JP2009237856A - Touch panel device - Google Patents
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Description
本発明は、電波ビームを利用したタッチパネル装置に関する。 The present invention relates to a touch panel device using a radio wave beam.
従来のタッチパネル装置は、少なくとも1つの入力操作面を有した操作部にセンシング手段を備え操作する指の位置を特定する方式が主流である。例えば、操作部に抵抗膜を形成し抵抗値の変化から接触位置を特定する方式、操作部の略全面に電極を形成し静電容量結合の変化から接触位置を特定する方式などである。また、操作部にセンシング手段を備えず操作する指の位置を特定する方式もある。例えば、入力操作面の周囲、且つ上方側に赤外線の投光素子と受光素子を対向するように複数配置し、操作する指により遮光された位置から接触位置を特定する方式である。 A conventional touch panel device is mainly provided with a sensing unit in an operation unit having at least one input operation surface to specify the position of a finger to be operated. For example, there is a method in which a resistance film is formed on the operation portion and the contact position is specified from a change in resistance value, and an electrode is formed on substantially the entire surface of the operation portion and the contact position is specified from a change in capacitance coupling. There is also a method of specifying the position of a finger to be operated without providing a sensing means in the operation unit. For example, there is a system in which a plurality of infrared light projecting elements and light receiving elements are arranged around the input operation surface and on the upper side so as to face each other, and a contact position is specified from a position shielded by an operating finger.
操作部にセンシング手段を備え操作する指の位置を特定するタッタッチパネル装置の場合、電気回路が入力操作面に形成されるため使用環境が限定されて水を使用する場所に設置することは困難である。また、光電センサ(赤外線センサ)を利用し操作部にセンシング手段を備えず操作する指の位置を特定するタッチパネル装置の場合、浴室などの高湿度環境下に設置したとき浴室内に発生する湯気や結露により誤検知が発生する可能性がある。さらに、入力操作面が一段低い場所に設置されるため、洗面所や台所など水を使用する場所に設置したとき飛散した水は入力操作面の外周部に溜まりやすく水垢やカビの発生原因となり、衛生性に劣る。 In the case of a touch panel device that has a sensing means in the operation unit and identifies the position of a finger to be operated, since the electric circuit is formed on the input operation surface, the use environment is limited and it is difficult to install it in a place where water is used. is there. In addition, in the case of a touch panel device that uses a photoelectric sensor (infrared sensor) to specify the position of a finger to be operated without providing a sensing means in the operation unit, steam generated in the bathroom when installed in a high humidity environment such as a bathroom False detection may occur due to condensation. In addition, since the input operation surface is installed in a place that is one step lower, water scattered when installed in a place where water is used such as a washroom or kitchen tends to accumulate on the outer periphery of the input operation surface, causing scale and mold generation. Poor hygiene.
従って、本発明の目的は、耐水性・衛生性に優れたタッチパネル装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a touch panel device excellent in water resistance and hygiene.
上記目的を達成するために請求項1記載の発明は、複数の入力操作面を備えた操作部と、高周波信号を生成する発振回路と、前記発振回路により生成された高周波信号を電波ビームとして放射する送信アンテナと、前記送信アンテナから放射された電波ビームを受信する複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナに接続され、前記受信アンテナに流れる電流成分を検波する複数のダイオードと、前記複数のダイオードの検波結果(受信電力)に基づいて、使用者の指が前記操作部に接触または近傍まで接近したことを判断する制御部と、
前記制御部の判断結果を外部に出力する出力部とを備え、前記送信アンテナから前記受信アンテナに向かう電波ビームの放射線上に前記操作部が配置されたタッチパネル装置であって、前記複数の入力操作面に対応する前記複数の受信アンテナのうち少なくとも2つに流れる電流成分が所定の閾値以下になった時、前記制御部は前記操作部の前縁に対し遠い側の前記入力操作面に使用者の指が接触または近傍まで接近したことを確定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
An output unit that outputs the determination result of the control unit to the outside, wherein the operation unit is disposed on radiation of a radio wave beam from the transmission antenna toward the reception antenna, wherein the plurality of input operations When the current component flowing in at least two of the plurality of receiving antennas corresponding to the surface is equal to or less than a predetermined threshold, the control unit is placed on the input operation surface farther from the front edge of the operation unit. It is characterized in that it is determined that the finger is touched or approached to the vicinity.
本発明によれば、耐水性・衛生性に優れたタッチパネル装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the touchscreen apparatus excellent in water resistance and hygiene can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明におけるタッチパネル装置について説明する。
尚、以下実施例における図面の基板の厚みやパターン寸法は説明の都合上、実際の形状とは異なる。
図1は、本発明におけるタッチパネル装置の第1実施形態を示す、ブロック図である。図2は、同、側面図である。
Hereinafter, the touch panel device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following examples, the thickness of the substrate and the pattern dimensions in the drawings are different from actual shapes for convenience of explanation.
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a touch panel device according to the present invention. FIG. 2 is a side view of the same.
本発明のタッチパネル装置は、操作部54と送信部51と受信部52と制御部53とから構成されている。操作部54には誘電体(樹脂や陶器)からなる基材の一方の表面側に使用者が認識できる少なくとも1つの入力操作面31を備えている。送信部51には高周波信号を生成する発振回路と、発振回路により生成された高周波信号を電波ビームとして放射する送信アンテナを備えている。受信部52には送信アンテナから放射された電波ビームを受信する少なくとも1つの受信アンテナと、受信アンテナに接続され、受信アンテナに流れる電流を検波する検波素子としてダイオードを備えている。制御部53にはダイオードにて検波された検波信号を、増幅して比較し易くするための増幅回路(オペアンプを使用し構成)と、増幅された検波信号に基づいて使用者の指が入力操作面31に接触または近傍まで接近したことを判断する動作判断回路(CPU:中央演算処理装置を使用し構成)と、動作判断回路の判定結果に応じて負荷を駆動するための駆動信号や操作が確定したことを使用者に報知する報知信号を有線または無線にて外部に出力する出力回路を備えている。
The touch panel device of the present invention includes an
図2に示すタッチパネル装置は、送信部51から受信部52に向かう電波ビームの放射線上に操作部54が配置されている。入力操作面31よりも奥側(操作する指の進入方向とは反対側)、且つ操作部54に対し略直角に配置された誘電体(樹脂や陶器)からなる隠蔽基材32の背面(指と対向しない面)に送信部51(送信アンテナ)が斜めに傾けて設置されている。図3に示す送信部51は、内部に層状の第1接地電極13が略全面に形成された第1基板11の一方の表面に送信アンテナとして作用する薄膜矩形状の送信電極12が形成されている。第1基板11の他方の表面には、不要な電磁波をシールドするとともに第1基板11と対向する天面に所定の周波数で発振させるための図示しない周波数調整手段(螺子)を備えた金属ケース16が設置され、その内部に図示しない発振回路(電界効果トランジスタと誘電体共振器を利用し高周波信号を生成、またはガンダイオードを利用し高周波信号を生成)が形成されている。図示しない発振回路により生成された高周波信号は、第1基板11の表面を貫通する導通孔15により送信電極12に送信され、送信電極12から電波ビームとして放射される。導通孔15はインピーダンスが50Ωとなる送信電極12の内部に設けられている。送信電極12は、高周波信号(使用周波数)の約半波長(λg/2:λg…第1基板11を伝搬する高周波信号の波長である。また、真空中における高周波信号の電波の波長をλ、第1基板11の比誘電率をεrとすると、λ=εr1/2・λgである。)の長さL1を少なくとも一辺にもつ矩形状の薄膜電極であり、第1接地電極13が反射板として作用するマイクロストリップ構造の送信アンテナである。従って、送信電極12から放射される電波ビームを、第1接地電極13を境界として第1基板11面に対し最大強度放射方向が略鉛直方向となる前方(第1接地電極13に対し送信電極12が形成された方向)に効率良く電波ビームを放射することができる。この時の電波ビームの放射形状は、図4に示すように励振方向と平行するA−A’面の半値角をθ1、励振方向と直交するB−B’面の半値角をθ2とすると、θ1>θ2と励振方向と平行する方向に直径が長い楕円形状となる。ここでいう、略鉛直方向とは±5°の範囲であり、電波ビームの放射特性を考慮すると±5°ならば鉛直方向と見なすことができる。
In the touch panel device illustrated in FIG. 2, an
操作部54の背面(指と対向しない面)には、空間を設けて入力操作面31と略平行に受信部52が設置されている。図5に示す受信部52は、内部に層状の第2接地電極23が略全面に形成された第2基板21の一方の表面に受信アンテナとして作用する薄膜矩形状の受信電極22a、22bが形成されている。そして、受信電極22aの片端にはダイオード24のカソード端子が接続され、受信電極22aの片端と対向する受信電極22bの片端にはダイオード24のアノード端子が接続されている。受信電極22a、22bの励振方向における1辺の長さL2は第2基板21の比誘電率を加味した上での高周波信号の約4分の1波長であり、対向する端面近傍がダイオード24にて接続された受信電極22aと受信電極22bはダイポールアンテナ構造を有する1つの受信アンテナである。ダイオード24のアノード端子は導通孔25aを介し第2接地電極23に、カソード端子は導通孔25bを介し第2基板21の他方の表面に形成された制御部53に各々接続されている。
On the back surface of the operation unit 54 (the surface that does not face the finger), a
電波ビームは樹脂や陶器などの誘電体部材を透過する性質を有しているため、送信部51と受信部52を樹脂や陶器で形成された基材の背後に隠蔽した状態で、入力操作面31に接触または近傍まで接近した指を検出することができる。
また、静電容量の変化を認識するための電極を樹脂や陶器で形成された基材の背後に設置し電極容量の変化から入力操作面に接触または近傍まで接近した指を検出する方法が容易に考えられるが、基材の厚みが数ミリメートル程度であれば良いが厚くなるほど静電容量の変化率が小さくなる。また、基材の背面がフラットならば良いが陶器など表面が凸凹した背面に設置すると場所により静電容量の変化率が異なるため誤検知が発生する可能性がある。電波ビームの透過特性は基材の厚みや基材表面の凸凹に殆ど影響は受けないため使用者の指が入力操作面31に接触または近傍まで接近したことを容易に判断できる。
Since the radio wave beam has a property of passing through a dielectric member such as resin or ceramic, the input operation surface is concealed behind the base made of resin or ceramic. A finger that is in contact with or close to 31 can be detected.
In addition, an electrode for recognizing changes in capacitance is placed behind a substrate made of resin or earthenware, and it is easy to detect a finger that touches or approaches the input operation surface from the change in electrode capacitance. However, the thickness of the substrate may be about several millimeters, but the capacitance change rate decreases as the thickness increases. In addition, it is sufficient if the back surface of the base material is flat, but if it is installed on a back surface with an uneven surface, such as pottery, the rate of change in capacitance varies depending on the location, so that erroneous detection may occur. Since the transmission characteristics of the radio wave beam are hardly affected by the thickness of the base material and the unevenness of the base material surface, it can be easily determined that the user's finger is in contact with or close to the
一方で、電波ビームを利用さえすればどのようなセンシング形態でも良いと言う訳ではない。操作部54の背面に電波ビームを送受信しドップラー効果により移動する物体を検知できるドップラーセンサを設置した場合、操作する指の速度が極端に遅いとドップラー信号の電圧振幅値が小さくなる、指の静止状態を検知できないことからタッチパネル装置のセンシング手段には不向きである。
On the other hand, as long as a radio wave beam is used, it does not mean that any sensing form is acceptable. When a Doppler sensor capable of detecting a moving object by transmitting and receiving radio beams and detecting the Doppler effect is installed on the back of the
入力操作面31が1つまたは複数配置された入力操作面の間隔がある程度広ければ、操作部54の背面に送信部51と受信部52の両方を設置して送信部51から電波ビームを放射し、操作部54上の指に反射して戻ってきた電波ビームを受信部52にて受信すれば、使用者の指が入力操作面31に接触また近傍まで接近したことを容易に判断できる。
しかしながら、比較的狭い範囲に入力操作面が複数配置されるタッチパネル装置の場合、指の進入角度や大きさにより指から反射される電波ビームの反射量が異なるため、使用者の指が接触または近傍まで接近した入力操作面を精度良く特定することは困難となる。
If the interval between the input operation surfaces on which one or more
However, in the case of a touch panel device in which a plurality of input operation surfaces are arranged in a relatively narrow range, the amount of reflection of the radio wave beam reflected from the finger varies depending on the approach angle and size of the finger, so that the user's finger touches or is near It is difficult to accurately identify the input operation surface that is close to
本発明のタッチパネル装置は、送信部51から受信部52に向かう電波ビームの放射線上に操作部54が配置されているため、操作部54上に操作する指が存在しないときダイオード24にて検波される受信信号(受信電力)は大きくなる。一方、操作部54に操作する指が進入したとき受信アンテナ(受信電極22a、22b)に流れる電流が減少しダイオード24にて検波される受信信号(受信電力)が小さくなる。従って、ダイオード24にて検波される受信信号の電圧値減少(受信電力の低下)を検出すれば、使用者の指が操作部54に備えた入力操作面31に接触また近傍に接近したことを容易に判断できる。また、受信アンテナのみを入力操作面の配置や数量に併せて対となる位置に設置すれば良いので、比較的狭い範囲に入力操作面が複数配置されるタッチパネル装置の場合であっても使用者の指が接触または近傍まで接近した入力操作面を精度良く特定できる。送信アンテナから放射される電波ビームを効率良く遮断することを考慮すると、受信電極22a、22bの電極形状は励振方向と直交する端辺の長さが指の幅(1センチメートル前後)よりも短いことが好ましい。
In the touch panel device of the present invention, since the
本発明のタッチパネル装置は、少なくとも受信部52(受信アンテナ)を誘電体からなる基材の背面に設置し送信アンテナから放射された電波ビームを受信して検波された受信信号に基づいて入力操作面31に接触または近傍まで接近した指を容易に判断できるため耐水性に優れる。また、操作部54およびその周囲がほぼ平坦であるため清掃性に優れ、水が滞留する場所もないため衛生性に優れる。また、センシング手段が操作部54やその周辺に露出しないため外部からの衝撃による破壊を防止することができる。
The touch panel device according to the present invention has an input operation surface based on a received signal detected by receiving a radio wave beam radiated from a transmitting antenna by installing at least a receiving unit 52 (receiving antenna) on a back surface of a dielectric base. Since it is possible to easily determine a finger that is in contact with or close to 31, the water resistance is excellent. Moreover, since the
光電センサから発光される光電ビームの1波長は比較的短く(赤外線は数ナノメートル程度)、投光素子から発光される光電ビームは指向角が小さく直進性が高いため、投光素子と受光素子を1対にて複数配置しなければならない。光電ビームに対し電波ビームの1波長は極端に長い。例えば、電波ビームとなる高周波信号の周波数を10・50〜10.55GHzとすると、1波長は約28ミリメートルとなり、送信アンテナから放射される電波ビームは指向角が大きく広範囲に放射される。従って、操作部54に複数の入力操作面を備えたとき入力操作面の配置や数量に併せて対となる位置に複数配置される受信アンテナに対し、送信アンテナの構造や電極形状を変更すれば1つの送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて電波ビームを放射することができ、シンプルな構成でタッチパネル装置を提供できる。
Since one wavelength of the photoelectric beam emitted from the photoelectric sensor is relatively short (infrared is about several nanometers), and the photoelectric beam emitted from the light projecting element has a small directivity and high straightness, the light projecting element and the light receiving element Must be arranged in pairs. One wavelength of the radio wave beam is extremely long with respect to the photoelectric beam. For example, if the frequency of a high-frequency signal that becomes a radio wave beam is 10.50 to 10.55 GHz, one wavelength is about 28 millimeters, and the radio wave beam radiated from the transmitting antenna has a large directivity angle and is radiated over a wide range. Accordingly, when the
本発明のタッチパネル装置は、送信部51に備えた送信アンテナと受信部52に備えた受信アンテナは双方とも垂直偏波方式ではあるが、送信電極12と受信電極22a、22bとでは形状が異なっている。受信電極22a、22bを一対とする受信アンテナは、電極の形状が励振方向と直交する端辺の長さが短いダイポールアンテナ構造であるため、操作部54の前縁から進入する指の進入方向と受信アンテナの励振方向とが略平行、即ち受信アンテナ(受信電極)の励振方向が操作部54の前縁に対し略直交するよう操作部54の背面に受信アンテナを設置すれば、大人と子供とで指の大きさが変動しても送信アンテナから受信アンテナに向かって放射される電波ビームをほぼ同じ割合にて遮断することができ、検知精度の向上が図れる。また、受信アンテナの励振周波数が比較的低い領域で受信電極の形状が大型化しても送信アンテナから受信アンテナに向かって放射される電波ビームを指で遮断することができる。操作部54の前縁は必ずしも直線である必要はなく円弧でも良い。そのとき円弧の接線と受信アンテナの励振方向とが略直交する。ここでいう操作部54の前縁に対し略直交するとは90°±10°の範囲を指す。
In the touch panel device of the present invention, the transmission antenna provided in the transmission unit 51 and the reception antenna provided in the
第2基板21の一方の表面に形成された受信電極22a、22bを一対とする受信アンテナは、第2基板21の内部に形成された第2接地電極23が反射板として作用するマイクロストリップ構造であるため、ダイポールアンテナではあるが無指向性ではなく前方(第2接地電極23に対し受信電極22a、22bが形成された方向)から入射する電波ビームを効率良く受信できる。また、第2基板21の内部または他方の表面に第2接地電極23を略全面に形成することにより、入力操作面の配置や数量に併せて対となる位置に複数の受信アンテナ(受信電極)が配置された場合でも後方(受信電極に対し第2接地電極23が形成された方向)からの電波ビームの回り込みを抑制することができ、指の位置を精度良く特定できる。
The receiving antenna having a pair of receiving
本発明のタッチパネル装置は、送信部51に備えた送信アンテナと受信部52に備えた受信アンテナの励振周波数を同じとしたが、使用する高周波信号の周波数に対し受信アンテナの励振周波数が、VSWR(定在波比)<1となる周波数帯域であれば励振周波数が相違していてもセンシング性能に殆ど影響は無い。従って、高周波信号の周波数に対し受信アンテナの励振周波数を高く設定すれば、受信アンテナの小型化が図れ分解能が高いタッチパネル装置を提供できる。
In the touch panel device according to the present invention, the excitation frequency of the transmission antenna provided in the transmission unit 51 and the reception antenna provided in the
本発明のタッチパネル装置は、受信部52と制御部53を第2基板21上に一体に備えているため、ノイズ耐性に優れているとともに取り扱いが容易で施工性に優れる。一方、必ずしも一体である必要はなく設置スペースに応じて変更することができる。例えば、増幅回路は第2基板21上に配置して動作判断回路や出力回路は別の基板に形成しても良い。
Since the touch panel device of the present invention includes the receiving
制御部53に備えた動作判断回路は、直接、またはコンパレータを介しマイコン(CPU)の入力ポートに入力された受信信号の入力タイミングや入力期間に応じて、使用者の指が入力操作面31に接触または近傍まで接近したことを判断すれば良い。操作部54に複数の入力操作面を備え、入力操作面と一対で複数の受信アンテナが比較的狭い間隔にて配置されるときや操作部54の基材の厚みが一定でないときは、CPUのアナログ電圧をデジタル電圧に変換する機能を有したAD変換機能ポートにダイオードにて検波した受信信号を入力して比較すれば良い。本実施例に記載していないが、制御部53には必要に応じて動作判断回路の前段に必要な周波数成分のみを抽出する高周波・低周波フィルター回路を組み込むこともできる。
The operation determination circuit provided in the
図6は、本発明におけるタッチパネル装置の第2実施形態を示す、(a)正面図、(b)側面図、(c)上面視図である。図7は、動作判断回路に入力される電圧波形を示すグラフである。
以下、前述した実施例と重複する部分の記載については説明を省略する。
図6に示すタッチパネル装置は、誘電体(樹脂や陶器)からなる基材の一方の表面側に使用者が認識できる複数の入力操作面31a、31b、31c、31dを配置した操作部54を備えている。操作部54に進入する指の進入方向側を操作部54の前縁とすると、操作部54は前縁から奥側に向かい入力操作面31d、入力操作面31c、入力操作面31b、入力操作面31aの順序にて直線上に配置されている。入力操作面31aよりもさらに奥側、且つ上方側に電波ビームを前方に放射する送信アンテナ(送信電極12a、12b)を備えた送信部51が設置され、操作部54の背面には送信部51から放射された電波ビームを受信する複数の受信アンテナ(受信電極22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h)を備えた受信部52が設置されている。
FIG. 6: is (a) front view, (b) side view, (c) top view which shows 2nd Embodiment of the touchscreen apparatus in this invention. FIG. 7 is a graph showing a voltage waveform input to the operation determination circuit.
Hereinafter, description of the description of the part which overlaps with the Example mentioned above is abbreviate | omitted.
The touch panel device shown in FIG. 6 includes an
送信部51は、図3に示した送信部51に対し送信アンテナが異なる。図8に示す送信部51は、第1基板11の一方の表面には励振方向と直交する端面が対向するように送信電極12aと送信電極12bが形成され、電力均等分配回路となる伝送線路17にて互いに接続され、伝送線路17の分岐点に第1基板11の他方の表面に形成された図示しない発振回路と接続される導通孔15が形成されている。導通孔15から送信電極12bまでの伝送線路17の長さは導通孔15から送信電極12aまでの伝送線路17の長さよりも長く、送信電極12aに対し送信電極12bに高周波信号が伝播されるタイミング(位相)は90〜110degree遅れる。従って、送信電極12a、12bから放射され統合された電波ビームの最大強度放射方向は図9に示すように図中下側(A’)方向に傾く。この時の送信アンテナから放射される電波ビームの放射形状は励振方向と平行するA−A’面の半値角をθ1、励振方向と直交するB−B’面の半値角をθ2とすると、θ1>θ2と励振方向と平行する方向に直径が長い楕円形状となる。図2に示したタッチパネル装置は送信部51を隠蔽基材32に対し斜めに傾けて設置し第1基板11面に対し電波ビームを略鉛直方向に電波ビームを放射していたが、図6に示したタッチパネル装置は送信部51を隠蔽基材32に対し平行に設置し、第1基板11面に対し電波ビームを略鉛直方向から斜め下方側に向けて放射している。このように送信部51(送信アンテナ)から放射される電波ビームの放射形状は、赤外線を利用した光電センサとは異なり送信アンテナの構造(送信電極の形状や数量および配置)を変えることにより任意に設定できる。従って狭い空間にも送信アンテナを容易に設置できる。
The transmission unit 51 is different in transmission antenna from the transmission unit 51 shown in FIG. 8 includes a
また、第1基板11面に対し電波ビームを略鉛直方向から斜め下方側に向ける構造として、図10に示すような空間ビーム形成方式を採用した送信アンテナも考えられる。発振回路にて生成された高周波信号が直接、供給される給電素子12と、給電素子12が励振することにより励起され導波器として作用する無給電素子18が、第1基板11の一方の表面に給電素子12の励振方向と直交する端面と無給電素子18の端面とが対向するよう所定の間隔を設けて形成されている。図9に示した送信アンテナと比較すると、伝送線路17を必要としないため送信アンテナの小型化が図れ、励振方向と平行する方向(図中上下方向)の半値角θ1がより広い状態で電波ビームを斜め下方側に向け放射することができるため、操作部54に配置される入力操作面の設置範囲を広げることができる。
Further, as a structure in which the radio wave beam is directed obliquely downward from the substantially vertical direction with respect to the surface of the
また、受信アンテナについても同様に電波ビームを受信する受信パターンを変更することが可能であり、送信アンテナから放射される電波の放射方向に対向するように最大強度受信方向を設定すれば、入力操作面上に指が存在する時としない時とで受信アンテナに流れる電流量の差を大きくすることができ、使用者の指が入力操作面に接触また近傍まで接近したことを、さらに精度良く判断できる。 Similarly, the reception pattern for receiving a radio wave beam can be changed for the receiving antenna, and if the maximum intensity receiving direction is set so as to oppose the radiation direction of the radio wave radiated from the transmitting antenna, input operation can be performed. The difference in the amount of current flowing through the receiving antenna can be increased when a finger is present on the surface and when it is not present, so that the user's finger can be touched or approached the input operation surface more accurately. it can.
受信部52は、第2基板21の一方の表面に受信アンテナとして作用するダイポール構造の、入力操作面31aに対応する一対の受信電極22a、22bと、入力操作面31bに対応する一対の受信電極22c、22dと、入力操作面31cに対応する一対の受信電極22e、22fと、入力操作面31dに対応する一対の受信電極22g、22hとが形成されている。受信電極22a、22bにはダイオード24aが、受信電極22c、22dにはダイオード24bが、受信電極22e、22fにはダイオード24cが、受信電極22g、22hにはダイオード24dが各々接続され、各ダイオード24a、24b、24c、24dにて検波された受信信号は第2基板21の他方の表面に備えた制御部53に送信される。
The receiving
送信アンテナから放射される電波ビームは比較的1波長が長いため、例えば、高周波信号の周波数を10・50〜10.55GHzとすると、1波長は約28ミリメートルとなり、送信アンテナの前方に約14mm間隔にて電波の放射強度がゼロから最大まで変化する領域が連続的に生じる。そのため、複数の受信アンテナを適当に等間隔で配置した場合、各ダイオード24a、24b、24c、24dにて検波される受信信号(受信電力)にバラつきが生じ、操作部54上に操作する指が存在しないとき、既に受信信号の電圧値レベルが高い場所と低い場所が発生(図7、CASE1)する。そのため、指が操作部24に進入した時に、どの入力操作面31a、31b、31c、31dに接触したのかを精度良く判断することができなくなる。
Since the radio wave radiated from the transmission antenna has a relatively long wavelength, for example, if the frequency of the high-frequency signal is 10.50 to 10.55 GHz, one wavelength is about 28 millimeters, and is about 14 mm in front of the transmission antenna. The region where the radio wave radiation intensity changes from zero to the maximum occurs continuously. For this reason, when a plurality of receiving antennas are appropriately arranged at equal intervals, the received signals (received power) detected by the
送信アンテナの中心から複数の受信アンテナの中心までの各々の距離を、高周波信号の略n分の1波長×m(n・m:整数)となる位置に、複数の受信アンテナを配置することにより、操作部54上に操作する指が存在しないとき各受信アンテナの受信信号の電圧値レベル(受信電力強度)を略同一にできる。例えば、図7、CASE2は送信アンテナから2分の1波長ごとに複数の受信アンテナを配置したときに、各ダイオード24a、24b、24c、24dにて検波された電流を電圧値に変換し増幅回路により増幅した後の電圧波形を示す。従って、指が操作部24に進入した時にどの入力操作面31に接触したのかを精度良く判断することができる。本実施例における送信アンテナの中心とは、送信電極12bと対向する送信電極12aの端面中央部から、送信電極12aと対向する送信電極12bの端面中央部までの中間地点である。受信アンテナの中心とは複数の受信電極22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、に各々接続された複数のダイオード24a、24b、24c、24dの中心である。
By arranging a plurality of receiving antennas at positions where the distance from the center of the transmitting antenna to the centers of the plurality of receiving antennas is approximately 1 / n wavelength of the high-frequency signal × m (n · m: integer) When there is no finger to operate on the
本実施例に記載の受信電極22aと受信電極22bとダイオード24aを受信器2a、受信電極22cと受信電極22dとダイオード24bを受信器2b、受信電極22eと受信電極22fとダイオード24cを受信器2c、受信電極22gと受信電極22hとダイオード24dを受信器2dとすると、第2基板21の一方の表面に異なる間隔にて複数の受信器2a、2b、2c、2dが形成され、各受信器2a、2b、2c、2dの上方側に入力操作面31a、31b、31c、31dが等間隔にて配置されている。そして、入力操作面31aの下方側には少なくとも受信電極22aの他端を含む電極パターンが、入力操作面31bの下方側には少なくとも受信電極22cの他端を含む電極パターンが、入力操作面31cの下方側には少なくとも受信電極22eの他端を含む電極パターンが、入力操作面31dの下方側には少なくとも受信電極22gの他端を含む電極パターンが各々配置されている。このとき受信電極22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22hの励振方向は操作部54の前縁に対し略直交する。少なくとも送信アンテナに近い側の受信アンテナの端面を含む電極パターンが入力操作面の下方側に位置するよう受信アンテナを配置すれば、操作部54の前縁から指が進入し入力操作面目31a、31b、31c、31dの何れかに指が接触したとき、送信アンテナから放射された電波ビームを指が接触した入力操作面部分で遮断することができる。例えば、図7、CASE3は入力操作面31dに指を接触させたとき各受信器2a、2b、2c、2dにて各々検波された電流を電圧値に変換し増幅回路により増幅した後の電圧波形を示す。
The
同様に、入力操作面31aに指を接触させたときの電圧波形を図7、CASE4に示す。入力操作面31aだけでなく入力操作面31b、31c、31dにおいても電圧値レベルが低下する。入力操作面31aにおける電圧値レベルの低下は指先による電波ビームの遮断であるが、入力操作面31b、31c、31dにおける電圧値レベルの低下は指の関節付近から手の甲により電波ビームが遮断されるために発生する。従って、各受信器2a、2b、2c、2dにて各々検波された電流を電圧値に変換した値に対して閾値を設定し、閾値以下になった受信器が複数あった場合、制御部53に備えた動作判断回路にて操作部54の前縁に対し遠い側の入力操作面に使用者の指が接触または近傍まで接近したことを確定すれば、指の関節付近から手の甲による電波ビーム遮断の影響を除去し、精度良く指先の位置を特定できる。
Similarly, a voltage waveform when a finger is brought into contact with the
送信部51に電波ビームを送受信し前方の移動体を検知しドップラー信号を出力するドップラーセンサを利用すれば、操作部54に指が進入し入力操作面31a、31b、31c、31dの何れかに指が接触したとき一時的に動きが停止することを容易に認識できるため、入力操作面31a、31b、31c、31dに接触する時間で操作したか否かを識別する必要がなく応答性が向上する。
If a Doppler sensor that transmits / receives a radio beam to / from the transmission unit 51 to detect a moving body in front and outputs a Doppler signal is used, a finger enters the
本実施例では複数の受信器2a、2b、2c、2dを同一基板面上に形成したが、複数の受信器2a、2b、2c、2dを別々の基板に形成し、操作部54の背面に設置する高さを受信器ごとに変えても良く、その場合においても同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the plurality of receivers 2a, 2b, 2c, and 2d are formed on the same substrate surface. However, the plurality of receivers 2a, 2b, 2c, and 2d are formed on separate substrates, and the back of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this embodiment is only the illustration for description of this invention, and is not the meaning which limits the scope of the present invention only to this embodiment. The present invention can be implemented in various other modes without departing from the gist thereof.
11 第1基板
12、12a、12b 送信電極(給電素子)
13 第1接地電極
15 導通孔
16 金属ケース
17 伝送線路
18 無給電素子
21 第2基板
22a〜22h 受信電極
23 第2接地電極
24a〜24d ダイオード
25a、25b 導通孔
31、31a〜31d 入力操作面
32 隠蔽基材
51 送信部
52 受信部
53 制御部
54 操作部
11
DESCRIPTION OF
Claims (1)
高周波信号を生成する発振回路と、
前記発振回路により生成された高周波信号を電波ビームとして放射する送信アンテナと、
前記送信アンテナから放射された電波ビームを受信する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナに接続され、前記受信アンテナに流れる電流成分を検波する複数のダイオードと、
前記複数のダイオードの検波結果(受信電力)に基づいて、使用者の指が前記操作部に接触または近傍まで接近したことを判断する制御部と、
前記制御部の判断結果を外部に出力する出力部とを備え、
前記送信アンテナから前記受信アンテナに向かう電波ビームの放射線上に前記操作部が配置されたタッチパネル装置であって、
前記複数の入力操作面に対応する前記複数の受信アンテナのうち少なくとも2つに流れる電流成分が所定の閾値以下になった時、前記制御部は前記操作部の前縁に対し遠い側の前記入力操作面に使用者の指が接触または近傍まで接近したことを確定することを特徴とするタッチパネル装置。 An operation unit having a plurality of input operation surfaces;
An oscillation circuit for generating a high-frequency signal;
A transmission antenna that radiates a high-frequency signal generated by the oscillation circuit as a radio wave beam;
A plurality of receiving antennas for receiving radio wave beams radiated from the transmitting antenna;
A plurality of diodes connected to the plurality of receiving antennas and detecting a current component flowing through the receiving antenna;
Based on the detection results (received power) of the plurality of diodes, a control unit that determines that a user's finger is in contact with or close to the operation unit;
An output unit for outputting the determination result of the control unit to the outside,
A touch panel device in which the operation unit is arranged on radiation of a radio wave beam from the transmitting antenna toward the receiving antenna,
When the current component flowing in at least two of the plurality of receiving antennas corresponding to the plurality of input operation surfaces is equal to or less than a predetermined threshold, the control unit is configured to input the input farther from the front edge of the operation unit. A touch panel device characterized by determining that a user's finger is in contact with or close to the operation surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008082571A JP2009237856A (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Touch panel device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012088294A (en) * | 2010-09-22 | 2012-05-10 | Citizen Holdings Co Ltd | Position detection device |
JP2017519315A (en) * | 2014-04-28 | 2017-07-13 | 京東方科技集團股▲ふん▼有限公司Boe Technology Group Co.,Ltd. | Touch identification device, method and touch screen based on Doppler effect |
-
2008
- 2008-03-27 JP JP2008082571A patent/JP2009237856A/en active Pending
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