JP7126647B1 - タッチパネルの非接触操作装置、電極形成体及びタッチパネルの操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＳＢポートを使用しなくてもタッチパネルを非接触で操作できるタッチパネルの非接触操作装置、タッチパネル操作用シート及びタッチパネルの操作方法を提供する。【解決手段】タッチパネルの非接触操作装置１０は、静電容量式のタッチパネルＴＰの表面に設けられ、電極２０２が形成された電極形成体２０と、電極２０２が接続され、制御信号に基づいて電極２０２の静電容量を変化させる静電容量変更部３２と、タッチパネルＴＰの表面から離れた位置にて、タッチパネルＴＰを操作しようとする指の位置を検出する位置検出部３４と、位置検出部３４が検出した指の位置に応じて、制御信号を出力する制御部３６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルの非接触操作装置、電極形成体及びタッチパネルの操作方法に関する。

特許文献１には、確実に非接触で操作することが可能なだけでなく、既存のタッチパネル表示装置やタッチパネルとしての機能を備えていなかった表示装置にも適用可能な非接触タッチパネルユニットが記載されている。
このタッチパネルユニットは、表示装置に取付可能な非接触タッチパネルユニットであって、表示部の周囲を覆うとともに、表示部の表面より手前側に２ｃｍ以上かつ５ｃｍ以下の厚みを有する四角形の枠を備え、枠に一体に設けられた基板には、利用者の指等の指示体が表示部に接触しない距離において、表示部におけるどの位置座標を指示したかを検出することができる非接触タッチ位置検出機能が備えられており、基板に接続されたＵＳＢケーブルが表示装置のＵＳＢポートに接続されることにより表示装置の表示部を非接触タッチ位置検出機能付きのタッチパネルとして動作させる。

実用新案登録第３２２８９３９号公報

ここで、従来の非接触タッチパネルユニットは、表示装置を非接触で操作するためには、ＵＳＢポートを必要としていた。
本発明は、ＵＳＢポートを使用しなくてもタッチパネルを非接触で操作できるタッチパネルの非接触操作装置、電極形成体及びタッチパネルの操作方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、静電容量式のタッチパネル（ただし、携帯端末のタッチパネルを除く。）の表面に貼付され、該タッチパネルに描画されたアイコン又はボタンの位置に対応して配置された複数の電極及び該複数の電極からそれぞれ延びる配線部が形成された透明な電極形成体と、制御信号に基づいて、前記複数の電極を前記配線部を介してそれぞれ接地状態又は非接地状態に切り替える複数のリレーと、前記タッチパネルの表面から離れた位置にて、該タッチパネルを操作しようとする指の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記指の位置に応じて、前記制御信号を出力する制御部と、を備え、前記複数のリレーの接点の一方の端子が、それぞれ異なる前記電極に前記配線部を介して接続され、他方の端子が、それぞれキャパシタを介して接地され、前記複数のリレー、前記制御部及び前記位置検出部が筐体に収められた制御ユニットが、前記タッチパネルの縁部に隣接して配置されているタッチパネルの非接触操作装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１のタッチパネルの非接触操作装置が備える電極形成体である。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載のタッチパネルの非接触操作装置を用いたタッチパネルの操作方法であって、前記位置検出部が、前記指の位置を前記タッチパネルに接触する前に検出するステップと、前記制御部が、前記指の位置に対応する前記リレーを特定するステップと、前記制御部が、前記リレーに対して前記制御信号を出力し、該リレーに接続された前記電極の静電容量を変化させるステップと、を含むタッチパネルの操作方法である。

本発明によれば、ＵＳＢポートを使用しなくてもタッチパネルを非接触で操作できるタッチパネルの非接触操作装置、電極形成体及びタッチパネルの操作方法を提供できる。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るタッチパネルの非接触操作装置を模式的に示した図であって、（Ａ）は、タッチパネルを正面から見た説明図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ－Ａ断面に対応する説明図である。 同タッチパネルの非接触操作装置の構成図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１（Ａ）に対応する図であって、同タッチパネルの非接触操作装置の変形例を示す説明図である。 同タッチパネルの非接触操作装置の動作を示すフローチャートである。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。

本発明の一実施の形態に係るタッチパネルＴＰの非接触操作装置（以下、単に「非接触操作装置」という場合がある。）１０は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、操作対象となる装置５０のタッチパネルＴＰに取り付けられ、操作者が非接触でタッチパネルＴＰを操作できるようにすることができる。
ここで、タッチパネルＴＰを備えた装置５０として、例えば、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）や発券機等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
タッチパネルＴＰは、静電容量式のタッチパネルである。付言すると、この静電容量式のタッチパネルＴＰは、操作者の指先と導電膜の間での静電容量の変化を捉えて位置を検出するタッチパネルである。

非接触操作装置１０は、電極シート２０及び制御ユニット３０を備えている。
電極シート（電極形成体又はタッチパネル操作用シートの一例）２０は、矩形状の透明なシートであり、タッチパネルＴＰの表面に貼付することにより取り付けられる。
電極シートには、図２に示すように、複数の電極２０２及び配線部２０２ａが形成されている。

各電極２０２は、タッチパネルＴＰに描画されたアイコンやボタン等の位置に対応して配置される透明な導電体である。各電極２０２の形状は、例えば正方形状であり、一辺の寸法が、２０ｍｍ以下であることが好ましく、５～２０ｍｍであることが更に好ましい。ただし、電極２０２の形状は、正方形状に限定されるものではなく任意でよい。電極２０２の他の形状の例として円形状が挙げられる。形状が円形状の場合の直径は、２０ｍｍ以下であることが好ましく、５～２０ｍｍであることが更に好ましい。

配線部２０２ａは、各電極２０２から延びるように形成された透明な導電体である。配線部２０２ａの幅方向の寸法は、配線部２０２ａの静電容量がタッチパネルＴＰが反応する値よりも小さくなるような長さＷに設定され、タッチパネルＴＰの誤動作が発生する可能性が低減されている。
配線部２０２ａの幅方向の寸法を長さＷとすることに代えて、配線部２０２ａとタッチパネルＴＰとの間に絶縁材料を挟み、配線部２０２ａがタッチパネルＴＰの表面から距離Ｄだけ離れた位置に配置されることで、タッチパネルＴＰの誤動作が発生する可能性が低減されてもよい。

前述の通り、電極シート２０は透明であり、電極２０２及び配線部２０２ａも透明である。従って、操作者は、電極シート２０が貼付されたタッチパネルＴＰに表示される文字やアイコン等を視認できる。
ただし、タッチパネルＴＰに表示される文字やアイコン等の視認を妨げないようにその大きさや位置が設定されるのであれば、電極２０２及び配線部２０２ａのうち、少なくとも一方が不透明であってもよく、透明度、色及び材質等が限定されるものではない。すなわち、電極２０２及び配線部２０２ａは、それぞれタッチパネルＴＰの視認性を大きく損なうものでなければ任意でよい。

制御ユニット３０は、筐体３１と、筐体３１の内部に収められた静電容量変更部３２、位置検出センサ３４及び制御部３６と、により少なくとも構成される。
筐体３１は、図１（Ａ）に示すように、例えば直方体状であり、タッチパネルＴＰの上縁部に隣接して配置される。筐体３１からは、電源を供給するための電源ケーブル（不図示）が延びている。
筐体３１が配置される位置は、タッチパネルＴＰの上縁部に隣接して配置されていなくてもよく、右又は左側の縁部に隣接して配置されてもよい。

静電容量変更部３２は、図２に示すように、電極２０２が電気的に接続され、各電極２０２の静電容量を変化させることができる。
静電容量変更部３２は、それぞれ異なる電極２０２に配線部２０２ａを介して接続された複数のリレー３２２を有している。各リレー３２２は、プリント配線基板に実装され、接点の一方の端子Ｔ１は、対応する配線部２０２ａに接続され、他方の端子Ｔ２は、直列接続されたキャパシタＣを介して接地されている。

従って、各リレー３２２は、制御部３６が出力した制御信号に基づいて接点を開閉し、電極２０２を接地状態にしたり非接地状態にしたりすることができる。
なお、リレー３２２の接点の端子Ｔ２は、キャパシタＣを介さずに接地されていてもよい。
また、各リレー３２２は、制御信号に基づいて電極２０２を接地状態にしたり非接地状態にしたりすることができれば任意のスイッチであってもよい。

位置検出センサ（位置検出部の一例）３４は、例えば光学式のセンサであり、タッチパネルＴＰの表面から予め決められた距離Ｌ（図１（Ｂ）参照）だけ離れた位置にて、タッチパネルＴＰを操作しようとする操作者の手指の位置を検出できる。距離Ｌは、例えば１０～７０ｍｍである。
位置検出センサ３４は、検出した手指の位置を、図１（Ａ）に示すＸＹ直交座標系における２次元座標のデータとして出力できる。ここで、このＸＹ直交座標系は、タッチパネルＴＰの左上角部を原点Ｏとし、原点Ｏから右方向に延びるＸ軸と、このＸ軸に直交するＹ軸と、により構成されている。
なお、位置検出センサ３４が位置を検出する対象は、手指に限定されるものではない。

制御部３６は、位置検出センサ３４が検出した手指の位置に応じて、対応する電極２０２が接続されたリレー３２２を特定する。
ここで、対応する電極２０２が接続されたリレー３２２は、制御部３６が予めメモリ（不図示）に記憶された対応テーブルを参照することにより特定される。この対応テーブルにおいては、位置検出センサ３４により検出される位置範囲（データＡ）と、その位置範囲に対応する電極２０２を特定する情報（データＢ）と、その電極２０２が接続されたリレー３２２を特定する情報（データＣ）と、が関連付けられている。
また、制御部３６は、特定したリレー３２２に対して、接点を開閉するための制御信号を出力できる。
制御部３６は、例えばワンボードマイコンにより構成される。

なお、図１（Ａ）に示した制御ユニット３０は、図３（Ａ）に示すように、第１の制御ユニット３０ａ及び第２の制御ユニット３０ｂに分割して構成され、第１の制御ユニット３０ａに位置検出センサ３４及び制御部３６が内蔵され、第２の制御ユニット３０ｂに静電容量変更部３２が内蔵されていてもよい。
更には、第２の制御ユニット３０ｂが、第２の分割制御ユニット３０１ｂ、３０２ｂとして分割して構成され、それぞれに、異なる電極２０２に対応した静電容量変更部が内蔵されていてもよい。

次に、非接触操作装置１０の動作（タッチパネルＴＰの操作方法）について、図４に基づいて説明する。非接触操作装置１０は、以下のステップＳ１～Ｓ４に従って動作する。

（ステップＳ１）
操作者が、タッチパネルＴＰに表示されたアイコンを手指で操作しようとすると、位置検出センサ３４が、その手指の位置を検出する。
その後、位置検出センサ３４は、手指の位置をＸＹ直交座標系（図１（Ａ）参照）における位置のデータとして出力する。

（ステップＳ２）
制御部３６が、位置検出センサ３４から手指の位置のデータを受け取ると、メモリ（不図示）に記憶された対応テーブルを参照し、手指の位置が含まれる位置範囲（データＡ）に対応するリレー３２２を特定する。

（ステップＳ３）
制御部３６が、静電容量変更部３２に対して制御信号を出力し、特定したリレー３２２の接点を閉じてその電極２０２を接地する回路を形成する。
すなわち、リレー３２２は、手指の位置に対応する電極２０２を非接地状態から接地状態に切り替えることで、その電極２０２の静電容量を変化させる。
なお、ステップＳ３までの動作は、手指がタッチパネルＴＰに接触するまでに実行される。

（ステップＳ４）
電極２０２の静電容量が変化した結果、タッチパネルＴＰは、その電極２０２の位置に手指が触れたものとして反応し、装置５０が操作される。

このように、以上説明した本実施の形態に係る非接触操作装置１０によれば、ＵＳＢポート等のインターフェースを介して情報を送受信することなく、非接触でタッチパネルＴＰを操作できる。
特に、非接触操作装置１０が既存の装置５０に後付けされる場合には、その装置に大きな改造を加える必要がない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
静電容量変更部３２は、必ずしも電極２０２を接地状態にしたり非接地状態にする必要はなく、タッチパネルＴＰが反応できる程度に電極２０２の静電容量を変化させることができればよい。

１０ 非接触操作装置
２０ 電極シート
３０ 制御ユニット
３０ａ 第１の制御ユニット
３０ｂ 第２の制御ユニット
３１ 筐体
３２ 静電容量変更部
３４ 位置検出センサ
３６ 制御部
５０ 装置
２０２ 電極
２０２ａ 配線部
３０１ｂ、３０２ｂ 第２の分割制御ユニット
３２２ リレー
ＴＰ タッチパネル
Ｔ１、Ｔ２ 端子

Claims (3)

1. 静電容量式のタッチパネル（ただし、携帯端末のタッチパネルを除く。）の表面に貼付され、該タッチパネルに描画されたアイコン又はボタンの位置に対応して配置された複数の電極及び該複数の電極からそれぞれ延びる配線部が形成された透明な電極形成体と、
   制御信号に基づいて、前記複数の電極を前記配線部を介してそれぞれ接地状態又は非接地状態に切り替える複数のリレーと、
   前記タッチパネルの表面から離れた位置にて、該タッチパネルを操作しようとする指の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部が検出した前記指の位置に応じて、前記制御信号を出力する制御部と、を備え、
   前記複数のリレーの接点の一方の端子が、それぞれ異なる前記電極に前記配線部を介して接続され、他方の端子が、それぞれキャパシタを介して接地され、
   前記複数のリレー、前記制御部及び前記位置検出部が筐体に収められた制御ユニットが、前記タッチパネルの縁部に隣接して配置されているタッチパネルの非接触操作装置。
2. 請求項１記載のタッチパネルの非接触操作装置が備える電極形成体。
3. 請求項１記載のタッチパネルの非接触操作装置を用いたタッチパネルの操作方法であって、
   前記位置検出部が、前記指の位置を前記タッチパネルに接触する前に検出するステップと、
   前記制御部が、前記指の位置に対応する前記リレーを特定するステップと、
   前記制御部が、前記リレーに対して前記制御信号を出力し、該リレーに接続された前記電極の静電容量を変化させるステップと、を含むタッチパネルの操作方法。

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