JP6004427B2 - 指示体操作検出装置 - Google Patents

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Description

この発明は、静電容量方式のセンサを用いて、指などの指示体の操作を検出する指示体操作検出装置に関する。
例えば、パーソナルコンピュータ(以下、パソコンと略称する)の表示画面に表示されているオブジェクトを、表示画面の横方向や縦方向に移動させたり、回転させたりする操作指示を行うための指示体操作検出装置としては、従来は、トラックボールが用いられていた。このトラックボールは、互いに直交する方向の回転軸を有するロータリーエンコーダでボール(球体)を支えた構造を備え、そのボールを指・手のひらで転がすことに対応して、2つのロータリーエンコーダで検出される回転量に応じた移動量だけ、表示画面上のカーソルやオブジェクトを、表示画面の横方向及び縦方向に移動させるようにしている。
しかし、トラックボールは、ボールの回転に応じてロータリーエンコーダが回転した分だけ、カーソルやオブジェクトを移動させるので、その移動操作によって相対的な移動量を指定することができるだけで、カーソルやオブジェクトに対する正確な座標位置の指示操作は困難である。
一方、近年、位置検出用のセンサ(以下、単にセンサという)を用いたタッチパネルが指示入力装置として利用される機会が増加してきている。特に、静電容量方式のセンサは、反応速度が速い、耐久性が高い、指などの指示体の複数個を同時に検出できるなど、従来の抵抗膜方式のセンサよりも優れているので、携帯電話端末などの携帯型電子機器において賞用されている。
この静電容量方式のセンサは、互いに平行である複数のストライプ状の第1の電極と、これら複数の第1の電極と交差する、互いに平行である複数のストライプ状の第2の電極とにより構成されるマトリックス状電極パターンを備える。このセンサにおいて、第1の電極と第2の電極とは例えば誘電体基板により互いに離間されて静電結合するようにされており、例えば第1の電極に送信信号を供給し、第2の電極から前記静電結合を介して受信信号を得るように構成する。
そして、この静電容量方式のセンサは、マトリックス状電極パターンにおいて指などの指示体が接触した部分では、送信信号の一部が人体を通じて流れることで、第2の電極から得られる受信信号電流が変化するので、その変化を検出することにより、指などの指示体による指示位置を検出するようにする。指示体による指示位置は、第1の電極と第2の電極との交点として検出される。
この場合に、通常は、例えば、第1の電極が形成されている第1の方向を、操作者による操作の横方向と一致させて、この横方向をセンサで検出される指示体の指示位置の2次元座標のX軸方向とし、また、第2の電極が形成されている第2の方向を、操作者による操作の、横方向と直交する縦方向と一致させて、この縦方向をセンサの前記2次元座標のY軸方向とする。そして、センサは、指示体の指示位置を、2次元座標上のX,Y座標値として、検出して出力するようにしている。
そして、前述したように、センサにおける指示体の指示位置の2次元座標のX軸方向及びY軸方向は、操作者による操作の横方向及び縦方向と一致するようにされているので、表示画面の横方向及び縦方向に対応するようにされている。すなわち、センサの出力座標である2次元座標のX軸方向及びY軸方向で規定される座標空間は、表示画面の横方向及び縦方向で規定される座標空間と対応するようにされている。なお、以下の説明おいては、例えば2次元座標のX軸方向及びY軸方向で規定される、センサの出力座標の座標空間を、センサの出力座標空間と称することにする。
例えば特許文献1(特開2003−91360号公報)や特許文献2(特開2003−296014号公報)には、上述のような静電容量方式のセンサを用いると共に、より直感的な入力を求めて、指示体によって位置指示操作を行う操作部の形状を立体的形状とした指示体操作検出装置が開示されている。すなわち、特許文献1,2に開示されている指示体操作検出装置は、センサの、マトリックス状電極パターンの全指示体検出可能検出領域のうちの所定領域がドーム型形状に立体成型されて曲面状とされた操作面を備える。
操作面をこのような曲面状とすると、操作者は、この操作面上を、指で接触しながら移動させることで、移動感覚と共に、曲面の傾斜方向や傾斜度に基づいて曲面形状の高さ方向への変位感覚を知覚することができる。したがって、特許文献1,2に記載されている、曲面状の操作面を備える指示体操作検出装置によれば、操作者は、指の操作位置や指の移動方向、移動量を容易に把握することができ、優れた使用感を得ることができる。
また、上記の特許文献1,2に記載の指示体操作検出装置によれば、センサのマトリックス状電極パターンにより指などの指示体の接触位置を静電容量方式で検出するため、指示体による指示位置の絶対座標を検出することができ、トラックボールよりも正確な指示操作の座標出力が得られる。
特開2003−91360号公報 特開2003−296014号公報
上述した特許文献1,2に記載の指示体操作検出装置においては、操作者は、指などの指示体を、立体的な曲面形状を備える操作面に接触させながら移動させることにより、当該操作面において、直線方向指示操作、回転(円弧状)指示操作、等の種々の指示操作入力を行なうことができる。指示体操作検出装置は、その操作面での指などの指示体の指示操作の情報を、互いに直交するX軸及びY軸の2次元座標(場合によっては、X軸及びY軸に直交するZ軸を含む3次元座標)上の指示体の位置情報としてのX,Y座標値(X,Y,Z座標値)の連続として出力する。
パソコンは、前述したように、この指示体操作検出装置から受けた指示操作の情報に基づいて、表示画面に表示されているカーソルやオブジェクトを、その指示操作に応じて表示画面上で移動させるように表示制御処理する。
ところで、上述した特許文献1,2の指示体操作検出装置の立体的な曲面形状の操作面においては、直線方向指示操作だけではなく、その曲面形状を利用した回転(円弧状)指示操作等の種々の指示操作が可能である。その一方において、このような立体的な曲面形状の操作面においても、直線方向指示操作、特に、センサの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向に沿った直線方向指示操作を、正確かつ確実に行えるようにすることは、それらの直線方向指示操作が、例えば表示画面の横スクロール操作や縦スクロール操作に対応するため重要である。また、センサの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向は、前述したように、表示画面の横方向及び縦方向に対応することが一般的であり、直線方向指示操作に基づく表示オブジェクトの直線移動は、表示画面上で正確かどうかが判別し易いという点でも、当該X軸方向及びY軸方向に沿った直線方向指示操作を、正確かつ確実に行えるようにすることが重要である。
ところが、特許文献1,2の指示体操作検出装置においては、操作面が曲面であるため、正確に真直ぐに移動させるように、指などの指示体で直線方向に指示操作することが容易ではなく、ややもすると、曲面に応じた曲線的な移動指示となってしまいがちになる。
上述した指示体操作検出装置は、前述したように、マトリックス状電極パターンのセンサを用いているので、指示体の指示操作位置の絶対座標を検出することができる。このため、カーソルやオブジェクトは、操作面における指示体による指示操作の通りに表示画面上で移動することになり、操作者が直線的な指示をしたつもりでも、カーソルやオブジェクトが曲線的な移動をしてしまう恐れがある。
また、ドーム型形状などの立体的な曲面形状の操作面の場合に、その周囲はほぼ円形となることも相俟って、いずれの直線方向がセンサの出力座標空間のX軸方向であるか、または、Y軸方向であるかを、その曲面形状の操作面での触感として、操作者は認識することができない。
そのため、主に画面を見て操作をする操作者は、立体的な曲面形状の操作面と指示体操作検出装置の筐体との形状関係から、センサの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向を類推して操作入力をしたり、筐体に印刷などにより設けられたX軸方向やY軸方向を示す目印を頼りに、操作入力をしたりするしかなかった。そして、その場合でも、操作者は、曲面形状の操作面では、触感上の手がかりがないので、正確にセンサの出力座標空間のX軸方向やY軸方向などの特定方向の直線方向の指示操作をすることが困難であった。
さらに、特許文献1,2のように、指示体操作検出装置の操作面部が、指示体が接触する側に凸の曲面であるような立体的形状である場合には、指などの指示体と凸状の操作面との接触面積が少なくなりがちとなり、センサが、正確かつ確実に直線方向指示操作を検出することが困難となってしまうという問題もある。
この発明は、以上の点にかんがみ、操作面が立体的な曲面形状を備える場合においても、正確かつ確実に、センサの出力座標空間の座標軸方向の直線方向指示操作を行うことができるようにした指示体操作検出装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、この発明においては、
第1の方向に複数の第1の電極が配置されていると共に、前記第1の方向とは異なる第2の方向に、前記複数の第1の電極と交差して複数の第2の電極が配置されるセンサと、
前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とに接続され、前記センサに対する指示体による指示位置を、所定の座標軸上の座標値として、静電容量方式により検出する操作検出回路と、
前記センサに対して、前記指示体の指示操作を受ける側に配置される表面操作部と、
を備える指示体操作検出装置において、
前記表面操作部は、第1の入力部と第2の入力部を備え、
前記第1の入力部は、曲面を有し、前記センサの対応する所定の領域を検出領域とし、
前記第2の入力部は、前記センサの前記第1の入力部に対応した前記所定の領域に囲まれ、前記座標軸の方向に対して特定の方向の直線的な特定領域を検出領域とするように形成され、前記特定領域に対応する面形状が前記第1の入力部の曲面とは異なる面を有し、
前記第1の入力部の前記曲面は、前記指示体が接触する側に凸とされていると共に、
前記第2の入力部の前記直線的な特定領域の前記面形状は、前記第1の入力部の曲面よりも前記指示体との接触面積が大きくなる面形状である
ことを特徴とする指示体操作検出装置を提供する。
上述の構成の発明の指示体操作検出装置においては、第1の入力部は、例えばドーム型形状などの所定の形状の立体的な曲面を備える。したがって、この発明による指示体操作検出装置によれば、この立体的な曲面を有する第1の入力部においては、その指示体の検出領域での指の操作位置や、指の移動方向や移動量を容易に把握することができ、優れた使用感を得ることができる。
そして、第2の入力部は、センサに対する指示体による指示位置を規定する所定の座標軸の方向に対して特定の方向の直線的な特定領域であって、その面形状が第1の入力部の曲面とは異なる形状の面を有するように形成されている。このため、操作者は、その面形状の違いから、第1の入力部に囲まれる第2の入力部を容易に認識することができる。したがって、操作者は、この第2の入力部の直線的な特定領域に沿って直線方向の入力操作を正確且つ確実に行うことができる。
また、第2の入力部の直線的な特定領域は、センサに対する指示体による指示位置を規定する所定の座標軸の方向に対して特定の方向、例えば前記座標軸の方向に一致した直線方向に形成されている。したがって、操作者は、この第2の入力部の直線的な特定領域に沿った直線方向の指示操作をすることにより、前記座標軸に沿った直線方向の操作入力を容易に指示することができる。
この発明によれば、操作面が立体的な曲面形状を備える場合において、センサに対する指示体による指示位置を規定する所定の座標軸の方向に対して特定の方向の直線方向指示操作を、正確かつ確実に行える指示体操作検出装置を提供することができる。
この発明による指示体操作検出装置の第1の実施形態におけるセンサ及び操作検出回路の接続関係を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第1の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第1の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第1の実施形態における指示体としての指で操作する態様を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第1の実施形態の比較例を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第1の実施形態の要部の幾つかの変形例を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第1の実施形態の要部の変形例を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第2の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第3の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第4の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第5の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第5の実施形態におけるセンサ及び操作検出回路の接続関係を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第5の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第5の実施形態の外観を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第6の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第6の実施形態の外観を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第6の実施形態の他の例の外観を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第7の実施形態の要部を説明するための図である。 この発明による指示体操作検出装置の第7の実施形態のセンサにおける指示体の検出処理動作例を説明するためのフローチャートを示す図である。
以下、この発明による指示体操作検出装置の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の指示体操作検出装置1の構成例を示す図である。指示体操作検出装置1は、センサ10と、操作検出回路20とからなる。
センサ10は、この例では、クロスポイント静電容量方式のセンサの構成とされており、格子状に配列された電極群11を備える。この電極群11は、第1の方向に形成された複数本の第1の電極12と、この第1の方向と交差する第2の方向に形成された複数本の第2の電極13とが、電気的に絶縁されている状態で互いに交差するように配置されて構成されている。
複数本の第1の電極12は、それぞれ第1の方向に配置されると共に、所定間隔ずつ隔てて互いに平行に配置され、また、複数本の第2の電極13は、それぞれ第2の方向に配置されると共に、所定間隔ずつ隔てて互いに平行に配置されている。
この例では、センサ10は、例えば指などの指示体を、互いに直交するX軸方向とY軸方向とからなる2次元座標の出力座標空間の座標値として検出する。そして、この第1の実施形態では、第1の電極12が形成される第1の方向は、センサ10の出力座標空間のX軸方向とされ、また、第2の電極13が形成される第2の方向は、センサ10の出力座標空間のY軸方向とされている。指示体による指示位置は、第1の電極12と第2の電極13との交点の座標値として検出される。
以上のように、第1の電極12及び第2の電極13が配置されているセンサ10に対して、信号処理回路部としての操作検出回路20が設けられている。この操作検出回路20は、図1に示すように、送信信号発生回路21、送信電極選択回路22、受信電極選択回路23、受信信号処理回路24、出力回路25および制御回路26を備えている。
送信信号発生回路21および送信電極選択回路22は、送信信号供給回路を構成し、受信電極選択回路23および受信信号処理回路24は、信号受信回路を構成する。そして、この例では、第1の電極12は、送信信号が供給される送信電極とされると共に、第2の電極13は、第1の電極12と静電結合して、送信信号に応じた受信信号を得る受信電極とされている。
送信信号発生回路21は、制御回路26の制御に従ったタイミングで、所定の送信信号を送信電極選択回路22に供給する。送信電極選択回路22は、制御回路26の選択制御にしたがって、所定の第1の電極12を選択する。送信電極選択回路22によって選択された第1の電極12には送信信号発生回路21から送信信号が供給される。
受信電極選択回路23は、制御回路26の制御にしたがって、順次に第2の電極13を選択し、選択した第2の電極13からの受信信号を受信信号処理回路24に供給する。
受信信号処理回路24は、制御回路26による制御に基づいて、受信信号を処理し、指などの指示体がセンサ10上で位置を指示することで生じる受信信号の信号レベルの変化を第2の電極13毎に検出し、その検出出力を出力回路25に供給する。
出力回路25は、制御回路26による制御に基づいて、受信信号処理回路24の検出出力から、前記信号変化が生じた第2の電極13を検出する。そして、出力回路25は、その検出した第2の電極13と、そのときに送信信号が供給されている第1の電極12とから、指などの指示体によって指示された位置を、センサ10の出力座標空間のX,Y座標値とする検出信号を生成して出力する。
[センサ10の構成例]
図2及び図3に、センサ10の詳細構成例を示す。図2(A)は、センサ10を、指示体によって操作する面側から見た図、図2(B)は、図2(A)におけるA−A断面図である。また、図2(C),(D)は、センサ10の操作面の曲面形状を説明する図である。また、図3(A)は、センサ10の分解構成図、図3(B)は、センサ10の斜視図である。
センサ10は、格子状に配列された電極群11が、図2(B)及び図3(B)に示すように、ドーム型形状に立体成型された構成を備える。この例のセンサ10は、図2(B)及び図3(A)に示すように、第1のシート状基板14と、第2のシート状基板15と、保護シート16と、不感帯形成用シート17からなる4層構造を有する。これら第1のシート状基板14と、第2のシート状基板15と、保護シート16および不感帯形成用シート17は、いずれも誘電体材料で構成される。このセンサ10の作成方法を、図3を参照しながら、以下に説明する。
先ず、第1のシート状基板14と、第2のシート状基板15と、保護シート16は、当初は、図3(A)に示すように、平面シート形状の状態となっている。また、不感帯形成用シート17は、平面シート形状を有すると共に、図3(A)に示すように、後述するドーム型形状部18に対応する円形領域が貫通孔17aとされている。
そして、平面シート形状の第1のシート状基板14の表面には、図3(A)に示すように、X軸方向の複数本の線状の導体が互いに平行に形成されることにより、複数本の第1の電極12が形成される。第1のシート状基板14は、図3(A)に示すように、複数本の第1の電極12が配置される矩形領域14aと、この矩形領域14aから複数本の第1の電極12の形成方向に延長されるリード線領域14bを備える。なお、図3では、第1のシート状基板14及び第2のシート状基板15、また、保護シート16及び不感帯形成用シート17には、矩形領域14a,15aとリード線領域14b,15bとを明確に区別するために破線が記載されているが、これは説明のためのものであって、実際には存在しないものである。
リード線領域14bには、複数本の第1の電極12のそれぞれを外部の回路部と接続するためのリードパターンが形成されていると共に、その先端部に外部接続部14cが形成されている。この外部接続部14cにおいて、操作検出回路20の送信電極選択回路22と複数本の第1の電極12とが接続される。なお、この例では、矩形領域14aは、正方形領域とされている。
同様にして、平面シート形状の第2のシート状基板15の表面には、図示は省略するが、Y軸方向の複数本の線状の導体が互いに平行に形成されることにより、複数本の第2の電極13が形成される。第2のシート状基板15は、図3(A)に示すように、複数本の第2の電極13が配置される矩形領域15aと、この矩形領域15aから複数本の第2の電極13の形成方向に延長されるリード線領域15bを備える。
このリード線領域15bには、複数本の第2の電極13のそれぞれを外部の回路部と接続するためのリードパターンが形成されていると共に、その先端部に外部接続部15cが形成されている。外部接続部15cにおいて、操作検出回路20の受信電極選択回路23と複数本の第2の電極13とが接続される。なお、矩形領域15aは、矩形領域14aと同一の大きさの正方形領域とされている。
保護シート16は、この例では、矩形領域14a及び15aと同じ大きさの正方形の矩形領域を備えると共に、その矩形領域の隣り合う2辺から外方に延長される、リード線領域14b及び15bに対応する領域を備える。
不感帯形成用シート17は、指などの指示体を第1及び第2のシート状基板14,15検出しないようにするための部材であり、この例では、指などの指示体を第1及び第2のシート状基板14,15検出できないように離隔させる厚さの誘電体で構成される。そして、この例では、この不感帯形成用シート17は、保護シート16と同じ形状を有すると共に、前述したように、その矩形領域の中央部に、後述するドーム型形状部が配置される貫通孔17aが形成されている。
以上のようにして第2の電極13を形成した第2のシート状基板15の表面側に、第1の電極12を形成した第1のシート状基板14を重ねて両者を接着する。このとき、第1のシート状基板14と第2のシート状基板15とは、互いの矩形領域14a,15aが重なるようにすると共に、第1の電極12と第2の電極13の方向が直交する状態となるようにする(図2(A)及び図3(A)参照)。この状態では、複数本の第1の電極12と、複数本の第2の電極13とは、誘電体材料からなる第1のシート状基板14の厚さ分だけ、上下に離れて配設され、互いに絶縁状態となる。
次に、第1のシート状基板14の上に、さらに、保護シート16を重ねて接着するようにする。この場合、保護シート16は、図3(A)に示すように、少なくとも、第1のシート状基板14の矩形領域14aと第2のシート状基板15の矩形領域15aとを覆うと共に、外部接続部14c及び15cは、外部に露呈するような形状とされている。更に、保護シート16と同じ外形形状の不感帯形成用シート17を、保護シート16上に、外形形状を合わせて重ね、接着する。不感帯形成用シート17には、貫通孔17aが形成されているので、この貫通孔17aからは保護シート16が露呈する状態となる。
次に、以上のようにして接合した4層のシート部材の矩形領域14a,15aにおいて、不感帯形成用シート17の貫通孔17aに対応する円形領域の第1のシート状基板14、第2のシート状基板15及び保護シート16の3層部分を、図2(B)及び図3(B)に示すように、立体的なドーム型形状部18とするように真空成型する。この例の場合、ドーム型形状部18は、不感帯形成用シート17の貫通孔17aから膨出するように状態となる。
このセンサ10においては、指などの指示体の指示操作時には、貫通孔17aから膨出するドーム型形状部18の領域では、指などの指示体と電極群11との間は、図2(B)に示すように、保護シート16の厚さd1だけ離れる状態となり、保護シート16の表面に接触する指などの指示体を確実に検知する。一方、ドーム形状部18の周辺領域は、指などの指示体と電極群11との間には、図2(B)に示すように、保護シート16の厚さのみならず、不感帯形成用シート17の厚さが加わった厚さd2だけ離れる状態となり、指などの指示体を検知できない不感帯領域となる。
以上のように、この実施形態では、操作者は、ドーム型形状部18の保護シート16の表面を指で指示操作することにより、操作指示入力をすることができる。すなわち、この例では、センサ10自身が立体的に成型されてドーム型形状部18が形成され、このドーム型形状部18の部分が、表面操作部を構成する。したがって、この例では、表面操作部は、センサ10と一体的に構成されている。
そして、この例においては、図2及び図3(B)に示すように、ドーム型形状部18からなる表面操作部の操作面は、一様な曲面形状とされているのではなく、操作者が触感により区別可能なようにされた、第1の入力部18aと第2の入力部18bとを備える。
第1の入力部18aは、この例では、ドーム型形状に応じた曲面を備える入力部である。一方、第2の入力部18bは、この例では、幅Wで、X軸方向に直線的に帯状に形成されているX軸方向ガイド部18bXと、幅Wで、Y軸方向に直線的に帯状に形成されているY軸方向ガイド部18bYとからなる。
センサ10のドーム型形状部18における指示体の検出領域のうち、X軸方向ガイド部18bXとY軸方向ガイド部18bYとを除く領域が第1の入力部18aの指示体の検出領域となる。また、センサ10のX軸方向ガイド部18bXとY軸方向ガイド部18bYとに対応するそれぞれ直線的な領域が第2の入力部18bの指示体の検出領域となる。
X軸方向ガイド部18bXは、第1の入力部18aの曲面とは触感により操作者が区別可能となるように、その直線的な帯状の形成方向に直交する方向の幅Wの部分は、曲率ρがゼロ(曲線ではなく直線)とされている(図2(B)及び(C)参照)。同様に、Y軸方向ガイド部18bYは、その直線的な帯状の形成方向に直交する方向の幅Wの部分は、曲率ρがゼロとされている(図2(B)及び(D)参照)。したがって、X軸方向ガイド部18bXとY軸方向ガイド部18bYとが交差するドーム状形状部18の登頂部18bTは、一辺の長さがWの正方形平面となる(図2(B)、図3(B)参照)。なお、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYの幅Wは、人の指の腹が接触したときに、その接触面積がはみ出ない大きさとされる。
なお、この実施形態では、以上のような構成の第1の入力部18aと第2の入力部18bは、ドーム型形状部18を真空成型するときに形成される。
操作者は、図4(A)に示すように、センサ10のドーム型形状部18の表面操作部において指で接触操作するときに、触感により、第1の入力部18aの曲面に対して、第2の入力部18bのX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYを、それぞれ幅Wの平面がドーム状形状の曲面に沿って高さが変化するものとして感得することができる。
したがって、操作者は、第1の入力部18aと第2の入力部18bとを区別しながら、X軸方向ガイド部18bXに沿った操作をすることで、X軸方向の直線方向指示操作をすることができ、また、Y軸方向ガイド部18bYに沿った操作をすることで、Y軸方向の直線方向指示操作をすることができる。なお、操作者は、第1の入力部18aでは、指で円を描くように外周曲面をなぞる操作をすることにより、回転指示操作をすることができる。
また、第2の入力部18bのX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYは、この実施形態では、外側に凸の曲面ではなく、平面と感得される面形状とされるので、その部分での指の接触面積が多くなる。このため、センサ10は、この第2の入力部18bにおける操作者の操作を感度良く検出することができる。このことを、図5に示す比較例のセンサ10EXを参照して更に説明する。なお、図5(A)は、センサ10EXを、指示体によって操作する面側から見た図であり、上述の例のセンサ10の図2(A)に対応する。また、図5(B)は、図5(A)におけるB−B断面図である。
この比較例のセンサ10EXにおいては、第1の実施形態のセンサ10のドーム型形状部18における第2の入力部18bのX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYの代わりに、X軸方向及びY軸方向の直線方向指示操作のガイドとして、図5(A),(B)に示すように、複数の突起18pXをX軸方向に一列に並べて設けると共に、複数の突起18pYをY軸方向に一列に並べて設けるようにする。そして、このセンサ10EXにおいては、X軸方向の複数の突起18pXの配列とY軸方向の複数の突起18pYとが交差するドーム型形状部18の登頂部の突起18pTを、他の突起よりも大きくするなどして、区別可能としている。比較例のセンサ10EXのその他の構成は、センサ10と同様である。
この図の比較例のセンサ10EXによれば、操作者は、複数の突起18pXをなぞるように操作することで、X軸方向の直線方向指示操作をすることができ、また、複数の突起18pYをなぞるように操作をすることで、Y軸方向の直線方向指示操作をすることができる。また、登頂部の突起18pTは、他の突起18pX及び18pYよりも大きくされて触感により区別可能であるので、X軸方向とY軸方向の交差点をも容易に感得することができる。
しかしながら、この比較例のセンサ10EXのように、X軸方向及びY軸方向に、触感で検知できる突起18pX、18pY、18pTを設ける方法の場合、図4(B)に示すように、指でなぞって操作する際に、指が、それらの突起18pX、18pY、18pTに乗り上げるようになるため、指と操作面の接触面積が小さくなって、指による指示操作の検出出力が途切れたりすることがあり、安定して指による直線方向指示操作を検出することができないおそれがある。
これに対して、センサ10の場合には、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYは、この実施形態では、外側に凸の形状ではなく、平面と感得される面形状とされているので、図4(C)に示すように、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYでは、指の接触面積が多くなり、指による直線方向指示操作を感度良く検出することができるという効果が得られる。
ところで、この実施形態では、上述したドーム型形状部18のような立体的形状の表面操作部を有するセンサにおいても、X軸方向ガイド部18bXまたはY軸方向ガイド部18bYに沿った操作をすることでX軸方向またはY軸方向の直線方向指示操作をすることができるが、表面操作部が立体的であるが故に、不用意に指、掌などがX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bY以外の部分に接触してしまうことがある。
例えば、上述したドーム型形状部18の場合には、指による操作入力の際には、指のX−Y座標平面における移動と、X−Y座標平面に直交する高さ方向(Z軸方向)への微妙な移動も伴うので、手や指をセンサ10に対して浮かせた状態で、指で、X軸方向ガイド部18bXまたはY軸方向ガイド部18bYに沿った指示操作を正確にすることは困難になることがある。このため、操作者は、指示操作入力をする指(一般的には人差し指)に対して微妙な力加減を調整しながら指示操作をする基準点として、ドーム型形状部18の周辺領域に、親指や中指や薬指あるいは掌(例えば母子球部分)を置いて操作をするようにすることが多い。
そのような場合、センサ10の第1及び第2のシート状基板14,15は、矩形領域を指示体の検出領域としているため、人差し指による指示操作の基準とするだけで、本来は、指示操作の意志に関係のない親指や中指や薬指あるいは掌も、センサ10は、指示体として検出しまうことになる。
しかしながら、上述の第1の実施形態のセンサ10では、前述したように、ドーム型形状部18で形成される表面操作部の周辺領域では、不感帯形成用シート17により、指示体を検知しないように構成されている。したがって、この実施形態の指示体操作検出装置によれば、例えば、図4(A)に示すように、操作者がドーム型形状部18で形成される表面操作部の周辺領域に、指示操作を想定しない親指や薬指を置いて接触させながら、人差し指でドーム型形状部18の表面操作部を操作したとしても、人差し指による指示体操作のみが検出対象となり、当該人差し指によるドーム型形状部18の表面操作部でのX軸方向及びY軸方向の指示操作を正確に、且つ、良好に検出することができる。このため、操作者は、ドーム型形状部18の周囲に安心して親指や掌を置いて、人差し指で操作をすることができるので、X軸方向ガイド部18bX、Y軸方向ガイド部18bYに沿って、確実且つ正確な操作をすることができる。
なお、操作検出回路20の出力回路25は、上述の説明では、指示体の指示位置を、センサ10の出力座標空間のX座標値とY座標値からなる2次元座標値として出力するものとして説明した。しかし、出力回路25に、ドーム型形状部18の領域のX座標値,Y座標値の組に対応して、ドーム型形状部18の立体形状に応じて仮想的なZ座標値を用意して、その3次元座標値(X,Y,Z)を、指示体の検出位置の座標値として出力するようにしても良い。
[第1の実施形態の変形例]
センサ10におけるドーム型形状部18の周辺領域を、指示体の検出をしない不感帯とする構成としては、上述した不感帯形成用シート17を設ける構成に限られるものではない。図6は、センサ10におけるドーム型形状部18の周辺領域を、指示体の検出をしない不感帯とする構成の他の幾つかの例を示すものである。
図6(A)の例においては、不感帯形成用シート17は用いずに、保護シート16の厚さを、ドーム型形状部18の部分では、厚さd1とすると共に、ドーム型形状部18の周辺領域部分16sでは、厚さd2(d2>d1)となる。これにより、第1のシート状基板14の表面と保護シート16の表面までの距離が、前記厚さd2となって、ドーム型形状部18の部分よりも厚くなり、静電容量方式のセンサでは、センサと指示体との距離が大きくなると指示体の検出ができなくなるので、前記領域部分16sは、センサ10が指示体を検出しない不感帯となる。
次に、図6(B)の例においては、保護シート16は、ドーム型形状部18の部分と周辺領域16sとで、その厚さは、d1で一定とされるが、周辺領域16sにおいては、第1のシート状基板14と、保護シート16との間に所定の高さのスペーサ31を介在させて、第1のシート状基板14の表面と保護シート16の表面までの距離が、前記厚さd2となるようにする。この例の場合、スペーサ31を介することで、第1のシート状基板14と保護シート16との間には、厚さ(d2−d1)の空気層が存在する状態となる。この構成により、第1のシート状基板14の表面と保護シート16の表面までの距離が、前記厚さd2となり、前記領域部分16sは、センサ10が指示体を検出しない不感帯となる。
また、図6(C)の例においては、保護シート16は、ドーム型形状部18の部分と周辺領域16sとで、その厚さは、d1で一定とされるが、周辺領域16sにおいては、第1のシート状基板14と、保護シート16との間に所定の高さの誘電体層32を介挿させて、第1のシート状基板14の表面と保護シート16の表面までの距離が、前記厚さd2となるようにする。この構成により、第1のシート状基板14の表面と保護シート16の表面までの距離が、前記厚さd2となり、前記領域部分16sは、センサ10が指示体を検出しない不感帯となる。
更に、図6(D)の例においては、保護シート16の、ドーム型形状部18の周辺領域16sにおいては、第1のシート状基板14と保護シート16との間に金属層などの導電体層33を介挿して設ける。ただし、この導電体層33と、第1のシート状基板14の表面の第の電極12とは絶縁されている。そして、この導電体層33は、図示のように、接地電位に電気的に接続される。この構成により、ドーム型形状部18の周辺領域16sにおいては、接地された導電体層33の存在により、指示体は検出されない。これにより、前記領域部分16sは、センサ10が指示体を検出しない不感帯となる。
センサ10におけるドーム型形状部18の周辺領域を、指示体の検出をしない不感帯とする他の構成例は、以上説明した図6(A)〜(D)の例に限られるものではない。例えば、センサ10におけるドーム型形状部18の周辺領域に対応する座標領域を記憶しておき、センサ10が指示体を検出したときに、その検出した座標位置が、周辺領域に対応する座標領域内であれば、その指示体の検出座標を無視する、あるいは無効とするように構成しても良い。
次に、上述の実施形態では、ドーム型形状部18により形成される表面操作部の第2の入力部18bのX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYは、それぞれ幅Wの部分における、X軸方向及びY軸方向に直交する方向の曲率ρがゼロとされて、指などの指示体との接触面積が大きくなるような帯状の平面とされた。
しかし、第2の入力部18bのX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYにおいて、指などの指示体との接触面積が大きくなるような形状は、これに限られるものではない。例えば、例えば図7に示すように、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYのそれぞれは、X軸方向及びY軸方向に直交する方向に凹面となるような曲面を有するように構成しても良い。この場合には、凹面の曲面形状は、人の指の腹との接触面積が平面よりも大きくなるような形状とされる。
この図7の例の場合には、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYは、凹面形状であるので、ドーム型形状部18において、当該X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYを容易に認識して、X軸方向またはY軸方向の直線方向指示操作をすることができる。
[第2の実施形態]
この第2の実施形態は、第1の実施形態の変形例である。すなわち、上述の第1の実施形態におけるセンサ10においては、ドーム型形状部18の第1の入力部18aと、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYからなる第2の入力部18bとでは、指示体の検出感度は同じとした。
これに対して、以下に説明する第2の実施形態におけるセンサ10Aは、X軸方向及びY軸方向の直線方向指示操作が入力操作として重要であることを考慮して、指示体の検出感度を、第1の入力部18aよりも第2の入力部18bの方が大きくなるようにする。
図8に、この第2の実施形態の指示体操作検出装置におけるセンサ10Aの構成例を示す。図8(A)は、センサ10Aを、指示体によって操作する面側から見た図、図8(B)は、図8(A)におけるC−C断面図である。この第2の実施形態におけるセンサ10Aにおいて、第1の実施形態のセンサ10と同一部分には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この第2の実施形態のセンサ10Aにおいても、第1の実施形態において図1に示したような回路構成を備え、センサ10Aに対して操作検出回路20が、センサ10と全く同様にして接続されている。
そして、この第2の実施形態の指示体操作検出装置におけるセンサ10Aのドーム状形状部18においては、第1の入力部18aの領域部分のみに、指示体に対する感度を低下させるための誘電体シート19を被着形成するようにする。図8(A)で、斜線を付して示した部分が誘電体シート19の部分である。すなわち、図8(B)にも示すように、ドーム型形状部18において、第2の入力部18bを構成する部分には、誘電体シート19は被着されておらず、第2の入力部18bでは、保護シート16の表面が露呈されている。
したがって、この第2の実施形態によれば、ドーム型形状部18においては、第1の入力部18a上に誘電体シート19が被着されるので、第1の入力部18aにおける指示体の検出感度が、第2の入力部18bを構成するX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYでの指示体の検出感度よりも低くなる。このため、操作者がX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYをなぞることによるX軸方向及びY軸方向の直線方向指示操作を、センサ10Aは、正確かつ確実に検出する。
この場合に、誘電体シート19を構成する誘電体材料は、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYでの指示体の検出感度に対して、どの程度低下させるかという目的に応じた誘電率の材料が選定されて用いられる。
このセンサ10Aは、図示は省略するが、以下のようにして成型されて作成される。すなわち、第1の実施形態で説明した保護シート16を第2のシート状基板15の上に接着するまでの工程は、第2の実施形態の場合においても同様である。第2の実施形態においては、更に、保護シート16上に、当該保護シート16上のドーム型形状部18が形成される円形領域に対応する円形形状シートであって、第2の入力部18bを構成するX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYに対応する領域部分が切り抜かれた誘電体シート19を被着しておく。
そして、その上に、前述したように、ドーム型形状部18が形成される円形領域が貫通孔17aとされた不感帯形成用シート17を、前記貫通孔17a内に誘電体シート19を含む円形領域が位置する状態で、保護シート16上に被着形成する。
そして、以上のようにして接合した5層のシート部材の矩形領域14a,15aにおいて、不感帯形成用シート17の貫通孔17aに対応する円形領域の第1のシート状基板14、第2のシート状基板15、保護シート16および誘電体シート19の4層部分を、前述した図3(B)に示したように、立体的なドーム型形状部18とするように真空成型する。
以上のようにして、この第2の実施形態によれば、センサ10Aの第1の入力部18aの指示体の検出感度が、第2の入力部18bのX軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYでの指示体の検出感度よりも低いので、操作者が、X軸方向ガイド部18bX及びY軸方向ガイド部18bYでの操作をラフに行っても、センサ10Aは、ほぼ正確かつ確実に操作者のX軸方向及びY軸方向の直線方向指示操作を検出することができる。
なお、誘電体シート19の形成方法は、上述の説明の例に限られず、誘電体材料を吹き付けたり、塗布したりして、誘電体シート19の構成部分を形成するようにしても良い。
[第3の実施形態]
上述の第1の実施形態及び第2の実施形態は、表面操作部と、センサとが一体に構成されている場合であった。また、表面操作部の曲面形状は、ドーム型に凸の形状であった。以下に説明する第3の実施形態は、表面操作部と、センサとが別の部品であると共に、表面操作部の曲面形状が、凹面とされる場合である。
図9に、この発明による指示体操作検出装置の第3の実施形態の一例の構成例を示す。図9(A)は、この第3の実施形態の指示体操作検出装置のセンサ10Bを、指示体によって操作する面側から見た図、図9(B)は、図9(A)におけるD−D断面図である。この第3の実施形態においても、第1の実施形態と同一部分には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
この第3の実施形態のセンサ10Bにおいても、第1の実施形態のセンサ10の第1のシート状基板14と、第2のシート状基板15と、不感帯形成用シート17とが、前述した図3に示したようにして、不感帯形成用シート17の貫通孔17aが、第1のシート状基板14及び第2のシート状基板15の矩形領域14a及び15aの中心位置になるようにして重ねられて接合されている。ただし、この図9の例のセンサ10Bは、保護シート16は不要とされて、備えていない。しかし、この第3の実施形態においても、保護シート16を第1のシート状基板14の上に接着して設けるようにしても勿論良い。
この第3の実施形態のセンサ10Bは、上述した第1の実施形態及び第2の実施形態とは異なり、立体成型は行われず、図9(B)に示すように、平面形状のままとされる。
そして、この第3の実施形態のセンサ10Bにおいては、第1のシート状基板14及び第2のシート状基板15の矩形領域14a及び15a上の、不感帯形成用シート17の貫通孔17aに合致する円形領域の上に、図9(A)、(B)に示すように、凹面40aを有する薄浅の皿状の誘電体からなる表面操作部材40が、例えば接着材により接合されて設けられる。この場合、表面操作部材40は、凹面40aとは反対側の面の底部が、第1のシート状基板14上に接着材により接着されて接合される。すなわち、この第3の実施形態では、表面操作部材40は、表面操作部を構成するもので、センサ10Bとは別体として構成されている。
そして、この第3の実施形態の指示体操作検出装置は、第1の実施形態において図1に示したような回路構成を備え、センサ10Bに対して操作検出回路20が、センサ10と全く同様にして接続されている。
そして、表面操作部材40の凹面40aには、幅Wの凹部からなるX軸方向ガイド部41XがX軸方向に沿って直線状に形成されていると共に、幅Wの凹部からなるY軸方向ガイド部41YがY軸方向に沿って直線状に形成されている。したがって、凹面40aには、図9(A)に示すように、+印形状の凹部が形成される。
この場合、第2の入力部44のX軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yの凹部の曲面形状は、前述した第2の実施形態と同様に、人の指が当該部分に接触したときに、その接触面積が、凹面40aの他の領域をなぞったときよりも大きくなるような曲面形状とされている。
X軸方向ガイド部41Xと、Y軸方向ガイド部41Yとは、表面操作部材40における第2の入力部44を形成する。そして、表面操作部材40の凹面40aのうち、上述した+印形状の凹部の領域を除く領域が、第1の入力部43となる。
したがって、センサ10Bにおいては、凹面40aに対応する円形領域のうち、上述した+印形状の凹部の領域に対応する領域を除く領域における指示体による指示操作を、第1の入力部43における指示操作として検出する。この第1の入力部43の凹面40aを円弧状になぞる指示操作は、前述した実施形態と同様に、回転指示などとして検出される。
また、センサ10Bにおいては、凹面40aに対応する円形領域のうち、上述した+印形状の凹部の領域に対応する領域における指示体による指示操作を、第2の入力部44における指示操作として検出する。この第2の入力部44における指示操作が、直線方向指示操作であることは、上述の実施形態の場合と同様である。
以上のように構成された第3の実施形態においては、操作者は、表面操作部材40の凹面40aに触れてなぞることにより、凹部からなるX軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yで構成される第2の入力部44を感得することができる。
この場合に、X軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yは、指との接触面積が凹面40aの第1の入力部43をなぞったときよりも大きくなるような曲面の凹部とされているので、センサ10Bは、感度良く確実に、X軸方向及びY軸方向に、直線方向指示操作を検出する。
また、この第3の実施形態の場合、X軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yは、凹面40aに形成された凹部とされており、凹面40aの第1の入力部43の操作面よりも、よりセンサ10Bの第1のシート状基板14及び第2のシート状基板15との距離が短くなる。このため、センサ10Bは、X軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yにより構成される第2の入力部44での指示体操作を、凹面40aの第1の入力部43での指示体操作よりも高い検出感度で検出する。したがって、操作者が、第2の入力部44としてのX軸方向ガイド部41XまたはY軸方向ガイド部41Yに沿ったラフな指示操作をしても、センサ10Bは、X軸方向またはY軸方向の直線方向指示操作を、確実に検出するようになる。
また、上述した第3の実施形態によれば、表面操作部材40の周囲には不感帯形成用シート17が設けられているので、操作者が、X軸方向ガイド部41XまたはY軸方向ガイド部41Yに沿った操作をする際に、表面操作部材40の周囲に触れてしまっても、それが指示体として検出されることはない。このため、操作者は、表面操作部材40の周囲に安心して親指や掌を置いて、表面操作部材40内で指示操作をすることができるので、直線方向指示操作などの指示操作を、確実且つ正確に行うことができる。
なお、センサ10Bにおいて、円形の表面操作部材40以外の部分を不感帯とするために、貫通孔17aを備える不感帯形成用シート17を第のシート状基板14上に接合するようにした。しかし、この第3の実施形態のセンサ10Bが筐体内に収納される場合には、図9(B)において、点線で示すように、表面操作部材40の円形の縁と同じ高さ、あるいはそれ以上となるように、筐体の一部である板部45により表面操作部材40が囲まれるような状態とされて筐体内で配設される。このため、この筐体の一部である板部45の存在により、表面操作部材40の外側の筐体に操作者が触れても、センサ10Bがその操作を検出しないようにすることができる。その場合には、不感帯形成シート17は設けなくても良い。
なお、上述した第3の実施形態に、上述の第2の実施形態を適用することもできる。すなわち、第2の実施形態では、凸型のドーム型形状部18の第2の入力部18bを除く第1の入力部18aの部分を誘電体シートで覆うようにしたが、この第3の実施形態においても、凹面40aの第1の入力部43の領域部分のみを、さらに誘電体シートで覆うように形成して、第2の入力部44での指示体の検出感度よりも、第1の入力部43での指示体の検出感度を低下させるようにすることができる。
[第4の実施形態]
この第4の実施形態は、第3の実施形態の変形例あり、第3の実施形態と同一部分には同一参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
この第4の実施形態は、凹面40aに形成された第2の入力部44のX軸方向ガイド部41XまたはY軸方向ガイド部41Yを、画面を見ながらのいわゆるブラインド・タッチによる指示操作をする場合においても、より容易に認識することができるようにした例である。
図10にこの第4の実施形態のセンサ部10B´の構成例を示す。すなわち、この第4の実施形態においては、図10(A)に示すように、凹部からなるX軸方向ガイド部41X内には、X軸方向に沿って直線状の細い突条42X1及び42X2が形成されると共に、凹部からなるY軸方向ガイド部41Y内には、Y軸方向に沿って直線状の細い突条42Y1及び42Y2が形成される。これら突条42X1、42X2、42Y1及び42Y2の高さは、この例では、図10(A)におけるE−E断面図である図10(B)に示すように、凹面40aの他の部分よりは高くならないようにされている。もっとも、これら突条42X1、42X2、42Y1及び42Y2は、凹面40aの他の部分よりも若干高く設定されていても良い。
したがって、この第4の実施形態においては、突条42X1,42X2を備えるX軸方向ガイド部41Xと、突条42Y1,42Y2を備えるY軸方向ガイド部41Yとは、表面操作部材40における第2の入力部44を形成する。
そして、この第4の実施形態においては、操作者は、X軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yに形成されている突条42X1,42X2及び突条42Y1,42Y2を手がかりとして、それぞれX軸方向及びY軸方向に、直線方向指示操作をすることができる。
そして、この第4の実施形態では、操作者は、この突条42X1,42X2または突条42Y1,42Y2をなぞるように操作することにより、X軸方向またはY軸方向の直線方向指示操作を正確に行うことができる。
そして、この第4の実施形態では、突条42X1,42X2及び突条42Y1,42Y2は、凹面40aに形成されている凹部のX軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Y内に形成されているので、凸状のドーム型形状部18の外表面の場合と異なり、指で操作したときに、突条42X1,42X2及び突条42Y1,42Y2の周囲のX軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yとも指が容易に接触するようになり、指の接触面積は大きくなる。したがって、図5に示した比較例のセンサ10EXの場合のように、凸状の面のドーム型形状部18の外表面に突部を形成した場合のように、検出出力が途切れたりすることが軽減される。
なお、上述の第4の実施形態の説明では、第2の入力部44の幅Wの凹部からなるX軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yに、X軸方向に沿った突部及びY軸方向に沿った突部42X1,42X2及び42Y1,42Y2を設けるようにしたが、X軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yを設けずに、X軸方向に沿った突条42X1,42X2及びY軸方向に沿った突条42Y1,42Y2のみを、凹面40aに、X軸方向及びY軸方向の直線方向指示用ガイドとして設けるようにしても良い。
[第5の実施形態]
上述した第1〜第4の実施形態の指示体操作検出装置で用いたセンサ10,10A及び10B,10B´では、その出力座標空間の互いに直交するX軸方向及びY軸方向と一致する方向に、複数の第1の電極12及び複数の第2の電極13を形成すると共に、リード線領域14b及びリード線領域15bを、複数の第1の電極12及び複数の第2の電極13の延長方向である互いに直交するX軸方向及びY軸方向に形成するようにした。
このため、図2、図、図9及び図10に示したように、指示体操作検出装置の全体の形状としては、ドーム型形状部18や凹面40aを有する表面操作部材40からなる立体形状の表面操作部のX軸方向の一方側とY軸方向の一方側とに、リード線領域14b及びリード線領域15bを形成するようにしなければならない。
これにより、センサ10,10A,10B,10B´は、リード線領域14bがX軸方向の一側に偏在し、また、リード線領域15bがY軸方向の一側に偏在する形状となって、X軸方向及びY軸方向をそれぞれ対称軸とした場合に、両方共に非対称の形状となってしまう。
ところで、この発明による指示体操作検出装置を筐体に収納する場合には、立体的な形状である表面操作部の左右領域、または、上下の領域の少なくとも一方は、同じ大きさであることが、デザインを考慮した場合に望ましい。
ところが、上述したように、上述した第1〜第4の実施形態のセンサ10,10A,10B,10B´の場合、X軸方向及びY軸方向の両方向共に、非対称の形状となっているので、X軸方向及びY軸方向の両方向とも、対称的なデザイン形状とした場合、少なくとも、リード線領域14b及びリード線領域15bの分だけ、上または下、及び左または右に無駄なスペースを必要とする。このため、この発明による指示体操作検出装置を収納する筐体が大きくなってしまうという問題がある。近年は、機器の小型化に伴い、指示体操作検出装置も、できるだけ無駄なスペースを削減して、小型化できることが望ましいが、それに対応することが困難である。
第5の実施形態は、上記の問題点を解決したものである。この第5の実施形態においては、指示体操作検出装置を、対称的な形状とすることができるように構成することにより、小型化を実現する。
図11は、第5の実施形態による指示体操作検出装置の要部の構成例を示す図で、表面操作部を一体に形成したセンサ10Cの部分を示すものである。この図11は、この第5の実施形態を第1の実施形態の指示体操作検出装置に適用したものに対応する。すなわち、この第5の実施形態においては、センサ10Cは、第1の実施形態と同様に、表面操作部を一体に形成すると共に、表面操作部をドーム型形状部に成型するものである。
図11(A)は、この第5の実施形態の指示体操作検出装置のセンサ10Cを、指示体によって操作する面側から見た図、図11(B)は、図11(A)におけるF−F断面図である。この第5の実施形態においても、第1の実施形態と同一部分には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
この例のセンサ10Cは、第1の実施形態のセンサ10と同様に、図11(B)に示すように、第1のシート状基板14Cと、第2のシート状基板15Cと、保護シート16Cと、不感帯形成用シート17Cからなる4層構造を有する。これら第1のシート状基板14Cと、第2のシート状基板15Cと、保護シート16Cおよび不感帯形成用シート17Cは、いずれも誘電体材料で構成される。
第1のシート状基板14C及び第2のシート状基板15Cは、第1の実施形態の第1のシート状基板14及び第2のシート状基板15と同様に、矩形領域14Ca及び15Caを備える。そして、第1のシート状基板14Cの矩形領域14Caには、第1の方向に複数本の第1の電極12Cが互いに平行に形成される。また、第2のシート状基板15Cの矩形領域15Caには、第1の方向と交差する第2の方向に複数本の第2の電極13Cが互いに平行に形成される。そして、矩形領域14Caと矩形領域15Caとが互いに重なるように第1のシート状基板14Cと、第2のシート状基板15Cとが接合される。これにより、矩形領域14Caと矩形領域15Caとが互いに重なる矩形領域には、電極群11Cが形成される。
そして、この第5の実施形態のセンサ10Cにおいても、第1の電極12Cが形成される第1の方向は、センサ10Cの出力座標空間のX軸方向とされ、また、第2の電極13Cが形成される方向は、Y軸方向とされる。
ただし、この第5の実施形態のセンサ10Cは、その出力座標空間のX軸方向及びY軸方向が、操作者の操作の横方向及び縦方向とは、45度傾くように、配設される。すなわち、センサ10Cは、第1のシート状基板14Cの矩形領域14Caと第2のシート状基板15Cの矩形領域15Caとの重なりからなる正方形の矩形領域は、図11(A)に示すように、その正方形が、操作者の操作の横方向または縦方向に対して45度傾けられたひし形形状に配される。
そして、この第5の実施形態のセンサ10Cにおいては、第1のシート状基板14Cのリード線領域14Cと、第2のシート状基板15Cのリード線領域15Cとは、矩形領域14Ca,15Caから、共に、操作者の操作の横方向または縦方向の一方、図11の例では、縦方向の同じ側に導出される。すなわち、リード線領域14Cbと、リード線領域15Cbとは、矩形領域14Ca,15Caの重なりからなる正方形の矩形領域の隣り合う2辺から、当該2辺のそれぞれに対して45度傾いた状態で縦方向の同じ側に導出された脚部の如き形状とされる。
リード線領域14Cb及びリード線領域15Cbには、前述と同様に、複数本の第1の電極12C及び複数本の第2の電極13Cのそれぞれを外部の回路部と接続するためのリードパターンが形成されていると共に、その先端部に外部接続部14Cc及び15Ccが形成されている。保護シート16Cの形状も、図11(A)に示すように、第1のシート状基板14C及び第2のシート状基板15Cと同様に、ひし形形状の矩形領域から2本の脚部を導出した形状とされる。また、不感帯形成用シート17は、同様の形状であって、後述するドーム型形状部18Cを形成する円形領域に対応する貫通孔17aを備える形状とされる。
これら第1のシート状基板14C、第2のシート状基板15C、保護シート16C及び不感帯形成用シート17Cは、前述した図3に示したのと同様にして、互いの形状が重なるようにして、接合される。ただし、リード線領域14Cbの先端部の外部接続部14Cc及びリード線領域15Cbの先端部の外部接続部15Ccでは、導体パターンが接続のために露呈する状態とされている。
そして、第1の実施形態と同様にして、不感帯形成用シート17Cの貫通孔17Caに対応する円形領域を、ドーム型形状部18Cを形成するように真空成型する。
この場合に、この真空成型により、同時に、ドーム型形状部18Cには、第1の実施形態と同様の表面操作部が形成される。すなわち、ドーム型形状に応じた曲面を備える第1の入力部18Caが形成されると共に、第2の入力部18Cbが形成される。ただし、この第5の実施形態においては、第2の入力部18Cbは、横方向ガイド部18CbHと、縦方向ガイド部18CbVとからなる。横方向ガイド部18CbHは、幅Wで、センサ10Cの出力座標空間のX軸方向に対して45度傾いた、操作者の操作の横方向に直線的に帯状に形成されている。縦方向ガイド部18CbVは、幅Wで、Y軸方向に対して45度傾いた、操作者の操作の縦方向に直線的に帯状に形成されている。
この例では、横方向ガイド部18CbHは、第1の入力部18Caの曲面とは触感により操作者が区別可能となるように、その直線的な帯状の形成方向に直交する方向の幅Wの部分は、曲率ρがゼロ(曲線ではなく直線)とされている(図11(B)参照)。同様に、縦方向ガイド部18CbVは、その直線的な帯状の形成方向に直交する方向の幅Wの部分は、曲率ρがゼロとされている(図11(B)参照)。したがって、横方向ガイド部18CbHと縦方向ガイド部18Cbとが交差するドーム状形状部18の登頂部18CbTは、一辺の長さがWの正方形平面とされている(図11(B)参照)。
この第5の実施形態においては、操作者の操作の横方向及び縦方向、すなわち、横方向ガイド部18CbH及び縦方向ガイド部18Cbの直線方向は、センサ10Cの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向に対して45度傾いている。そこで、この例では、センサ10Cが接続される操作検出回路20Cにおいて、センサ10Cの電極群11で検出した指示体の位置のX,Y座標を、操作者の操作の横方向及び縦方向を座標軸とする座標空間の座標値に変換して出力するようにする。
図12は、この第5の実施形態における操作検出回路20Cの構成例を説明するためのブロック図である。この図12において、図1に示した操作検出回路20と同一の部分には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
すなわち、図12に示すように、この第5の実施形態における操作検出回路20Cは、受信信号処理回路24と、出力回路25との間に、座標変換回路27を備える。その他の構成は、図1に示した操作検出回路20と同一である。
座標変換回路27は、センサ10Cの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向の位置座標を、横方向ガイド部18CbH及び縦方向ガイド部18Cbの直線方向である操作の横方向及び縦方向の位置座標に変換する回路である。この座標変換回路27は、例えばセンサ10Cの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向の位置座標と、X軸方向及びY軸方向に対して45度傾いている操作の横方向及び縦方向の座標空間の位置座標との対応テーブル(座標変換テーブル)により構成することができる。この座標変換テーブルは、例えばROMなどのメモリに記憶しておくことができる。
そして、この例においては、座標変換回路27は、受信信号処理回路24からの指示体の指示操作位置のX,Y位置座標を参照情報として、座標変換テーブルから、操作の横方向及び縦方向の座標空間の位置座標を読み出し、出力する。出力回路25は、この座標変換回路27からの操作の横方向及び縦方向の座標空間における座標出力を外部回路に出力する。
なお、座標変換回路27は、上述のような座標変換テーブルを用いるのではなく、受信信号処理回路24からのセンサ10Cの出力座標空間のX,Y座標値から、X軸方向及びY軸方向に対して45度傾いている操作の横方向及び縦方向の座標空間の座標値を、関数演算して求める回路構成としても良い。
また、座標変換回路27は、座標変換テーブルに、ドーム型形状部18Cの領域のX座標値,Y座標値の組に対応して、ドーム型形状部18Cの立体形状に応じて仮想的な高さ方向の座標軸の座標値を用意して、その座標値(横方向座標値,縦方向座標値,高さ方向座標値)を、指示体の検出位置座標として、操作検出回路20Cから出力するようにしても良い。
また、この発明の指示体操作検出装置には、当該指示体操作検出装置を周辺機器として使用する相手装置において、出力回路25の出力を受けて、当該相手装置で利用することを可能とする、いわゆるドライバと呼ばれるソフトウエアプログラムが用いられるが、そのソフトウエアプログラムに、座標変換回路27の機能を組み込むようにしても良い。
その場合には、センサ10Cに対する操作検出回路を、図12の例のような操作検出回路20Cとするのではなく、図1に示した操作検出回路20のままとすることができる。
逆に、座標変換回路27を備える操作検出回路20Cを、実施形態の指示体操作検出装置に搭載するようにすれば、相手装置に組み込むドライバのソフトウエアプログラムは、通常の、操作の横方向及び縦方向を、X軸方向及びY軸方向と一致させた出力座標空間の出力座標値を取り扱う汎用のものでよくなる。
上述の第5の実施形態においては、操作者の操作の横方向及び縦方向が、センサ10Cの座標空間のX軸方向及びY軸方向に対して45度傾いている以外は、第1の実施形態と同様の構成である。したがって、第5の実施形態の指示体操作検出装置によれば、操作者は、第1の実施形態と全く同様にして、第1の入力部18Caと第2の入力部18Cbとを区別しながら、横方向ガイド部18CbHに沿った操作をすることで、表示画面の水平方向に対応する横方向の直線方向指示操作をすることができ、また、縦方向ガイド部18CbVに沿った操作をすることで、表示画面の垂直方向に対応する縦方向の直線方向指示操作をすることができる。また、操作者は、第の入力部18Caでは、指で円を描くようになぞる操作をすることにより回転指示操作をすることができる。
その上に、この第5の実施形態においては、センサ10Cの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向を、操作の横方向及び縦方向に対して45度傾けることで、センサ10Cのリード線領域14Cb及び15Cbを、この例では操作の縦方向の同じ側に形成することができるようにした。
すなわち、リード線領域14Cbとリード線領域15Cbは、図11(A)からも明らかなように、重なり合っている矩形領域14Ca,15Caの、操作の横方向に隣り合う2辺から、当該2辺に対して45度傾いた状態で縦方向の同じ側に脚部の如き形状で形成され、当該リード線領域14Cbとリード線領域15Cbの存在位置は、重なり合っている矩形領域14Ca,15Caの、操作の横方向の対角線の長さの範囲内に収まる。このため、センサ10Cの、操作者の操作の横方向の大きさは、重なり合っている矩形領域14Ca,15Caの、前記横方向の対角線の長さ分とほぼ同じとすることができ、センサ10Cの少なくとも、前記横方向の大きさを小型にすることができる。
また、センサ10Cは、図11(A)に示されるように、重なり合っているひし形の矩形領域14Ca,15Caの前記横方向に隣り合う2辺から導出するように形成されているリード線領域14Cb及び15Cbを含めて、前記矩形領域14Ca,15Caの、操作の縦方向の対角線を中心として線対称の形状とすることができる。このため、この実施形態のセンサ10Cの小型で、かつ、線対称(左右対称)の形状である特徴を生かして、このセンサ10Cを収納する筐体の形状も、小型で、かつ、線対称の形状とすることができ、小型で、デザイン性に優れた形状とすることが可能となる。
なお、この第5の実施形態における、センサ10Cの出力座標空間のX軸方向及びY軸方向を、操作の横方向及び縦方向に対して45度傾けることで得られる効果は、上述の実施形態のような表面操作部を有しない指示体操作検出装置においても得られることは言うまでもない。
以上のように小型、かつ、線対象の形状であるという第5の実施形態のセンサ10Cの特徴を生かして、例えばタブレット装置やパソコン用の独立の周辺装置として構成した場合の指示体操作検出装置の例を、次に説明する。
図13は、表面操作部が一体に形成された図11に示したセンサ10Cを、プリント基板50上に配設した状態を示す図である。また、図14は、図13に示したセンサ10Cを搭載したプリント基板を筐体の内部に収納した第5の実施形態の指示体操作検出装置60の外観を示す図である。そして、図14(A)は、指示体操作検出装置60を、プリント基板50に直交する方向から見た正面図、図14(B)は、指示体操作検出装置60の底面図、図14(C)は、指示体操作検出装置60の上面図、図14(D)は、指示体操作検出装置60の右側面図である。左右対称であるので、左側面図は、図14(D)の右側面図と対称に表れる。
図13に示すように、プリント基板50は、センサ10Cのひし形の矩形領域14Ca,15Caを、その内側の領域に収めることが可能な大きさの円形領域50aと、センサ10Cのリード線領域14Cb及び15Cbを載置すると共に、必要な回路部品を搭載するための矩形領域50bとからなる。
プリント基板50の円形領域50aには、センサ10Cのひし形の矩形領域14Ca,15Caが載置されると共に、このひし形の矩形領域14Ca,15Caの周囲に、指示体による指示操作に付随する種々の設定機能を割り当て可能な複数個の押ボタンスイッチ54a〜54hが設けられている。
そして、プリント基板50の矩形領域50bにおいて、センサ10Cのリード線領域14Cbの先端の外部接続部14Ccが、回路部品51に接続されているコネクタ部52に接続されると共に、センサ10Cのリード線領域15Cbの先端の外部接続部15Ccが、回路部品55に接続されているコネクタ部53に接続されている。なお、図示は省略するが、プリント基板50の矩形領域50bには、その他の回路部品が設けられると共に、必要に応じてプリント基板50の裏面側にも回路部品が搭載されている。
以上のようにして、センサ10C、その他が搭載されたプリント基板50は、図14に示す指示体操作検出装置60の筐体61内に収納される。筐体61は、図14(B),(C),(D)に示すように、上ハーフ61aと下ハーフ61bとからなる。上ハーフ61a及び下ハーフ61bは、その内部にプリント基板50が収納されるように、プリント基板50と同様の形状であって、且つ、プリント基板50よりも大きい形状を備える。そして、プリント基板50は、下ハーフ61b内に収納され、そして、上ハーフ61aが下ハーフ61bに係合されることで、筐体61内にプリント基板50が収納される。
上ハーフ61aは、センサ10Cのドーム型形状部18Cを外部に露呈するための貫通孔61cを備える。上ハーフ61aを下ハーフ61bに係合したときには、図14(A)に示すように、少なくとも、横方向ガイド部18CbH及び縦方向ガイド部18CbVからなる第2の入力部18Cbの全体が外部に露呈する状態で、ドーム型形状部18Cが、貫通孔61cから露呈及び突出するような状態となる。
そして、上ハーフ61aの貫通孔61cの周囲は、リング状傾斜部63とされている。この上ハーフ61aのリング状傾斜部63には、プリント基板50の円形領域50aにおいて、センサ10Cの矩形領域14Ca,15Caの周囲に配置された押ボタンスイッチ54a〜54hを押下操作するための複数個の操作子64a〜64hが形成されている。この複数個の操作子64a〜64hによる押ボタンスイッチ54a〜54hの押下操作に対しては、指示体による指示操作に付随または関連する種々の設定機能が、この実施形態の指示体操作検出装置が接続されるタブレット装置やパソコンにおいて割り当て可能とされている。
なお、この例の指示体操作検出装置60は、ケーブル65により、タブレット装置やパソコンと接続される。なお、指示体操作検出装置60とタブレット装置やパソコンとを無線接続するようにしても良い。
以上のように構成された第5の実施形態の指示体操作検出装置60においては、操作者は、筐体61から露呈しているドーム型形状部18Cを指で操作することにより、センサ10Cにおける指示操作をすることができる。そして、第1の実施形態と同様にして、横方向ガイド部18CbH及び縦方向ガイド部18CbVをガイドとして横方向及び縦方向の直線方向指示を容易に、且つ確実に行うことができる。
そして、第5の実施形態の指示体操作検出装置60は、図14(A)に示すように、縦方向を対称軸とした線対称の形状となり、小型になると共に、デザイン的にも、優れたものとなる。そして、第5の実施形態の指示体操作検出装置60は、センサ10Cをひし形形状に配設したことにより、小型にも拘らず、指示体操作検出装置60のドーム型形状部18Cの周囲に、センサ10Cでの指示操作に関連する複数個の押ボタンスイッチを配することができるというメリットもある。
なお、以上説明した第5の実施形態においては、縦方向を対称軸とするようにセンサ10C及び指示体操作検出装置60を構成するようにしたが、横方向を対称軸とするようにセンサ10C及び指示体操作検出装置60を構成することもできる。
また、上述のセンサ10Cは、第1の実施形態と同様の構成としたが、第2の実施形態を適用して、第1の入力部18Caでの指示体の検出感度を、第2の入力部18Cbでの指示体の検出感度よりも、低くするようにしても良い。また、第2の入力部Cbを構成する横方向ガイド部18CbH及び縦方向ガイド部18CbVの、それぞれの長手方向に直交する方向の面形状を平面とするのではなく、凹面とするようにしても良い。
なお、上述の実施形態では、センサ10Cには、ドーム型形状部18Cの周囲の領域を、指示体を検出しない不感帯とするために、不感帯形成用シート17Cを被着するようにしたが、筐体61の傾斜部63により、センサ部10Cのドーム型形状部18Cの周囲の領域が覆われるので、不感帯形成用シート17Cは、設けなくても良い。
また、上述の第5の実施形態の説明では、第1のシート状基板14Cと第2のシート状基板15Cとは矩形領域から縦方向の同じ方向の2本の脚部が延長されるような形状としたが、第1のシート状基板14Cは、リード線領域14Cbが形成される1本の脚部、また、第1のシート状基板15Cは、リード線領域15Cbが形成される1本の脚部、をそれぞれ備えるような形状であっても良い。
[第6の実施形態]
第6の実施形態も、第5の実施形態と同様に小型化を企図した実施形態である。そして、この第6の実施形態は、第3の実施形態と同様に、センサと表面操作部とを別体に構成した場合の例である。
図15及び図16は、この第6の実施形態の指示体操作検出装置の一例の構成を説明するための図である。図15(A)は、この第6の実施形態の指示体操作検出装置の筐体内に収納されるプリント基板70をその基板面側から見た図、図15(B)は、プリント基板70を、その基板面に平行な方向から見た図である。また、図16は、この第6の実施形態の指示体操作検出装置80の外観の一例を説明するための図であり、図16(A)は、その筐体81内に収容されたプリント基板70の基板面側から見た正面図、図16(B)は、その底面図、図16(C)はその側面図である。
図15に示すように、プリント基板70は、細長の矩形形状を有しており、このプリント基板70には、センサ10D、表面操作部材40D、押ボタンスイッチ71a〜71d、発光素子例えばLED72a〜72d、押ボタンスイッチ73a〜73f、が設けられると共に、図示は省略したその他の回路部品が、例えば表面及び裏面に設けられる。
センサ10Dは、前述した第4の実施形態のセンサ10B´において、変形例として説明した構造を備える場合である。すなわち、この例のセンサ10Dは、凹面40aを有する薄浅の皿状の誘電体からなる表面操作部材40Dを備えると共に、凹面40Daには、X軸方向ガイド部41X及びY軸方向ガイド部41Yを設けずに、操作の横方向に沿った突条42DH1,42DH2及び操作の縦方向に沿った突条42DV1,42DV2のみを、凹面40Daに、操作の横方向及び縦方向の直線方向指示用ガイドとして設けるようにした場合に相当する。
センサ10Dは、詳細な図示は省略するが、図15(A)に示すように、上述した実施形態と同様に、第1の方向に配置された複数の第1の電極12Dと、第1の方向と直交する第2の方向に配置された複数の第2の電極13Dとが格子状に配列された電極群11Dを備え、この例では、プリント基板70に電極12D及び13Dが直接に形成される。そして、この第6の実施形態においては、センサ10Dは、前記第1の方向及び前記第2の方向が、第5の実施形態と同様に、操作者の操作の横方向及び縦方向(プリント基板70の横方向及び縦方向に対応)に対して、45度傾いた状態となるように形成される。
図15では、説明の都合上、第1の電極12Dと第2の電極13Dとは、共にプリント基板70の表面に記載されているが、実際上は、第1の電極12Dと第2の電極13Dの一方は、プリント基板70の表面に、他方はプリント基板70の裏面に形成されている。なお、第1の電極12Dと、第2の電極13Dとが別々の基板に形成されて、それらの基板が重ねられるように構成されていても勿論良い。
この場合に、センサ10Dは、第1の電極12D及び第2の電極13Dが、プリント基板70の横方向及び縦方向に対して45度傾いた状態で配置されるように形成されているので、上述した第5の実施形態で説明したように、第1の電極12Dに接続されるリード線の領域及び第2の電極13Dに接続されるリード線の領域は、プリント基板70の横方向において、電極群11Dが形成される矩形領域の対角線分の幅内に形成することができる。これにより、センサ10Dの電極群11Dが形成される矩形領域は、図15(A)に示すように、プリント基板70の横方向の中央部に、左右対称の形状として形成することができる。図15の例においては、センサ10Dの矩形領域は、プリント基板70の縦方向においても中央部に形成されている。
なお、この例では、センサ10Dに接続される操作検出回路は、図12に示した座標変換回路27を備える操作検出回路20Cと同じものとされる。この操作検出回路は、例えば、その一部または全部がIC化された回路部品としてプリント基板70に配設される。
そして、この第6の実施形態においては、図15(B)に示すように、センサ10Dの矩形領域の上には、第4の実施形態と同様にして、凹面40Daを備える円形の浅い皿状形状の表面操作部材40Dが配設される。この表面操作部材40Dの凹面40Daには、図15(A)に示すように、突条42DH1,42DH2からなる横方向ガイド部41DHが、プリント基板70の横方向、すなわち、センサ10Dの出力座標空間のX軸方向に対して45度傾けられて形成されていると共に、突条42DV1,42DV2からなる縦方向ガイド部41DVが、プリント基板70の縦方向、すなわち、センサ10Dの出力座標空間のY軸方向に対して45度傾けられて形成されている。
表面操作部材40Dの凹面40Daのうち、横方向ガイド部41DHと縦方向ガイド部41DVにより、第2の入力部が形成され、凹面40Daのその他の部分により、第1の入力部が形成される。
なお、図示は省略するが、センサ10Dの矩形領域のうち、円形の表面操作部材40Dの周囲の領域には、上述の実施形態と同様に、不感帯形成用シートが被着形成されて、その領域においては、指示体を検出しないように構成されている。
そして、この第6の実施形態においては、図15(A)に示すように、プリント基板70のセンサ10Dの矩形領域の周囲の左斜め上、右斜め上、左斜め下、右斜め下の4箇所には、押ボタンスイッチ71a,71b,71c,71dが設けられる。そして、それぞれの押ボタンスイッチ71a,71b,71c,71dに隣接して、それらがオンとされたときに発光するように構成されたLED72a,72b,72c,72dが配設されている。
さらに、プリント基板70の縦方向のセンサ10Dの上方には、3個の押ボタンスイッチ73a,73b,73cが配設され、センサ10Dの下方には、3個の押ボタンスイッチ73d,73e,73fが配設されている。
以上のようにして、センサ10D、表面操作部材40D及び押ボタンスイッチ71a〜71d、73a〜73f、LED72a〜72d、その他が搭載されたプリント基板70は、図16に示す指示体操作検出装置80の筐体81内に収納される。筐体81は、図16(A),(B),(C)に示すように、上ハーフ81aと下ハーフ81bとからなる。上ハーフ81a及び下ハーフ81bは、その内部にプリント基板70が収納されるように、プリント基板70と同様の細長形状であり、且つ、プリント基板70よりも大きい形状を備える。そして、プリント基板70は、下ハーフ81b内に収納され、そして、上ハーフ81aが下ハーフ81bに係合されることで、筐体81内にプリント基板70が収納される。
上ハーフ81aは、センサ10Dの上に配設される表面操作部材40Dの凹面40Daの全体または大部分を外部に露呈するための貫通孔81cを備える。上ハーフ81aを下ハーフ81bに係合したときには、図16(A),(B),(C)に示すように、表面操作部材40Dの凹面40Daの周部の最も高さが高い部分と、筐体81の上面80a(上ハーフ81aの表面)とが面一となるようにされている。
そして、上ハーフ81aの貫通孔81cの周囲には、リング状に、4個の操作子82a,82b,82c,82dが設けられる。これらの操作子82,82b,82c,82dは、それぞれ45度の角間隔分の大きさを有するものとされ、それぞれ、押ボタンスイッチ71a,71b,71c,71dをオン・オフするための操作子である。そして、これらの操作子82,82b,82c,82dの外側には、LED72a,72b,72c,72dの発光光を上面80aから外部から視覚的に感得することができるようにする透光部83a,83b,83c,83dが形成されている。
更に、上ハーフ81aの長手方向の貫通孔81cの上方には、押ボタンスイッチ73a,73b,73cをオン・オフ操作するための操作子84a,84b,84cが設けられると共に、貫通孔81cの下方には、押ボタンスイッチ73d,73e,73fをオン・オフ操作するための操作子84d,84e,84fが設けられる。
この複数個の操作子82a〜82d、84a〜84fによる押ボタンスイッチ71a〜71d、73a〜73fの押下操作に対しては、指示体による指示操作に付随または関連する種々の設定機能が、この実施形態の指示体操作検出装置が接続されるタブレット装置やパソコンにて割り当て可能とされている。
なお、この例の指示体操作検出装置80は、タブレット装置やパソコンとは無線接続されるように構成されている。そのための無線送信回路がプリント基板70に設けられている。なお、指示体操作検出装置80は、タブレット装置やパソコンと、ケーブル65により接続されるようにしても勿論良い。
以上のように構成された第6の実施形態の指示体操作検出装置80においては、操作者は、指で凹面40Daを操作することにより、センサ10Dにおける位置指示をすることができる。そして、突条42DH1,42DH2をガイドとして横方向の直線方向指示を容易に、且つ確実に行うことができると共に、突条42DV1,42DV2をガイドとして縦方向の直線方向指示を容易に、且つ確実に行うことができる。
そして、第6の実施形態の指示体操作検出装置80は、図16(A)に示したように、縦方向を対称軸とした線対称の形状となり、小型になると共に、デザイン的にも、優れたものとなる。そして、第6の実施形態の指示体操作検出装置80は、センサ10Dをひし形形状にプリント基板70に形成したことにより、プリント基板70上において、表面操作部材40Dの周囲であって、センサ10Dの領域外に、指示操作に関連する複数個の押ボタンスイッチやLEDを配することができる。この場合に、指示体操作検出装置80の筐体の横幅は、それら複数個の押ボタンスイッチやLEDを配したとしても、センサ10Dをひし形に配設したときの当該センサ10Dの対角線の長さ分よりも若干大きくするだけでよく、筐体81の小型形状を維持できるというメリットがある。
なお、以上説明した第6の実施形態においては、縦方向を対称軸とするようにセンサ10D及び指示体操作検出装置80を構成するようにしたが、横方向を対称軸とするようにセンサ10D及び指示体操作検出装置80を構成することもできる。
また、上述の実施形態では、センサ10Dの上には、表面操作部材40Dの周囲の領域を、指示体を検出しない不感帯とするために、不感帯形成用シートを被着するように説明したが、筐体81の上ハーフ81aにより、表面操作部材40Dの周囲の領域が覆われるので、不感帯形成用シートは、設けなくても良い。
なお、上述した第6の実施形態の指示体操作検出装置80は、タブレット装置やパソコンとは別体の装置の構成としてが、タブレット装置やパソコンに組み込むようにしても良い。
図17は、第6の実施形態の指示体操作検出装置80をタブレット装置に組み込んだ場合の例を示す図である。図17の例のタブレット装置90は、電磁誘導方式あるいは静電容量方式の位置検出装置により指示体による指示入力を受け付ける操作入力領域91を備えると共に、図17の例は、この操作入力領域91の左側に、上述した第6の実施形態の指示体操作検出装置80と同等の構成を備える指示体操作検出装置部92を備えるものである。
[第7の実施形態]
図17の例では、タブレット装置90の操作入力領域91のセンサと、指示体操作検出装置部92のセンサとは、それぞれ別々の構成とした。しかし、指示体操作検出装置を組み込んだタブレット装置の場合には、一つのセンサの検出領域を、タブレット用の操作入力領域用領域(以下、タブレット入力領域という)と、指示体操作検出装置の表面操作部用の領域(以下、表面操作部領域という)とで分けることで、単一のセンサを用いて構成することができる。第7の実施形態は、その場合の例である。
図18は、この第7の実施形態におけるタブレット装置のセンサ100の構成例を示すもので、図18(A)は、そのセンサ100を表面側から見た斜視図であり、図18(B)は、図18(A)におけるG−G断面図である。
この例のセンサ100も、静電容量方式のセンサである。そして、この第7の実施形態のセンサ100は、図18(B)に示すように、第1のシート状基板101と、第2のシート状基板102と、保護シート103と、不感帯形成用シート104とが積層された4層構造を備える。
図18(A)、(B)に示すように、下から2番目の層である第1のシート状基板101上には、第1の方向に複数本の第1の電極112が形成されている。また、最下層である第2のシート状基板102上には、第1の方向とは交差する第2の方向に複数本の第2の電極113が形成されている。図18の例では、第1の電極112が形成されている第1の方向は、センサ100の出力座標空間のX軸方向とされ、第2の電極113が形成されている第2の方向は、X軸方向に直交するY軸方向とされ、第1の電極112と、第2の電極113とで格子状の電極群111が形成される。
そして、第1のシート状基板101上には、保護シート103が被着されている。更に、保護シート103の上には不感帯形成用シート104が被着形成されている。不感帯形成用シート104は、タブレット入力領域121、表面操作部領域122、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123dを除く領域を不感帯とするように、タブレット入力領域121、表面操作部領域122、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123d部分では、貫通孔とされている。
そして、この例では、センサ100の表面操作部領域122は、円形領域とされており、前述した第1の実施形態と同様に、真空成型により、ドーム型形状部18Eとして形成されている。そして、このドーム型形状部18Eには、上述した第1の実施形態と同様にして、第1の入力部18Ea及び第2の入力部18Ebが形成されている。第2の入力部18Ebは、X軸方向ガイド部18EbXと、Y軸方向ガイド部18EbYとからなる。
スイッチ入力領域123a〜123dのそれぞれは、この例では、押ボタンスイッチを、それぞれの領域に配設したときと同様の作用を実現するための領域であり、それぞれの領域を1回タップする操作をする毎に、スイッチをオン・オフとすることができるように構成される。
なお、図18に示すように、第1の電極112は、第1のシート状基板101のリード線領域101bを通じて外部接続部101cに接続されている。また、第2の電極113は、第2のシート状基板102のリード線領域102bを通じて外部接続部102cに接続されている。
このように構成されたセンサ100が筐体(図示は省略)内に収納されて、タブレット装置が形成されるが、その場合に、筐体の上ハーフの上面には、タブレット入力領域121、表面操作部領域122のドーム型形状部18E、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123dが、それぞれ露呈して、操作者が指などで接触させて操作できるように構成される。
この第7の実施形態によれば、単一のセンサのみを用いて、タブレット入力領域と共に、立体的な曲面形状の表面操作部が形成できる。そして、表面操作部においては、上述の実施形態と同様にして、X軸方向及びY軸方向の直線方向指示を確実に行うことができるという効果が得られる。
この例のセンサ100に対する操作検出回路は、図1に示した操作検出回路20と同様の構成とされるが、出力回路25では、検出した指示体の指示位置が、タブレット入力領域121、表面操作部領域122、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123dのいずれであるかに応じた出力をする。この場合に、出力回路25は、ソフトウエア処理として、タブレット入力領域121、表面操作部領域122、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123dのいずれであるかに応じた出力をする。しかし、この例のタブレット装置を、パソコンの周辺装置として用いる場合には、パソコンにインストールされる、当該タブレット装置用のドライバのソフトウエアプログラムが、その一部として、出力回路25と同様のソフトウエア処理を実行するように構成しても良い。
この第7の実施形態においては、出力回路25は、センサ100における全X,Y座標値のうち、どの座標値が、タブレット入力領域121、表面操作部領域122、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123dの座標値であるか、また、不感帯領域の座標値であるかの対応テーブルを備えている。なお、この対応テーブルには、表面操作部領域122のX,Y座標値については、ドーム型形状部18Eの形状に応じた仮想的曲面のZ方向の座標値も対応して記憶されている。
図19は、第7の実施形態における操作検出回路の出力回路25でのソフトウエア処理の流れを説明するためのフローチャートである。
すなわち、先ず、出力回路25は、受信信号処理回路24からの信号から、センサ100で指示体により指示操作があったか否か判別する(ステップS101)。次に、出力回路25は、指示体により指示された位置のX,Y座標を検出する(ステップS102)。そして、出力回路25は、前述した対応テーブルを参照して、ステップS102で検出したX,Y座標値が不感帯領域のものであるか否か判別し(ステップS103)、不感帯領域の座標値であれば、そのX,Y座標値は出力しない(ステップS104)。
また、ステップS103で、ステップS102で検出したX,Y座標値が不感帯領域のものではないと判別したときには、出力回路25は、ステップS102で検出したX,Y座標値が表面操作部領域122の座標値であるか否か判別する(ステップS105)。そして、出力回路25は、ステップS105で、表面操作部領域122の座標値であると判別したときには、対応テーブルから、X,Y座標値に割り付けられた仮想的曲面のZ方向の座標値を読み出し(ステップS106)、ステップS102で検出されたX,Y座標値と共に、出力する(ステップS107)。そして、出力回路25は、処理をステップS101に戻し、このステップS101以降の処理を繰り返す。
また、ステップS105で、ステップS102で検出したX,Y座標値が表面操作部領域122の座標値ではないと判別したときには、出力回路25は、ステップS102で検出したX,Y座標値は、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123dのいずれかであるか否か判別する(ステップS108)。
そして、このステップS108で、スイッチ入力領域123a,123b,123c,123dのいずれかであると判別したときには、出力回路25は、判別したスイッチ入力領域について、バッファに記憶されている直前の状態を参照し、その直前の状態がオンであればオフ、その直前の状態がオフであればオンを示すスイッチ状態情報を、出力する(ステップS109)。そして、ステップS101に処理を戻す。
また、ステップS108で、ステップS102で検出したX,Y座標値がスイッチ入力領域123a,123b,123c,123dのいずれでもないと判別したときには、出力回路25は、指示体により指示された位置は、タブレット入力領域121であると判断して、そのX,Y座標値をそのまま出力する(ステップS110)。そして、ステップS101に処理を戻す。
なお、上述の第7の実施形態では、表面操作部領域122には、ドーム型形状部18Eをセンサ100に一体に形成するようにしたが、第3の実施形態、第4の実施形態や第6の実施形態のように、センサ100とは別体の凹面を有する表面操作部材を、表面操作部領域122に配するように構成しても良い。
[その他の実施形態または変形例]
上述の実施形態では、ドーム型形状部18や凹面を備える表面操作部材40などの立体形状の表面操作部の周囲は、不感帯領域として、センサが指示体を検出しない指示体検出禁止領域とした。しかし、これらの立体形状の表面操作部の周囲は、指示体検出禁止領域とする必要はなく、要は、X軸方向ガイド部やY軸方向ガイド部における直線方向の指示操作を、センサが感度良く検出して、できるだけ誤入力を防止することができれば良いので、当該立体形状の表面操作部の周囲は、立体形状の表面操作部での指示体の検出感度よりも低い低感度検出領域とすれば良い。
なお、上述の実施形態では、第2の入力部には、センサのX,Y座標空間のX座標軸及びY軸座標軸と一致する直線方向のX軸方向ガイド部とY軸方向ガイド部を形成するようにした。しかし、第2の入力部に設ける直線方向ガイド部は、必ずしも、センサのX,Y座標空間のX座標軸及びY軸座標軸と一致させる必要はないことは言うまでもない。
10,10A,10B,10B´,10C,10D,100…センサ、11…電極群、12…第1の電極、13…第2の電極、14…第1のシート状基板、15…第2のシート状基板、16…保護シート、17,17C…不感帯形成用シート、18,18A,18B,18C,18D,18E…ドーム型形状部(表面操作部)、20,20C…操作検出回路

Claims (19)

  1. 第1の方向に複数の第1の電極が配置されていると共に、前記第1の方向とは異なる第2の方向に、前記複数の第1の電極と交差して複数の第2の電極が配置されるセンサと、
    前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とに接続され、前記センサに対する指示体による指示位置を、所定の座標軸上の座標値として、静電容量方式により検出する操作検出回路と、
    前記センサに対して、前記指示体の指示操作を受ける側に配置される表面操作部と、
    を備える指示体操作検出装置において、
    前記表面操作部は、第1の入力部と第2の入力部を備え、
    前記第1の入力部は、曲面を有し、前記センサの対応する所定の領域を検出領域とし、
    前記第2の入力部は、前記センサの前記第1の入力部に対応した前記所定の領域に囲まれ、前記座標軸の方向に対して特定の方向の直線的な特定領域を検出領域とするように形成され、前記特定領域に対応する面形状が前記第1の入力部の曲面とは異なる面を有し、
    前記第1の入力部の前記曲面は、前記指示体が接触する側に凸とされていると共に、
    前記第2の入力部の前記直線的な特定領域の前記面形状は、前記第1の入力部の曲面よりも前記指示体との接触面積が大きくなる面形状である
    ことを特徴とする指示体操作検出装置。
  2. 第1の方向に複数の第1の電極が配置されていると共に、前記第1の方向とは異なる第2の方向に、前記複数の第1の電極と交差して複数の第2の電極が配置されるセンサと、
    前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とに接続され、前記センサに対する指示体による指示位置を、所定の座標軸上の座標値として、静電容量方式により検出する操作検出回路と、
    前記センサに対して、前記指示体の指示操作を受ける側に配置される表面操作部と、
    を備える指示体操作検出装置において、
    前記表面操作部は、第1の入力部と第2の入力部を備え、
    前記第1の入力部は、曲面を有し、前記センサの対応する所定の領域を検出領域とし、
    前記第2の入力部は、前記センサの前記第1の入力部に対応した前記所定の領域に囲まれ、前記座標軸の方向に対して特定の方向の直線的な特定領域を検出領域とするように形成され、前記特定領域に対応する面形状が前記第1の入力部の曲面とは異なる面を有し、
    前記第2の入力部の前記直線的な特定領域の前記面形状は、凹面である
    ことを特徴とする指示体操作検出装置。
  3. 第1の方向に複数の第1の電極が配置されていると共に、前記第1の方向とは異なる第2の方向に、前記複数の第1の電極と交差して複数の第2の電極が配置されるセンサと、
    前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とに接続され、前記センサに対する指示体による指示位置を、所定の座標軸上の座標値として、静電容量方式により検出する操作検出回路と、
    前記センサに対して、前記指示体の指示操作を受ける側に配置される表面操作部と、
    を備える指示体操作検出装置において、
    前記表面操作部は、第1の入力部と第2の入力部を備え、
    前記第1の入力部は、曲面を有し、前記センサの対応する所定の領域を検出領域とし、
    前記第2の入力部は、前記センサの前記第1の入力部に対応した前記所定の領域に囲まれ、前記座標軸の方向に対して特定の方向の直線的な特定領域を検出領域とするように形成され、前記特定領域に対応する面形状が前記第1の入力部の曲面とは異なる面を有し、
    前記センサは平面形状を有していると共に、前記表面操作部は、前記センサとは別体として設けられている
    ことを特徴とする指示体操作検出装置。
  4. 第1の方向に複数の第1の電極が配置されていると共に、前記第1の方向とは異なる第2の方向に、前記複数の第1の電極と交差して複数の第2の電極が配置されるセンサと、
    前記複数の第1の電極と前記複数の第2の電極とに接続され、前記センサに対する指示体による指示位置を、所定の座標軸上の座標値として、静電容量方式により検出する操作検出回路と、
    前記センサに対して、前記指示体の指示操作を受ける側に配置される表面操作部と、
    を備える指示体操作検出装置において、
    前記表面操作部は、第1の入力部と第2の入力部を備え、
    前記第1の入力部は、曲面を有し、前記センサの対応する所定の領域を検出領域とし、
    前記第2の入力部は、前記センサの前記第1の入力部に対応した前記所定の領域に囲まれ、前記座標軸の方向に対して特定の方向の直線的な特定領域を検出領域とするように形成され、前記特定領域に対応する面形状が前記第1の入力部の曲面とは異なる面を有し、
    前記第1の入力部は、前記第2の入力部での前記センサの指示体検出感度よりも低い検出感度となるように形成されている
    ことを特徴とする指示体操作検出装置。
  5. 前記第1の入力部には、前記低い検出感度となるようにするための第1の部材が配置されている
    ことを特徴とする請求項に記載の指示体操作検出装置。
  6. 前記第1の入力部の前記曲面は、前記指示体が接触する側に凸とされている
    ことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の指示体操作検出装置。
  7. 前記第1の入力部の前記曲面は、前記指示体が接触する側から見て凹部とされている
    ことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の指示体操作検出装置。
  8. 前記第2の入力部の前記直線的な特定領域の前記面形状は、前記特定の方向に直交する方向の曲率がゼロである部分を含む
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の指示体操作検出装置。
  9. 前記第2の入力部には、互いに直交する2方向の直線的な特定領域が、前記直線的な特定領域の中央部で互いに交差するように形成され、前記互いに直交する2方向は、互いに直交する前記座標軸方向の一方及び他方に対して特定の関係を有する
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の指示体操作検出装置。
  10. 前記センサは前記表面操作部と一体的に形成されている
    ことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項4のいずれかに記載の指示体操作検出装置。
  11. 前記センサの前記所定の領域の外側の領域は、前記指示体の検出をしない不感帯領域とされている
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の指示体操作検出装置。
  12. 前記センサの前記所定の領域の外側の領域に、前記指示体の指示操作の検出を妨げる第2の部材を配置して前記不感帯領域を形成した
    ことを特徴とする請求項11に記載の指示体操作検出装置。
  13. 前記第2の部材は、前記センサと前記表面操作部との間に設けられた誘電体である
    ことを特徴とする請求項12に記載の指示体操作検出装置。
  14. 前記第2の部材は、前記センサと前記表面操作部との間に設けられた導電体である
    ことを特徴とする請求項12に記載の指示体操作検出装置。
  15. 前記センサの前記所定の領域の外側の領域における前記表面操作部の厚さを、前記所定の領域よりも厚くすることにより前記不感帯領域を形成した
    ことを特徴とする請求項11に記載の指示体操作検出装置。
  16. 前記第2の入力部の前記直線的な特定領域は、前記第1の電極が配置される第1の方向及び/または前記第2の電極が配置される第2の方向に対して、45度、傾けられている
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の指示体操作検出装置。
  17. 互いに直交する前記座標軸の方向の一方及び他方に対して、前記第1の電極が配置される第1の方向及び前記第2の電極が配置される第2の方向は、45度、傾けられると共に、前記第2の入力部の前記直線的な特定領域は、前記座標軸の方向の一方または他方と同一方向に形成されている
    ことを特徴とする請求項16に記載の指示体操作検出装置。
  18. 前記操作検出回路は、前記センサの前記第1の電極に送信信号を供給し、前記第1の電極と静電結合している前記第2の電極から前記送信信号に対応する受信信号を導出するものであり、
    前記センサの前記第1の電極から導出される第1のリード部と、前記第2の電極から導出される第2のリード部とは、同一方向に延在している
    ことを特徴とする請求項16に記載の指示体操作検出装置。
  19. 前記操作検出回路は、前記第1の方向及び前記第2の方向に対して45度傾いた方向を前記センサの座標軸の方向として、前記指示体の指示位置に応じた座標値を出力する
    ことを特徴とする請求項16に記載の指示体操作検出装置。
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