JP2014126920A - 球面型検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成とすることができる球面型検出装置を得る。
【解決手段】検出体１８は、取付前は平面状の１２個の検出部材２０をカバー部材１２の内面１２Ａに沿わせて互いに重ならないように取り付けることで形成される。つまり、半球形状の検出体１８は、樹脂フィルム等を半球形状に成形することなく、取付前には平面状の検出部材２０を複数個用いて形成されている。このように、検出装置１０（検出体１８）は、平面状の検出部材２０を複数個用いて形成されているため、検出体自体を半球形状に成形する場合と比して、球面型の検出装置１０を安価な構成とすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、球面型検出装置に関する。

特許文献１には、機器の操作性を向上させるために、曲面状に成形されたタッチパネルが記載されている。

特開２００７−２７９８１９号公報

しかし、タッチパネル自体を曲面状に成形することは、平面状に成形する場合と比して、難しいため、タッチパネル（検出装置）が高価なものとなってしまう。

本発明の課題は、球面型の検出装置を安価な構成とすることである。

本発明の請求項１に係る球面型検出装置は、内面の少なくとも一部が球面形状で、かつ、外面の少なくとも一部が球面形状とされるカバー部材と、前記内面の球面形状部分に複数取り付けられ、前記内面に取り付けられた状態での境界線が前記カバー部材の外面側からみて放射線状に広がっていると共に、前記カバー部材の外面側から指示された位置を静電容量の変化により検出する検出部材と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、カバー部材の内面の球面形状部分に複数の検出部材が取り付けられている。そして、検出部材が内面に取り付けられた状態で、隣り合う検出部材の境界線は、カバー部材の外面側からみて放射線状に広がっている。

このように、境界線が放射線状に広がっていることで、検出部材を平面状に展開した場合に、検出部材は、舟型形状となる。換言すれば、船尾側が切り取られた舟型形状の検出部材をカバー部材の内面に複数取り付けることで、球面型の検出装置が形成される。このため、検出部材自体を球面形状に成形する場合と比して、球面型の検出装置を安価な構成とすることができる。

本発明の請求項２に係る球面型検出装置は、請求項１に記載の球面型検出装置において、前記カバー部材の内面は、半球形状とされ、前記境界線が放射線状に広がるように見える方向から前記検出部材を見ると、隣り合う前記境界線によって成す角度は、全て同等とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、カバー部材は半球形状とされ、さらに、検出部材の境界線が放射線状に広がるように見える方向から検出部材を見ると、隣り合う境界線によって成す角度は、全て同等とされている。

これにより、検出部材を平面状に展開した場合に、舟型形状とされる検出部材の船首の角度が同等となる。このため、舟型形状とされた検出部材の船長（船の長さ）を変えるだけで、全ての検出部材を作ることができる。

本発明の請求項３に係る球面型検出装置は、請求項２に記載の球面型検出装置において、前記内面に沿った前記境界線の線長は、全て同等とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、内面に沿った境界線の線長は、全て同等とされている。

これにより、検出部材を平面状に展開した場合に、舟型形状とされる検出部材の形状を全て同等とすることができる。

本発明によれば、球面型の検出装置を安価な構成とすることができる。

（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る検出装置を示した平面図及び側面図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る検出装置を示した斜視図及び断面図である。 本発明の第１実施形態に係る検出装置を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る検出装置に用いられる検出部材を平面状に展開した状態を示した平面図である。 本発明の第１実施形態に係る検出装置に用いられる検出部材を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る検出装置に用いられる検出部材を平面状に展開した状態を示した平面図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る検出装置に用いられる検出部材を示した断面図である。 本発明の第１実施形態に係る検出装置に用いられる検出ＩＣ等の動作を説明するためのブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る検出装置が接続されるコンピュータ及び表示画面等を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る検出装置に用いられる検出部材を平面状に展開した状態を示した平面図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る検出装置の変形例を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る検出装置の変形例を示した斜視図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る球面型検出装置の一例について図１〜図９に従って説明する。

（全体構成）
図９に示されるように、本実施形態に係る球面型検出装置１０（以下単に「検出装置１０」と記載する）は、例えば、パソコン１００に接続ケーブル１０４を用いて接続されている。そして、検出装置１０は、パソコン１００のモニター１０２に映し出された表示画像中のポインタ１０６を移動させ、さらに、モニター１０２に表示されたアイコン等を選択可能（クリック可能）とするものである。

図３には、検出装置１０の分解斜視図、図２（Ａ）には、後述するカバー部材１２の一部が切りかかれた検出装置１０の斜視図、図２（Ｂ）には、検出装置１０の断面図が示されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）、図３に示されるように、検出装置１０は、半球形状のカバー部材１２と、カバー部材１２の内面１２Ａに取り付けられると共にカバー部材１２の外面１２Ｂ側から指示された位置を静電容量の変化により検出する検出体１８を備えている。

〔カバー部材〕
カバー部材１２は、樹脂材料（例えば、ポリカーボネイト）を射出成形することで半球形状（半球殻状）に形成され、カバー部材１２の厚さは、一定（例えば、３〔ｍｍ〕）とされている。そして、カバー部材１２の内面１２Ａ及び外面１２Ｂは、球面形状とされている。

なお、本実施形態を説明する上で、カバー部材１２の円環状の端面１２Ｃを水平面に置いた状態で、鉛直方向となる方向をＸ方向、水平面に沿い互いに直交する方向をＹ方向及びＺ方向と記載する。

〔検出体〕
検出体１８は、半球形状とされ、複数（本実施形態では１２個）のシート状の検出部材２０を備え、検出部材２０が互いに重ならないようにカバー部材１２の内面１２Ａに沿って例えば接着剤等（図示省略）を用いて取り付けられる（貼り付けられる）ことで形成されている。

図１（Ａ）には、カバー部材１２の一部が切りかかれた検出装置１０をＸ方向から見た図が示され、 図１（Ｂ）には、検出装置１０をＹ方向から見た図が示されている。図１（Ａ）に示されるように、隣接する検出部材２０によって形成される１２本の境界線２２は、円環状の端面１２Ｃの中心Ｇから放射線状に広がっている。換言すれば、境界線２２は、カバー部材１２の外面１２Ｂ側からみて放射線状に広がっている。

さらに、Ｘ方向から検出体１８を見て、隣り合う境界線２２によって成す角度（図に示すα）は、全て同等とされ、本実施形態では、３０〔度〕とされている。また、カバー部材１２の内面１２Ａに沿った境界線２２の線長は、全て同等とされておいる。これにより、全ての検出部材２０は、同じ形状とされている。

図６には、カバー部材１２の内面１２Ａに沿って取り付けられる１２個の検出部材２０を平面状に展開した図が示され、図４には、図６に示された検出部材２０の１個が示され、図５には、検出部材２０の分解斜視図が示されている。

図６に示されるように、平面状に展開された検出部材２０は、船尾側（舟の後端側）が舟を横切るように切り取られた舟型形状とされている。なお、平面状に展開された検出部材２０を説明する上で、検出部材２０の船首２１Ａ（舟型の先端）から船尾２１Ｂ側（舟の後端側）に向かう方向をＬ方向、船を横切る方向をＷ方向、検出部材２０の厚さ方向をＨ方向と記載する。

なお、平面状に展開された検出部材２０の形状は、所謂舟型多円錐図法を用いて球面を平面状に展開した際の形状とされている。舟型多円錐図法とは、球形状とされる地球を平面状の地図に表す手法の一つであって、地球表面を等経度（例えば３０度）間隔で切断して１２個に分割し、夫々を正距多円錐図法で投影して並べる図法である。本実施形態では、検出体１８（図３参照）は、半球形状とされているため、平面状に展開された検出部材２０の形状は、舟型多円錐図法で展開された舟型形状の半分とされる。

以上説明したように、検出体１８は、平面状の１２個の検出部材２０をカバー部材１２の内面１２Ａに沿って隣接する検出部材２０と重ならないように取り付けることで形成されている。

また、検出部材２０は、図５に示されるように、カバー部材１２（図３参照）に取り付けられた状態で、カバー部材１２の内面１２Ａ側に配置される第一樹脂フィルム２４と、第一樹脂フィルム２４に下側（カバー部材１２とは反対側）から重ねられる第二樹脂フィルム２６と、を備えている。第一樹脂フィルム２４と第二樹脂フィルム２６とは、同形状とされ、本実施形態では、第一樹脂フィルム２４及び第二樹脂フィルム２６は、厚さ１００〔μｍ〕のＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルムを用いて形成されている。

第一樹脂フィルム２４には、Ｗ方向に延びる複数のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）パターン２８が、等間隔で形成され、第二樹脂フィルム２６には、Ｌ方向に延びる複数のＩＴＯパターン３０が、等間隔で形成されている。そして、ＩＴＯパターン２８には、図示せぬ電圧印加手段から電圧が印加される送信電極２８Ａと、接地される受信電極２８Ｂとが備えられ、送信電極２８Ａと受信電極２８Ｂとは交互に配置されている。同様に、ＩＴＯパターン３０には、図示せぬ電圧印加手段から電圧が印加される送信電極３０Ａと、接地される受信電極３０Ｂとが備えられ、送信電極２８Ａと受信電極２８Ｂとは交互に配置されている。このように、複数のＩＴＯパターン２８、３０は、格子状に配置されている（図４参照）。さらに、検出部材２０には、隣り合う送信電極２８Ａと受信電極２８Ｂとの間の静電容量の変化、及び隣り合う送信電極３０Ａと受信電極３０Ｂとの間の静電容量を検出して静電容量が変化した座標を検出する検出ＩＣ３４（図８参照）が備えられている。

また、検出体１８は、図８に示されるように、夫々の検出部材２０の検出ＩＣ３４の検出結果に基づいて、検出体１８（図２（Ａ）参照）においてどの位置の静電容量が変化したのかを特定する特定部３６を備えている。

図７（Ａ）には、複数のＩＴＯパターン２８を横切る断面が示され、図７（Ｂ）には、複数のＩＴＯパターン３０を横切る断面が示されている。

上記構成により、図７（Ａ）（Ｂ）に示されるように、ユーザが、ユーザの指先Ｆを検出部材２０の表面に近接させると、指先Ｆと送信電極２８Ａとの間、及び指先Ｆと送信電極３０Ａとの間で電界が生じる。これにより、送信電極２８Ａと受信電極２８Ｂとの間で生じている電界、及び送信電極３０Ａと受信電極３０Ｂとの間で生じている電界によるが変化して、検出ＩＣ３４（図８参照）が、検出部材２０に対して指先Ｆが近接した位置を検出するようになっている。そして、特定部３６が、検出装置１０（検出体１８）に対して指先Ｆが近接した位置を特定する。つまり、検出体１８は、静電容量式において、相互容量方式を採用するタッチパネルとされている。

（作用・効果）
次に、検出装置１０の作用について、パソコン１００のモニター１０２に映し出された表示画像中のポインタ１０６を移動させる場合等を例にとって説明する（図９参照）。

モニター１０２に表示されたポインタ１０６（図９参照）を移動させる場合には、ユーザは、ユーザの指先Ｆを、検出装置１０のカバー部材１２の外面１２Ｂ側から検出部材２０に近接させる（図７（Ａ）（Ｂ）参照）。

検出部材２０に対して指先Ｆを近接させることで、図７（Ａ）（Ｂ）に示されるように、指先Ｆと送信電極２８Ａとの間、及び指先Ｆと送信電極３０Ａとの間で電界が生じる。これにより、送信電極２８Ａと受信電極２８Ｂとの間で生じている静電容量、及び送信電極３０Ａと受信電極３０Ｂとの間で生じている静電容量が変化して、検出ＩＣ３４が、検出部材２０に対して指先Ｆが近接した位置を検出する。そして、この検出結果に基づいて、特定部３６が、図８に示されるように、検出装置１０においてどの位置に指先Ｆが近接したのかを特定する。

さらに、ユーザが、指先Ｆをカバー部材１２の外面１２Ｂに近接させた状態で、指先Ｆを移動させると、特定部３６が指先Ｆの移動方向及び移動量を特定する。この特定部３６の特定に基づいて、ポインタ１０６が移動する。

例えば、指先Ｆを、境界線２２に沿って移動させると、ポインタ１０６が表示画面上で上下方向に移動し、指先Ｆを、境界線２２を横切るように移動させると、ポインタ１０６が表示画面上で左右方向に移動するようになっている。

ここで、前述したように、検出体１８は、取付前は平面状の１２個の検出部材２０をカバー部材１２の内面１２Ａに沿わせて互いに重ならないように取り付けることで形成される。つまり、半球形状の検出体１８は、樹脂フィルム等を半球形状に成形することなく、取付前には平面状の検出部材２０を複数個用いて形成されている。

このように、検出装置１０（検出体１８）は、平面状の検出部材２０を複数個用いて形成されているため、検出体自体を半球形状に成形する場合と比して、球面型の検出装置１０を安価な構成とすることができる。

また、検出体１８を覆うようにカバー部材１２が備えられているため、指先Ｆをカバー部材１２の外面１２Ｂに近接させた状態で移動させる際に、境界線２２に指先Ｆが引っ掛かることなく、指先Ｆをスムーズに移動させることができる。

また、全ての検出部材２０の形状が同等であるため、検出部材２０の形状が異なる場合と比して、検出装置１０を製造する際の誤組み（誤った組み付け）による不良率を低下させることができる。

また、本実施形態では、検出体１８は、中心Ｇ（図１（Ａ）参照）を中心に複数の検出部材２０を互いに重ならないようにずらしながらカバー部材２０に取り付けることで形成されているため、異なる形状の検出部材を組み合わせてカバー部材に取り付ける場合と比して、容易に検出部材２０をカバー部材２０に取り付けることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る検出装置の一例について図１０に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。また、第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の部分の説明は省略する。

図１０に示されるように、検出装置４０に備えられる検出部材４２は、樹脂フィルム４４と、この樹脂フィルム４４上にマトリックス状に形成された複数のＩＴＯ電極４６（タッチ電極）と、検出ＩＣ（図示省略）と、を備えている。

また、樹脂フィルム４４においてＩＴＯ電極４６が形成されている面とは反対側の面には、金属溶射にてアルミニウムの金属膜（図示省略）が形成されている。

そして、ＩＴＯ電極４６には、図示せぬ電圧印加手段から電圧が印加され、ＩＴＯ電極４６とアルミニウムの金属膜（図示省略）との間には、電界が生じる。ここで、ＩＴＯ電極４６とアルミニウムの金属膜（図示省略）との間の電界が、指先Ｆをカバー部材１２の外面１２Ｂに近接させることで変化する。これにより、ＩＴＯ電極４６とアルミニウムの金属膜（図示省略）との間に蓄えられている静電容量（浮遊容量）が変化し、この変化を図示せぬ検出ＩＣが検出して、指先Ｆが近接した位置を検出するようになっている。つまり、検出部材４２は、静電容量式において、自己容量方式を採用するタッチスイッチとされている。

なお、他の作用及び効果については、第１実施形態と同様である。

また、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、検出装置１０、４０を所謂マウスの替りに用いる場合を例にとって説明したが、検出装置１０、４０を所謂ジョイスティック等の他の検出手段の替りに用いてもよい。

また、上記実施形態では、カバー部材１２が半球形状のものを例にとって説明したが、図１１に示されるように、カバー部材の内面の少なくとも一部が球面形状、又はカバー部材の一部に球殻状を備えていればよく、その内面の球面形状の部分に複数の検出部材が取り付けられていればよい。

また、上記実施形態では、１２個の舟型形状の船尾側が切り取られた形状の検出部材２０を用いたが、図１２に示されるように、６個の船尾側が切り取られていない舟型形状の検出部材をカバー部材１２の内面１２Ａに沿って取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、１２個の検出部材２０、４２を用いて検出体１８が形成されたが、１２個に限定されることなく、１１個以下、１３個以上であってもよい。

また、上記実施形態では、検出装置１０、４０が特定部３６を備えていたが、特に検出装置１０、４０が特定部３６を備えていなくてもよく、例えば、検出装置と接続されるコンピュータが特定部を備えていてもよい。

また、上記実施形態では、パソコン１００と検出装置１０、４０とは、有線（接続ケーブル１０４）で相互通信可能としたが、無線で相互通信可能としてもよい。

また、上記実施形態では特に説明しなかったが、パソコン又は検出装置に備えられた制御手段により、指先Ｆで、カバー部材１２の外面１２Ｂを１回叩くと、クリック、２回叩くと、ダブルクリックするようにしてもよい。

また、上記実施形態では特に説明しなかったが、カバー部材は透明であってもよく、非透明であってもよい。

１０ 検出装置（球面型検出装置）
１２ カバー部材
１２Ａ 内面
１２Ｂ 外面
２０ 検出部材
２２ 境界線
４０ 検出装置（球面型検出装置）
４２ 検出部材

Claims (3)

1. 内面の少なくとも一部が球面形状で、かつ、外面の少なくとも一部が球面形状とされるカバー部材と、
   前記内面の球面形状部分に複数取り付けられ、前記内面に取り付けられた状態での境界線が前記カバー部材の外面側からみて放射線状に広がっていると共に、前記カバー部材の外面側から指示された位置を静電容量の変化により検出する検出部材と、
   を備える球面型検出装置。
2. 前記カバー部材の内面は、半球形状とされ、
   前記境界線が放射線状に広がるように見える方向から前記検出部材を見ると、隣り合う前記境界線によって成す角度は、全て同等とされている請求項１に記載の球面型検出装置。
3. 前記内面に沿った前記境界線の線長は、全て同等とされている請求項２に記載の検出装置。

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