JP2008065730A

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Publication number: JP2008065730A
Application number: JP2006245117A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Eto; 康孝江藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a portable communication terminal device detecting a position of a detecting object as a three-dimensional coordinate by detecting a distance from a touch sensor surface, and a coordinate input method and a coordinate input device for the portable communication terminal device. <P>SOLUTION: A touch sensor input part 22 outputs a change quantity of electrostatic capacity in each electrode pair to an electrostatic capacity control part 21. The electrostatic capacity control part 21 determines whether the change quantity of electrostatic capacity is larger than a predetermined threshold or not, and detects a coordinate on an input operation surface corresponding to an electrode pair determined to have larger change quantity as an x-coordinate and a y-coordinate of input coordinate. The control part 21 determines that the distance from the input operation surface to the detecting object is smaller as the change quantity of electrostatic capacity in the electrode pair is larger, and detects a z-coordinate of input coordinate. The control part 21 generates coordinate data showing the x-coordinate, y-coordinate and z-coordinate of the input coordinate and outputs it as digital values to a CPU 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

本発明は、静電容量方式により、指等で指示された位置の座標を検出することができる携帯通信端末装置、携帯通信端末装置における座標入力方法および座標入力装置に関する。 The present invention relates to a portable communication terminal device capable of detecting coordinates of a position designated with a finger or the like by a capacitance method, a coordinate input method in the portable communication terminal device, and a coordinate input device.

携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handy phone System ）、ＰＤＡ（Personal Data Assistance, Personal Digital Assistants ：個人向け携帯型情報通信機器）等の携帯端末装置における座標入力装置（ポインティングデバイス）として、タッチセンサ（タッチパッド）が知られている。タッチセンサを用いれば、タッチセンサに指や専用のペン等で触れることにより、携帯通信端末装置に指示を与えたり、情報を入力することができる。すなわち、タッチセンサは、タッチセンサを座標面として、指等で指示された位置の座標を検出することにより情報を入力可能な入力装置である。 A touch sensor (touch pad) as a coordinate input device (pointing device) in a portable terminal device such as a cellular phone, PHS (Personal Handy phone System), PDA (Personal Data Assistance, Personal Digital Assistants) It has been known. If the touch sensor is used, an instruction can be given to the mobile communication terminal device or information can be input by touching the touch sensor with a finger or a dedicated pen. That is, the touch sensor is an input device that can input information by detecting coordinates of a position designated by a finger or the like using the touch sensor as a coordinate plane.

タッチセンサ上での指示位置を検出する方式として、静電容量方式が知られている。静電容量方式では、タッチセンサのｘ軸方向およびｙ軸方向にマトリクス状に電極を設け、指のような誘電率を有する被検出体が近付いた場合に、電極間の静電容量が変化することを利用して、被検出体の位置を検出する。 As a method for detecting the indicated position on the touch sensor, a capacitance method is known. In the capacitive method, electrodes are provided in a matrix in the x-axis direction and the y-axis direction of the touch sensor, and the capacitance between the electrodes changes when a detection object having a dielectric constant such as a finger approaches. By utilizing this, the position of the detected object is detected.

静電容量方式によるタッチセンサは、実装容積が小さいこと等から、携帯端末装置における座標入力装置として採用されている。一般に、静電容量方式によるタッチセンサは、被検出体の位置を、ｘ，ｙ座標、すなわち２次元座標として検出する。しかし、ゲーム等のアプリケーションでは、奥行きや操作の強弱として、タッチセンサ面からの距離（ｚ座標）も検出されることが望ましい。例えば、手書きメモ機能等において、文字の太さとして、指が限りなくタッチセンサに近い場合には太い線（強い操作）と認識し、指がセンサから離れていく場合には細い線（弱い操作）として認識されることが望ましい。 An electrostatic capacity type touch sensor is adopted as a coordinate input device in a portable terminal device because of a small mounting volume. In general, a capacitive touch sensor detects the position of an object to be detected as x, y coordinates, that is, two-dimensional coordinates. However, in an application such as a game, it is desirable to detect the distance (z coordinate) from the touch sensor surface as the depth and the strength of the operation. For example, in the handwritten memo function, the thickness of the character is recognized as a thick line (strong operation) when the finger is as close as possible to the touch sensor, and a thin line (weak operation) when the finger moves away from the sensor. ).

携帯電話機等のように操作入力部の面積が狭い携帯型電子装置において、種々の機能を操作入力できる携帯型電子装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、テンキーボタンが配列されたキーマットとキー基板との間に、静電容量パッドが設けられていることから、操作入力部の面積が狭い場合であっても、キー入力やタッチセンサ入力を行うことができることが記載されている。 2. Description of the Related Art A portable electronic device capable of operating and inputting various functions has been proposed in a portable electronic device such as a mobile phone having a small operation input unit (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, since a capacitance pad is provided between a key mat on which numeric key buttons are arranged and a key substrate, even when the area of the operation input unit is small, key input or It is described that touch sensor input can be performed.

また、特殊なパネルを使用することなく、押下した画面の位置（ｘ，ｙ座標）のみでなく、同時にｚ方向を検出することができるタッチパネルが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２には、パネルに設けられた圧力センサーが検出した荷重値から、ｘ，ｙ，ｚ座標を所定の計算式により求めることができることが記載されている。 In addition, a touch panel that can detect not only the position (x, y coordinates) of the pressed screen but also the z direction at the same time without using a special panel has been proposed (for example, see Patent Document 2). Patent Document 2 describes that x, y, and z coordinates can be obtained from a load value detected by a pressure sensor provided on a panel by a predetermined calculation formula.

特開２００５−１８２８４号公報（段落００２３）JP 2005-18284 A (paragraph 0023)特開２００６−１２６９９７号公報（段落００１９、００２３−００２６）JP 2006-126997 A (paragraphs 0019, 0023-0026)

しかし、特許文献１に記載されている方式では、静電容量パッドに接触した被検出体の位置を、ｘ，ｙ座標、すなわち２次元座標として検出する。したがって、空間上にある被検出体の位置を３次元座標として検出することはできない。 However, in the method described in Patent Document 1, the position of the detection object in contact with the capacitance pad is detected as x, y coordinates, that is, two-dimensional coordinates. Therefore, the position of the detected object in space cannot be detected as a three-dimensional coordinate.

また、特許文献２に記載されている方式では、パネルが押下された圧力からｚ座標を算出する。したがって、タッチセンサ面からの距離をｚ座標として算出することはできず、空間上にある指（誘電体）を認識することはできない。 In the method described in Patent Document 2, the z coordinate is calculated from the pressure at which the panel is pressed. Therefore, the distance from the touch sensor surface cannot be calculated as the z coordinate, and a finger (dielectric material) in the space cannot be recognized.

そこで、本発明は、タッチセンサ面からの距離を検出することにより、被検出体の位置を３次元座標として検出することができる上に、非接触でｚ座標を算出することができる座標入力装置、携帯通信端末装置および携帯通信端末装置における座標入力方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can detect the position of the detected object as a three-dimensional coordinate by detecting the distance from the touch sensor surface, and can calculate the z coordinate in a non-contact manner. An object of the present invention is to provide a mobile communication terminal device and a coordinate input method in the mobile communication terminal device.

本発明による携帯通信端末装置は、３次元座標系における被検出体の座標を検出可能な携帯通信端末装置であって、導体が近接したことに基づく静電容量の変化量を検出する変化量検出手段と、変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量に基づいて、変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、入力操作面から被検出体までの距離を被検出体のｚ座標として検出する座標検出手段とを備えたことを特徴とする。 A mobile communication terminal device according to the present invention is a mobile communication terminal device capable of detecting the coordinates of a detected object in a three-dimensional coordinate system, and detecting a change in capacitance based on the proximity of a conductor. And the coordinates on the input operation plane corresponding to the change amount detection means are detected as the x coordinate and the y coordinate of the detected object based on the change amount of the capacitance detected by the means and the change amount detection means, and the input Coordinate detection means for detecting the distance from the operation surface to the detected object as the z-coordinate of the detected object is provided.

座標検出手段は、変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量を予め定められた閾値と比較し、閾値よりも大きい静電容量の変化量が検出された変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、閾値よりも大きい静電容量の変化量が検出された変化量検出手段における静電容量の変化量が大きいほど、入力操作面から被検出体までの距離が小さいと判定し、被検出体のｚ座標として検出することが望ましい。そのような構成によれば、被検出体の位置を３次元座標として検出することができる。 The coordinate detection unit compares the change amount of the capacitance detected by the change amount detection unit with a predetermined threshold value, and corresponds to the change amount detection unit in which a change amount of the capacitance larger than the threshold value is detected. The coordinates on the input operation plane are detected as the x-coordinate and the y-coordinate of the object to be detected, and the larger the amount of change in capacitance in the change amount detecting means in which the amount of change in capacitance greater than the threshold is detected, It is desirable to determine that the distance from the input operation surface to the detected object is small and detect it as the z coordinate of the detected object. According to such a configuration, the position of the detected object can be detected as three-dimensional coordinates.

情報を入力するためのキー入力部を有し、変化量検出手段は、キー入力部が配置されている領域に形成されていてもよい。そのような構成によれば、携帯通信端末装置が小さい場合であっても、キー入力および座標入力を行うことができる。 It has a key input part for inputting information, and the change amount detecting means may be formed in an area where the key input part is arranged. According to such a configuration, key input and coordinate input can be performed even when the mobile communication terminal device is small.

本発明による携帯通信端末装置における座標入力方法は、導体が近接したことに基づく静電容量の変化量を検出する変化量検出手段を備え、３次元座標系における被検出体の座標を検出可能な携帯通信端末装置における座標入力方法であって、変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量に基づいて、変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、入力操作面から被検出体までの距離を被検出体のｚ座標として検出することを特徴とする。 A coordinate input method in a mobile communication terminal device according to the present invention includes a change amount detecting means for detecting a change amount of capacitance based on the proximity of a conductor, and can detect the coordinates of an object to be detected in a three-dimensional coordinate system. A coordinate input method in a portable communication terminal device, wherein the coordinates on the input operation plane corresponding to the change amount detection means are determined based on the change amount of the capacitance detected by the change amount detection means. And the y coordinate, and the distance from the input operation surface to the detected object is detected as the z coordinate of the detected object.

本発明による座標入力装置は、３次元座標系における被検出体の座標を検出可能な座標入力装置であって、導体が近接したことに基づく静電容量の変化量を検出する変化量検出手段と、変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量に基づいて、変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、入力操作面から被検出体までの距離を被検出体のｚ座標として検出する座標検出手段とを備えたことを特徴とする。 A coordinate input device according to the present invention is a coordinate input device capable of detecting the coordinates of an object to be detected in a three-dimensional coordinate system, and a change amount detecting means for detecting a change amount of capacitance based on the proximity of a conductor. Based on the change amount of the capacitance detected by the change amount detection means, the coordinates on the input operation plane corresponding to the change amount detection means are detected as the x coordinate and the y coordinate of the detected object, and the input operation surface And a coordinate detecting means for detecting the distance from the detected object as the z-coordinate of the detected object.

本発明によれば、被検出体の位置を３次元座標として検出することができる上に、非接触でｚ座標を算出することができるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to detect the position of an object to be detected as a three-dimensional coordinate and to calculate the z coordinate in a non-contact manner.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による座標入力装置を備える携帯通信端末装置の実施の一形態を示すブロック図である。図１に示す携帯通信端末装置１１は、ＣＰＵ１２と、ＲＯＭ１３と、作業用メモリ１４と、センサ補正パラメータ用格納メモリ１５と、割込みコントローラ１６と、送受信部１８と、キー入力部１９と、表示部２０と、静電容量制御部２１と、静電容量方式センサ入力部（以下、タッチセンサ入力部という。）２２と、電源供給部２８と、バッテリ２９とを備える。以下、静電容量制御部２１とタッチセンサ入力部２２とを含む部分をタッチセンサまたは静電容量方式センサと記す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a portable communication terminal device including a coordinate input device according to the present invention. A mobilecommunication terminal device 11 shown in FIG. 1 includes aCPU 12, aROM 13, aworking memory 14, a sensor correctionparameter storage memory 15, aninterrupt controller 16, a transmission /reception unit 18, akey input unit 19, and a display unit. 20, acapacitance control unit 21, a capacitance type sensor input unit (hereinafter referred to as touch sensor input unit) 22, apower supply unit 28, and abattery 29. Hereinafter, a portion including thecapacitance control unit 21 and the touchsensor input unit 22 is referred to as a touch sensor or a capacitance type sensor.

以下の説明では、本発明による携帯通信端末装置として、携帯電話機を例示する。図２は、携帯通信端末装置の一例を示す斜視図である。図２に示す携帯通信端末装置１１は、キー入力部１９と、表示部２０と、タッチセンサ入力部２２とを備える。 In the following description, a mobile phone is exemplified as the mobile communication terminal device according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an example of a mobile communication terminal device. The mobilecommunication terminal device 11 illustrated in FIG. 2 includes akey input unit 19, adisplay unit 20, and a touchsensor input unit 22.

ＣＰＵ１２は、携帯通信端末装置１１の各部を制御し、各種の制御用プログラムや、タッチセンサの初期化や出力された座標の補正等を行うためのタッチセンサ制御用プログラム等を実行する。ＣＰＵ１２は、バス５０を介して、ＲＯＭ１３と、作業用メモリ１４、センサ補正パラメータ用格納メモリ１５、割込みコントローラ１６、送受信部１８、キー入力部１９、表示部２０、静電容量制御部２１および電源供給部２８と接続されている。 TheCPU 12 controls each unit of the mobilecommunication terminal device 11 and executes various control programs, a touch sensor control program for initializing the touch sensor, correcting the output coordinates, and the like. TheCPU 12 is connected to theROM 13, theworking memory 14, the sensor correctionparameter storage memory 15, theinterrupt controller 16, the transmission /reception unit 18, thekey input unit 19, thedisplay unit 20, thecapacitance control unit 21, and the power supply via thebus 50. Asupply unit 28 is connected.

ＲＯＭ（Read Only Memory）１３は、例えば不揮発性メモリによって実現され、ＣＰＵ１２が実行する各種の制御用プログラムやタッチセンサ制御用プログラム等を格納する。また、ＲＯＭ１３は、３次元座標入力機能をサポートしたゲームや手書きメモ機能等のアプリケーションを格納する。 A ROM (Read Only Memory) 13 is realized by, for example, a nonvolatile memory, and stores various control programs executed by theCPU 12, a touch sensor control program, and the like. TheROM 13 stores applications such as a game that supports a three-dimensional coordinate input function and a handwritten memo function.

作業用メモリ１４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）によって実現され、ＣＰＵ１２がプログラムを実行する上で一時的に必要とされる制御プログラムやデータなどを格納する。 Theworking memory 14 is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory), and stores a control program, data, and the like that are temporarily required when theCPU 12 executes the program.

センサ補正パラメータ用格納メモリ１５は、ＣＰＵ１２がタッチセンサの座標補正および感度補正を行うためのセンサ補正パラメータを格納する。センサ補正パラメータ用格納メモリ１５は、例えば不揮発性メモリによって実現される。 The sensor correctionparameter storage memory 15 stores sensor correction parameters for theCPU 12 to perform coordinate correction and sensitivity correction of the touch sensor. The sensor correctionparameter storage memory 15 is realized by, for example, a nonvolatile memory.

割込みコントローラ１６は、キー入力部１９におけるキー入力や、タッチセンサ入力部２２におけるセンサ入力が行われたことを検出し、ＣＰＵ１２に割り込みとして通知する。 Theinterrupt controller 16 detects that a key input in thekey input unit 19 or a sensor input in the touchsensor input unit 22 has been performed, and notifies theCPU 12 as an interrupt.

送受信部１８は、アンテナ（図示せず。）を介して移動通信網の基地局と無線通信を行う。携帯通信端末装置１１は、他の携帯通信端末装置や固定電話機等の通信機器と、移動通信網を介して電話やデータ通信を行うことができる。 The transmission /reception unit 18 performs radio communication with a base station of a mobile communication network via an antenna (not shown). The mobilecommunication terminal device 11 can perform telephone and data communication with other mobile communication terminal devices and communication devices such as fixed telephones via a mobile communication network.

キー入力部１９は、情報を入力するための複数のキー（以下、キー操作部と記す。）を有する入力回路であって、使用者によってキー操作部から入力された情報をＣＰＵ１２に出力する。 Thekey input unit 19 is an input circuit having a plurality of keys (hereinafter referred to as a key operation unit) for inputting information, and outputs information input from the key operation unit by the user to theCPU 12.

表示部２０は、例えば、白黒またはカラー表示が可能な液晶表示装置や有機ＥＬ（Electroluminescence ）ディスプレイ装置等のディスプレイ装置によって実現され、各種のゲームや手書きメモ機能等のアプリケーション情報等を表示する。 Thedisplay unit 20 is realized by, for example, a display device such as a liquid crystal display device capable of monochrome or color display or an organic EL (Electroluminescence) display device, and displays application information such as various games and handwritten memo functions.

バッテリ２９は、携帯通信端末装置１１を動作させるための電源供給源である蓄電池である。電源供給部２８は、電源を携帯通信端末装置１１の各部に供給する。 Thebattery 29 is a storage battery that is a power supply source for operating the mobilecommunication terminal device 11. Thepower supply unit 28 supplies power to each unit of the mobilecommunication terminal device 11.

次に、被検出体の位置を検出する方法について説明する。図３（ａ）は、タッチセンサを模式的に示す断面図である。図３（ａ）に示すように、タッチセンサ入力部２２は、ｘ電極６１，６２，６３と、ｙ電極７１と、基材８０とを含む。 Next, a method for detecting the position of the detection object will be described. FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing the touch sensor. As shown in FIG. 3A, the touchsensor input unit 22 includesx electrodes 61, 62, 63,a y electrode 71, and abase material 80.

図３（ａ）には、ｘ電極６１，６２，６３とｙ電極７１とが互いに対向して配置されている場合を例示する。なお、図３（ａ）には、複数設けられるｘ電極のうちの３つと、複数設けられるｙ電極のうちの１つを例示する。ｘ電極６１，６２，６３とｙ電極７１との間には、非導電性の基材８０が挟持される。 FIG. 3A illustrates a case where thex electrodes 61, 62, 63 and they electrode 71 are arranged to face each other. FIG. 3A illustrates three of a plurality of x electrodes and one of a plurality of y electrodes. Anon-conductive base material 80 is sandwiched between the xelectrodes 61, 62, 63 and they electrode 71.

図４は、タッチセンサ入力部の例を示す正面図である。例えば、ｘ電極６１，６２，６３は、タッチセンサ入力部２２の入力操作面の縦方向の一辺（以下、ｙ軸と記す。）に平行に、ｙ軸方向に延伸するように一定間隔で設けられる。また、ｙ電極７１，７２，７３は、タッチセンサ入力部２２の入力操作面の横方向の一辺（以下、ｘ軸と記す。）に平行に、ｘ軸方向に延伸するように一定間隔で設けられる。図４に例示するように、ｘ電極６１，６２，６３とｙ電極７１，７２，７３とは、互いに交差するように対向して配置される。なお、図４には、複数設けられるｘ電極およびｙ電極のうち、それぞれ３つずつを例示する。 FIG. 4 is a front view illustrating an example of the touch sensor input unit. For example, thex electrodes 61, 62, and 63 are provided at regular intervals so as to extend in the y-axis direction parallel to one side in the vertical direction of the input operation surface of the touch sensor input unit 22 (hereinafter referred to as the y-axis). It is done. They electrodes 71, 72, 73 are provided at regular intervals so as to extend in the x-axis direction parallel to one side (hereinafter referred to as the x-axis) of the input operation surface of the touchsensor input unit 22. It is done. As illustrated in FIG. 4, thex electrodes 61, 62, 63 and they electrodes 71, 72, 73 are arranged to face each other so as to intersect each other. FIG. 4 illustrates three of each of a plurality of x electrodes and y electrodes.

図３（ａ）に例示するように、ｘ電極６１，６２，６３とｙ電極７１とが、それぞれ互いに対向して配置され、各ｘ電極とｙ電極との間に非導電性の基材８０が挟持されることから、各ｘ電極とｙ電極との間には、電荷が蓄えられる。以下、ｘ電極６１とｙ電極７１とが互いに対向し、電荷が蓄えられる部分を電極対９１と表記し、ｘ電極６２とｙ電極７１とが互いに対向し、電荷が蓄えられる部分を電極対９２と表記し、ｘ電極６３とｙ電極７１とが互いに対向し、電荷が蓄えられる部分を電極対９３と表記する（図３（ａ）および図４参照。）。 As illustrated in FIG. 3A,x electrodes 61, 62, 63 anda y electrode 71 are arranged to face each other, and anon-conductive substrate 80 is provided between each x electrode and the y electrode. Is held between each x electrode and y electrode. Hereinafter, the portion where thex electrode 61 and they electrode 71 are opposed to each other and the electric charge is stored is referred to as anelectrode pair 91, and the portion where thex electrode 62 and they electrode 71 are opposed to each other and the electric charge is stored is anelectrode pair 92. A portion where thex electrode 63 and they electrode 71 are opposed to each other and charge is stored is referred to as an electrode pair 93 (see FIGS. 3A and 4).

図３（ａ）に示すように、例えば、電極対９２に使用者の指や専用の入力ペン等の導体である被検出体１００が近付いた場合、電極対９２における静電容量が変化する。タッチセンサは、各電極間の静電容量の変化量に基づいて、入力座標（タッチポイント、具体的には近接ポイント）のｘ座標、ｙ座標およびｚ座標を検出する。ここで、入力座標のｘ座標、ｙ座標およびｚ座標とは、タッチセンサ入力部２２の入力操作面の横方向の一辺（ｘ軸）と、縦方向の一辺（ｙ軸）と、ｘ軸およびｙ軸に垂直な軸（すなわち、タッチセンサ入力部２２の入力操作面に垂直な軸）として仮定したｚ軸とを座標軸とする３次元座標系における被検出体の位置を示す座標である。ここで、入力座標のｚ座標は、入力操作面から被検出体までの距離を示す。 As shown in FIG. 3A, for example, when the detectedobject 100, which is a conductor such as a user's finger or a dedicated input pen, approaches theelectrode pair 92, the capacitance of theelectrode pair 92 changes. The touch sensor detects the x-coordinate, y-coordinate, and z-coordinate of input coordinates (touch points, specifically, proximity points) based on the amount of change in capacitance between the electrodes. Here, the x-coordinate, y-coordinate, and z-coordinate of the input coordinates are the horizontal side (x-axis), the vertical side (y-axis), the x-axis, This is a coordinate indicating the position of the detected object in a three-dimensional coordinate system with the z axis assumed as an axis perpendicular to the y axis (that is, an axis perpendicular to the input operation surface of the touch sensor input unit 22) as a coordinate axis. Here, the z coordinate of the input coordinates indicates the distance from the input operation surface to the detected object.

例えば、電極対９２における静電容量の変化量が、予め定められた閾値よりも大きい場合、電極対９２に対応する入力操作面上の座標を、入力座標のｘ座標およびｙ座標として検出する。さらに、電極対９２における静電容量の変化量に基づいて、入力座標のｚ座標を算出する。 For example, when the amount of change in capacitance in theelectrode pair 92 is larger than a predetermined threshold, the coordinates on the input operation surface corresponding to theelectrode pair 92 are detected as the x coordinate and the y coordinate of the input coordinates. Further, the z coordinate of the input coordinates is calculated based on the amount of change in capacitance in theelectrode pair 92.

図３（ｂ）は、各電極対における静電容量の変化量の例を示す説明図である。図３（ｂ）に示すように、被検出体１００が近付いた電極対９２の近傍で、静電容量の変化が発生し、静電容量の変化量が大きくなる。すなわち、静電容量の変化量が大きいほど、入力操作面から被検出体までの距離が小さいことになる。タッチセンサの感度を上げることにより、被検出体１００との距離が離れていても、極めて小さい静電容量分布変異を認識することができる。なお、図３（ｂ）に示す例では、ｘ軸を横軸として例示したが、ｙ軸であっても同様である。また、タッチセンサの感度を上げるには、例えば、コンデンサに相当する電極対の静電容量が高くなるようにタッチセンサを形成する。 FIG. 3B is an explanatory diagram illustrating an example of the amount of change in capacitance in each electrode pair. As shown in FIG. 3B, a change in capacitance occurs in the vicinity of theelectrode pair 92 where thedetection target 100 approaches, and the amount of change in capacitance increases. That is, the greater the amount of change in capacitance, the smaller the distance from the input operation surface to the detected object. By increasing the sensitivity of the touch sensor, it is possible to recognize a very small capacitance distribution variation even when the distance from thedetection object 100 is large. In the example shown in FIG. 3B, the x-axis is exemplified as the horizontal axis, but the same applies to the y-axis. In order to increase the sensitivity of the touch sensor, for example, the touch sensor is formed so that the capacitance of the electrode pair corresponding to the capacitor is increased.

タッチセンサ入力部２２は、各電極対における静電容量の変化量をアナログ量（具体的には、電流量）として静電容量制御部２１に出力する。静電容量制御部２１は、タッチセンサ入力部２２から入力した各電極対の静電容量の変化量をアナログ−デジタル変換する。そして、静電容量の変化量が、予め定められた閾値よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定した電極対９２に対応する入力操作面上の座標を、入力座標のｘ座標およびｙ座標として検出する。また、静電容量制御部２１は、電極対における静電容量の変化量が大きいほど、入力操作面から被検出体までの距離が小さいと判定し、入力座標のｚ座標を検出する。静電容量制御部２１は、入力座標のｘ座標、ｙ座標およびｚ座標を示す座標データを生成し、デジタル値としてＣＰＵ１２に出力する。なお、静電容量制御部２１は、携帯通信端末装置１１の工場出荷時等にタッチセンサ入力部２２の補正を行ってもよい。 The touchsensor input unit 22 outputs the amount of change in capacitance in each electrode pair to thecapacitance control unit 21 as an analog amount (specifically, an amount of current). Thecapacitance control unit 21 performs analog-digital conversion on the amount of change in capacitance of each electrode pair input from the touchsensor input unit 22. Then, it is determined whether or not the amount of change in capacitance is greater than a predetermined threshold value, and the coordinates on the input operation surface corresponding to theelectrode pair 92 determined to be large are set to the x coordinate and y of the input coordinates. Detect as coordinates. In addition, thecapacitance control unit 21 determines that the distance from the input operation surface to the detected object is smaller as the amount of change in capacitance in the electrode pair is larger, and detects the z coordinate of the input coordinate. The electrostaticcapacity control unit 21 generates coordinate data indicating the x-coordinate, y-coordinate, and z-coordinate of the input coordinates, and outputs them to theCPU 12 as digital values. Note that thecapacitance control unit 21 may correct the touchsensor input unit 22 when the mobilecommunication terminal device 11 is shipped from the factory.

なお、図２に例示するように、キー入力部１９の上にタッチセンサ入力部２２が設けられることにより、携帯電話機等のように操作入力部の面積が狭い場合であっても、キー入力やタッチセンサ入力を行うことができる。図２に示す携帯通信端末装置１１では、例えば、ｘ電極３１とｙ電極３２とが配置されていない部分の基材８０に穴を開けることにより、タッチセンサ入力部２２の上側からキー入力部１９を操作することができる。また、使用者がタッチセンサを使用する際に、基材８０に設けられた穴の真上に指を近付けた場合には、穴の近傍の電極対において認識される静電容量の変化量が小さくなる。そこで、ＣＰＵ１２は、センサ補正パラメータを用いて、穴の近傍の電極対の出力に対して、真上に指がある場合と同程度の出力レベルになるように補正を行うことが好ましい。なお、タッチセンサ入力部２２は、キー入力部１９の下側に設けられてもよい。 As illustrated in FIG. 2, the touchsensor input unit 22 is provided on thekey input unit 19, so that even if the area of the operation input unit is small, such as a cellular phone, Touch sensor input can be performed. In the mobilecommunication terminal device 11 shown in FIG. 2, for example, by making a hole in thebase material 80 where the x electrode 31 and the y electrode 32 are not arranged, thekey input unit 19 from above the touchsensor input unit 22 is formed. Can be operated. Further, when the user uses the touch sensor, if the finger is brought close to the hole provided in thebase material 80, the amount of change in the capacitance recognized by the electrode pair near the hole is increased. Get smaller. Therefore, it is preferable that theCPU 12 corrects the output of the electrode pair near the hole by using the sensor correction parameter so that the output level is about the same as that when the finger is directly above. Note that the touchsensor input unit 22 may be provided below thekey input unit 19.

本実施の形態において、変化量検出手段は、タッチセンサ入力部２２によって実現される。座標検出手段は、静電容量制御部２１によって実現される。 In the present embodiment, the change amount detection means is realized by the touchsensor input unit 22. The coordinate detection means is realized by thecapacitance control unit 21.

次に、図５を参照して本実施の形態の動作について説明する。図５は、本実施の形態における携帯通信端末装置の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the mobile communication terminal device according to the present embodiment.

携帯通信端末装置１１が着信の待ち受け状態にある場合（ステップＳ３０１）、キー入力部１９は、例えば定期的に、キー操作部が押下されたか否かを判定する（ステップＳ３０２）。使用者がキー操作部を押下して、３次元座標入力機能をサポートしたゲームや手書きメモ機能等のアプリケーションの起動が指示されると（ステップＳ３０２のＹ）、キー入力部１９は、割込みコントローラ１６にその旨の通知を行う。また、割込みコントローラ１６は、ＣＰＵ１２に対して割り込みを発生する（ステップＳ３０３）。キー操作部が押下されない場合には（ステップＳ３０２のＮ）、ステップＳ３０１に移行する。 When the mobilecommunication terminal device 11 is in a standby state for incoming calls (step S301), thekey input unit 19 determines, for example, periodically whether or not the key operation unit is pressed (step S302). When the user depresses the key operation unit and is instructed to start an application such as a game supporting the three-dimensional coordinate input function or a handwritten memo function (Y in step S302), thekey input unit 19 causes the interruptcontroller 16 to To that effect. The interruptcontroller 16 generates an interrupt for the CPU 12 (step S303). If the key operation unit is not pressed (N in step S302), the process proceeds to step S301.

ＣＰＵ１２は、ステップＳ３０３で発生された割り込みに応じて、ＲＯＭ１３に記憶された３次元座標入力機能をサポートしたアプリケーションおよび静電容量方式センサプログラムを作業用メモリ１４に読み出すとともに、センサ補正パラメータ用格納メモリ１５に記憶されたセンサ補正パラメータを作業用メモリ１４に読み出す（ステップＳ３０４）。ＣＰＵ１２は、３次元座標入力機能をサポートしたアプリケーションを起動するとともに、タッチセンサ制御用プログラムを実行する（ステップＳ３０５）。 In response to the interrupt generated in step S303, theCPU 12 reads the application and the capacitive sensor program supporting the three-dimensional coordinate input function stored in theROM 13 into thework memory 14, and stores the sensor correction parameter storage memory. The sensor correction parameters stored in 15 are read out to the work memory 14 (step S304). TheCPU 12 activates an application that supports the three-dimensional coordinate input function and executes a touch sensor control program (step S305).

ＣＰＵ１２は、センサ補正パラメータを用いて静電容量制御部２１の初期化を行う（ステップＳ３０６）。例えば、使用者は、導体である手等で携帯通信端末装置１１を保持するため、携帯通信端末装置１１を保持している手や入力を行う指とタッチセンサ入力部２２との距離によって、誤動作することがある。そのため、使用者が携帯通信端末装置１１を保持している状態で初期化を行うことが望ましい。 TheCPU 12 initializes thecapacitance control unit 21 using the sensor correction parameter (step S306). For example, since the user holds the mobilecommunication terminal device 11 with a hand that is a conductor, the user malfunctions depending on the distance between the hand holding the mobilecommunication terminal device 11 and the input finger and the touchsensor input unit 22. There are things to do. Therefore, it is desirable to perform initialization while the user holds the mobilecommunication terminal device 11.

タッチセンサ入力部２２は、例えば定期的に、使用者によって指や入力ペン等の被検出体１００が近付けられたか否か、すなわち、各電極対における静電容量が変化したか否かを判定する（ステップＳ３０７）。被検出体１００がタッチセンサ入力部２２に近付けられると（ステップＳ３０７のＹ）、タッチセンサ入力部２２は、各電極対における静電容量の変化量をアナログ量として静電容量制御部２１に出力する（ステップＳ３０８）。被検出体１００がタッチセンサ入力部２２に近付けられない場合には（ステップＳ３０７のＮ）、ステップＳ３０７に移行する。 For example, the touchsensor input unit 22 periodically determines whether or not the detectedobject 100 such as a finger or an input pen is approached by the user, that is, whether or not the capacitance of each electrode pair has changed. (Step S307). When thedetection object 100 is brought close to the touch sensor input unit 22 (Y in step S307), the touchsensor input unit 22 outputs the amount of change in capacitance in each electrode pair as an analog amount to thecapacitance control unit 21. (Step S308). When thedetection target 100 cannot be brought close to the touch sensor input unit 22 (N in Step S307), the process proceeds to Step S307.

静電容量制御部２１は、タッチセンサ入力部２２から入力した各電極対の静電容量の変化量に基づいて、入力座標のｘ座標、ｙ座標およびｚ座標を示す座標データをデジタル値として生成し、割込みコントローラ１６に入力が行われたことを通知する。割込みコントローラ１６は、ＣＰＵ１２に対して割り込みを発生する（ステップＳ３０９）。 Thecapacitance control unit 21 generates coordinate data indicating the x-coordinate, y-coordinate, and z-coordinate of input coordinates as digital values based on the amount of change in capacitance of each electrode pair input from the touchsensor input unit 22. Then, the interruptcontroller 16 is notified that the input has been made. The interruptcontroller 16 generates an interrupt to the CPU 12 (Step S309).

ＣＰＵ１２は、ステップＳ３０９で発生された割り込みに応じて、静電容量制御部２１から入力座標の座標データを入力し（ステップＳ３１０）、センサ補正パラメータを用いて各座標データの座標補正を行い（ステップＳ３１１）、アプリケーションに対し座標データを出力して（ステップＳ３１２）、ステップＳ３０７に移行する。座標補正を行うためのセンサ補正パラメータは、例えば、製品出荷時に設定される。例えば、携帯通信端末装置の検査時に、各電極対の出力が示す座標と実際の被検出体１００の近接位置とを位置させるための補正データを得て、そのデータをセンサ補正パラメータとする。 In response to the interrupt generated in step S309, theCPU 12 inputs coordinate data of input coordinates from the capacitance control unit 21 (step S310), and performs coordinate correction of each coordinate data using the sensor correction parameter (step S310). (S311), coordinate data is output to the application (step S312), and the process proceeds to step S307. The sensor correction parameter for performing the coordinate correction is set at the time of product shipment, for example. For example, at the time of inspection of the mobile communication terminal device, correction data for positioning the coordinates indicated by the output of each electrode pair and the actual proximity position of the detectedobject 100 is obtained, and the data is used as a sensor correction parameter.

以上に説明したように、本実施の形態によれば、感度の高い静電容量方式センサを用いることにより、２次元座標の入力に加えて、空間上にある被検出体の位置を３次元座標として入力することができる。そのため、例えば、ゲーム等のアプリケーションにおいて、奥行きや操作の強弱を表すことができる。また、使用者が携帯通信端末装置を保持している状態で、静電容量制御部の初期化を行うことから、誤動作を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, by using a capacitive sensor with high sensitivity, in addition to inputting a two-dimensional coordinate, the position of a detected object in space is converted into a three-dimensional coordinate. Can be entered as Therefore, for example, in an application such as a game, the depth and strength of operation can be expressed. In addition, since the capacitance control unit is initialized while the user is holding the mobile communication terminal device, malfunction can be prevented.

また、本実施の形態の座標入力装置は、携帯電話機などのキー入力部の領域を有する装置に適用するのに特に効果的である。なぜなら、キー入力部には多数の操作スイッチ（ボタン）が設けられているので、指等が接触することによって位置を認識するように構成されている場合には、位置検出に係る接触部の面積が確保できないおそれがある。しかし、本実施の形態では、非接触でｘ，ｙ，ｚ座標を検出できるので、接触部の面積が確保できない場合でも、広い範囲に亘る位置を検出することができる。 In addition, the coordinate input device of the present embodiment is particularly effective when applied to a device having an area of a key input unit such as a mobile phone. Because the key input unit is provided with a large number of operation switches (buttons), the area of the contact part related to position detection is determined when the position is recognized by touching a finger or the like. May not be secured. However, in this embodiment, the x, y, and z coordinates can be detected in a non-contact manner, so that a position over a wide range can be detected even when the area of the contact portion cannot be ensured.

なお、本実施の形態では、タッチセンサとして複数のｘ電極と複数のｙ電極とを用いた構造のものが使用されているが、タッチセンサとしてワンシート型のものを使用してもよい。また、上記の説明では、携帯通信端末装置として携帯電話機を例示したが、ＰＨＳ、ＰＤＡやその他の携帯通信端末装置であってもよい。 In the present embodiment, a touch sensor having a structure using a plurality of x electrodes and a plurality of y electrodes is used, but a touch sensor may be used as a touch sensor. In the above description, a mobile phone is exemplified as the mobile communication terminal device. However, PHS, PDA, and other mobile communication terminal devices may be used.

本発明は、空間上にある被検出体の位置を３次元座標として入力する場合に効果的に適用できる。 The present invention can be effectively applied when inputting the position of a detection object in space as three-dimensional coordinates.

本発明による座標入力装置を備える携帯通信端末装置の実施の一形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of a portable communication terminal device provided with the coordinate input device by this invention.携帯通信端末装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a portable communication terminal device.被検出体の位置を検出する方法の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the method of detecting the position of a to-be-detected body.タッチセンサ入力部の例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of a touch sensor input part.本実施の形態における携帯通信端末装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the portable communication terminal device in this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１１携帯通信端末装置
１２ＣＰＵ
１３ＲＯＭ
１４作業用メモリ
１５センサ補正パラメータ用格納メモリ
１６割込みコントローラ
１８送受信部
１９キー入力部
２０表示部
２１静電容量制御部
２２タッチセンサ入力部
２８電源供給部
２９バッテリ11 Mobilecommunication terminal device 12 CPU
13 ROM
DESCRIPTION OFSYMBOLS 14Work memory 15 Sensor correctionparameter storage memory 16 Interruptcontroller 18 Transmission /reception part 19Key input part 20Display part 21Capacitance control part 22 Touchsensor input part 28Power supply part 29 Battery

Claims

Translated fromJapanese

３次元座標系における被検出体の座標を検出可能な携帯通信端末装置であって、
導体が近接したことに基づく静電容量の変化量を検出する変化量検出手段と、
前記変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量に基づいて、前記変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、入力操作面から被検出体までの距離を被検出体のｚ座標として検出する座標検出手段と
を備えたことを特徴とする携帯通信端末装置。A mobile communication terminal device capable of detecting the coordinates of an object to be detected in a three-dimensional coordinate system,
A change amount detecting means for detecting a change amount of the capacitance based on the proximity of the conductor;
Based on the change amount of the capacitance detected by the change amount detection means, the coordinates on the input operation plane corresponding to the change amount detection means are detected as the x coordinate and the y coordinate of the detected object, and the input operation A mobile communication terminal device comprising: coordinate detection means for detecting a distance from the surface to the detected object as a z coordinate of the detected object.

座標検出手段は、変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量を予め定められた閾値と比較し、閾値よりも大きい静電容量の変化量が検出された前記変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、閾値よりも大きい静電容量の変化量が検出された前記変化量検出手段における静電容量の変化量が大きいほど、入力操作面から被検出体までの距離が小さいと判定し、被検出体のｚ座標として検出する
請求項１記載の携帯通信端末装置。The coordinate detection unit compares the amount of change in capacitance detected by the change amount detection unit with a predetermined threshold value, and corresponds to the change amount detection unit in which a change amount in capacitance greater than the threshold value is detected. The coordinates on the input operation plane to be detected are detected as the x-coordinate and the y-coordinate of the detected object, and the change amount of the capacitance in the change amount detecting means in which the change amount of the capacitance greater than the threshold is detected is large. The mobile communication terminal device according to claim 1, wherein the mobile communication terminal apparatus determines that the distance from the input operation surface to the detected object is small and detects the distance as the z coordinate of the detected object.

情報を入力するためのキー入力部を有し、
変化量検出手段は、前記キー入力部が配置されている領域に形成されている
請求項１または請求項２記載の携帯通信端末装置。It has a key input part for inputting information,
The mobile communication terminal device according to claim 1, wherein the change amount detection unit is formed in an area where the key input unit is disposed.

導体が近接したことに基づく静電容量の変化量を検出する変化量検出手段を備え、３次元座標系における被検出体の座標を検出可能な携帯通信端末装置における座標入力方法であって、
前記変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量に基づいて、前記変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、入力操作面から被検出体までの距離を被検出体のｚ座標として検出する
ことを特徴とする携帯通信端末装置における座標入力方法。A coordinate input method in a portable communication terminal device, comprising a change amount detection means for detecting a change amount of capacitance based on the proximity of a conductor, and capable of detecting the coordinates of a detected object in a three-dimensional coordinate system,
Based on the change amount of the capacitance detected by the change amount detection means, the coordinates on the input operation plane corresponding to the change amount detection means are detected as the x coordinate and the y coordinate of the detected object, and the input operation A coordinate input method in a mobile communication terminal device, wherein a distance from a surface to a detected object is detected as a z coordinate of the detected object.

３次元座標系における被検出体の座標を検出可能な座標入力装置であって、
導体が近接したことに基づく静電容量の変化量を検出する変化量検出手段と、
前記変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量に基づいて、前記変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、入力操作面から被検出体までの距離を被検出体のｚ座標として検出する座標検出手段と
を備えたことを特徴とする座標入力装置。A coordinate input device capable of detecting the coordinates of an object to be detected in a three-dimensional coordinate system,
A change amount detecting means for detecting a change amount of the capacitance based on the proximity of the conductor;
Based on the change amount of the capacitance detected by the change amount detection means, the coordinates on the input operation plane corresponding to the change amount detection means are detected as the x coordinate and the y coordinate of the detected object, and the input operation A coordinate input device comprising: coordinate detection means for detecting a distance from the surface to the detected object as a z coordinate of the detected object.

座標検出手段は、変化量検出手段によって検出された静電容量の変化量を予め定められた閾値と比較し、閾値よりも大きい静電容量の変化量が検出された前記変化量検出手段に相当する入力操作平面上の座標を被検出体のｘ座標およびｙ座標として検出するとともに、閾値よりも大きい静電容量の変化量が検出された前記変化量検出手段における静電容量の変化量が大きいほど、入力操作面から被検出体までの距離が小さいと判定し、被検出体のｚ座標として検出する
請求項５記載の座標入力装置。The coordinate detection unit compares the amount of change in capacitance detected by the change amount detection unit with a predetermined threshold value, and corresponds to the change amount detection unit in which a change amount in capacitance greater than the threshold value is detected. The coordinates on the input operation plane to be detected are detected as the x-coordinate and the y-coordinate of the detected object, and the change amount of the capacitance in the change amount detecting means in which the change amount of the capacitance greater than the threshold is detected is large. The coordinate input device according to claim 5, wherein it is determined that the distance from the input operation surface to the detected object is small, and is detected as the z coordinate of the detected object.