CN111538419A - 静电容式触摸面板的辅助输入工具 - Google Patents
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Abstract
一种静电容式触摸面板的辅助输入工具,将具有由能被静电容式触摸面板检测到的狭缝隔开的第一分电极和第二分电极的输入操作电极装配于绝缘性旋钮,将第一分电极与第二分电极的中心位置间的距离设为与对所述检测面进行多点触摸的两根以上的输入操作体的各中心位置间的距离相比足够短的距离(L1)。检测面的与第一分电极和第二分电极的各中心位置对置的的位置处的静电容与其周边相比变化最大,因此,在根据与其周围的位置相比静电容变化最大的位置检测出了第一分电极和第二分电极的各中心位置且其间的距离(D1)与进行多点触摸两根以上的输入操作体的各中心位置间的距离相比足够短的情况下,检测出识别为输入操作体的通过旋钮实现的输入操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种配置于静电容式触摸面板的检测面上并通过沿着检测面对旋钮进行移动操作来向静电容式触摸面板进行输入操作的静电容式触摸面板的辅助输入工具,更详细而言,涉及一种对通过手指等输入操作体实现的输入操作和通过旋钮实现的输入操作进行判别的静电容式触摸面板的辅助输入工具。
背景技术
静电容式触摸面板以触控笔、手指等输入操作体所接近的检测电极的寄生电容(输入操作体与检测电极间的静电容)增大为着眼点,根据静电容发生了变化的检测电极的布线位置来检测静电容式触摸面板的检测面上的输入位置,例如,将多根X侧检测电极和Y侧检测电极以相互绝缘交叉的方式布线成网格状,根据静电容在输入操作体接近的附近处发生变化的X侧检测电极和Y侧检测电极的配置位置来检测输入操作体的检测面上的输入位置(x,y)。
另一方面,触控笔、手指等输入操作体无法进行绕特定的旋转轴的旋转输入操作,此外,为了获取输入操作体所无法得到的输入操作性,在专利文献1至专利文献4中已知有代替输入操作体而沿着静电容式触摸面板的检测面对辅助输入工具进行移动操作的输入操作。
在使用了辅助输入工具的情况下,在静电容式触摸面板中,可以检测出通过输入操作体实现的输入操作和通过辅助输入工具实现的输入操作中的任一方,因此,有时候即便是使对辅助输入工具进行输入操作的手指、手的一部分接近静电容式触摸面板的检测面,也会误检测为通过输入操作体实现的输入操作,有必要对两者的输入操作进行判别。因此,对于专利文献1中所记载的辅助输入工具而言,辅助输入工具采用了被检测出以静电容式触摸面板上的三个点以上的触摸位置为顶点的特有的检测图案的构造,能对通过输入操作体实现的输入操作和通过辅助输入工具实现的输入操作进行判别。
以下,使用图14和图15对该现有的静电容式触摸面板的辅助输入工具100进行说明。图14的(a)是相当于辅助输入工具的操作装置100的立体图,由包括导电性的侧板部101a和绝缘树脂制的底板部101b的圆筒斗形的壳体101和直立设置于底板部101b上的三根导体支柱102a、102b、102c构成。由于三根导体支柱102a、102b、102c在圆形的底板部101b的绕中心的同心圆上以120度间隔装配于底板部101b,因此,如图14的(b)所示,三根导体支柱102a、102b、102c间的间隔相等,能形成以各导体支柱102a、102b、102c的位置为顶点的正三角形。
操作装置100将底板部101b配置于静电容式触摸面板(以下,简称为触摸面板)110的检测面110a上并在检测面110a的平面上对其进行移动操作来进行向触摸面板110的输入操作,介于检测面110a与导体支柱102之间的壳体101的底板部101b如图14的(c)所示,成为薄到能检测出触摸面板110上因导体支柱102而发生的静电容的变化的程度的足够薄的结构。
由于操作者的电位一般是接地电位,因此,在通过操作装置100进行输入操作时,当操作者的手指与三根导体支柱102a、102b、102c接触时,检测面110a的配置有导体支柱102a、102b、102c的位置处的静电容发生变化,如图15所示,触摸面板110分别检测出检测面110a上的各导体支柱102a、102b、102c的位置为触摸点T1、T2、T3。此外,由于当操作者不使用操作装置100而直接用手指(输入操作体)接近检测面110a进行输入操作时,同样,其两根手指的各位置处的静电容发生变化,因此,触摸面板110检测出检测面110a上的两根手指所接近的位置为触摸点T4、T5。
在使用了操作装置100的输入操作中,以被触摸面板110检测到的三个触摸点T1、T2、T3为顶点的形状是操作装置100上的特有的正三角形,因此,在三个各触摸点T1、T2、T3间的距离为等间隔的情况下,检测出该触摸点T1、T2、T3的位置为操作装置100的输入位置。另一方面,由于与至少两个其他触摸点T的距离不是等距离的触摸点T4、触摸点T5无法成为正三角形的顶点,因此,检测出其为操作装置100以外的手指(输入操作体)的输入位置。由此,对被触摸面板110检测到的所有触摸点T1、T2、T3、T4、T5间的距离进行比较,判别出通过手指(输入操作体)实现的输入操作,并检测出通过操作装置100实现的输入操作。
如上所述,现有的静电容式触摸面板的辅助输入工具100对辅助输入工具100上的成为特有的形状的各顶点的三个以上的触摸点T进行检测来判别辅助输入工具100的输入操作,因此,需要计算出被静电容式触摸面板110检测到的至少三个以上的多个触摸位置的各触摸点T间的距离,并对计算出的距离分别进行比较来判别出其为手指等输入操作体,存在辅助输入工具100的输入位置的检测变慢的问题。
特别是,在根据辅助输入工具100在检测面110a上的移动轨迹来检测辅助输入工具100的输入操作时,需要根据上述所有触摸点T间的距离的比较和判别为通过辅助输入工具100实现输入操作的三个触摸点T1、T2、T3的位置来计算出辅助输入工具100的输入位置,检测输入位置的一个周期的检测时间变长,因此,存在按每个周期进行检测的辅助输入工具100的输入位置的检测精度变粗的问题。
如果将用辅助输入工具100进行输入操作后的新的移动位置预测为检测到的触摸点的位置的附近,就能省略触摸点T间的距离的比较而缩短输入位置检测时间,但在触摸点的附近检测到辅助输入工具100以外的输入操作体的触摸点的情况下,会将该触摸点误认为辅助输入工具100的触摸点,误检测为辅助输入工具100的输入操作。
进而,为了将辅助输入工具100的输入操作识别为手指等输入操作体的输入操作,需要将在辅助输入工具100中操作者所接触的且配置于底面侧的至少三根导体支柱102a、102b、102c装配于壳体101,因此,辅助输入工具100的整体结构变得复杂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6391893号公报
专利文献2:日本专利第5705767号公报
专利文献3:日本再公告专利WO2016/166793号公报
专利文献4:日本专利第6403921号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是考虑了这样的现有技术的问题而完成的发明,其目的在于提供一种不用对被静电容式触摸面板检测到的触摸点T间的距离进行比较就能在短时间内识别出输入操作体并检测出辅助输入工具的输入操作的静电容式触摸面板的辅助输入工具。
此外,本发明的目的在于提供一种通过只需装配包括一组分电极的输入操作电极的简单的结构就能在静电容式触摸面板中识别出输入操作体的静电容式触摸面板的辅助输入工具。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的,方案1的静电容式触摸面板的辅助输入工具具备:绝缘性旋钮,移动自如地配置于静电容式触摸面板的检测面上;以及输入操作电极,装配于旋钮,静电容式触摸面板根据静电容在与输入操作电极对置的检测面上的位置处发生变化来检测在检测面上移动的旋钮的输入操作,所述静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,
输入操作电极具有由能被静电容式触摸面板检测到的狭缝隔开的第一分电极和第二分电极,与对检测面进行多点触摸的两根以上的输入操作体的各中心位置间的距离相比,第一分电极与第二分电极的中心位置间的距离足够短。
检测面的与第一分电极和第二分电极的各中心位置对置的的位置处的静电容与其周边位置的静电容量相比变化最大,而检测面的与狭缝对置的位置处的静电容相对而言不变,因此,在静电容式触摸面板根据静电容的变化量小的检测面上的位置检测到了狭缝的情况下,狭缝在检测面上的位置的两侧的与周围相比静电容变化最大的检测面上的位置表示第一分电极和第二分电极的各中心位置。
在检测到的第一分电极和第二分电极的各中心位置间的距离与进行多点触摸的输入操作体的各中心位置间的距离相比足够短的情况下,静电容式触摸面板检测出判别为输入操作体的辅助输入工具的旋钮的输入操作。
方案2的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,具有由能被静电容式触摸面板检测到的一个或两个以上的狭缝隔开的多个分电极,形成于多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的输入操作电极的狭缝的数量互不相同。
静电容式触摸面板能根据以与输入操作电极对置的检测面上的位置中的静电容的变化量小的位置为基础检测到的狭缝的数量来确定辅助输入工具。
方案3的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,将多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的第一分电极和第二分电极分别向检测面投影后的投影面积或投影形状的组合互不相同。
在检测面上的与第一分电极和第二分电极对置的位置处,静电容发生变化,因此,静电容式触摸面板能根据静电容发生变化的检测面上的位置来检测将第一分电极和第二分电极分别向检测面投影后的投影面积或投影形状,能根据第一分电极和第二分电极的与检测面对置的面积或形状的组合来确定辅助输入工具。
方案4的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的将第一分电极和第二分电极隔开的狭缝的宽度互不相同。
在与将第一分电极和第二分电极隔开的狭缝对置的检测面上的位置处,与其周围的位置相比静电容不变化,因此,静电容式触摸面板能根据静电容相对而言不变化的检测面上的区域来检测将狭缝向检测面投影后的投影形状,能根据狭缝的投影形状的宽度来确定辅助输入工具。
方案5的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,与输入操作电极电连接的触摸电极装配于旋钮的外周面。
捏着旋钮进行输入操作的操作者的手指接触触摸电极,输入操作电极成为操作者的电位,因此,在与输入操作电极对置的检测面上的位置处,静电容的变化更大,能高精度地检测出输入操作电极在检测面上的位置。
方案6的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,还具备装配于旋钮的一个或两个以上的旋钮位置电极,多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的输入操作电极与一个或两个以上的旋钮位置电极的被装配至旋钮的相对装配位置的组合互不相同。
根据静电容在与输入操作电极和一个或两个以上的旋钮位置电极对置的检测面上的位置处发生变化,静电容式触摸面板检测出表示与这些电极对置的检测面上的区域的电极对置区域,并根据各电极对置区域的检测面上的相对位置的组合来确定辅助输入工具。
方案7的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,根据输入操作电极和一个或两个以上的旋钮位置电极的相对装配位置,一个或两个以上的旋钮位置电极被装配于使静电容式触摸面板能检测出旋钮的中心位置的旋钮的位置。
静电容式触摸面板能根据分别表示与检测到的输入操作电极和一个或两个以上的旋钮位置电极对置的检测面上的区域的各电极对置区域的位置来检测旋钮的中心位置。
方案8的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,与旋钮位置电极电连接的触摸电极装配于旋钮的外周面。
捏着旋钮进行输入操作的操作者的手指接触触摸电极,旋钮位置电极成为操作者的电位,因此,在与旋钮位置电极对置的检测面的位置处,静电容的变化更大,能高精度地检测出旋钮位置电极在检测面上的的位置。
方案9的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,旋钮为能看到层叠于静电容式触摸面板的显示单元作出的显示的圆筒形。
能从在静电容式触摸面板的检测面上进行移动操作的圆筒形的旋钮的内侧看到显示单元作出的显示。
方案10的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,还具备座体,所述座体配置于静电容式触摸面板的检测面上,将旋钮以绕与检测面正交的旋转轴旋转自如的方式进行容纳。
旋钮通过座体绕与检测面正交的旋转轴旋转自如地被引导。
方案11的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,使静电容式触摸面板能检测到旋钮的旋转轴的两个以上的座体位置电极装配于座体。
静电容式触摸面板能根据表示两个以上的座体位置电极在检测面上的区域的各电极对置区域的位置来检测被旋转自如地引导的旋钮的旋转轴的位置。
方案12的静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,在旋钮与座体之间,设有将绕旋转轴旋转的旋钮按每个规定旋转角度进行定位的节制机构。
旋钮通过节制机构,按每个规定旋转角度在旋转方向上被临时固定。
发明效果
根据方案1的发明,与进行多点触摸的两根以上的输入操作体的各中心位置间的距离相比,静电容式触摸面板所检测到的第一分电极与第二分电极的各中心位置间的距离足够短,因此,静电容式触摸面板不用根据静电容的变化来对被检测为与电极对置的位置的三处以上的触摸点间的距离进行比较,根据第一分电极与第二分电极的各中心位置间的距离,就能判别出输入操作体的输入操作并检测出辅助输入工具的旋钮的输入操作。其结果是,能高速地检测出辅助输入工具的输入位置。
此外,通过只需将以与进行多点触摸的两根以上的输入操作体的各中心位置间的间隔相比间隔足够窄的狭缝隔开了第一分电极和第二分电极的输入检测电极装配于旋钮的简单的结构,无需改变现有的静电容式触摸面板的结构,就能在静电容式触摸面板中判别出辅助输入工具的输入操作。
根据方案2的发明,只需使在每个辅助输入工具上形成于输入操作电极的狭缝的数量不同,静电容式触摸面板就能判别出输入操作是通过哪个辅助输入工具实现的输入操作。
根据方案3的发明,只需按每个辅助输入工具来改变将第一分电极和第二分电极分别向检测面投影后的投影面积或投影形状的组合,静电容式触摸面板就能判别出输入操作是通过哪个辅助输入工具实现的输入操作。
根据方案4的发明,只需按每个辅助输入工具来改变将第一分电极和第二分电极隔开的狭缝的宽度,静电容式触摸面板就能判别出输入操作是通过哪个辅助输入工具实现的输入操作。
根据5的发明,能通过操作者的输入操作使输入操作电极自然地成为接地电位,能使输入操作电极的检测面的位置处的静电容大幅变化而高精度地检测出输入操作电极的位置。
根据方案6的发明,只需按每个装配于旋钮的辅助输入工具来改变输入操作电极与一个或两个以上的旋钮位置电极的相对装配位置的组合,静电容式触摸面板就能判别出输入操作是通过哪个辅助输入工具实现的输入操作。
根据7的发明,根据分别表示与输入操作电极和一个或两个以上的旋钮位置电极对置的检测面上的区域的各电极对置区域的相对位置,静电容式触摸面板能将进行输入操作的旋钮的中心位置定为输入位置。
根据方案8的发明,能使旋钮位置电极经由操作者而成为接地电位,能使旋钮位置电极的检测面的位置处的静电容大幅变化而高精度地检测出旋钮位置电极的位置。
根据方案9的发明,操作者能一边观察显示于圆筒形的旋钮的内侧的输入控制内容,一边捏着旋钮进行使其在检测面上移动的输入操作。
根据方案10的发明,能使旋钮绕检测面上的特定的中心位置进行旋转操作,能对静电容式触摸面板进行旋转操作方向、旋转操作角度的输入操作。
根据方案11的发明,静电容式触摸面板能根据表示与两个以上的座体位置电极对置的检测面上的位置的各电极对置区域的位置来检测旋钮的旋转中心,因此,静电容式触摸面板能检测出旋钮的绕旋转中心的旋转输入操作、在检测面上对辅助输入工具进行移动操作的输入操作。
根据方案12的发明,进行了旋转输入操作的旋钮的旋转位置不易因外力而移动。
此外,由于旋钮通过节制机构按每个规定旋转角度被定位,因此,能根据从节制机构传递至旋钮的振动的触感来获取对旋钮进行旋转输入操作的旋转操作量。
附图说明
图1表示本发明的第一实施方式的静电容式触摸面板的辅助输入工具1与静电容式触摸面板50的检测面50A上的输入位置的关系,图1的(a)是表示在静电容式触摸面板50的检测面50A上进行移动操作的三种辅助输入工具1A、1B、1C的说明图,图1的(b)是表示静电容式触摸面板50针对三种辅助输入工具1A、1B、1C而检测到的电极对置区域51A、51B、51C的说明图。
图2的(a)是静电容式触摸面板的辅助输入工具1A的分解立体图,图2的(b)是静电容式触摸面板的辅助输入工具1A的仰视图。
图3的(a)是静电容式触摸面板的辅助输入工具1B的分解立体图,图3的(b)是静电容式触摸面板的辅助输入工具1B的仰视图。
图4的(a)是静电容式触摸面板的辅助输入工具1C的分解立体图,图4的(b)是静电容式触摸面板的辅助输入工具1C的仰视图。
图5是表示在静电容式触摸面板50的检测面50A上进行输入操作的辅助输入工具1A和进行多点触摸的两根手指T1、T2的说明图。
图6是表示在检测面50A上通过辅助输入工具1A进行了输入操作的情况下,静电容式触摸面板50针对检测面50A上的检测电极的交点S(m,n)而检测到的检测信号电平VS(m,n)的说明图。
图7是表示在检测面50A上通过两根手指T1、T2进行了输入操作的情况下,静电容式触摸面板50针对检测面50A上的检测电极的交点S(m,n)而检测到的检测信号电平VS(m,n)的说明图。
图8是示意地说明沿着检测到检测信号电平VS(m,n)的极大值的检测面50A上的位置的各位置(x,y)处的检测信号电平VS(x,y)的变化的说明图。
图9是表示本发明的第二实施方式的静电容式触摸面板的辅助输入工具20的分解立体图。
图10是配置于静电容式触摸面板50上的辅助输入工具20的纵剖面图。
图11是辅助输入工具20的仰视图。
图12是表示静电容式触摸面板50针对输入操作前的辅助输入工具20而检测到的电极对置区域51A、51D、51E1、51E2、51E3的说明图。
图13是表示静电容式触摸面板50针对以旋转角度θ进行了旋转输入操作的辅助输入工具20二检测到的电极对置区域51A、51D、51E1、51E2、51E3的说明图。
图14的(a)是表示现有的静电容式触摸面板的辅助输入工具100的立体图,图14的(b)是表示现有的静电容式触摸面板的辅助输入工具100的仰视图,图14的(c)是表示现有的静电容式触摸面板的辅助输入工具100纵剖面图。
图15是说明通过静电容式触摸面板来对现有的辅助输入工具100的输入操作和进行多点触摸的输入操作体的输入操作进行判别的方法的说明图。
附图标记说明
1、20:辅助输入工具;2:旋钮;3:第一分电极;4:第二分电极;5:输入操作电极;7、24:触摸电极;10:狭缝;25、32a:节制机构;30:座体;33:座体位置电极;40:显示单元(液晶显示面板);50:静电容式触摸面板;50A:检测面;51:电极对置区域;T1:输入操作体(手指);T2:输入操作体(手指)。
具体实施方式
以下,使用图1至图8,对本发明的第一实施方式的静电容式触摸面板的辅助输入工具(以下,称为辅助输入工具)1进行说明。如图1至图4所示,辅助输入工具1包括以下部分:旋钮2,通过绝缘性的合成树脂形成为圆柱形;输入操作电极5,包括第一分电极3和第二分电极4这一组分电极;圆板状的触摸电极7,包括装配于旋钮2的上端面的导电性金属板;两根连结螺钉8、9,分别螺合于螺母型的第一分电极3和第二分电极4,将旋钮2和触摸电极7固定在一起而使其一体化。然而,作为将旋钮2与触摸电极7电连接的单元,也可以不必使用连结螺钉8、9。
在旋钮2的底面凹设有容纳第一分电极3和第二分电极4的装配凹部,因此,由连结螺钉8、9螺合的第一分电极3和第二分电极4从装配凹部的内侧露出旋钮2的底面侧。在使多个手指等输入操作体同时与静电容式触摸面板(以下,称为触摸面板)50的检测面50A接触的多点触摸中,输入操作电极5的第一分电极3和第二分电极4的各中心位置间的距离L1与多个输入操作体的各中心位置间的被假定的最小距离相比足够短。在此,在两根手指同时与检测面50A接触的多点触摸的输入操作中,将两根手指的中心位置间的最小距离假定为15mm,将图2至图4所示的第一分电极3与第二分电极4的各中心位置间的距离L1设为10mm。
三种辅助输入工具1A、1B、1C的各第一分电极3和第二分电极4的露出旋钮2的底面的形状的组合各不相同,图2所示的辅助输入工具1A的第一分电极3A和第二分电极4A都为小圆形,图3所示的辅助输入工具1B的第一分电极3B为大圆形而第二分电极4B为小圆形,图4所示的辅助输入工具1C的第一分电极3C为大圆形而第二分电极4C为四边形。由于辅助输入工具1A、1B、1C的各第一分电极3与第二分电极4的中心位置间的距离等于L1,因此,将第一分电极3和第二分电极4隔开的形成于输入操作电极5的狭缝10的宽度分别为δA、δB、δC这三个互不相同的宽度。
通过用导电性的连结螺钉8、9将旋钮2和触摸电极7固定到一起,输入操作电极5的第一分电极3和第二分电极4与触摸电极7电连接。另一方面,由于操作者一般为接地电位,因此,如图1所示,在将辅助输入工具1A、1B、1C的旋钮2沿着触摸面板50的检测面50A进行移动操作时,捏着旋钮2的操作者的手指与触摸电极7接触,与触摸电极7电连接的第一分电极3和第二分电极4也成为接地电位。其结果是,与绝缘的第一分电极3和第二分电极4所接近的检测面50A的位置相比,第一分电极3和第二分电极4所接近的检测面50A的位置处的静电容变化大,能提高这些电极3、4在触摸面板50上的位置的检测精度。
根据输入操作电极5在检测面50A上的位置来检测辅助输入工具1的输入位置的触摸面板50是通过所谓的互电容检测方式检测输入操作电极5的位置的静电容式触摸面板,如图5所示,沿着以绝缘面板的表面的X、Y方向为轮廓的长方形检测面50A,以在各交点S(m,n)处相互绝缘的方式网格状地布线有在Y方向上隔开6mm的等间距地分别沿X方向布线的十三根驱动电极TYn(n为0~12)和在X方向上隔开6mm的等间距地分别沿Y方向布线的十五根检测电极RXm(n为0~14)。需要说明的是,为了便于说明,检测面50A上的X、Y方向的位置(x,y)通过检测电极RXm和驱动电极TYn的布线位置来表示,例如,以交点S(m,n)位于检测面50A上的X方向上m、Y方向上n的位置为例进行说明。
各驱动电极TYn0~12按每个驱动电极TYn0~12被驱动扫描,从未图示的检测信号产生电路以分别不同的定时依次输出规定电压的矩形波信号即驱动信号,在从任一个驱动电极TYn输出驱动信号的期间,交叉的各检测电极RX0~RX14相互独立地与未图示的信号电压检测电路连接,按每个检测电极RX0~RX14以不同的定时依次对检测信号的检测信号电平VS(m,n)进行检测。
在此,当手指等输入操作体T1/T2、辅助输入工具1的输入操作电极5接触或接近触摸面板50的检测面50A时,其附近的驱动电极TYn与检测电极RXm的交点S(m,n)处的静电容(寄生电容)增加,从在其交点S(m,n)处交叉的驱动电极TYn流向检测电极RXm的驱动信号的一部分流向输入操作体T1/T2、辅助输入工具1的输入操作电极5,从其交点S(m,n)处的检测电极RXm检测到的检测信号的信号电压降低。
在本实施方式中,在各交点S(m,n)处检测到的检测信号的检测信号电平VS(m,n)为从交点S(m,n)附近不存在输入操作体、辅助输入工具1的输入操作电极5的状态变为输入操作体、输入操作电极5接近交点S(m,n)的状态而使得检测信号的信号电压降低的电压下降量,将作为该电压下降量的差电压数值化,以将符号颠倒的数值来表示。为了便于说明,在图6和图7的各交点处检测到的检测信号电平VS(m,n)在该交点S(m,n)附近不存在输入操作体T1/T2、辅助输入工具1的输入操作电极5的情况下表示为“0”,在输入操作体T1/T2、输入操作电极5接触到了交点S(m,n)的情况下的最大值表示为“100”。
以下,以对辅助输入工具1A的旋钮2在触摸面板50的检测面50A上的位置进行了输入操作的图5所示的情况为例,对通过该触摸面板50检测辅助输入工具1的旋钮2的输入操作的方法进行说明。在检测面50A的各交点S(m,n)处,触摸面板50对因辅助输入工具1A的第一分电极3A和第二分电极4A接近而发生变化的检测信号电平VS(m,n)进行检测。
如果是辅助输入工具1A的旋钮2的输入操作,则在检测面50A的各交点S(m,n)处检测到的检测信号电平VS(m,n)为例如图6所示的数值,而根据在该各交点S(m,n)处检测到的检测信号电平VS(m,n)的分布而计算出的检测面50A上的各位置(x,y)的检测信号电平VS(x,y)如图8所示,以在第一分电极3A和第二分电极4A的中心位置附近分别取得极大值且在第一分电极3A和第二分电极4A之间将两者隔开的狭缝10的位置处形成谷底的整体向上的抛物线曲线发生变化。
此外,在通过两根手指这样的输入操作体T1、T2实现的多点触摸输入操作中,在检测面50A的各交点S(m,n)处检测到的检测信号电平VS(m,n)为例如图7所示的数值,而根据在该各交点S(m,n)处检测到的检测信号电平VS(m,n)的分布而计算出的检测面50A上的各位置(x,y)的检测信号电平VS(x,y)如图8所示,以在第一根手指T1和第二根手指T2的中心位置附近分别取得极大值且在手指T1、T2之间的位置处形成谷底的整体向上的抛物线曲线发生变化。
因此,两者的曲线类似,在触摸面板50中,在针对所有交点S(m,n)对检测信号电平VS(m,n)进行了检测的时间点,无法判别是通过输入操作体T1、T2实现的输入操作还是通过辅助输入工具1实现的旋钮2的输入操作,因此,首先,根据在所有交点S(m,n)处检测到的检测信号电平VS(m,n),检测出在X、Y两个方向上检测信号电平VS(m,n)都取得极大值的所有交点S(m,n),判定在检测到各极大值的位置之间检测到的极小值是否是由噪声、检测误差引起的。即,将由噪声、检测误差引起的变化量的最大值设为噪声判定阈值TN,若两个极大值的任一方与两个极大值之间的极小值之差小于噪声判定阈值TN(例如,在图6中为“5”),则推测极小值为因噪声、检测误差而检测到的数值,两个极大值为从单个的第一分电极3、第二分电极4或输入操作体T1、T2检测到的数值,检测信号电平VS(m,n)低的一方的极大值不是极大值。另一方面,若为噪声判定阈值TN以上,则两个极大值之间的极小值被视为因输入操作电极5的狭缝10或进行多点触摸的输入操作体T1、T2间的间隙而检测到的数值。
例如,如图6所示,由于在检测到两个极大值“60”、“62”的交点(4,2)、交点(6,2)之间的交点(5,2)处检测到的极小值“45”与低的一侧的极大值“60”相差了噪声判定阈值TN“5”以上,因此,两个极大值“60”、“62”被视为因独立的第一分电极3和第二分电极4或输入操作体T1、T2接近而检测到的数值。在该阶段,不清楚两个极大值“60”、“62”是因辅助输入工具1的第一分电极3和第二分电极4而检测到的数值还是因其他的进行多点触摸的多个输入操作体T1、T2而检测到的数值,接着,根据检测到两个极大值“60”、“62”的交点(4,2)、交点(6,2)的位置,分别进行计算而求出输入操作的检测面50A上的中心位置(x,y),根据中心位置间的距离判定是哪种情况。
第一分电极3和第二分电极4或输入操作体T1、T2的各中心位置(x,y)的计算是根据从检测到极大值的交点(m,n)和与该交点(m,n)邻接的周围的交点(m,n)检测到的检测电压电平R(m,n)的加权平均来计算的。例如,对于检测到图6的极大值“60”的交点(4,2),根据其周围的交点(3-5,1-3)的检测电压电平VS(3-5,1-3)的加权平均来求出检测到极大值“60”的输入操作的中心位置(x,y)。
输入操作的X方向的中心位置x的检测是通过检测电压电平VS(3-5,1-3)的X方向的加权平均值来求出的。即,求出检测电压电平VS(3-5,1-3)的每个检测电极RX3~RX5的Y方向的检测电压电平VS(3-5,1-3)的Sum(x=3)“65”、Sum(x=4)“150”、Sum(x=5)“118”,计算出其总和“333”,并且对各Sum(x=3-5)乘以按每个检测电极RX3~RX5的布线位置分配了X方向的位置“3-5”的加权,计算出其总和“1385”。根据该加权平均计算出的X方向的中心位置x为1385/333,约为4.16。
此外,对于Y方向的中心位置y,计算出检测电压电平VS(3-5,1-3)的每个驱动电极TY1~TY3的X方向的检测电压电平VS(3-5,1-3)的Sum(y=1)“104”、Sum(y=2)“127”、Sum(y=3)“102”的总和“333”和对各Sum(y=1-3)乘以按每个驱动电极TY1~TY3的布线位置分配了Y方向的位置“1-3”的加权后的总和“664”并进行加权平均,由此,Y方向的中心位置y为664/333,约为2.00。由此,计算出检测到图6的极大值“60”的输入操作的中心位置(x,y)为(4.16,2.00)。
同样,计算出检测到图6的极大值“62”的输入操作的中心位置(x,y)为(5.96,2.02),两者的中心位置间的距离约为1.8,考虑到驱动电极TYn和检测电极RXm的XY方向的布线间距6mm,检测面50A上的实际间隔约为10.8mm,与两根手指的中心位置间的最小距离15mm相比足够短,因此,能识别为通过两根以上的输入操作体实现的多点触摸输入操作而判定为通过辅助输入工具1实现的旋钮2的输入操作,根据第一分电极3的中心位置(4.16,2.00)和第二分电极4的中心位置(5.96,2.02)检测出辅助输入工具1的输入位置(x,y)。
需要说明的是,检测到两个极大值“60”、“62”的输入操作的中心位置间的检测面50A上的实际间隔约为10.8mm,与为辅助输入工具1设定的第一分电极3与第二分电极4的各中心位置间的距离L1(10mm)大致一致,因此,可以判定为通过辅助输入工具1的旋钮2实现的输入操作。
另一方面,在分别检测到图7所示的两个极大值“70”、“75”的交点(6,6)、交点(9,10)之间的交点(7,8)处检测到的极小值“15”与极大值之差为噪声判定阈值TN“5”以上,因此,两个极大值“70”、“75”是因独立的第一分电极3和第二分电极4或输入操作体T1、T2接近而检测到的数值,同样根据检测到两个极大值“70”、“75”的交点(6,6)、交点(9,10)的位置,分别计算出输入操作的检测面50A上的中心位置(x,y),求出中心位置间的距离。
对于检测到图7的极大值“70”的交点(6,6)处的输入操作的中心位置(x,y),根据其周围的交点(5-7,5-7)的检测电压电平VS(5-7,5-7)的以同样的方法进行加权后的加权平均,计算出检测面50A上的中心位置(x,y)为(5.86,6.00)。此外,对于检测到图7的极大值“75”的交点(9,10)处的输入操作的中心位置(x,y),根据其周围的交点(8-10,9-11)的检测电压电平VS(8-10,9-11)的以同样的方法进行加权后的加权平均,计算出检测面50A上的中心位置(x,y)为(8.92,9.88)。其结果是,检测到图7所示的极大值“70”、“75”的两个输入操作的中心位置间的距离约为4.94,考虑到驱动电极TYn和检测电极RXm的XY方向的布线间距6mm,检测面50A上的实际间隔约为29.64mm,比进行多点触摸的两根输入操作体的中心位置间的最小距离15mm长,因此,判定为通过两根以上的手指等输入操作体T1、T2实现的输入操作。
此外,如图2所示,各辅助输入工具1A、1B、1C的各第一分电极3与第二分电极4的中心位置间的距离等于L1,但各第一分电极3和第二分电极4的旋钮2的露出底面的形状的组合各不相同,因此,通过使电极对置并接近而使检测信号电平VS(x,y)为固定值(例如,“35”)以上的检测面50A上的区域(以下,称为电极对置区域)6为包括三种不同的形状和面积的组合的电极对置区域51A、51B、51C。
即,如图1的(b)所示,由于辅助输入工具1A的第一分电极3A和第二分电极4A都为小圆形,因此,在辅助输入工具1A的配置位置处检测到的电极对置区域51A为两个小圆形的轮廓形状,由于辅助输入工具1B的第一分电极3B为大圆形而第二分电极4B为小圆形,因此,在辅助输入工具1B的配置位置处检测到的电极对置区域51B为包括大圆形和小圆形的组合的轮廓形状,由于辅助输入工具1C的第一分电极3C为大圆形而第二分电极4C为四边形,因此,在辅助输入工具1C的配置位置处检测到的电极对置区域51C为包括大圆形和四边形的组合的轮廓形状。
在触摸面板50中,假定第一分电极3A和第二分电极4A的中心位置位于检测到两个极大值的各交点S(m,n)附近,包括该交点S(m,n),当检测信号电平VS(m,n)为例如“35”以上时,根据周围的交点S(m,n)的位置来推测电极对置区域51的轮廓形状、面积,若为电极对置区域51A则判定为辅助输入工具1A的输入操作,若为电极对置区域51B则判定为辅助输入工具1B的输入操作,若为电极对置区域51C则判定为辅助输入工具1C的输入操作。
接着,使用图9至图13,对能在静电容式触摸面板50的检测面50A上进行旋转输入操作的本发明的第二实施方式的静电容式触摸面板的辅助输入工具20进行说明。在该第二实施方式的说明中,针对与上述第一实施方式相同或起同样作用的结构标注相同的附图标记并省略其说明。
如图9至图11所示,辅助输入工具20包括以下部分:旋钮操作体21;圆筒斗形的绝缘性的座体30,供旋钮操作体21从上方间隙嵌合,将旋钮操作体2以绕旋钮22的中心轴C旋转自如的方式进行容纳;环状体32,沿着座体30的圆筒内壁面紧贴;以及三根座体位置电极33,以120度间隔装配于座体30的外周。
旋钮操作体21具有:旋钮22,通过绝缘性的合成树脂形成为圆筒形;输入操作电极5,包括第一分电极3A和第二分电极4A这一组分电极;小圆形的旋钮位置电极23;以及环状的触摸电极24,包括装配于旋钮22的上端面的导电性金属板,旋钮操作体21通过将三根连结螺钉8、9、25沿竖直方向贯通旋钮22并分别与配置于底面侧的螺母型的第一分电极3A、第二分电极4A以及旋钮位置电极23螺合,将旋钮22和触摸电极24固定到一起而一体地形成。
包括第一分电极3A和第二分电极4A的输入操作电极5和旋钮位置电极23分别容纳于装配凹部,并从装配凹部的内侧沿着旋钮22的底面露出,该装配凹部凹设于旋钮22的底面的相对于中心轴C对称的位置。第一分电极3A与第二分电极4A的沿着检测面50A的中心位置间的距离L1为:与辅助输入工具1同样能通过触摸面板50检测到其间的狭缝10,且为与对检测面50A进行多点触摸输入操作的两根手指的中心位置间的最小距离即15mm相比足够短的10mm。
装配于座体30的外周的三根座体位置电极33分别通过将导电性金属板冲压加工成细长带状而形成,如图11所示,在旋钮22的底面,从中心轴C呈放射状地以长方形的轮廓露出,在旋钮22的平面侧,以朝向中心轴C向斜上方倾斜的状态突出。另一方面,装配于旋钮22的平面的环状的触摸电极24的直径比旋钮22的直径长,与圆筒斗形的座体30的直径大致相等,因此,如图10所示,当将旋钮操作体21容纳至座体30内时,三根座体位置电极33的倾斜的上端与触摸电极24弹性接触。
在配置于座体30的圆筒内壁面与容纳于座体30的旋钮22之间的环状体32,在绕圆筒的轴的一处位置突出设置有凸台32a。此外,在与凸台32a对置的旋钮22的外侧面,绕中心轴C以等角度间隔凹设有许多缺口25,通过凸台32a和许多缺口25,构成以规定角度间隔临时固定相对于座体30绕中心轴C进行旋转操作的旋钮操作体21的节制机构。
在此,座体30通过介于座体30的底面与触摸面板50的检测面50A之间的未图示的粘接片固定于检测面50A上的规定位置。由此,被旋转自如地容纳于座体30的旋钮操作体21的旋钮22绕穿过检测面50A上的固定位置的中心轴C被旋转操作。
触摸面板50的检测面50A的区域的整体包含透明材料,如图10所示,在触摸面板50的下方层叠配置有液晶显示面板40,因此,对辅助输入工具20的旋钮22进行输入操作的操作者能从圆筒形的旋钮22的上方看到液晶显示面板40的显示。
以下,使用图12和图13,对通过该触摸面板50来检测辅助输入工具20的旋钮22的旋转输入操作的方法进行说明。在旋转输入操作前旋钮操作体21容纳于座体30内的状态下,如图12所示,触摸面板50在与包括第一分电极3A和第二分电极4A的输入操作电极5、旋钮位置电极23以及三根座体位置电极33对置的检测面50A上的位置(x,y)分别对检测信号电平VS(x,y)为“35”以上的电极对置区域51A、51D、51E1、51E2、51E3进行检测。
在此期间,由于两个小圆形的轮廓的电极对置区域51A的两个小圆形的中心位置间的距离D1与多点触摸输入操作的最小距离15mm相比足够短,与第一分电极3A和第二分电极4A的中心位置间的距离L1大致相等,因此,识别为多点触摸输入操作,判定为辅助输入工具20的旋钮22的输入操作。进而,根据电极对置区域51A为两个小圆形的轮廓形状,判定为通过装配有包括第一分电极3A和第二分电极4A的输入操作电极5的旋钮22实现的输入操作。
辅助输入工具20的旋转输入操作根据装配于绕检测面50A上的固定的中心轴C进行旋转移动的旋钮操作体21的输入操作电极5在检测面50A上的位置(xn,yn)来检测,该输入操作电极5的位置(xn,yn)能根据电极对置区域51A的两个小圆形的中心位置的中点获取。
检测面50A上的固定的中心轴C的位置(xc,yc)能通过各种方法获取,但在此,单独地将检测到小圆形的轮廓的电极对置区域51D的区域推测为与旋钮位置电极23对置的区域,并根据电极对置区域51D的中心获取旋钮位置电极23的中心位置(xnf,ynf),将输入操作电极5的位置(xn,yn)与旋钮位置电极23的位置(xnf,ynf)的中点设为中心轴C的位置(xc,yc)。在将座体30固定于检测面50A上并根据输入操作电极5的位置(xn,yn)与旋钮位置电极23的位置(xnf,ynf)的中点来求取中心轴C的位置(xc,yc)的情况下,不必将座体位置电极33装配于座体30。
可以以使检测面50A上的已知的位置(x,y)为座体30的中心位置的方式预先将座体30固定在检测面50A上,将该已知的位置(x,y)设为中心轴C的位置(xc,yc)来求出中心轴C的位置(xc,yc),或者也可以如后文所述,根据表示三根座体位置电极33的对置位置的电极对置区域51E1、51E2、51E3的各位置(xh1,yh1)、(xh2,yh2)、(xh3,yh3)的中点来求出中心轴C的位置(xc,yc)。在通过这些方法获取中心轴C的位置(xc,yc)的情况下,也可以不必将旋钮位置电极23装配于旋钮22。
需要说明的是,在检测面50A上的电极对置区域51E1、51E2、51E3的检测中,三根座体位置电极33的投影至检测面50A上的形状位于以中心轴C的位置(xc,yc)为中心的同心圆上,从该中心沿径向呈长方形的轮廓,因此,在三处检测到的电极对置区域51分别位于同心圆上且从该中心沿径向呈长方形的形状的情况下,判定为电极对置区域51E1、51E2、51E3。
辅助输入工具20的旋转输入操作通过使旋钮操作体21相对于固定于触摸面板50的检测面50A的座体30绕中心轴C旋转来进行,当在输入操作的前后由触摸面板50检测到的电极对置区域51A、51D、51E1、51E2、51E3从图12所示的位置变化为图13所示的位置时,表示输入操作电极5的中心位置的电极对置区域51A的位置从(xn1,yn1)变化为(xn2,yn2),根据绕该中心轴C的位置的变化,能检测出辅助输入工具20的旋钮22的旋转操作方向(图中顺时针的方向)和旋转操作角度。
只要触摸面板50所检测到的旋转输入操作方向和旋转输入操作角度将通过该旋转输入操作来控制被控制设备的控制内容用圆筒形的旋钮22的内侧的液晶显示面板40显示出来,辅助输入工具20的输入操作者就能在观察控制内容的同时对辅助输入工具20进行旋转输入操作。
需要说明的是,由于旋钮位置电极23也在使旋钮操作体21绕中心轴C旋转时绕中心轴C移动,因此,也可以根据绕表示与旋钮位置电极23对置的区域的电极对置区域51D的位置(xnf,ynf)的中心轴C的相对移动位置来检测辅助输入工具20的旋钮22的旋转操作方向和旋转操作角度。
虽然在上述的实施方式中采用了使辅助输入工具20的座体30固定在检测面50A上且仅进行辅助输入工具20的旋钮22的旋转输入操作的方式,但也可以使座体30移动到检测面50A上的任意的位置来进行辅助输入工具20的旋钮22的输入操作。
在该辅助输入工具20的旋钮22的输入操作中,首先,触摸面板50根据包含在表示输入操作电极5的对置位置的电极对置区域51中的两个中心位置间的距离D1比与多点触摸输入操作的最小距离15mm相比足够短来判定出通过辅助输入工具20实现的输入操作。接着,根据电极对置区域51A的两个小圆形的中心位置的中点获取输入操作电极5的位置(xn,yn),并且根据装配于旋钮22的输入操作电极5与旋钮位置电极23间的距离以及单独由小圆形的轮廓表示的电极对置区域51来检测表示与旋钮位置电极23对置的区域的电极对置区域51D,根据该中心位置获取检测面50A上的旋钮位置电极23的位置(xnf,ynf)。
由于辅助输入工具20的中心位置为输入操作电极5与旋钮位置电极23的中间的位置,因此,触摸面板50根据(xn,yn)与(xnf,ynf)的中点求出辅助输入工具20在检测面50A上的位置,根据按每个检测周期检测出的辅助输入工具20在检测面50A上的位置的相对变化来检测辅助输入工具20的旋钮22的输入操作。
此外,可以是:辅助输入工具20的位置根据用前述的方法检测出的表示与三根座体位置电极33对置的区域的电极对置区域51E1、51E2、51E3的各位置(xh1,yh1)、(xh2,yh2)、(xh3,yh3)的中点来求出,根据其位置的相对变化来检测辅助输入工具20的旋钮22的输入操作。
由于该辅助输入工具20能将多个不同的旋钮操作体21容纳于同一个座体30来进行输入操作、旋转输入操作,因此,只要使装配于多个旋钮操作体21的各旋钮22的输入操作电极5(第一分电极3和第二分电极4)从旋钮2的底面露出的形状的组合不同,就能根据其电极对置区域51的形状、大小,判别出是使用了哪个旋钮操作体21进行的输入操作、旋转输入操作。
虽然在上述的第一实施方式中,采用了使第一分电极3和第二分电极4从旋钮2的底面露出的的形状的组合不同并通过触摸面板50,从多个辅助输入工具1A、1B、1C中判别出特定的辅助输入工具1的方式,但也可以是:通过多个狭缝10将输入操作电极5分割为包括第一分电极3和第二分电极4的多个分电极,使多个辅助输入工具1的形成于各输入操作电极5的狭缝10的数量、狭缝10的宽度互不相同,根据由触摸面板50检测出的狭缝10的数量、宽度来判别出特定的辅助输入工具1。
此外,旋钮位置电极23装配于相对于旋钮2的中心轴C与输入操作电极5对称的位置,但向旋钮2的装配位置并不限于此。针对多个辅助输入工具1,可以使装配于旋钮2的旋钮位置电极23的数量、与输入操作电极5的相对位置互不相同,并通过触摸面板50,根据表示旋钮位置电极23的对置区域的电极对置区域51D的数量、与表示输入操作电极5的对置区域的电极对置区域51的相对位置来判别出特定的辅助输入工具1。
此外,在上述的实施方式中,将装配于旋钮2、22的所有电极5、7、23、33与触摸电极7、24电连接并使这些电极5、7、23、33成为操作者的电位,但只要能通过触摸面板50检测到因电极5、7、23、33接近而导致的静电容的变化,就不必与触摸电极7、24电连接。
此外,只要触摸电极7、24位于在输入操作者进行输入操作时能接触导的位置,就可以装配于旋钮2、22的任意位置。
产业上的可利用性
本发明使适合能在静电容式触摸面板中容易地判别出手指等输入操作体的输入操作的静电容式触摸面板的辅助输入工具。
Claims (12)
1.一种静电容式触摸面板的辅助输入工具,具备:
绝缘性旋钮,移动自如地配置于静电容式触摸面板的检测面上;以及
输入操作电极,装配于所述旋钮,
所述静电容式触摸面板根据静电容在与所述输入操作电极对置的所述检测面的位置处发生变化来检测在检测面上移动的所述旋钮的输入操作,
所述静电容式触摸面板的辅助输入工具的特征在于,
所述输入操作电极具有由能被静电容式触摸面板检测到的狭缝隔开的第一分电极和第二分电极,
与对所述检测面进行多点触摸的两根以上的输入操作体的各中心位置间的距离相比,第一分电极与第二分电极的中心位置间的距离足够短。
2.根据权利要求1所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
所述输入操作电极具有由能被静电容式触摸面板检测到的一个或两个以上的所述狭缝隔开的多个分电极,
形成于多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的所述输入操作电极的所述狭缝的数量互不相同。
3.根据权利要求1所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
将多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的第一分电极和第二分电极分别向所述检测面投影后的投影面积或投影形状的组合互不相同。
4.根据权利要求1所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的将第一分电极和第二分电极隔开的所述狭缝的宽度互不相同。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
与所述输入操作电极电连接的触摸电极装配于所述旋钮的外周面。
6.根据权利要求1所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
还具备装配于所述旋钮的一个或两个以上的旋钮位置电极,
多个辅助输入工具中的各辅助输入工具的所述输入操作电极与所述一个或两个以上的旋钮位置电极的被装配至所述旋钮的相对装配位置的组合互不相同。
7.根据权利要求6所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
根据所述输入操作电极和所述一个或两个以上的旋钮位置电极的相对装配位置,所述一个或两个以上的旋钮位置电极被装配于所述静电容式触摸面板能检测出所述旋钮的中心位置的所述旋钮的位置。
8.根据权利要求6或7所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
与所述旋钮位置电极电连接的触摸电极装配于所述旋钮的外周面。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
所述旋钮为能看到层叠于所述静电容式触摸面板的显示单元作出的显示的圆筒形。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
还具备座体,所述座体配置于静电容式触摸面板的检测面上,将所述旋钮以绕与所述检测面正交的旋转轴旋转自如的方式进行容纳。
11.根据权利要求10所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
使所述静电容式触摸面板能检测出所述旋钮的所述旋转轴的两个以上的座体位置电极装配于所述座体。
12.根据权利要求10所述的静电容式触摸面板的辅助输入工具,其特征在于,
在所述旋钮与所述座体之间,设有将绕旋转轴旋转的所述旋钮按每个规定旋转角度进行定位的节制机构。
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