JP2018156535A

JP2018156535A - タッチパッド

Info

Publication number: JP2018156535A
Application number: JP2017054354A
Authority: JP
Inventors: 健児岩田; Kenji Iwata
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-04

Abstract

【課題】検出精度の低下を抑制することができるタッチパッドを提供する。
【解決手段】タッチパッド１は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、操作がなされる操作面２０の裏面２１にパターン２２を有する操作部２と、操作部２から離れて配置され、裏面２１と対向する表面４０の裏側の裏面４１からパターン２２が認識不可能であり、また操作面２０になされた操作によって裏面２１と表面４０との距離が近づいて、操作がなされた操作面２０の位置に対応するパターン２２が裏面４１から認識可能となるように半透明とされた半透明部材４と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパッドに関する。

従来の技術として、駆動電極と検出電極とが容量結合するように基板の一面に配設され、駆動電極への駆動電圧の印加により容量結合に応じて検出電極で検出電圧が出力され、当該検出電極の検出電圧に基づいて基板上の物体の有無を検出する静電容量式タッチパッドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１４−１８２４７１号公報

しかし従来の静電容量式タッチパッドは、基板、つまり操作がなされる操作面が大きくなると、配線などによりノイズの影響を受け易く、また配線などが長くなって抵抗値が大きくなって検出精度が低下し、その低下した検出精度を上げようとすると電極の数を増やさなければならないなどの問題がある。

従って本発明の目的は、検出精度の低下を抑制することができるタッチパッドを提供することにある。

本発明の一態様は、操作がなされる操作面の裏面にパターンを有する操作部と、操作部から離れて配置され、裏面と対向する第１の面の裏側の第２の面からパターンが認識不可能であり、また操作面になされた操作によって裏面と第１の面との距離が近づいて、操作がなされた操作面の位置に対応するパターンが第２の面から認識可能となるように半透明とされた半透明部材と、を備えたタッチパッドを提供する。

本発明によれば、検出精度の低下を抑制することができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るタッチパッドの一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、タッチパッドの一例を側面から見た概略図であり、図１（ｃ）は、タッチパッドのブロック図の一例である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係るタッチパッドになされた操作の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、タッチパッドのカメラが撮像した画像の一例を示す概略図である。図３は、第１の実施の形態に係るタッチパッドの動作の一例を示すフローチャートである。図４（ａ）は、第２の実施の形態に係るタッチパッドの一例を示す上面図であり、図４（ｂ）は、タッチパッドのカメラが撮像した画像の一例を示す概略図であり、図４（ｃ）は、変形例に係るタッチパッドの一例を側面から見た概略図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るタッチパッドは、操作がなされる操作面の裏面にパターンを有する操作部と、操作部から離れて配置され、裏面と対向する第１の面の裏側の第２の面からパターンが認識不可能であり、また操作面になされた操作によって裏面と第１の面との距離が近づいて、操作がなされた操作面の位置に対応するパターンが第２の面から認識可能となるように半透明とされた半透明部材と、を備えて概略構成されている。

このタッチパッドは、第２の面から認識されたパターンに基づく後段の処理によって、操作がなされた操作面の位置が算出可能となるので、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパッドと比べて、検出電極や配線などが必要なく、車両などのノイズが多い場所に配置したり、操作面を大きくしたりしても検出精度の低下を抑制することができる。

[第１の実施の形態]
（タッチパッド１の概要）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るタッチパッドの一例を示す上面図であり、図１（ｂ）は、タッチパッドの一例を側面から見た概略図であり、図１（ｃ）は、タッチパッドのブロック図の一例である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係るタッチパッドになされた操作の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、タッチパッドのカメラが撮像した画像の一例を示す概略図である。図２（ｂ）に示すパターン２２は、撮像されたパターン２２である。

なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｃ）では、主な情報の流れを矢印で示している。さらに数値範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下の意味で用いるものとする。

タッチパッド１は、一例として、車両に搭載された電子機器を離れた位置で操作する遠隔操作装置である。このタッチパッド１は、例えば、タッチ操作やなぞり操作などを検出するように構成されている。そしてタッチパッド１は、例えば、電子機器の表示部に表示されたカーソルを移動させたり、アイコンを選択してドラッグアンドドロップを行ったり、地図画像やページのスクロールを行ったりできるように構成されている。

タッチパッド１は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、操作がなされる操作面２０の裏面２１にパターン２２を有する操作部２と、操作部２から離れて配置され、裏面２１と対向する第１の面（表面４０）の裏側の第２の面（裏面４１）からパターン２２が認識不可能であり、また操作面２０になされた操作によって裏面２１と第１の面（表面４０）との距離が近づいて、操作がなされた操作面２０の位置に対応するパターン２２が第２の面（裏面４１）から認識可能となるように半透明とされた半透明部材４と、を備えて概略構成されている。

またタッチパッド１は、裏面４１から半透明部材４を撮像する撮像部としてのカメラ６と、撮像された画像６１から認識されるパターン２２に基づいて検出対象物が接触した操作面２０上の接触点９０を算出する算出部としての制御部８と、を備えて概略構成されている。

検出対象物は、一例として、図２（ａ）に示す操作指９であるがこれに限定されず、操作によって操作部２を変形させられる物であれば良い。

（操作部２の構成）
操作部２は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、矩形状を有している。また操作部２の大きさは、一例として、およそＡ４サイズである。さらに操作部２は、例えば、図２（ａ）に示すように、操作によって操作指９と操作面２０との接触点９０の周囲が変形するような柔軟性を有している。

操作部２は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂材料を用いてシート状に形成されている。この操作部２の厚みは、一例として、０．２〜０．４ｍｍ程度である。

操作部２は、例えば、図１（ａ）の紙面左上を原点とする直交座標系であるＸＹ座標系が操作面２０に設定されている。このＸ軸は、例えば、図１（ａ）の紙面において左から右に、Ｘ_１座標〜Ｘ_１１座標が設定されている。Ｙ軸は、例えば、図１（ａ）の紙面において上から下に、Ｙ_１座標〜Ｙ_６座標が設定されている。なおＸ座標及びＹ座標の数は、上記の例に限定されず、任意である。

この操作部２のパターン２２は、例えば、図１（ａ）に示すように、第１の方向に並ぶ複数の直線パターン２３を有して概略構成されている。この第１の方向とは、Ｘ軸に直交する方向であり、Ｙ軸と平行な方向である。そして直線パターン２３は、Ｘ軸のＸ_１座標〜Ｘ_１１座標を通ってＸ軸と直交するように設けられている。

直線パターン２３の間隔は、例えば、タッチ操作などによって形成される接触領域２１０に複数の直線パターン２３が含まれるように定められる。なお変形例としてパターン２２は、等間隔で形成されなくても良く、解像度を上げたい箇所のみ間隔が狭くなっていても良い。

このパターン２２は、例えば、印刷や彫り込まれた溝として操作部２の裏面２１に形成される。操作部２は、操作面２０からパターン２２が見えないようにされることが好ましいので、操作部２が透過性を有する場合、操作面２０及び裏面２１の少なくとも一方に遮光膜が形成される。

（半透明部材４の構成）
半透明部材４は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、操作部２に対応した矩形状を有している。そして半透明部材４は、操作面２０とギャップ１０を介して配置されている。このギャップ１０は、一例として、１〜２ｍｍ程度である。なお半透明部材４は、例えば、裏面４１側から見た際に操作部２の写像が裏面４１内に収まるように、操作部２よりもひと回り大きくされても良い。

この半透明部材４は、例えば、光が裏面４１から内部に入射するガラスやＰＣ（ポリカーボネート）などを用いて形成されている。そして半透明部材４は、操作部２との接触によって変形しない材料から形成されている。半透明部材４の厚みは、一例として、１〜２ｍｍ程度である。

この半透明部材４は、裏面４１からパターン２２が認識不可能となるように表面４０に凹凸からなる凹凸部４２が形成されている。この凹凸部４２は、例えば、すりガラスのように、表面４０に形成された微細な凹凸である。

凹凸部４２は、操作がなされていない場合、裏面４１から撮像した画像６１にパターン２２が認識できない程度に写らず、また操作がなされて操作部２と半透明部材４とが近接又は接触した場合、接触点９０の近傍のパターン２２が画像６１に写るようなものであれば、凹凸に限定されない。

（カメラ６の構成）
カメラ６は、例えば、図１（ａ）に示すように、半透明部材４の裏面４１を周期的に撮像するように、裏面４１側に配置されている。このカメラ６は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子を有して構成されている。

カメラ６は、撮像領域６０を撮像し、撮像した画像６１の情報である画像情報Ｓ_１を生成して制御部８に出力する。この撮像領域６０は、少なくとも半透明部材４の裏面４１が含まれるようにされている。

なお変形例としてタッチパッド１は、半透明部材４の裏面４１を照明する照明装置を備えていても良い。また他の変形例としてタッチパッド１は、複数のカメラを備えていても良い。

（制御部８の構成）
制御部８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部８が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

制御部８は、例えば、カメラ６から周期的に取得した画像情報Ｓ_１から得られた画像６１に基づいて操作指９の接触点９０を検出するように構成されている。

操作者が操作指９によって操作を行った場合、例えば、図２（ａ）に示すように、操作指９の接触点９０を中心に周囲が変形し、操作部２の裏面２１が半透明部材４の凹凸部４２と近接又は接触する。この近接又は接触によって、例えば、半透明部材４の裏面４１から入射した光の凹凸部４２による散乱が抑制され、接触領域２１０のパターン２２が裏面４１から認識可能となる。

制御部８は、この画像６１の接触領域２１０に基づいて操作指９が検出された接触点９０を算出する。この接触点９０は、例えば、接触領域２１０の中心や重心として算出される。なお制御部８は、複数の接触領域２１０が存在する場合、接触領域２１０ごとに接触点９０を算出する。従ってタッチパッド１は、マルチタッチが検出できるように構成されている。

ここで画像６１における接触領域２１０のＸ軸方向の長さや位置は、例えば、接触領域２１０において認識される直線パターン２３によって求められる。また接触領域２１０のＹ軸方向の長さや位置は、例えば、撮像された半透明部材４と接触領域２１０との位置関係から求められる。

制御部８は、算出した接触点９０の座標の情報を含む検出情報Ｓ_２を生成し、接続された電子機器に出力する。

以下に、本実施の形態のタッチパッド１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。

（動作）
タッチパッド１のカメラ６は、撮像領域６０を撮像して画像情報Ｓ_１を生成し、制御部８に出力する。そして制御部８は、画像情報Ｓ_１を取得する（Ｓｔｅｐ１）。制御部８は、この画像情報Ｓ_１から得た画像６１に基づいて接触領域２１０の有無を判定する。

接触領域２１０の有無の判定は、一例として、直線パターン２３が画像６１に出現しているか否かによって行われる。

制御部８は、接触領域２１０がある場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、接触点９０を算出する（Ｓｔｅｐ３）。そして制御部８は、算出した接触点９０に基づいて検出情報Ｓ_２を生成し、接続された電子機器に出力すると（Ｓｔｅｐ４）、ステップ１に処理を進めて次の周期の画像情報Ｓ_１を取得する。このタッチパッド１は、電源が遮断させるまで一連の動作を継続して行う。

ここでステップ２において制御部８は、接触領域２１０がない場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、ステップ１に処理を進めて次の周期の画像情報Ｓ_１を取得する。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るタッチパッド１は、検出精度の低下を抑制することができる。具体的には、タッチパッド１は、検出電極や配線などが必要なく、接触領域２１０に含まれるパターン２２に基づいて接触点９０を算出するので、ノイズや大面積化が検出精度に与える影響が小さい。従ってタッチパッド１は、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパッドと比べて、車両などのノイズが多い場所に配置したり、操作面２０を大きくしたりしても検出精度の低下を抑制することができる。

タッチパッド１は、ノイズに強く、また検出電極や配線などを必要としないので、ノイズ対策を行ったり、検出電極や配線などを配置したりする場合と比べて、製造コストを低減させることができる。

タッチパッド１は、パターン２２を有しているので、パターンが形成されずに接触点を算出する場合と比べて、接触点９０の算出が容易となる。

タッチパッド１は、検出電極や配線などを必要としない簡素な構成でマルチタッチを検出することができる。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態は、半透明部材にも直線パターンが形成される点が第１の実施の形態と異なっている。

図４（ａ）は、第２の実施の形態に係るタッチパッドの一例を示す上面図であり、図４（ｂ）は、タッチパッドのカメラが撮像した画像の一例を示す概略図であり、図４（ｃ）は、変形例に係るタッチパッドの一例を側面から見た概略図である。図４（ｂ）に示すパターン２２は、撮像されたパターン２２である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

半透明部材４の表面４０又は裏面４１は、第１の方向と交差する第２の方向に並ぶ複数の直線パターン２４が形成されている。本実施の形態の半透明部材４は、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第２の方向としてＹ軸に直交する方向に並ぶ複数の直線パターン２４が裏面４１に形成されている。この直線パターン２４は、例えば、印刷や彫り込まれた溝として裏面４１に形成されている。なお直線パターン２４は、表面４０に形成されても良い。

従ってパターン２２は、Ｘ軸に直交する方向に並ぶ複数の直線パターン２３と、Ｙ軸に直行する方向に並ぶ複数の直線パターン２４と、を備えている。この直線パターン２３の間隔と直線パターン２４の間隔は、例えば、同じであるがこれに限定されない。

半透明部材４の直線パターン２４は、例えば、図４（ｂ）に示すように、裏面４１に形成されているので、撮像された画像６１に常に含まれている。従って制御部８は、画像６１に直線パターン２３が含まれているか否かによって接触領域２１０の有無を判定する。

制御部８は、接触領域２１０に含まれる直線パターン２３によって接触領域２１０のＸ軸方向の長さと位置を求める。そして制御部８は、接触領域２１０に含まれる直線パターン２４によって接触領域２１０のＸ軸方向の長さと位置を求める。

制御部８は、算出した接触点９０の座標を含む検出情報Ｓ_２を生成して接続された電子機器に出力する。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態のタッチパッド１は、操作部２に直線パターン２３が形成され、半透明部材４に直線パターン２３と交差する直線パターン２４が形成されているので、この構成を採用しない場合と比べて、接触領域２１０に含まれる格子状のパターン２２に基づいて容易に接触点９０の座標を求めることができる。

なお変形例としてタッチパッド１は、例えば、図４（ｃ）に示すように、操作部２と半透明部材４との間に流動体７を有する構成とされても良い。この流動体７は、例えば、ゲルや液体などであり、操作部２の変形に追従して変形すると共に操作がなされていない際には、操作部２と半透明部材４とのギャップ１０を保つものである。つまり流動体７は、操作部２を支持している。

以上述べた少なくとも１つの実施の形態のタッチパッド１によれば、検出精度の低下を抑制することができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…タッチパッド、２…操作部、４…半透明部材、６…カメラ、７…流動体、８…制御部、９…操作指、１０…ギャップ、２０…操作面、２１…裏面、２２…パターン、２３，２４…直線パターン、４０…表面、４１…裏面、４２…凹凸部、６０…撮像領域、６１…画像、９０…接触点、２１０…接触領域

Claims

操作がなされる操作面の裏側の裏面にパターンを有する操作部と、
前記操作部から離れて配置され、前記裏面と対向する第１の面の裏側の第２の面から前記パターンが認識不可能であり、また前記操作面になされた操作によって前記裏面と前記第１の面との距離が近づいて、操作がなされた前記操作面の位置に対応する前記パターンが前記第２の面から認識可能となるように半透明とされた半透明部材と、
を備えたタッチパッド。
前記半透明部材は、前記第２の面から前記パターンが認識不可能となるように前記第２の面に凹凸を有する、
請求項１に記載のタッチパッド。
前記パターンは、第１の方向に並ぶ複数の直線パターンを有する、
請求項１又は２に記載のタッチパッド。
前記第１の面又は前記第２の面は、前記第１の方向と交差する第２の方向に並ぶ複数の直線パターンを有する、
請求項３に記載のタッチパッド。
前記操作部と前記半透明部材との間に流動体を有する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタッチパッド。
前記第２の面から前記半透明部材を撮像する撮像部と、
撮像された画像から認識される前記パターンに基づいて検出対象物が接触した前記操作面上の点を算出する算出部と、
を備えた、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のタッチパッド。