、図示Ｘ１の端部が最も短い対向距離ｄ１に設定され、図示Ｘ２方向に向かうほど比例して徐々に対向距離ｄが延び、図示Ｘ２側の端部で最も長い対向距離ｄ２に設定されている。よって、操作面４上に人体Ｈを接触させた状態で移動させると、静電容量ＣはＸ１側の端部で最も大きく、Ｘ２方向に向かうほど徐々に減少し、Ｘ２側の端部で最も小さな値を示すようになる。
【００４０】
よって、上記Ｃ／Ｖ変換手段１０を用いて静電容量Ｃの変化を定期的に検出することにより、人体Ｈの移動の有無およびその移動方向、位置および移動速度などを検出することができる。
【００４１】
すなわち、Ａ／Ｄ変換手段のディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７が電圧の減少を示すものである場合には、人体Ｈは対向距離ｄが延びる方向である図示Ｘ２方向に移動していることを検知でき、前記ディジタル出力Ｄ０〜Ｄ７が電圧の増加を示す場合には人体Ｈは対向距離ｄが狭まる方向である図示Ｘ１方向に移動していることを検知することができる。
【００４２】
また静電容量Ｃの大きさは、誘電率εと対向面積Ｓが一定であるとすると、対向距離ｄに反比例して変化する。よって、前記静電容量Ｃの大きさからＸ方向の位置を検出することができる。さらに前記位置から移動距離を求めることが可能となり、前記移動距離を時間微分することにより、移動速度をも検出することができる。
【００４３】
図５ないし図７は本発明のタッチセンサの第３および第４の実施の形態を示している。図５はタッチセンサの断面図を示し、第３および第４の実施の形態に共通するものである。そして、図６は第３の実施の形態を示す対向電極の平面図、図７Ａは第４の実施の形態を示す対向電極の平面図、図７Ｂおよび図７Ｃは第４の実施の形態の変形例を示す対向電極の平面図、図８は第５の実施の形態を示す対向電極の平面図である。なお、静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段は、上記図２に示す構成と同じである。
【００４４】
図５に示すように、第３および第４の実施の形態に示すタッチセンサ３１は、枠体３２の縁部３２ｂ，３２ｃに絶縁性のシートからなる操作面３４がＸ軸に対して平行に設けられている点において上記第２の実施の形態と同じである。ただし、枠体３２の内部底面３２ａは前記操作面３４に平行な平面で形成されており、この底面３２ａに図６、図７ＡないしＣに示すいずれかの対向電極が設けられている点で異なっている。
【００４５】
第３の実施の形態では、前記枠体３２の底面３２ａに図６に示す対向電極３３が設けられている。前記対向電極３３は導電板上に長方形状に幅寸法Ｗｓで切り欠かれたスリット３３ａがＸ方向に等しいピッチＰａで複数形成されている。
【００４６】
図６に示すように前記操作面３４に人体Ｈの一部である指などを接触させると、スリット３３ａを除いた対向電極３３の導電部３３ｂと人体Ｈとが対向する斜線部分が対向面積Ｓとなり、対向電極３３と人体Ｈとの間の誘電率をεとすると、両者の間にはＣ＝ε・Ｓ／ｄからなる静電容量Ｃが形成される。
【００４７】
そして、前記人体ＨをＸ方向に移動させると、静電容量Ｃに変化を生じさせることができる。すなわち、人体Ｈを対向電極３３に対向させると、人体Ｈと対向する領域の状態が、スリット３３ａの方が多く含まれる状態と、スリット３３ａとスリット３３ａとの間の対向電極３３の方が多く含まれる状態とが形成されるが、前記人体ＨをＸ方向に移動させると、前記スリット３３ａの方が多く含まれる状態と対向電極３３の方が多く含まれる状態とが交互に繰り返されるようになる。よって、人体ＨのＸ方向への移動により、前記対向面積Ｓが変動するため、Ｃ＝ε・Ｓ／ｄで規定される静電容量Ｃを周期的に変動させることができる。よって、制御部１５は、Ｃ／Ｖ変換手段１０が前記静電容量Ｃの周期的な変動を検出すれば、人体ＨがＸ方向に移動しているということを検知することができる。また静電容量Ｃの変動の周期は人体Ｈの移動距離に応じて発生するため、１周期に要する時間を求めることにより、人体Ｈの移動速度を検出することが可能である。
【００４８】
ただし、第３の実施の形態においては、移動方向を検出することは困難である。そこで移動方向を検出できるようにした構成を第４ないし第６の実施の形態において説明する。
【００４９】
図７Ａに示す第４の実施の形態では、対向電極４３に形成されたスリット４３ａの幅寸法Ｗｓは全て同寸法であるが、隣り合うスリット４３ａとスリット４３ａとの間の導電部４３ｂの幅寸法Ｗｂは、図示Ｘ１側が最も幅の広いＷｂ１であり、Ｘ２方向ほど徐々に狭くなって図示Ｘ１側が最も幅の狭いＷｂ６で形成されている（Ｗｂ１＞Ｗｂ２＞・・・・＞Ｗｂ６）。なお、その他の構成は上記第３の実施の形態同様である。
【００５０】
第４の実施の形態においても、人体ＨをＸ方向に移動させると、対向面積Ｓを変化させることができるため、静電容量Ｃを人体Ｈの移動に応じて変化させることが可能となる。すなわち、図示Ｘ１側からＸ２方向に移動させると、対向面積Ｓが徐々の小さくなるため、Ｃ＝ε・Ｓ／ｄで規定される静電容量Ｃの大きさも徐々に小さくなる。よって、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧も徐々に小さくなる方向に変化させることができる。また図示Ｘ２側からＸ１方向に移動させると、対向面積Ｓが徐々の大きくなるため、静電容量Ｃの大きさも徐々に大きくなる。よって、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧を徐々に大きくなる方向に変化させることができる。
【００５１】
よって、制御部１５は、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧が徐々に小さくなる方に変化するときには、人体ＨがＸ１側からＸ２側へ移動していることを検知することができ、また電圧が徐々に大きくなる方に変化するときには、前記とは逆方向に移動していることを検知することができる。
【００５２】
図７Ｂおよび図７Ｃは、前記図７Ａに示す第４に実施の形態の変形例を示している。図７Ｂに示す対向電極５３は、スリット５３ａとスリット５３ａを繋ぐ電極の一部を交互にカット（切断）することによって形成したものであり、図７Ｃに示す対向電極６３は、スリット６３ａとスリット６３ａを繋ぐ電極のＹ方向の一方の縁部（図７ＣではＹ２方向の縁部）をカット（切断）することによって形成したものであり、その他の構成は前記図７Ａの対向電極４３と同じである。
【００５３】
第４の実施の形態では、前記のようになスリット５３ａまたは６３ａを形成することによっても、図７Ａと同様に人体Ｈの移動方向を検出することが可能である。
【００５４】
図８に示す第５の実施の形態は、前記第４の実施の形態における変形例として示した図７Ｃの対向電極６３をさらに円形に変形したものである。この実施の形態では、対向電極９３の各スリット９３ａは全てが同じ角度θで形成されている。ただし、隣り合うスロット９３ａとスリット９３ａとの間の導電部９３ｂの角度φは、導電部９３ｂ１から図示反時計回り方向に導電部９３ｂ６に向かうにしたがって徐々に大きくなるように形成されている。すなわち、導電部９３ｂ１，９３ｂ２，・・・，９３ｂ６の角度を、それぞれφ１，φ２，・・・，φ６とするとすると、φ１＜φ２＜・・・＜φ６の関係にある。
【００５５】
第５の実施の形態においては、人体Ｈを前記対向電極９３の導電部９３ｂ１，９３ｂ２，・・・，９３ｂ６に対向させた状態で、時計回り方向または反時計回り方向に移動させると、人体Ｈと対向電極９３との対向面積Ｓを変化させることができるため、静電容量Ｃを人体Ｈの移動に応じて変化させることが可能となる。すなわち、人体Ｈを導電部９３ｂ１から導電部９３ｂ６に向かって図示反時計回り方向に移動させると、対向面積Ｓが徐々の大きくなるため、Ｃ＝ε・Ｓ／ｄで規定される静電容量Ｃを大きさも徐々に大きくすることができる。よって、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧も徐々に大きくなる方向に変化させることができる。また人体Ｈを導電部９３ｂ６から導電部９３ｂ１に向かって図示時計回り方向に移動させると、対向面積Ｓが徐々の小さくなるため、静電容量Ｃの大きさも徐々に小さくなる。よって、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧を徐々に小さくなる方向に変化させることができる。
【００５６】
よって、前記制御部１５は、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧が徐々に大きくなる方に変化するときには、人体Ｈが反時計回り方向に移動していることを検知することができ、また電圧が徐々に小さくなる方に変化するときには、人体Ｈのが時計回り方向に移動していることを検知することが可能である。
【００５７】
図９は本発明のタッチセンサの第６の実施の形態を示し、Ａはタッチセンサの断面図、Ｂは電離体の誘電率の状態を示す遷移図である。図１０は本発明のタッチセンサの第７の実施の形態を示し、Ａはタッチセンサの断面図、Ｂは電離体の誘電率の状態を示す遷移図である。
【００５８】
図９Ａに示す第６の実施の形態のタッチセンサ７１では、枠体７２の縁部７２ｂ，７２ｃに絶縁性のシートからなる操作面７４がＸ軸に対して平行に設けられている。枠体７２の内部底面７２ａは前記操作面３４に平行な平面で形成されており、この底面７２ａに平板状の対向電極７３が敷設されている。
【００５９】
図９Ａに示すように、前記タッチセンサ７１は前記対向電極７３と操作面７４との間に誘電体７５は設けられている。図９Ｂに示すように、前記誘電体７５では、図示Ｘ１側の端部の誘電率をε１とし、図示Ｘ２側の端部の誘電率をε２とすると、両者はε１＜ε２の関係にあり、且つＸ１側の端部からＸ２側の端部まで距離とともに直線的に変化するように形成されている。
【００６０】
一方、図１０Ａに示す第７の実施の形態のタッチセンサ８１は、対向電極８３と操作面８４との間に誘電体８５が設けられている点で、前記第５の実施の形態のタッチセンサ７１と同じ構成である。ただし、このタッチセンサ８１では、前記誘電体８５の誘電率εが徐々に遷移するものではなく、誘電率εの異なる複数の誘電体（図１０では１１種類）を所定の幅寸法で並設されている点において異なる。前記タッチセンサ８１における隣り合う誘電体８５の関係は、図示右側の誘電体の方が左側の誘電体の誘電率εよりも低くなるように配置されている。すなわち、誘電体８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，・・・・，誘電体８５ｋの各誘電率をεａ，εｂ，εｃ，・・・，εｋとすると，εａ＞εｂ＞εｃ＞・・・＞εｋの関係にあり、図１０Ｂに示すように誘電率はεａからεｋまでステップ状（階段状）に変化している。
【００６１】
第６の実施の形態では、対向面積Ｓと対向距離ｄが一定であり、人体ＨをＸ方向に移動させると、Ｘ方向の位置に応じて誘電率εを変えることができる。そして、人体Ｈを図示Ｘ１側からＸ２方向に移動させると、誘電率εが徐々に小さくなるため、Ｃ＝ε・Ｓ／ｄで規定される静電容量Ｃの大きさも徐々に小さくなる。よって、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧も徐々に小さくなる。また図示Ｘ２側からＸ１方向に移動させると、誘電率εが徐々の大きくなるため、静電容量Ｃの大きさも徐々に大きくなる。すなわち、Ｃ／Ｖ変換手段１０の出力をＸ方向の位置に応じた電圧とすることができる。
【００６２】
よって、前記制御部１５は、Ｃ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧が徐々に小さくなる方に変化するときには、人体ＨがＸ１側からＸ２側へ移動していることを検知することができ、また前記電圧が徐々に大きくなる方に変化するときには、前記とは逆の方向に移動していることを検知することができる。
【００６３】
また第７の実施の形態では、人体ＨをＸ方向に移動させると、誘電体８５の幅寸法で規定される所定の距離ごと（ステップごと）に静電容量Ｃを変化させることができる。よって、第６の実施の形態の場合同様に、制御部１５はＣ／Ｖ変換手段１０から検出される電圧が減少方向か、または増加方向かによって人体Ｈの移動方向を検知することができる。
【００６４】
また第６および第７の実施の形態のタッチセンサでは、操作面上における人体の位置を検出することも可能である。
【００６５】
なお、第３ないし第７の実施の形態に示すタッチセンサでは、第１および第２の実施の形態に示すように、前記対向電極や操作面を湾曲に形成したり、傾斜状とする必要がないため、タッチセンサを薄型化することが可能である。
【００６６】
また上記実施の形態では、対向距離ｄ、対向面積Ｓおよび誘電率εのいずれか１つの要素のみを変えるようにしたタッチセンサを説明したが、前記２以上の要素が組み合わされて変化するタッチセンサとしたものであってもよい。
【００６７】
また、可動電極は、人体に限られるものではなく、入力ペンなどであってもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明では、簡単な構成で静電容量を形成する対向距離、対向面積または誘電率の少なくとも１つ以上の要素を変えことができるため、人体を操作面上に沿って移動させた場合に、前記人体の移動の有無、移動方向、移動速度、位置などを検出することが可能なタッチセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチセンサの第１の実施の形態を示す断面図、
【図２】タッチセンサの静電容量を電圧に変換するＣ／Ｖ変換手段を示す回路構成図、
【図３】Ｃ／Ｖ変換手段の各部における信号を示しており、ＡはＡＮＤ回路の一方の入力部に入力されるクロック信号、ＢはＡＮＤ回路の他方の入力部に入力される信号遅延手段からの出力信号、ＣはＡＮＤ回路の出力信号、Ｄは平滑手段の出力信号、
【図４】本発明のタッチセンサの第２の実施の形態を示す断面図、
【図５】本発明のタッチセンサの第３および第４の実施の形態を示す断面図、
【図６】第３の実施の形態を示す対向電極の平面図、
【図７】第４の実施の形態を示す対向電極の平面図であり、ＢおよびＣは第４の実施の形態の変形例を示す対向電極の平面図、
【図８】図８は第５の実施の形態を示す対向電極の平面図、
【図９】Ａは本発明のタッチセンサの第５の実施の形態を示す断面図、Ｂは電離体の誘電率の状態を示す遷移図、
【図１０】本発明のタッチセンサの第６の実施の形態を示す断面図、Ｂは電離体の誘電率の状態を示す遷移図、
【符号の説明】
１，２１，３１，７１，８１  タッチセンサ
２，２２，３２，７２，８２  枠体（固定部）
３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，８３  対向電極
４，２４，３４，７４，８４  操作面（絶縁シート）
１０  Ｃ／Ｖ変換手段
１１  クロック信号生成手段
１２  信号遅延手段
１３  遅延量検出手段
１３Ａ  ＡＮＤ回路
１３Ｂ  平滑手段
１４  Ａ／Ｄ変換手段
１５  制御部
３３ａ，４３ａ，５３ａ，６３ａ  スリット
３３ｂ，４３ｂ，５３ｂ，６３ｂ  導電部
７５，８５，８５ａ〜８５ｋ  誘電体
Ｃ  静電容量
ｄ  対向距離
Ｓ  対向面積
ε  誘電率
Ｈ  人体（可動電極）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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