JP2017084073A

JP2017084073A - 入力装置

Info

Publication number: JP2017084073A
Application number: JP2015211178A
Authority: JP
Inventors: 崇行中瀬; Takayuki Nakase; 中山　尚美; Naomi Nakayama; 尚美中山; 孝之水木; Takayuki Mizuki; 量岡村; Ryo Okamura
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-05-18

Abstract

【課題】操作部の薄型化が可能であり、座標読み取り精度が高く、必要なときにのみ操作画面の表示が可能な入力装置を提供する。
【解決手段】空中に実像または虚像である像を結像させ、像に合致するように入力座標の検出部として透明電極基板を配置する。
【効果】検出部と表示体を分離させることができるため、入力操作部の薄型化が可能になり、また表示体や入力装置内部の制御回路が発する電気的ノイズの影響が無くなり、入力座標の読み取り感度を高く設定することができる。必要なときにのみ操作画面の表示が可能で、操作画面が非表示の場合には入力操作部を透過して前方を視認可能な入力装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種機器を操作するための入力装置に関し、特に座標読み取り精度の高い入力装置に係る。

従来の操作入力装置は、液晶ディスプレイ等の画像表示装置に重ね合せるように近接させて座標入力装置を配置したものが一般的である。
このように、座標入力装置に表示装置を近接配置すると、座標入力装置が表示装置や操作入力装置内部の制御回路から発する電気的ノイズの影響を受けやすく、座標検出面の感度を抑えたり、全面透明導電膜等によるシールド構造を採用しなければならなかった。
また、座標入力装置と表示装置とが重なるように近接配置されているので、全体として厚みのある入力装置となる問題もなった。
一方、近年、特許文献１等に開示されているように、空中に像を結像させる技術が提案されている。
そこで本発明者らは、座標入力の検出部を従来の表示装置とから分離させた新感覚の入力装置を検討した結果、本発明に至った。

特許第５６６７７２９号公報

本発明は、操作部の薄型化が可能であり、座標読み取り精度が高く、必要なときにのみ操作画面の表示が可能な入力装置の提供を目的とする。

本発明に係る入力装置は、空中に、実像または虚像である像を結像させる手段と、入力操作可能な検出部とを備え、前記像と前記検出部とを合致させた状態に配設してあることを特徴とする。
ここで、空中に像を結像させる手段とは、例えば特許文献１に示すように表示体に表示される対象画像を空中に結像させる方法を採用することができる。なお、特許文献１に開示されているものは、実像としての像を結像させるものであるが、実像に代えて虚像を結像させる方法も好適に応用できる。
このような空中に像を結像させる手段を用いると、従来の座標入力装置と表示装置との近接配置が不要になり、像となる画像を表示する表示体とは分離させて、座標入力の可能な検出部を配置することができる。
本発明において、像は平面状の像であって、前記検出部は平面状の検出面における二次元座標を検出するものであってもよい。

本発明において、各種方式の検出部を採用することができるが、その中でも静電容量式又は光学式のものが好ましい。

静電容量式の検出部は、透明度の高い電極基板を用いることができ、例えば空中に平面の像を結像させ、これに合致するように入力座標の検出部として透明電極基板を配置することができる。
この場合に、透明電極基板における電極及びその引き回しパターンの全てをＩＴＯ膜等の透明導電膜で形成することで、さらに透明電極基板を目立たなくすることもできる。
このような入力装置を採用すると、操作画面を表示させないときには透明電極板の透視性が優れると同時に、入力操作部を透明電極基板のみで形成することが可能となるため、入力操作部の薄型化を図ることができる。
例えば、自動車に搭載すると走行中等においては操作画面を表示させず、前方の視認性を確保しつつ、入力操作が必要な時にのみ操作画面に像を表示させることもできる。

光学式の検出部は、赤外線投光器，赤外線イメージセンサを組み合せ、再帰反射枠内に指先等を位置させるだけで入力操作ができるので、タッチ入力面のない新たな感覚の操作が実現できる。
例えば、医療用現場に採用すると、汚れを気にすることなく入力操作が可能となる。

本発明に係る入力装置は、入力座標の検出部と操作画面等を表示するための表示体を分離させることができるので入力操作部の薄型化が可能になり、また表示体や入力装置内部の制御回路が発する電気的ノイズの影響が無くなり、入力座標の読み取り感度を高く設定することができる。
また、必要なときにのみ操作画面の表示が可能で、操作画面が非表示の場合には入力操作部を透過して前方を視認可能な入力装置を提供することができる。

（ａ）は本発明に係る入力装置の構造例を示し、（ｂ）は入力座標の検出部（入力操作部）の拡大図を示す。検出部の表示を省略し、像の結像部を模式的に示す。（ａ）は表示体を作動させ、検出部に表示部としての像を結像させた状態を示し、（ｂ）は表示体をＯＦＦにした状態を示す。

本発明にかかる入力装置の構造例を以下図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。

本実施例に係る入力装置１０の外観を図３に示し、内部構造を図１に示す。
液晶ディスプレイ等の表示体１１と、例えば特許文献１に開示する光制御パネル等の結像パネル１２を有する。
図２に図１に示した検出部１４を取り除いた場合を示すように、表示体１１から発した光は結像パネル１２にて屈折し、空中に像を結像させる。
図２に示すように、表示体１１は、結像パネル１２に対して傾斜した姿勢で配置されており、像は、結像パネル１２に対して対称となるように結像される。
また、本実施例では、平面状に画像を表示する表示体１１を用いているので、その像も平面状の像として結像される。
この像の結像部１３に合致させて、透明電極基板からなる入力座標の検出部１４を配置してある。
本実施例では、検出部１４として静電容量式のタッチパネルを用いている。
検出部１４は、透明な平面状のガラス板からなる基材上に、ＩＴＯからなる透明導電膜によって形成された複数の電極（図示しない）が配設されている。
また、各電極からの信号を外部へ取り出すための引き回しパターン（図示しない）もＩＴＯからなる透明導電膜によって形成されている。この結果、検出部１４は、電極も引き回しパターンも視認されず、透明な板状を呈している。
また、検出部１４は、表示体１１から十分に離れており、表示体１１付近に配置されている入力装置１０を制御するための回路（図示しない）や、表示体１１がＯＮとなっている間に発する電気的ノイズの影響を受けることがないため、全面透明導電膜によるシールド構造を有していない。そのため、シールド構造を有するものの場合よりも光透過率の点で優れている。
このように構成された入力装置１０によれば、表示体１１をＯＮにすると、図３（ａ）に示すように透明電極基板からなる検出部１４に操作画面１３ａが空中に像として表示されるので、操作画面１３ａに現れている操作ボタン等に対応する検出部１４の位置に指等で触れることで、所望する操作を入力することができる。この表示体１１をＯＦＦにすると図３（ｂ）に示すように空中の像からなる操作画面が消え、透明な検出部１４となる。この状態では、検出部１４を透過して、検出部１４の先を良好に視認することができる。
なお、本実施例では、外来光による影響を避けて、像が見やすくなるようにカバー１５にて結像部の周囲を覆ってあるが、カバー１５の有無は任意であってよい。

静電容量式のタッチパネルは、適宜、読み取り感度を高く設定することによって、操作体（図示しない）が検出部１４に接触したことだけでなく、検出部１４に接近したことをも検出することができる。したがって、本実施例において、検出部１４の付近に操作体が存在していない間は表示体１１をＯＦＦにしておき、検出部１４から所定の距離以内に操作体が接近したことが検出された場合に表示体１１がＯＮになるように構成することもできる。このようにすれば、通常の状態では透明な検出部１４の前方が良好に視認され、その一方、操作者が入力操作を行うべく検出部１４に指等を接近させた際には、像による操作画面１３ａが発現して入力操作を行うことができる、という態様のものとなる。上述したとおり、本実施例は、表示体１１付近に配置されている入力装置１０を制御するための回路が発する電気的ノイズの影響を受けることがないため、静電容量式のタッチパネルの読み取り感度を高く設定した場合でも、精度よく操作体を検出することができる。

上述したような入力装置１０において、圧電素子などによって検出部１４を振動させる機構を組み合わせてもよい。
この場合、操作者による検出部１４への接触の検知に同期して検出部１４を振動させることで、いわゆる、フォースフィードバック機能が実現される。
このようにすると、操作者への入力操作の検知をフィードバックできる点で好ましい。

上述した実施例は、静電容量式のタッチパネルを用いた例であったが、静電容量式のタッチパネルに代えて、光学式の検出部を用いてもよい。光学式の検出部とは、例えば、赤外線投光器，赤外線イメージセンサを組み合せ、再帰反射枠内に指先等を位置させることで入力操作ができるものである。このような光学式の検出部を用いると、タッチ入力面のない新たな感覚の操作が実現される。

１０入力装置
１１表示体
１２結像パネル
１３像の結像部
１４検出部

Claims

空中に、実像または虚像である像を結像させる手段と、
入力操作可能な検出部とを備え、
前記像と前記検出部とを合致させた状態に配設してあることを特徴とする入力装置。
前記像は平面状の像であり、
前記検出部は平面状の検出面における二次元座標を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
前記検出部は静電容量式又は光学式の検出部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力装置。