JP5183494B2 - 静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量により操作対象領域における被検出体のモーション検出を行う静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置に関する。

人体などの被検出体のモーション検出を行う方法としては、例えば少なくとも一つのカメラと、画像処理部とを用い、カメラによる撮像により人の動きを検出し、その動きをＰＣ（パーソナルコンピュータ）内の制御部に出力する方法がある（例えば、特許文献１）。また、加速度センサなどを機器に内蔵し、機器を特定方向に動かすことによって、その動きをＰＣ内の制御部に出力する方法もある。
特開２００１−８７５４９号公報

しかしながら、カメラと画像処理を用いた方法では、ハードウェアやソフトウェアのコストが高くなると共に、カメラ映像を取り込むための特定の空間をあらかじめ準備する必要があり、使用場所が限られてしまう。また、加速度センサを利用した方法では、ハードウェアを直接動かす必要があり、ハードウェア本体を動かす場合には、機器に振動による影響を及ぼす恐れがある。また、加速度センサ内蔵の小型入力装置等を使用する場合でも、小型入力装置を手にとって動作させる必要がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、使用環境に制限が少なく、機器に振動による影響を及ぼすこともなく、また特定の入力装置を持つ必要もない簡単な構成の静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置を提供することを目的とする。

本発明の静電容量式モーション検出装置は、装置本体と、前記装置本体の検出位置に設けられ、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対と、駆動回路と検出回路を有し前記２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から被検出体の２軸以上のモーション検出を行う検出手段と、前記検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切り替え手段と、を具備する静電容量式モーション検出装置であって、前記切り替え手段が、前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極を、前記駆動回路および前記検出回路に接続切り替え可能とされ、前記検出電極／駆動電極対が、第１の軸方向に間隔を開けて配置された第１、第２の電極と、前記第１の軸方向に交差する第２の軸方向に間隔を開けて配置された第３、第４の電極とを含み、前記切り替え手段が前記第３および第４の電極を駆動回路と接続して前記第１および前記第２の電極を前記検出回路と接続して前記検出手段が前記被検出体の前記第１の軸方向の動作を検出し、前記切り替え手段が前記第１および第２の電極を駆動回路と接続して前記第３および前記第４の電極を前記検出回路と接続して前記検出手段が前記被検出体の前記第２の軸方向の動作を検出することを特徴とする。

この構成によれば、２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うので、使用環境に制限が少なく、機器に振動による影響を及ぼす恐れもなく、また特定の入力機器を持つ必要もない簡単な構成の静電容量式モーション検出装置を実現することができる。

本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極が、前記切り替え手段によって一軸のモーション検出時には前記駆動回路に、他の一軸のモーション検出時には前記検出回路に切り替えて接続されることが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記検出手段が、前記検出回路に接続された複数の電極で検出された静電容量の差分値から前記被検出体の動作を検出することが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第１、第２、第３、第４の電極が、矩形をなす第１の領域の４辺に配置されており、前記第１および第２の電極が第１の領域の互いに対向する２辺に配置され、前記第３および第４の電極が、前記第１の領域の異なる２辺に配置されたことが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第１の領域内に、表示装置が設けられることが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記装置本体が、前記検出電極／駆動電極対のうち、少なくとも一つの電極が設けられ、前記第１の領域と異なる領域である第２の領域とを備え、前記検出手段が、３軸のモーション検出を行うことが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第１の領域の対向する２辺に設けられた電極及び前記第２の領域に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対が前記第１、第２の軸方向と交差する第３の軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対であることが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第２の領域に表示装置が設けられたことが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第１の領域と前記第２の領域のうち、表示装置が設けられていないいずれかの領域に入力手段が設けらることが好ましい。
本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記装置本体は、前記第１の領域と前記第２の領域との間の角度を測定する角度測定手段を有し、前記第３の軸方向のモーション検出を行う際に前記角度測定によって測定された角度を用いて補正を行うことが好ましい。

本発明の静電容量式モーション検出装置は、装置本体と、前記装置本体の検出位置に設けられ、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対と、駆動回路と検出回路を有し前記２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から被検出体の２軸以上のモーション検出を行う検出手段と、前記検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切り替え手段と、を具備する静電容量式モーション検出装置であって、前記切り替え手段が、前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極を、前記駆動回路および前記検出回路に接続切り替え可能とされ、前記装置本体が、前記検出電極／駆動電極対のうち少なくとも一つの電極が設けられた第１の領域と、少なくとも一つの電極が設けられ、前記第１の領域と異なる領域である第２の領域とを備え、前記検出手段が、３軸のモーション検出を行うことを特徴とする。

本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第１の領域が矩形であり、前記第１の領域の表面方向が前記被検出体の操作対象領域であり、前記第１の領域の対向する２辺に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対が第１及び第２の軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対であり、前記第１の領域の対向する２辺に設けられた電極及び前記第２の領域に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対が第３の軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対であることが好ましい。
また、本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第１の領域と前記第２の領域のいずれかに表示装置が設けられたことが好ましい。

本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記第１の領域と前記第２の領域のうち、表示装置が設けられていないいずれかの領域に入力手段が設けられたことが好ましい。
また、本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記装置本体は、前記第１の領域と前記第２の領域との間の角度を測定する角度測定手段を有し、前記第３の軸方向のモーション検出を行う際に前記角度測定によって測定された角度を用いて補正を行うことが好ましい。

本発明の静電容量式モーション検出装置においては、被検出体の接近を検知する容量センサを設け、前記容量センサで検出された静電容量が閾値以上であるときにモーション入力操作以外の入力操作を行うモードに切り替えることが好ましい。
また、本発明の静電容量式モーション検出装置においては、前記入力手段の近傍に被検出体の接近を検知する容量センサを設け、前記容量センサで検出された静電容量が閾値以上であるときにモーション入力操作以外の入力操作を行うモードに切り替えることが好ましい。

本発明の入力装置は、上記静電容量式モーション検出装置を搭載した装置本体と、前記装置本体に内蔵されており、前記静電容量式モーション検出装置による前記被検出体のモーション検出に基づいて前記装置本体の操作を行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
本発明の静電容量式モーション検出方法は、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対と、前記検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切り替え手段と、駆動回路と検出回路を有する検出手段とを用い、前記２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から被検出体の２軸以上のモーション検出を行う静電容量式モーション検出方法であって、前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極を、前記切り替え手段によって一軸のモーション検出時には前記駆動回路に、他の一軸のモーション検出時には前記検出回路に切り替えて接続し、前記検出電極／駆動電極対が、第１の軸方向に間隔を開けて配置された第１、第２の電極と、前記第１の軸方向に交差する第２の軸方向に間隔を開けて配置された第３、第４の電極とを含み、前記第３および第４の電極が駆動回路と接続され、前記第１および前記第２の電極が前記検出回路と接続されるよう前記切り替え回路を切り替えた状態で前記被検出体の前記第１の軸方向の動作を検出し、前記第１および第２の電極を駆動回路と接続され、前記第３および前記第４の電極が前記検出回路と接続されるよう前記切り替え回路を切り替えた状態で前記被検出体の前記第２の軸方向の動作を検出することを特徴とする。
本発明の静電容量式モーション検出方法においては、前記検出回路に接続された複数の電極で検出された静電容量の差分値から前記被検出体の動作を検出することが好ましい。

本発明によれば、装置本体と、前記装置本体の検出位置に設けられ、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対と、駆動回路と検出回路を有し前記２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から被検出体の２軸以上のモーション検出を行う検出手段と、前記検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切り替え手段と、を具備する静電容量式モーション検出装置であって、前記切り替え手段が、前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極を、前記駆動回路および前記検出回路に接続切り替え可能とされ、前記検出電極／駆動電極対が、第１の軸方向に間隔を開けて配置された第１、第２の電極と、前記第１の軸方向に交差する第２の軸方向に間隔を開けて配置された第３、第４の電極とを含み、前記切り替え手段が前記第３および第４の電極を駆動回路と接続して前記第１および前記第２の電極を前記検出回路と接続して前記検出手段が前記被検出体の前記第１の軸方向への動作を検出し、前記切り替え手段が前記第１および第２の電極を駆動回路と接続して前記第３および前記第４の電極を前記検出回路と接続して前記検出手段が前記被検出体の前記第２の軸方向への動作を検出するので、使用環境に制限が少なく、機器に振動による影響を及ぼす恐れもなく、また特定の入力装置も持つ必要もない簡単な構成の静電容量式モーション検出装置及びそれを用いた入力装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出装置を用いた入力装置を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出の原理を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出の原理を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出における電極接続構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出における電極接続構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出における電極接続構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出における電極接続構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るモード検出における電極接続構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る静電容量式モーション検出装置を用いた入力装置の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る入力装置であるノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）を示す図である。ノートＰＣ１は、互いに異なる領域であるモニタ１３とキーボード１５とを有しており、それぞれの領域には、検出電極／駆動電極対の少なくとも一つの電極が設けられている。すなわち、ノートＰＣ１は、モニタ１３の周囲に形成された電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、キーボード１５を挟んで電極１２ｄの反対側に形成された電極１２ｅと、グライドポイント１４を挟んで電極１２ｅの反対側に形成された電極１２ｆとを有する。これらの電極は、操作対象領域の検出位置にそれぞれ設けられており、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対を構成する。これにより、３軸方向のモーション検出を行うことが可能である。なお、ここでは、被検出体である手２の検出基準となる操作対象領域をモニタ１３の表面に沿う方向の領域とし、モニタ領域の左右方向（破線矢印ａ）をＸ軸とし、モニタ領域の上下方向（破線矢印ｂ）をＹ軸とし、モニタ領域の手前−奥行き方向（破線矢印ｃ）をＺ軸とする。

静電容量を用いて被検出体、例えば人体の位置を検出する場合には、図２（ａ）に示すように、駆動電極２１を中央に配置し、その両側にそれぞれ検出電極２２ａ，２２ｂを配置した構成を採る。この場合、駆動電極２１、検出電極２２ａ，２２ｂの３つの電極で、２組の検出電極／駆動電極対を構成している。これにより、駆動電極２１と検出電極２２ａとの間に静電容量Ｃ₁が形成され、駆動電極２１と検出電極２２ａとの間に静電容量Ｃ₂が形成される。この静電容量Ｃ₁，Ｃ₂の差分をとることにより手２の位置を検出することができる。

ノートＰＣ１のようにモニタ１３の中央に電極を配置することが難しい場合には、図２（ｂ）に示すような電極配置にしても手２の位置を検出することができる。すなわち、モニタ１３の上下に設けられた電極１２ａ，１２ｄを駆動電極とし、モニタ１３の左右に設けられた電極１２ｂ，１２ｃを検出電極とすることにより、手２の位置を検出することができる。なお、図２（ｂ）は、手２がＸ軸方向に移動する場合の手２の位置を検出する場合について示している。

本実施の形態においては、駆動電極１２ａ，１２ｄを上下に分離してそれぞれ設けており、駆動電極１２ｂ，１２ｃを左右に設けているが、操作対象領域における被検出体を検出可能な位置に検出電極と駆動電極とが配置されていれば（検出電極／駆動電極対があれば）、電極の数や配置位置について特に制限はない。

これらの検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から操作対象領域における手２のモーション検出を行うことができる。検出電極１２ｂ，１２ｃと駆動電極１２ａ，１２ｄとの間には、常に静電容量が形成されている。ここでは、検出電極１２ｂと駆動電極１２ａ，１２ｄとの間に静電容量Ｃ_x1が形成されており、検出電極１２ｃと駆動電極１２ａ，１２ｄとの間に静電容量Ｃ_x2が形成されている。このような構成において、手２がＸ軸方向（左右方向）のいずれかの方向に動くと、手２との間の静電容量により、検出電極と駆動電極との間の静電容量に変化が生じる。例えば、手２が右側に動くと、静電容量Ｃ_x1が増加して、静電容量Ｃ_x2が減少する。したがって、これらの静電容量値の差分（Ｃ_x1−Ｃ_x2）をとることにより、図３に示すように、Ｘ軸方向（左右方向）の手２の動き（モーション）を検出することが可能となる。

また、モニタ１３の上下の電極１２ａ，１２ｄを検出電極とし、モニタ１３の左右の電極１２ｂ，１２ｃを駆動電極として、上記と同様の検出方法を用いることにより、Ｙ軸方向（上下方向）の手２の動き（モーション）を検出することが可能となる。さらに、モニタ１３の周囲の電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのいずれかとキーボード１５やグライドポイント１４付近の電極１２ｅ，１２ｆとを検出電極とし、決定した検出電極間の中央部付近の電極を駆動電極とすることにより、例えば、電極１２ａと電極１２ｆを検出電極とし、電極１２ｄを駆動電極とすることにより、Ｚ軸方向（手前−奥行き方向）の手２の動き（モーション）を検出することが可能となる。このようにして、３軸方向の手２の動き（モーション）を検出することが可能となる。

このように、入力装置であるノートＰＣ１は、上記のような検出電極／駆動電極対と、検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うモーション検出回路と、検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切替回路と、を備えた装置本体１１と、装置本体１１に内蔵されており、モーション検出に基づいて装置本体１１の操作を行う制御部と、で構成されている。

モーション検出回路３１は、図４に示すように、駆動電極を駆動させる駆動回路３１１と、検出電極からの静電容量を検出する検出回路Ａ，Ｂ３１２，３１３と、駆動回路３１１及び検出回路３１２，３１３の構成を切り替える、すなわち検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切替回路３１４とから構成されている。

次に、図４に示す構成の検出電極／駆動電極対でＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のモーション検出を行う場合について説明する。Ｘ軸方向のモーション検出を行う場合には、図５に示すように、電極１２ａ，１２ｄを駆動電極とし、電極１２ｂ，１２ｃを検出電極とする。したがって、切替回路３１４は、駆動回路３１１が電極１２ａ，１２ｂと電気的に接続するように切り替え、検出回路Ａ３１２が電極１２ｂと電気的に接続するように切り替え、検出回路Ｂ３１３が電極１２ｃと電気的に接続するように切り替える。このように接続されたモーション検出回路においては、図２（ｂ）に示す構成によりモーション検出を行うことができ、駆動回路３１１で駆動電極１２ａ，１２ｄを駆動させ、そのとき検出回路Ａ，Ｂ３１２，３１３で検出された静電容量の差分により被検出体のＸ軸方向の位置を求める。

Ｙ軸方向のモーション検出を行う場合には、図６に示すように、電極１２ｂ，１２ｃを駆動電極とし、電極１２ａ，１２ｄを検出電極とする。したがって、切替回路３１４は、駆動回路３１１が電極１２ｂ，１２ｃと電気的に接続するように切り替え、検出回路Ａ３１２が電極１２ａと電気的に接続するように切り替え、検出回路Ｂ３１３が電極１２ｄと電気的に接続するように切り替える。このように接続されたモーション検出回路においては、図２（ｂ）に示す構成によりモーション検出を行うことができ、駆動回路３１１で駆動電極１２ｂ，１２ｃを駆動させ、そのとき検出回路Ａ，Ｂ３１２，３１３で検出された静電容量の差分により被検出体のＹ軸方向の位置を求める。

Ｚ軸方向のモーション検出を行う場合には、図７に示すように、電極１２ｄを駆動電極とし、電極１２ａ，１２ｆを検出電極とする。したがって、切替回路３１４は、駆動回路３１１が電極１２ｄと電気的に接続するように切り替え、検出回路Ａ３１２が電極１２ａと電気的に接続するように切り替え、検出回路Ｂ３１３が電極１２ｆと電気的に接続するように切り替える。このように接続されたモーション検出回路においては、図２（ａ）に示す構成によりモーション検出を行うことができ、駆動回路３１１で駆動電極１２ｄを駆動させ、そのとき検出回路Ａ，Ｂ３１２，３１３で検出された静電容量の差分により被検出体のＺ軸方向の位置を求める。

なお、装置本体１１に、モニタ１３とキーボード１５との間の角度を測定する角度センサを備えることにより、Ｚ軸方向のモーション検出を行う場合において、角度センサによって測定された角度を用いてモーション検出結果を補正することができる。これにより、例えば、ノートＰＣ１における開閉度合いによるモーション検出結果への影響を少なく抑えることができ、より正確にＺ軸方向のモーション検出を行うことができる。

本発明に係る静電容量式モーション検出装置を搭載したノートＰＣ１においては、キーボード操作中は手が静電容量式モーション検出装置に接近して、キーボードに対する入力の動作がモーションとして検出されてしまうことが想定される。そこで、本発明においては、キーボード入力操作とモーション入力操作を同時に行うことは稀であることを前提として、ユーザ（操作者）が意図してモーション入力操作を行うモードと、モーション入力操作以外の入力操作（ここではキーボード入力操作）を行うモード（通常モード）とを切り替える構成を採る。すなわち、静電容量式モーション検出装置がモーション検出のモードに切り替える切り替え部を備えても良い。例えば、容量センサを設けて、容量センサで検出する静電容量が所定の閾値未満であるときにモーション検出のモードに切り替えるようにする。

通常モードを検出する場合には、図８に示すように、電極１２ｆを駆動電極とし、電極１２ｅを検出電極とする。したがって、切替回路３１４は、駆動回路３１１が電極１２ｆと電気的に接続するように切り替え、検出回路Ａ３１２が電極１２ｅと電気的に接続するように切り替える。これにより、手２が容量センサから離れている場合には、モーション入力操作を行っているとし、手２が容量センサに近づいている場合には、モーション入力操作を行っていない（キーボード入力操作を行っている）として、モーション検出（モーション入力操作）のモードを切り替える。この場合においては、容量センサと手２との間の静電容量が閾値未満であると、手２が容量センサから離れているとしてモーション検出モードに切り替わり、容量センサと手２との間の静電容量が閾値以上であると、手２が容量センサに近づいているとして通常モードに切り替わる。なお、この場合は、位置検出を行うわけではないので、電極１２ｅを検出電極とし、電極１２ｆを駆動電極としても良い。また、通常モードの検出ができれば、他の電極を駆動電極や検出電極としても良い。

上記においては、矩形のモニタ領域の表面に沿う方向を被検出体の操作対象領域とし、モニタ領域の対向する２辺に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対を、Ｘ軸及びＹ軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対とし、モニタ領域の対向する２辺に設けられた電極及びキーボード領域に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対を、Ｚ軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対とする場合について説明しているが、本発明においては、矩形のキーボード領域の上方を被検出体の操作対象領域とし、キーボード領域の対向する２辺に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対を、Ｘ軸及びＹ軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対とし、前記キーボード領域の対向する２辺に設けられた電極及び前記モニタ領域に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対を、Ｚ軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対としても良い。

例えば、図９（ａ）に示すように、被検出体である手２の検出基準となる操作対象領域をキーボード１５の上方の領域とし、キーボード領域の左右方向（破線矢印ａ）をＸ軸とし、キーボード領域の手前−奥行き方向（破線矢印ｃ）をＹ軸とし、キーボード領域の上下方向（破線矢印ｂ）をＺ軸とする。すなわち、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ノートＰＣ１は、キーボード１５の周囲に形成された電極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと、モニタ１３を挟んで電極４１ａの反対側に形成された電極４１ｇと、キーボード領域内に略直交するように形成された電極４１ｅ，４１ｆとを有する。これらの電極は、操作可能な操作対象領域の検出位置にそれぞれ設けられており、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対を構成する。

このような構成において、Ｘ軸方向のモーション検出を行う場合には、電極４１ｆを駆動電極とし、電極４１ｂ，４１ｃを検出電極とする。このように接続されたモーション検出回路においては、図２（ａ）に示す構成によりモーション検出を行うことができ、駆動回路で駆動電極４１ｆを駆動させ、そのとき検出回路で検出された静電容量の差分により被検出体のＸ軸方向の位置を求める。

Ｙ軸方向のモーション検出を行う場合には、電極４１ｅを駆動電極とし、電極４１ａ，４１ｄを検出電極とする。このように接続されたモーション検出回路においては、図２（ａ）に示す構成によりモーション検出を行うことができ、駆動回路で駆動電極４１ｅを駆動させ、そのとき検出回路で検出された静電容量の差分により被検出体のＹ軸方向の位置を求める。

Ｚ軸方向のモーション検出を行う場合には、電極４１ａを駆動電極とし、電極４１ｇ，４１ｄを検出電極とする。このように接続されたモーション検出回路においては、図２（ａ）に示す構成によりモーション検出を行うことができ、駆動回路で駆動電極４１ａを駆動させ、そのとき検出回路で検出された静電容量の差分により被検出体のＺ軸方向の位置を求める。

また、通常モードを検出する場合には、電極４１ｄを駆動電極とし、電極４１ｅを検出電極とする。なお、この場合は、位置検出を行うわけではないので、電極４１ｄを検出電極とし、電極４１ｅを駆動電極としても良い。また、通常モードの検出ができれば、他の電極を駆動電極や検出電極としても良い。

このように、本実施の形態によれば、２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から操作対象領域における被検出体のモーション検出を行うので、使用環境に制限が少なく、機器に振動による影響を及ぼす恐れもなく、また特定の入力装置も持つ必要もない簡単な構成の静電容量式モーション検出装置を実現することができる。このような静電容量式モーション検出装置を搭載した入力装置においては、当該静電容量式モーション検出によりアプリケーションのページの階層を変える、ページをめくる、画面のスクロールを行う、特定の部位の操作を行う、などの種々の操作を行うことが可能である。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態における、左右、上下、手前−奥行きの別、電極の数、位置、大きさ、形状や、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のモーション検出の際の接続構成、制御の順序などについては適宜変更することが可能である。また、装置本体が容量センサで構成されているので、人間の接近を検知する機能として利用することも可能である。例えば、この静電容量式モーション検出装置を搭載した装置に人間が接近しているかどうかを判別し、人間が遠ざかっている場合には、自動的に省電力モードに移行し、人間が装置に接近した場合に、自動的に省電力モードを解除するようにしても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

Claims (20)

1. 装置本体と、前記装置本体の検出位置に設けられ、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対と、駆動回路と検出回路を有し前記２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から被検出体の２軸以上のモーション検出を行う検出手段と、前記検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切り替え手段と、を具備する静電容量式モーション検出装置であって、
   前記切り替え手段が、前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極を、前記駆動回路および前記検出回路に接続切り替え可能とされ、
   前記検出電極／駆動電極対が、第１の軸方向に間隔を開けて配置された第１、第２の電極と、前記第１の軸方向に交差する第２の軸方向に間隔を開けて配置された第３、第４の電極とを含み、
   前記切り替え手段が前記第３および第４の電極を駆動回路と接続して前記第１および前記第２の電極を前記検出回路と接続して前記検出手段が前記被検出体の前記第１の軸方向の動作を検出し、
   前記切り替え手段が前記第１および第２の電極を駆動回路と接続して前記第３および前記第４の電極を前記検出回路と接続して前記検出手段が前記被検出体の前記第２の軸方向の動作を検出することを特徴とする静電容量式モーション検出装置。
2. 前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極が、前記切り替え手段によって一軸のモーション検出時には前記駆動回路に、他の一軸のモーション検出時には前記検出回路に切り替えて接続されることを特徴とする請求項１記載の静電容量式モーション検出装置。
3. 前記検出手段が、前記検出回路に接続された複数の電極で検出された静電容量の差分値から前記被検出体の動作を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電容量式モーション検出装置。
4. 前記第１、第２、第３、第４の電極が、矩形をなす第１の領域の４辺に配置されており、前記第１および第２の電極が第１の領域の互いに対向する２辺に配置され、前記第３および第４の電極が、前記第１の領域の異なる２辺に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の静電容量式モーション検出装置。
5. 前記第１の領域内に、表示装置が設けられたことを特徴とする請求項４記載の静電容量式モーション検出装置。
6. 前記装置本体が、前記検出電極／駆動電極対のうち、少なくとも一つの電極が設けられ、前記第１の領域と異なる領域である第２の領域とを備え、前記検出手段が、３軸のモーション検出を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の静電容量式モーション検出装置。
7. 前記第１の領域の対向する２辺に設けられた電極及び前記第２の領域に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対が前記第１、第２の軸方向と交差する第３の軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対であることを特徴とする請求項６記載の静電容量式モーション検出装置。
8. 前記第２の領域に表示装置が設けられたことを特徴とする請求項６又は請求項７記載の静電容量式モーション検出装置。
9. 前記第１の領域と前記第２の領域のうち、表示装置が設けられていないいずれかの領域に入力手段が設けられたことを特徴とする請求項５又は請求項８記載の静電容量式モーション検出装置。
10. 前記装置本体は、前記第１の領域と前記第２の領域との間の角度を測定する角度測定手段を有し、前記第３の軸方向のモーション検出を行う際に前記角度測定によって測定された角度を用いて補正を行うことを特徴とする請求項７記載の静電容量式モーション検出装置。
11. 装置本体と、前記装置本体の検出位置に設けられ、検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対と、駆動回路と検出回路を有し前記２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から被検出体の２軸以上のモーション検出を行う検出手段と、前記検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切り替え手段と、を具備する静電容量式モーション検出装置であって、
    前記切り替え手段が、前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極を、前記駆動回路および前記検出回路に接続切り替え可能とされ、
    前記装置本体が、前記検出電極／駆動電極対のうち少なくとも一つの電極が設けられた第１の領域と、少なくとも一つの電極が設けられ、前記第１の領域と異なる領域である第２の領域とを備え、前記検出手段が、３軸のモーション検出を行うことを特徴とする静電容量式モーション検出装置。
12. 前記第１の領域が矩形であり、前記第１の領域の表面方向が前記被検出体の操作対象領域であり、前記第１の領域の対向する２辺に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対が第１及び第２の軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対であり、前記第１の領域の対向する２辺に設けられた電極及び前記第２の領域に設けられた電極で構成された検出電極／駆動電極対が第３の軸方向のモーション検出を行う検出電極／駆動電極対であることを特徴とする請求項１１記載の静電容量式モーション検出装置。
13. 前記第１の領域と前記第２の領域のいずれかに表示装置が設けられたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の静電容量式モーション検出装置。
14. 前記第１の領域と前記第２の領域のうち、表示装置が設けられていないいずれかの領域に入力手段が設けられたことを特徴とする請求項１３記載の静電容量式モーション検出装置。
15. 前記装置本体は、前記第１の領域と前記第２の領域との間の角度を測定する角度測定手段を有し、前記第３の軸方向のモーション検出を行う際に前記角度測定によって測定された角度を用いて補正を行うことを特徴とする請求項１１記載の静電容量式モーション検出装置。
16. 被検出体の接近を検知する容量センサを設け、前記容量センサで検出された静電容量が閾値以上であるときにモーション入力操作以外の入力操作を行うモードに切り替えることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の静電容量式モーション検出装置。
17. 前記入力手段の近傍に被検出体の接近を検知する容量センサを設け、前記容量センサで検出された静電容量が閾値以上であるときにモーション入力操作以外の入力操作を行うモードに切り替えることを特徴とする請求項９記載の静電容量式モーション検出装置。
18. 請求項１から請求項１７のいずれかに記載の静電容量式モーション検出装置を搭載した装置本体と、前記装置本体に内蔵されており、前記静電容量式モーション検出装置による前記被検出体のモーション検出に基づいて前記装置本体の操作を行う制御手段と、を具備することを特徴とする入力装置。
19. 検出電極と駆動電極との間で静電容量を形成する２以上の検出電極／駆動電極対と、前記検出電極／駆動電極対に対する接続を切り替える切り替え手段と、駆動回路と検出回路を有する検出手段とを用い、前記２以上の検出電極／駆動電極対でそれぞれ求められた静電容量の変化量から被検出体の２軸以上のモーション検出を行う静電容量式モーション検出方法であって、
    前記検出電極／駆動電極対のうちの少なくとも一つの電極を、前記切り替え手段によって一軸のモーション検出時には前記駆動回路に、他の一軸のモーション検出時には前記検出回路に切り替えて接続し、
    前記検出電極／駆動電極対が、第１の軸方向に間隔を開けて配置された第１、第２の電極と、前記第１の軸方向に交差する第２の軸方向に間隔を開けて配置された第３、第４の電極とを含み、
    前記第３および第４の電極が駆動回路と接続され、前記第１および前記第２の電極が前記検出回路と接続されるよう前記切り替え回路を切り替えた状態で前記被検出体の前記第１の軸方向の動作を検出し、
    前記第１および第２の電極を駆動回路と接続され、前記第３および前記第４の電極が前記検出回路と接続されるよう前記切り替え回路を切り替えた状態で前記被検出体の前記第２の軸方向の動作を検出することを特徴とする静電容量式モーション検出方法。
20. 前記検出回路に接続された複数の電極で検出された静電容量の差分値から前記被検出体の動作を検出することを特徴とする請求項１９記載の静電容量式モーション検出方法。

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