タッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステム
【課題】ユーザにとって使い勝手がよくなるようにする。
【解決手段】タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部３１と、この支持部に支持されて、ユーザによる操作をタッチパネル装置側で検出されるように設けられた操作キー３２と、ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体３５と、を備えたものとする。特に、操作キーは、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体３３を有し、この身体接触用の導電体が、入力装置判別用の導電体と電気的に接続されたものとする。
【解決手段】タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部３１と、この支持部に支持されて、ユーザによる操作をタッチパネル装置側で検出されるように設けられた操作キー３２と、ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体３５と、を備えたものとする。特に、操作キーは、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体３３を有し、この身体接触用の導電体が、入力装置判別用の導電体と電気的に接続されたものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル装置のタッチ面上に配置して使用されるタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル装置は、画面上の位置を入力する位置入力デバイスとして広く普及しており、画面上のボタンを選択する操作などの画面操作では使い勝手がよいが、文字入力にはキーボードが必要となる。ところが、キーボードを別に用意してＰＣに接続するのは面倒であることから、キーボードをタッチパネル装置で代用することが一般的に行われており、具体的には、表示装置の画面にソフトキーボードを表示させて、タッチパネル装置でユーザにキーを選択させて文字入力を行うようにしている。
【０００３】
また、タッチパネル装置でキー操作を行うことに関連する技術として、タッチパネルの背面側に配置される表示パネルをタッチパネルより小さく形成して、表示パネルによる可変表示領域の外側に形成される固定表示領域に、操作キーが描かれた固定表示シートを配置する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、固定表示シートに描かれた操作キーを押す指をタッチパネル装置が検出して、操作キーの操作を判別するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１２０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、前記のように、ソフトキーボードを画面に表示させたり、また操作キーが描かれた固定表示シートをタッチパネルに配置することで、操作キーによる入力デバイスをタッチパネル装置で構成することができるが、これらの従来の技術では、入力デバイスの位置が固定されているため、入力デバイスを好きなところに配置したり、また他の入力デバイスに適宜に取り替えたり、また異なる入力デバイスを同時に使用したりするなど、自由な使い方ができないことから、ユーザにとって必ずしも使い勝手がよいものではなかった。また、前記の従来の技術では、ユーザの操作に応じて操作キーが機械的に動作する一般的なキーボードと比較すると、操作性が劣る難点があり、この面でも使い勝手がよくないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ユーザにとって使い勝手がよくなるように構成されたタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のタッチパネル用入力装置は、タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部と、この支持部に支持されて、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知されるように設けられた操作部と、ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体と、を備えた構成とする。
【０００８】
また、本発明のタッチパネルシステムは、前記の発明に係る入力装置と、ユーザによるタッチ操作が行われるとともに前記入力装置が配置されるタッチ面を有するタッチパネル装置とを有するタッチパネルシステムにおいて、前記タッチパネル装置は、前記タッチ面に導電体が近接することによるタッチ領域を検出するタッチ検出部と、前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の形態に基づいて、前記入力装置が前記タッチ面上に配置されたことを検知する入力装置検知部と、前記入力装置検知部の検知結果、および前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の変化状況に基づいて、前記入力装置の操作状態を検知する操作検知部と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力装置判別用の導電体をタッチパネル装置に検出させることで、タッチ面上での入力装置の配置位置をタッチパネル装置側で検知し、入力装置判別用の導電体の内側の領域がこの入力装置による操作領域であると認識させることができる。また、入力装置判別用の導電体の形態からタッチパネル装置側で入力装置の種類を判別することができる。このため、入力装置の種類に応じて異なる操作部の操作状態をタッチパネル装置側で正確に検知させることができる。これにより、タッチパネル装置のタッチ面上の任意の位置に入力装置を配置して使用することができ、また、入力装置を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、異なる入力装置を同時に使用することができるため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るタッチパネルシステムを示す全体構成図
【図２】タッチパネルシステムの利用状況の一例を示す斜視図
【図３】キーボード型入力装置４の平面図
【図４】キーボード型入力装置４の断面図
【図５】ジョイスティック型入力装置５の断面図
【図６】ジョイスティック型入力装置５の平面図
【図７】タッチパネル装置１の制御部１７の概略構成を示す機能ブロック図
【図８】入力装置４，５を検知する要領を説明する図
【図９】タッチパネル装置１の制御部１７での処理の手順を示すフロー図
【図１０】第２実施形態に係るタッチパネルシステムを示す平面図
【図１１】タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の断面図
【図１２】タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の分解斜視図
【図１３】電極プレーン７３の平面図
【図１４】受信電極１３の出力信号の周波数特性を示す図
【図１５】キーボード型入力装置４の別の例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部と、この支持部に支持されて、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知されるように設けられた操作部と、ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体と、を備えた構成とする。
【００１２】
これによると、入力装置判別用の導電体をタッチパネル装置に検出させることで、タッチ面上での入力装置の配置位置をタッチパネル装置側で検知し、入力装置判別用の導電体の内側の領域がこの入力装置による操作領域であると認識させることができる。また、入力装置判別用の導電体の形態（形状、数、大きさなど）からタッチパネル装置側で入力装置の種類（キーボードまたはジョイスティックなど）を判別することができる。このため、入力装置の種類に応じて異なる操作部の操作状態をタッチパネル装置側に正確に検知させることができる。これにより、タッチパネル装置のタッチ面上の任意の位置に入力装置を配置して使用することができ、また、入力装置を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、異なる入力装置を同時に使用することができるため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００１３】
また、第２の発明は、前記操作部は、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体を有し、この身体接触用の導電体が、前記入力装置判別用の導電体と電気的に接続された構成とする。
【００１４】
これによると、ユーザが操作部を操作するのに応じて、入力装置判別用の導電体がユーザの身体と導通されるため、ユーザが特別な操作を行わなくても、入力装置判別用の導電体をタッチパネル装置に検出させることができ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００１５】
また、第３の発明は、前記操作部は、ユーザによる操作に連動して機械的に動作することで、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知させる操作検知用の導電体と、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体とを有し、前記操作検知用の導電体および前記身体接触用の導電体が電気的に接続された構成とする。
【００１６】
これによると、ユーザが操作部を操作するのに応じて、操作検知用の導電体がユーザの身体と導通されるため、操作検知用の導電体をタッチパネル装置に検出させることができる。特に、ユーザの操作に応じて操作部が機械的に動作するため、一般的な入力装置と同様の操作性が得られ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００１７】
なお、操作検知用の導電体を機械的に動作しないように構成することも可能であり、また、操作部を操作するユーザの指をタッチパネル装置側で直接検出させるようにして、操作検知用の導電体を設けない構成も可能である。
【００１８】
また、第４の発明は、前記入力装置判別用の導電体は、前記操作部を取り囲むように設けられた構成とする。
【００１９】
これによると、入力装置判別用の導電体の検出結果に基づいて、入力装置が配置された領域を判別することができるため、操作部の操作をタッチパネル装置側で簡単に且つ正確に検知することができる。
【００２０】
また、第５の発明は、前記操作部は、複数配列された操作キーで構成され、この操作キーは、キートップ部に導電体を有し、この導電体が、前記操作キーの押下操作で前記タッチ面に近接するように設けられた構成とする。
【００２１】
これによると、入力装置をキーボード装置として用いることができる。特に、ユーザの押下操作に応じて操作キーが機械的に動作するため、画面に表示させるソフトキーボードと異なり、一般的なキーボード装置と同様の操作性が得られ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００２２】
この場合、キートップ部の導電体は、ユーザが操作部を操作する際にユーザの身体に接触する身体接触用の導電体と、ユーザによる操作に連動して機械的に動作することで、ユーザによる操作をタッチパネル装置側に検知させる操作検知用の導電体とを兼用する。
【００２３】
また、第６の発明は、前記操作部は、前記支持部に対して傾動可能に設けられた操作レバーで構成され、この操作レバーは、把持部に身体接触用の導電体を有し、前記タッチ面に近接する側に、前記操作レバーの傾動に連動して前記タッチ面に沿う方向に移動する操作検知用の導電体を有し、前記身体接触用の導電体と前記操作検知用の導電体とが電気的に接続された構成とする。
【００２４】
これによると、入力装置をジョイスティック装置として用いることができる。
【００２５】
また、第７の発明は、前記の発明に係る入力装置と、ユーザによるタッチ操作が行われるとともに前記入力装置が配置されるタッチ面を有するタッチパネル装置とを有するタッチパネルシステムにおいて、前記タッチパネル装置は、前記タッチ面に導電体が近接することによるタッチ領域を検出するタッチ検出部と、前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の形態に基づいて、前記入力装置が前記タッチ面上に配置されたことを検知する入力装置検知部と、前記入力装置検知部の検知結果、および前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の変化状況に基づいて、前記入力装置の操作状態を検知する操作検知部と、を備えた構成とする。
【００２６】
これによると、入力装置判別用の導電体によるタッチ領域の形態に基づいて、入力装置検知部で入力装置の種類を判別することができる。このため、入力装置の種類に応じて異なる操作部の操作状態を操作検知部で正確に検知することができる。また、入力装置判別用の導電体によるタッチ領域の位置に基づいて、タッチ面上での入力装置の配置位置を入力装置検知部で検知することができる。これにより、タッチパネル装置のタッチ面上の任意の位置に入力装置を配置して使用することができ、また、複数の入力装置を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、複数の入力装置を同時に使用することができるため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００２７】
また、第８の発明は、前記タッチパネル装置のタッチパネル本体の背面側に表示パネル本体が配置された画像表示装置をさらに備え、前記タッチパネル本体は、前記表示パネル本体より大きくなるように形成されて、前記タッチパネル本体における前記表示パネル本体の外側に形成された非表示領域に、前記入力装置が配置されるようにした構成とする。
【００２８】
これによると、表示パネル本体の画面に重ならないように入力装置を配置することができる。
【００２９】
また、第９の発明は、前記タッチパネル本体の背面側において前記表示パネル本体が配設されていない領域に、電極プレーンが設けられた構成とする。
【００３０】
これによると、タッチパネル本体において、表示パネル本体が配設された領域と、表示パネル本体が配設されていない領域とで、電気的特性が大きく異なることを避けることができるため、高精度で安定したタッチ検出を行うことができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るタッチパネルシステムを示す全体構成図である。このタッチパネルシステムは、タッチパネル装置１と、ＰＣ（情報処理装置）２と、表示装置３と、キーボード型入力装置４と、ジョイスティック型入力装置５と、で構成されている。
【００３３】
タッチパネル装置１は、指示物（ユーザの指やスタイラス等）によるタッチ操作を検出するために、互いに並走する複数の送信電極１２と互いに並走する複数の受信電極１３とが格子状に配置されたタッチパネル本体１４を備えており、このタッチパネル本体１４の表面に設けられたタッチ面１１上で指示物によるタッチ操作が行われる。
【００３４】
タッチ面１１上での指示物によるタッチ操作はタッチパネル装置１で検出されて、タッチ位置情報を含む信号がＰＣ２に出力され、ＰＣ２では、タッチ位置に対応する画面操作、すなわち画面上のポインタ（カーソル）を移動する操作や、画面上のボタンを選択する操作や、線を描画する操作などに対応した処理が行われる。
【００３５】
また、タッチ面１１上に、キーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５を配置して、これらの入力装置４，５をユーザが操作すると、その操作をタッチパネル装置１が検出して、タッチパネル装置１から一般的なキーボード装置やジョイスティック装置と同様の信号がＰＣ２に出力され、ＰＣ２では、タッチパネル装置１から信号に基づいて文字入力などの処理が行われる。
【００３６】
表示装置３は、プラズマディスプレイパネルや液晶ディスプレイパネルからなる表示パネル本体２１と、ＰＣ２から出力される表示データに基づいて、表示パネル本体２１の表示動作を制御する表示制御部２２と、を備えている。
【００３７】
タッチパネル装置１は、送信電極１２に対して駆動信号を印加する送信部１５と、送信電極１２に印加された駆動信号に応答した受信電極１３の応答信号を受信して、送信電極１２と受信電極１３とが交差する電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部１６と、この受信部１６から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部１５及び受信部１６の動作を制御する制御部１７と、を備えている。
【００３８】
タッチパネル本体１４においては、送信電極１２と受信電極１３とが、絶縁層を挟んで重なり合う態様で交差しており、この送信電極１２と受信電極１３とが交差する電極交点にはコンデンサが形成され、ユーザが指等の指示物でタッチ操作を行う際に、指示物がタッチ面１１に接近あるいは接触すると、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。
【００３９】
ここでは、相互容量方式が採用されており、送信電極１２に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極１３に充放電電流が流れ、この充放電電流が応答信号として受信電極１３から出力され、このとき、ユーザのタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が変化すると、受信電極１３の応答信号が変化し、この変化量に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、受信部１６で応答信号を信号処理して得られるレベル信号が、送信電極１２と受信電極１３とによる電極交点ごとに出力されるため、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。
【００４０】
送信部１５では、送信電極１２を１本ずつ選択して駆動信号を印加し、受信部１６では、受信電極１３を１本ずつ選択して、受信電極１３の応答信号をアナログ処理した上でＡＤ変換処理してレベル信号を出力する。送信部１５および受信部１６は、制御部１７から出力される同期信号に応じて動作し、送信部１５において１本の送信電極１２に駆動信号を印加する間に、受信部１６において受信電極１３を１本ずつ選択して受信電極１３からの応答信号を順次処理し、この１ライン分のスキャン動作を全ての送信電極１２について順次繰り返すことで、全ての電極交点ごとのレベル信号を取得することができる。
【００４１】
制御部１７は、受信部１６から出力される電極交点ごとのレベル信号から所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。このタッチ位置の演算では、Ｘ方向（受信電極１３の配列方向）とＹ方向（送信電極１２の配列方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極１２及び受信電極１３の配置ピッチ（例えば１０ｍｍ）より高い分解能（例えば１ｍｍ以下）でタッチ位置を検出することができる。
【００４２】
また、制御部１７では、タッチ面１１の全面に渡って電極交点ごとのレベル信号の受信が終了する１フレーム周期ごとにタッチ位置を求める処理が行われ、タッチ位置情報がフレーム単位でＰＣ２に出力される。ＰＣ２では、時間的に連続する複数のフレームのタッチ位置情報に基づいて、各タッチ位置を時系列に連結する表示画面データを生成して、表示装置３に出力する。なお、同時に複数の位置でタッチ操作が行われた場合には、複数のタッチ位置を含むタッチ位置情報がフレーム単位で出力される。
【００４３】
図２は、タッチパネルシステムの利用状況の一例を示す斜視図である。図２（Ａ）に示す例では、タッチパネル装置１と表示装置３とが一体化されており、タッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１が配置され、タッチパネル本体１４を通して表示パネル本体２１の画面が表示され、ユーザは表示パネル本体２１に表示された画面を直接操作する感覚で操作を行うことができる。
【００４４】
この場合、図１に示したキーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５は、吸盤などの適宜な固定手段でタッチ面１１に固定して使用される。
【００４５】
図２（Ｂ）に示す例では、タッチパネル装置１がテーブルとして構成され、天板２５にタッチパネル本体１４が配置されており、天板２５の上面が、ユーザがタッチ操作を行うタッチ面１１となる。表示装置３およびＰＣ２は、タッチパネル装置１の側方に配置された架台２６に搭載されており、ユーザは、表示装置３の画面を見ながらタッチ面１１上でタッチ操作を行うことで、ＰＣ２の画面操作を行うことができる。
【００４６】
この場合、図１に示したキーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５は、タッチ面１１上に載置して使用される。
【００４７】
なお、図２（Ｂ）に示した例と同様に、タッチパネル装置１をテーブルとして構成して、天板２５にタッチパネル本体１４を配置するとともに、その背面側に表示パネル本体２１を配置して、タッチパネル本体１４を通して表示パネル本体２１の画面が天板２５上に表示されるようにしてもよい。
【００４８】
また、図２（Ｂ）に示した例と同様に、タッチパネル装置１をテーブルとして構成する一方で、表示装置３を短焦点型のプロジェクタで構成して、この表示装置３をタッチパネル装置１の天板２５上に載置して、天板２５上のタッチ面１１を、表示装置３の画面を投影する投影面に利用するようにしてもよい。
【００４９】
図３は、キーボード型入力装置４の平面図である。図４は、キーボード型入力装置４の断面図である。
【００５０】
図３に示すように、キーボード型入力装置４は、タッチパネル装置１のタッチ面１１上に配置される支持部３１と、支持部３１上に複数配列された操作キー（操作部）３２と、を備えている。
【００５１】
図４に示すように、各操作キー３２のキートップ部には導電体３３が設けられている。この導電体３３は、ユーザが操作キー３２を操作する際にユーザの指が接触することでユーザの人体と導通される。
【００５２】
また、キートップ部の導電体３３は、ユーザが操作キー３２を押下するのに応じてタッチ面１１に近接するように設けられている。すなわち、導電体３３は、可撓性の材料で形成された保持部３４に保持され、操作キー３２が押下されない初期状態では、導電体３３がタッチ面１１から離間しているため、タッチパネル装置１側で検出されず、操作キー３２が押下されると、保持部３４が撓んで導電体３３がタッチ面１１に近接して、タッチパネル装置１側で検出される。
【００５３】
このようにキーボード型入力装置４では、ユーザの押下操作に応じて操作キー３２が機械的に動作するため、画面に表示させるソフトキーボードと異なり、一般的なキーボードと同様の操作性が得られ、使い勝手がよくなる。
【００５４】
図３に示したように、支持部３１には、入力装置判別用の枠状の導電体３５が設けられている。この導電体３５は、その内側の領域がこの入力装置による操作領域であることをタッチパネル装置１に認識させるとともに、入力装置の種類をタッチパネル装置１に認識させる機能を有し、入力装置の種類ごとに異なる形態に設けられ、ここでは矩形をなしている。
【００５５】
この入力装置判別用の導電体３５は、接続部３６を介して、全ての操作キー３２のキートップ部の導電体３３と電気的に接続されており、ユーザがいずれかの操作キー３２を押下する際にキートップ部の導電体３３に指が接触すると、入力装置判別用の導電体３５がユーザの人体と導通されて、その導電体３５がタッチパネル装置１側で検出される。
【００５６】
また、入力装置判別用の導電体３５は、キーボード型入力装置４が配置された領域をタッチパネル装置１側に判別させる機能も有しており、キートップ部の導電体３３を取り囲むように支持部３１の外周部に沿って設けられている。
【００５７】
なお、このキーボード型入力装置４は、回路基板などが不要であるため、支持部３１などを可撓性の材料で形成すると、丸めたり折り畳んだりすることができるようになり、使い勝手がよくなる。
【００５８】
図５は、ジョイスティック型入力装置５の断面図である。図６は、ジョイスティック型入力装置５の平面図である。
【００５９】
図５に示すように、ジョイスティック型入力装置５は、タッチパネル装置１のタッチ面１１上に配置される台座部（支持部）４１と、この台座部４１に傾動可能に支持された操作レバー（操作部）４２と、を有している。
【００６０】
操作レバー４２は、上端の把持部に身体接触用の導電体４３を有し、タッチ面１１に近接する下端側に、操作レバー４２の傾動に連動してタッチ面１１に沿う方向に移動する操作検知用の導電体４４を有している。
【００６１】
身体接触用の導電体４３と操作検知用の導電体４４とは、接続部４５を介して電気的に接続されており、ユーザが操作レバー４２を操作する際に把持部の導電体４３に手が接触すると、操作検知用の導電体４４がユーザの人体と導通されて、その導電体４４がタッチパネル装置１側で検出される。
【００６２】
また、操作レバー４２は、ボール部４８の中心点を中心にして傾動し、操作レバー４２を所要の方向に傾けると、操作検知用の導電体４４がタッチ面１１の近傍で移動し、この導電体４４の動きがタッチパネル装置１側で検出される。
【００６３】
台座部４１の底面側には、入力装置判別用の枠状の導電体４６が設けられている。この導電体４６は、その内側の領域がこの入力装置による操作領域であることをタッチパネル装置１に認識させるとともに、入力装置の種類をタッチパネル装置１に認識させる機能を有し、入力装置の種類ごとに異なる形態に設けられ、ここでは、図６に示すように、円形をなしている。
【００６４】
この入力装置判別用の導電体４６は、図５に示したように、接続部４５，４７を介して把持部の導電体４３と電気的に接続されており、ユーザが操作レバー４２を操作する際に把持部の導電体４３に手が接触すると、入力装置判別用の導電体４６がユーザの人体と導通されて、その導電体４６がタッチパネル装置１側で検出される。
【００６５】
また、入力装置判別用の導電体４６は、ジョイスティック型入力装置５が配置された領域をタッチパネル装置１側で判別させる機能も有しており、操作検知用の導電体４４を取り囲むように台座部４１の外周部に沿って設けられている。
【００６６】
図７は、タッチパネル装置１の制御部１７の概略構成を示す機能ブロック図である。図８は、入力装置４，５を検知する要領を説明する図であり、図８（Ａ）に入力装置４，５をタッチ面１１上に配置した状況を、図８（Ｂ）にタッチ検出の有効領域内に現れるタッチ領域を、それぞれ示す。
【００６７】
図７に示すように、タッチパネル装置１の制御部１７は、タッチ検出部５１と、入力装置検知部５２と、操作検知部５３と、を備えている。
【００６８】
タッチ検出部５１は、受信部１６から出力されるレベル信号に基づいてタッチ面１１に導電体が近接することによるタッチ領域を検出する。ここでは、ユーザが指示物（指やスタイラス等）でタッチ面１１に対してタッチ操作を行うことで、指示物によるタッチ領域が検出され、また、入力装置４，５をタッチ面１１に配置して入力装置４，５を操作することで、入力装置４，５の導電体３３，３５，４４，４６によるタッチ領域が検出される。
【００６９】
入力装置検知部５２は、タッチ検出部５１で取得したタッチ領域の形態に基づいて、入力装置４，５がタッチ面１１上に配置されたことを検知する。ここでは、タッチ面１１上に配置された入力装置４，５の種類を判別するとともにその入力装置４，５の配置位置を取得する。
【００７０】
図８（Ａ）に示すように、ユーザがキーボード型入力装置４をタッチ面１１上に配置して、その操作キー３２を押下すると、図８（Ｂ）に示すように、指が接触したキートップ部の導電体３３（図３参照）の位置でタッチ領域６１が検出され、また、キートップ部の導電体３３と導通された枠状の導電体３５の位置で矩形のタッチ領域６２が検出され、この矩形のタッチ領域６２により、キーボード型入力装置４がタッチ面１１上に配置されたことがわかる。
【００７１】
また、図８（Ａ）に示すように、ユーザがジョイスティック型入力装置５をタッチ面１１上に配置して、その操作レバー４２を操作すると、図８（Ｂ）に示すように、手が接触した把持部の導電体４３（図５参照）と導通された操作検知用の導電体４４（図６参照）の位置でタッチ領域６３が検出され、また、把持部の導電体４３と導通された枠状の導電体４６の位置で円形のタッチ領域６４が検出され、この円形のタッチ領域６４により、ジョイスティック型入力装置５がタッチ面１１上に配置されたことがわかる。
【００７２】
このようにして、タッチ面１１上に配置された入力装置４，５の種類が判別されると、枠状の導電体３５，４６によるタッチ領域６２，６４の位置に基づいて入力装置の配置位置を取得し、入力装置の種類を示す識別情報と、入力装置の配置位置に関する位置情報とが、図７に示したように、入力装置検知部５２から操作検知部５３に出力される。
【００７３】
操作検知部５３は、入力装置検知部５２から取得した入力装置の種類および配置位置と、タッチ検出部５１で検出されたタッチ領域の変化状況とに基づいて、入力装置４，５の操作状態を検知する。
【００７４】
図８に示したように、キーボード型入力装置４の場合には、ユーザが操作キー３２を押下すると、枠状の導電体３５による矩形のタッチ領域６２の内側に、キートップ部の導電体３３によるタッチ領域６１が現れ、このタッチ領域６１は、押下された操作キー３２に応じて位置が変化するため、タッチ領域６２に対するタッチ領域６１の相対的な位置関係に基づいて、押下された操作キー３２を判別することができる。
【００７５】
ジョイスティック型入力装置５の場合には、ユーザが操作レバー４２を操作すると、枠状の導電体４６による円形のタッチ領域６４の内側に、操作検知用の導電体４４によるタッチ領域６３が現れ、このタッチ領域６３は、操作レバー４２の操作に応じて位置が変化するため、タッチ領域６４に対するタッチ領域６３の相対的な位置関係に基づいて、操作レバー４２の操作状態（傾斜方向および傾斜角度）を判別することができる。
【００７６】
このようにして、操作検知部５３にて入力装置４，５の操作状態が検知されると、キーボード型入力装置４については、押下された操作キー３２の識別情報（例えば操作キーごとに付与されたコード）が出力され、ジョイスティック型入力装置５については、操作レバー４２の傾斜方向および傾斜角度に関する情報（例えばＸ軸方向およびＹ軸方向の操作量）が操作検知部５３から出力される。
【００７７】
図９は、タッチパネル装置１の制御部１７での処理の手順を示すフロー図である。まず、タッチパネル装置１の電源を投入すると、初期化処理が行われる（ＳＴ１０１）。この初期化処理では、全ての電極交点ごとのレベル信号の初期値、すなわちタッチ操作が行われていない非タッチ状態でのレベル信号を取得する処理が行われる。
【００７８】
ついで、１フレーム分のスキャン動作が行われて（ＳＴ１０２）、全ての電極交点ごとのレベル信号を取得する。そして、ここで取得したレベル信号を初期化処理（ＳＴ１０１）で取得した初期値と比較して、タッチ領域があるか否かの判定がタッチ検出部５１にて行われ（ＳＴ１０３）、ここでタッチ領域が検出されると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、そのタッチ領域の形状に基づいて入力装置を検知する処理が入力装置検知部５２にて行われる（ＳＴ１０４）。
【００７９】
ここでタッチ領域が所定の大きさの円形をなす場合には、ジョイスティック型入力装置５がタッチ面１１上に配置されたものと判断して（ＳＴ１０５）、ジョイスティック型入力装置５の導電体４４によるタッチ領域の動きに基づいて操作レバー４２の操作状態を検知する処理が操作検知部５３にて行われ（ＳＴ１０６）、その操作状態に関する情報がＰＣ２に出力される。
【００８０】
また、タッチ領域が所定の大きさの矩形をなす場合には、キーボード型入力装置４がタッチ面１１上に配置されたものと判断して（ＳＴ１０７）、キーボード型入力装置４のキートップ部の導電体３３によるタッチ領域の位置に基づいて操作キー３２の操作状態を検知する処理が操作検知部５３にて行われ（ＳＴ１０８）、その操作状態に関する情報がＰＣ２に出力される。
【００８１】
一方、タッチ領域が点（指やスタイラスの大きさに相当する）である場合には、通常のタッチ操作と判断して（ＳＴ１０９）、タッチ位置に関する情報がＰＣ２に出力される。
【００８２】
以上のように、入力装置４，５に設けられた入力装置判別用の導電体３５，４６をタッチパネル装置１に検出させることで、タッチパネル装置１側で入力装置の種類を判別することができる。このため、入力装置４，５の種類に応じて異なる操作部（操作キー３２および操作レバー４２）の操作状態をタッチパネル装置１側で正確に検知することができる。さらに、入力装置判別用の導電体３５，４６によりタッチ面１１上での入力装置４，５の配置位置を検知することができる。
【００８３】
これにより、タッチパネル装置１のタッチ面１１上の任意の位置に入力装置４，５を配置して使用することができ、特に、タッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１を配置してタッチ面１１に重なるように画面が表示される構成では、重要な表示画像の邪魔にならない位置に入力装置４，５を配置して使用することができる。さらに、複数の入力装置４，５を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、複数の入力装置４，５を同時に使用することができる。このため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００８４】
特に、ユーザが操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を操作する際にその身体に接触する身体接触用の導電体３３，４３が、入力装置判別用の導電体３５，４６と電気的に接続されているため、ユーザが操作部を操作するのに応じて、入力装置判別用の導電体３５，４６が、身体接触用の導電体３３，４３を介してユーザの身体と導通されるため、ユーザが特別な操作を行わなくても、入力装置判別用の導電体３５，４６をタッチパネル装置１に検出させることができ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００８５】
また、キーボード型入力装置４では、キートップ部の導電体３３が、身体接触用の導電体と操作検知用の導電体とを兼用し、また、ジョイスティック型入力装置５では、身体接触用の導電体４３と操作検知用の導電体４４とが電気的に接続されているため、ユーザは操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を操作するだけで、操作検知用の導電体がユーザの身体と導通されるため、操作が簡単になる。
【００８６】
さらに、入力装置判別用の導電体３５，４６が操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を取り囲むように設けられているため、入力装置判別用の導電体３５，４６の検出結果に基づいて、入力装置４，５が配置された領域を判別することができるため、操作部の操作をタッチパネル装置１側で簡単に且つ正確に検知することができる。
【００８７】
また、操作検知用の導電体３３，４４によるタッチ領域は、必ず入力装置判別用の導電体３５，４６の内側に位置するため、入力装置判別用の導電体３５，４６によるタッチ領域の外側近傍でタッチ領域が検出された場合には、入力装置４，５の操作中にユーザが誤ってタッチ面１１に触れたものと判断することができる。このため、入力装置判別用の導電体３５，４６によるタッチ領域の外側近傍で検出されたタッチ領域を無効にすることで、誤検出を防止することができる。
（第２実施形態）
【００８８】
図１０は、第２実施形態に係るタッチパネルシステムを示す平面図である。図１１は、タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の断面図である。図１２は、タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の分解斜視図である。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。
【００８９】
図１０に示すように、本第２実施形態では、タッチパネル本体１４が、表示パネル本体２１より大きくなるように形成されており、タッチパネル本体１４における表示パネル本体２１の外側に非表示領域７１が設けられ、この非表示領域７１にキーボード型入力装置４やジョイスティック型入力装置５が配置されるようになっている。
【００９０】
これにより、表示パネル本体２１の画面に重ならないようにキーボード型入力装置４やジョイスティック型入力装置５を配置することができる。
【００９１】
図１１に示すように、表示パネル本体２１には電極プレーン７２が存在する。この電極プレーン７２は、プラズマディスプレイパネルの場合にはメッシュ電極、液晶ディスプレイパネルの場合にはべた透明電極となる。この電極プレーン７２は、表示パネル本体２１がタッチパネル本体１４の背面に沿って設けられることで、タッチパネル本体１４の送信電極１２及び受信電極１３との間に静電結合を生じ、表示パネル本体２１が配設された領域と、表示パネル本体２１が配設されていない領域とで、電気的特性が大きく異なるものとなる。
【００９２】
そこで、本第２実施形態では、図１１および図１２に示すように、タッチパネル本体１４の背面側において表示パネル本体２１が配設されていない領域に、表示パネル本体２１の電極プレーン７２と同等の電気的特性を有する電極プレーン７３が設けられている。これにより、タッチパネル本体１４において、表示パネル本体２１が配設された領域と、表示パネル本体２１が配設されていない領域とで、電気的特性が大きく異なることを避けることができるため、高精度で安定したタッチ検出を行うことができる。
【００９３】
図１３は、電極プレーン７３の平面図である。電極プレーン７３は、タッチパネル本体１４と同一構成のものでよく、線状の導電体からなる電極７４，７５が格子状に配置され、表示パネル本体２１に対応する部分が切り抜かれている。電極７４，７５はすべて接地されている。
【００９４】
図１４は、受信電極１３の出力信号の周波数特性を示す図であり、図１４（Ａ）に電極プレーン７２，７３がある場合を、図１４（Ｂ）に電極プレーン７３がない場合を、それぞれ示す。ここでは、送信電極１２の１本に駆動信号を印加しながら受信電極１３の１本から出力される信号を受信し、このとき、駆動信号の周波数を変化させながら信号レベルを測定した。
【００９５】
前記のように、本タッチパネル装置１では、タッチの有無に応じた信号レベルの変化量に基づいてタッチが検出され、正確なタッチ検出を行うには、タッチの有無に応じた信号レベルの変化量が大きくなるようにする必要がある。
【００９６】
ここで、図１４（Ｂ）に示すように、電極プレーン７３がない、すなわちタッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１を配置する一方で電極プレーン７３を配置しない状態では、周波数ｆ２より低い周波数の領域が正常動作範囲となり、駆動信号の周波数がこれより高くなると、信号レベルの変化量が小さすぎ、さらに信号レベルが逆転する現象が発生し、正常なタッチ検出ができない。
【００９７】
一方、図１４（Ａ）に示すように、電極プレーン７２，７３がある、すなわちタッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１と電極プレーン７３とを配置した状態では、正常動作範囲が高周波側に広がり、電極プレーン７３がない場合の上限周波数ｆ２より高い周波数ｆ１（ｆ１＞ｆ２）まで正常なタッチ検出が可能になる。このように高い周波数で動作させることができると、１フレーム分のスキャンに要する時間が短縮されるため、フレームレートを高めて高速化を図ることができる。
【００９８】
特にタッチパネル本体１４を大型化すると、駆動信号の周波数を低くしないとタッチ検出の精度が低下するため、駆動信号の周波数を高くすることができず、フレームレートが低下する傾向にあるが、前記のように、タッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１を配置するとともに、表示パネル本体２１が配設されていない領域に電極プレーン７３を配置することで、正常動作範囲を高周波側に広げることができるため、フレームレートを高めて高速化を図ることができる。
【００９９】
図１５は、キーボード型入力装置４の別の例を示す断面図である。ここでは、支持部３１上に操作キー８１が設けられており、この操作キー８１には、ユーザが押した際に指の一部が接触するように身体接触用の導電体８２を設けられている。この身体接触用の導電体８２は、接続部８３を介して入力装置判別用の枠状の導電体３５と電気的に接続されている。
【０１００】
図４に示した例では、ユーザによる操作キー３２の押下操作に応じてタッチ面１１に対するキートップ部の導電体３３の位置が変化する構成となっていたが、ここでは、操作キー８１を押しても操作キー８１は動かない構成となっている。また、ユーザによる操作をタッチパネル装置１側で検知させる操作検知用の導電体は存在せず、ユーザが操作キー８１を押した際にタッチ面１１に近接する指がタッチパネル装置１側で直接検出される。
【０１０１】
また、ユーザが操作キー８１を押した際に導電体８２にユーザの指が接触することで、枠状の導電体３５がユーザの人体と導通され、枠状の導電体３５がタッチパネル装置１側で検出される。このとき、全ての導電体８２が接続部８３および導電体３５を介して電気的に接続されているため、押されていない操作キー８１の導電体８２もタッチパネル装置１側で検出されるが、押された操作キー８１の位置では、タッチ領域が指先の大きさで検出され、そのタッチ領域は導電体８２より大きな面積となることから、押された操作キー８１を判別することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、タッチパネル用入力装置の一例として、キーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５を示したが、これらを適宜に組み合わせた複合的な入力装置としてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、図４に示したように、キーボード型入力装置４において、キートップ部の導電体３３が、１枚の板状のもので、身体接触用の導電体と操作検知用の導電体とを兼用する構成となっているが、この身体接触用の導電体と操作検知用の導電体とを別体のもので構成することも可能である。
【０１０４】
また、本実施形態では、図３および図６に示したように、入力装置４，５の種類ごとに形態が異なるように設けられた入力装置判別用の導電体３５，４６を、キーボード型入力装置４では矩形に構成し、ジョイスティック型入力装置５では円形に構成したが、本発明における入力装置判別用の導電体はこのような形態に限定されるものではない。本発明では、入力装置判別用の導電体を構成する部材の形状、数、および大きさなどの形態に基づいて入力装置を判別することができるようにすればよく、入力装置判別用の導電体は、１つの部材のみで構成される他、例えば複数の部材の組み合わせとしてもよく、この場合、複数の部材の相対的な配置位置で入力装置を判別することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、図３および図５に示したように、ユーザが操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を操作する際にユーザの身体に接触する身体接触用の導電体３３，４３が、入力装置判別用の導電体３５，４６と操作検知用の導電体３３，４４とに電気的に接続されて、ユーザが操作部を操作するのに応じて、入力装置判別用の導電体３５，４６と操作検知用の導電体３３，４４とが同時にユーザの人体と導通される構成となっているが、入力装置判別用の導電体および操作検知用の導電体の各々に別の身体接触用の導電体が接続された構成も可能である。この場合、操作部の操作に先だって、入力装置判別用の導電体に接続された身体接触用の導電体にユーザが触れることで、タッチパネル装置１に入力装置を認識させることができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、図１３に示したように、電極プレーン７３を、線状の導電体からなる電極７４，７５が格子状に配設された構成としたが、電極プレーンに設けられる電極をべたの導電体からなる構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明にかかるタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムは、ユーザにとって使い勝手がよくなる効果を有し、タッチパネル装置のタッチ面上に配置して使用されるタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムなどとして有用である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ タッチパネル装置
２ ＰＣ（情報処理装置）
３ 表示装置
４ キーボード型入力装置
５ ジョイスティック型入力装置
１１ タッチ面
１４ タッチパネル本体
２１ 表示パネル本体
３１ 支持部
３２ 操作キー（操作部）３３ 導電体
３４ 保持部
３５ 導電体
３６ 接続部
４１ 台座部（支持部）
４２ 操作レバー（操作部）
４３ 導電体
４４ 導電体
４５，４７ 接続部
４６ 導電体
５１ タッチ検出部
５２ 入力装置検知部
５３ 操作検知部
７１ 非表示領域
７３ 電極プレーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル装置のタッチ面上に配置して使用されるタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル装置は、画面上の位置を入力する位置入力デバイスとして広く普及しており、画面上のボタンを選択する操作などの画面操作では使い勝手がよいが、文字入力にはキーボードが必要となる。ところが、キーボードを別に用意してＰＣに接続するのは面倒であることから、キーボードをタッチパネル装置で代用することが一般的に行われており、具体的には、表示装置の画面にソフトキーボードを表示させて、タッチパネル装置でユーザにキーを選択させて文字入力を行うようにしている。
【０００３】
また、タッチパネル装置でキー操作を行うことに関連する技術として、タッチパネルの背面側に配置される表示パネルをタッチパネルより小さく形成して、表示パネルによる可変表示領域の外側に形成される固定表示領域に、操作キーが描かれた固定表示シートを配置する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、固定表示シートに描かれた操作キーを押す指をタッチパネル装置が検出して、操作キーの操作を判別するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１２０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、前記のように、ソフトキーボードを画面に表示させたり、また操作キーが描かれた固定表示シートをタッチパネルに配置することで、操作キーによる入力デバイスをタッチパネル装置で構成することができるが、これらの従来の技術では、入力デバイスの位置が固定されているため、入力デバイスを好きなところに配置したり、また他の入力デバイスに適宜に取り替えたり、また異なる入力デバイスを同時に使用したりするなど、自由な使い方ができないことから、ユーザにとって必ずしも使い勝手がよいものではなかった。また、前記の従来の技術では、ユーザの操作に応じて操作キーが機械的に動作する一般的なキーボードと比較すると、操作性が劣る難点があり、この面でも使い勝手がよくないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ユーザにとって使い勝手がよくなるように構成されたタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のタッチパネル用入力装置は、タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部と、この支持部に支持されて、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知されるように設けられた操作部と、ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体と、を備えた構成とする。
【０００８】
また、本発明のタッチパネルシステムは、前記の発明に係る入力装置と、ユーザによるタッチ操作が行われるとともに前記入力装置が配置されるタッチ面を有するタッチパネル装置とを有するタッチパネルシステムにおいて、前記タッチパネル装置は、前記タッチ面に導電体が近接することによるタッチ領域を検出するタッチ検出部と、前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の形態に基づいて、前記入力装置が前記タッチ面上に配置されたことを検知する入力装置検知部と、前記入力装置検知部の検知結果、および前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の変化状況に基づいて、前記入力装置の操作状態を検知する操作検知部と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力装置判別用の導電体をタッチパネル装置に検出させることで、タッチ面上での入力装置の配置位置をタッチパネル装置側で検知し、入力装置判別用の導電体の内側の領域がこの入力装置による操作領域であると認識させることができる。また、入力装置判別用の導電体の形態からタッチパネル装置側で入力装置の種類を判別することができる。このため、入力装置の種類に応じて異なる操作部の操作状態をタッチパネル装置側で正確に検知させることができる。これにより、タッチパネル装置のタッチ面上の任意の位置に入力装置を配置して使用することができ、また、入力装置を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、異なる入力装置を同時に使用することができるため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るタッチパネルシステムを示す全体構成図
【図２】タッチパネルシステムの利用状況の一例を示す斜視図
【図３】キーボード型入力装置４の平面図
【図４】キーボード型入力装置４の断面図
【図５】ジョイスティック型入力装置５の断面図
【図６】ジョイスティック型入力装置５の平面図
【図７】タッチパネル装置１の制御部１７の概略構成を示す機能ブロック図
【図８】入力装置４，５を検知する要領を説明する図
【図９】タッチパネル装置１の制御部１７での処理の手順を示すフロー図
【図１０】第２実施形態に係るタッチパネルシステムを示す平面図
【図１１】タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の断面図
【図１２】タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の分解斜視図
【図１３】電極プレーン７３の平面図
【図１４】受信電極１３の出力信号の周波数特性を示す図
【図１５】キーボード型入力装置４の別の例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部と、この支持部に支持されて、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知されるように設けられた操作部と、ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体と、を備えた構成とする。
【００１２】
これによると、入力装置判別用の導電体をタッチパネル装置に検出させることで、タッチ面上での入力装置の配置位置をタッチパネル装置側で検知し、入力装置判別用の導電体の内側の領域がこの入力装置による操作領域であると認識させることができる。また、入力装置判別用の導電体の形態（形状、数、大きさなど）からタッチパネル装置側で入力装置の種類（キーボードまたはジョイスティックなど）を判別することができる。このため、入力装置の種類に応じて異なる操作部の操作状態をタッチパネル装置側に正確に検知させることができる。これにより、タッチパネル装置のタッチ面上の任意の位置に入力装置を配置して使用することができ、また、入力装置を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、異なる入力装置を同時に使用することができるため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００１３】
また、第２の発明は、前記操作部は、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体を有し、この身体接触用の導電体が、前記入力装置判別用の導電体と電気的に接続された構成とする。
【００１４】
これによると、ユーザが操作部を操作するのに応じて、入力装置判別用の導電体がユーザの身体と導通されるため、ユーザが特別な操作を行わなくても、入力装置判別用の導電体をタッチパネル装置に検出させることができ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００１５】
また、第３の発明は、前記操作部は、ユーザによる操作に連動して機械的に動作することで、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知させる操作検知用の導電体と、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体とを有し、前記操作検知用の導電体および前記身体接触用の導電体が電気的に接続された構成とする。
【００１６】
これによると、ユーザが操作部を操作するのに応じて、操作検知用の導電体がユーザの身体と導通されるため、操作検知用の導電体をタッチパネル装置に検出させることができる。特に、ユーザの操作に応じて操作部が機械的に動作するため、一般的な入力装置と同様の操作性が得られ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００１７】
なお、操作検知用の導電体を機械的に動作しないように構成することも可能であり、また、操作部を操作するユーザの指をタッチパネル装置側で直接検出させるようにして、操作検知用の導電体を設けない構成も可能である。
【００１８】
また、第４の発明は、前記入力装置判別用の導電体は、前記操作部を取り囲むように設けられた構成とする。
【００１９】
これによると、入力装置判別用の導電体の検出結果に基づいて、入力装置が配置された領域を判別することができるため、操作部の操作をタッチパネル装置側で簡単に且つ正確に検知することができる。
【００２０】
また、第５の発明は、前記操作部は、複数配列された操作キーで構成され、この操作キーは、キートップ部に導電体を有し、この導電体が、前記操作キーの押下操作で前記タッチ面に近接するように設けられた構成とする。
【００２１】
これによると、入力装置をキーボード装置として用いることができる。特に、ユーザの押下操作に応じて操作キーが機械的に動作するため、画面に表示させるソフトキーボードと異なり、一般的なキーボード装置と同様の操作性が得られ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００２２】
この場合、キートップ部の導電体は、ユーザが操作部を操作する際にユーザの身体に接触する身体接触用の導電体と、ユーザによる操作に連動して機械的に動作することで、ユーザによる操作をタッチパネル装置側に検知させる操作検知用の導電体とを兼用する。
【００２３】
また、第６の発明は、前記操作部は、前記支持部に対して傾動可能に設けられた操作レバーで構成され、この操作レバーは、把持部に身体接触用の導電体を有し、前記タッチ面に近接する側に、前記操作レバーの傾動に連動して前記タッチ面に沿う方向に移動する操作検知用の導電体を有し、前記身体接触用の導電体と前記操作検知用の導電体とが電気的に接続された構成とする。
【００２４】
これによると、入力装置をジョイスティック装置として用いることができる。
【００２５】
また、第７の発明は、前記の発明に係る入力装置と、ユーザによるタッチ操作が行われるとともに前記入力装置が配置されるタッチ面を有するタッチパネル装置とを有するタッチパネルシステムにおいて、前記タッチパネル装置は、前記タッチ面に導電体が近接することによるタッチ領域を検出するタッチ検出部と、前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の形態に基づいて、前記入力装置が前記タッチ面上に配置されたことを検知する入力装置検知部と、前記入力装置検知部の検知結果、および前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の変化状況に基づいて、前記入力装置の操作状態を検知する操作検知部と、を備えた構成とする。
【００２６】
これによると、入力装置判別用の導電体によるタッチ領域の形態に基づいて、入力装置検知部で入力装置の種類を判別することができる。このため、入力装置の種類に応じて異なる操作部の操作状態を操作検知部で正確に検知することができる。また、入力装置判別用の導電体によるタッチ領域の位置に基づいて、タッチ面上での入力装置の配置位置を入力装置検知部で検知することができる。これにより、タッチパネル装置のタッチ面上の任意の位置に入力装置を配置して使用することができ、また、複数の入力装置を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、複数の入力装置を同時に使用することができるため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００２７】
また、第８の発明は、前記タッチパネル装置のタッチパネル本体の背面側に表示パネル本体が配置された画像表示装置をさらに備え、前記タッチパネル本体は、前記表示パネル本体より大きくなるように形成されて、前記タッチパネル本体における前記表示パネル本体の外側に形成された非表示領域に、前記入力装置が配置されるようにした構成とする。
【００２８】
これによると、表示パネル本体の画面に重ならないように入力装置を配置することができる。
【００２９】
また、第９の発明は、前記タッチパネル本体の背面側において前記表示パネル本体が配設されていない領域に、電極プレーンが設けられた構成とする。
【００３０】
これによると、タッチパネル本体において、表示パネル本体が配設された領域と、表示パネル本体が配設されていない領域とで、電気的特性が大きく異なることを避けることができるため、高精度で安定したタッチ検出を行うことができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るタッチパネルシステムを示す全体構成図である。このタッチパネルシステムは、タッチパネル装置１と、ＰＣ（情報処理装置）２と、表示装置３と、キーボード型入力装置４と、ジョイスティック型入力装置５と、で構成されている。
【００３３】
タッチパネル装置１は、指示物（ユーザの指やスタイラス等）によるタッチ操作を検出するために、互いに並走する複数の送信電極１２と互いに並走する複数の受信電極１３とが格子状に配置されたタッチパネル本体１４を備えており、このタッチパネル本体１４の表面に設けられたタッチ面１１上で指示物によるタッチ操作が行われる。
【００３４】
タッチ面１１上での指示物によるタッチ操作はタッチパネル装置１で検出されて、タッチ位置情報を含む信号がＰＣ２に出力され、ＰＣ２では、タッチ位置に対応する画面操作、すなわち画面上のポインタ（カーソル）を移動する操作や、画面上のボタンを選択する操作や、線を描画する操作などに対応した処理が行われる。
【００３５】
また、タッチ面１１上に、キーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５を配置して、これらの入力装置４，５をユーザが操作すると、その操作をタッチパネル装置１が検出して、タッチパネル装置１から一般的なキーボード装置やジョイスティック装置と同様の信号がＰＣ２に出力され、ＰＣ２では、タッチパネル装置１から信号に基づいて文字入力などの処理が行われる。
【００３６】
表示装置３は、プラズマディスプレイパネルや液晶ディスプレイパネルからなる表示パネル本体２１と、ＰＣ２から出力される表示データに基づいて、表示パネル本体２１の表示動作を制御する表示制御部２２と、を備えている。
【００３７】
タッチパネル装置１は、送信電極１２に対して駆動信号を印加する送信部１５と、送信電極１２に印加された駆動信号に応答した受信電極１３の応答信号を受信して、送信電極１２と受信電極１３とが交差する電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部１６と、この受信部１６から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部１５及び受信部１６の動作を制御する制御部１７と、を備えている。
【００３８】
タッチパネル本体１４においては、送信電極１２と受信電極１３とが、絶縁層を挟んで重なり合う態様で交差しており、この送信電極１２と受信電極１３とが交差する電極交点にはコンデンサが形成され、ユーザが指等の指示物でタッチ操作を行う際に、指示物がタッチ面１１に接近あるいは接触すると、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。
【００３９】
ここでは、相互容量方式が採用されており、送信電極１２に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極１３に充放電電流が流れ、この充放電電流が応答信号として受信電極１３から出力され、このとき、ユーザのタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が変化すると、受信電極１３の応答信号が変化し、この変化量に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、受信部１６で応答信号を信号処理して得られるレベル信号が、送信電極１２と受信電極１３とによる電極交点ごとに出力されるため、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。
【００４０】
送信部１５では、送信電極１２を１本ずつ選択して駆動信号を印加し、受信部１６では、受信電極１３を１本ずつ選択して、受信電極１３の応答信号をアナログ処理した上でＡＤ変換処理してレベル信号を出力する。送信部１５および受信部１６は、制御部１７から出力される同期信号に応じて動作し、送信部１５において１本の送信電極１２に駆動信号を印加する間に、受信部１６において受信電極１３を１本ずつ選択して受信電極１３からの応答信号を順次処理し、この１ライン分のスキャン動作を全ての送信電極１２について順次繰り返すことで、全ての電極交点ごとのレベル信号を取得することができる。
【００４１】
制御部１７は、受信部１６から出力される電極交点ごとのレベル信号から所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。このタッチ位置の演算では、Ｘ方向（受信電極１３の配列方向）とＹ方向（送信電極１２の配列方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極１２及び受信電極１３の配置ピッチ（例えば１０ｍｍ）より高い分解能（例えば１ｍｍ以下）でタッチ位置を検出することができる。
【００４２】
また、制御部１７では、タッチ面１１の全面に渡って電極交点ごとのレベル信号の受信が終了する１フレーム周期ごとにタッチ位置を求める処理が行われ、タッチ位置情報がフレーム単位でＰＣ２に出力される。ＰＣ２では、時間的に連続する複数のフレームのタッチ位置情報に基づいて、各タッチ位置を時系列に連結する表示画面データを生成して、表示装置３に出力する。なお、同時に複数の位置でタッチ操作が行われた場合には、複数のタッチ位置を含むタッチ位置情報がフレーム単位で出力される。
【００４３】
図２は、タッチパネルシステムの利用状況の一例を示す斜視図である。図２（Ａ）に示す例では、タッチパネル装置１と表示装置３とが一体化されており、タッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１が配置され、タッチパネル本体１４を通して表示パネル本体２１の画面が表示され、ユーザは表示パネル本体２１に表示された画面を直接操作する感覚で操作を行うことができる。
【００４４】
この場合、図１に示したキーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５は、吸盤などの適宜な固定手段でタッチ面１１に固定して使用される。
【００４５】
図２（Ｂ）に示す例では、タッチパネル装置１がテーブルとして構成され、天板２５にタッチパネル本体１４が配置されており、天板２５の上面が、ユーザがタッチ操作を行うタッチ面１１となる。表示装置３およびＰＣ２は、タッチパネル装置１の側方に配置された架台２６に搭載されており、ユーザは、表示装置３の画面を見ながらタッチ面１１上でタッチ操作を行うことで、ＰＣ２の画面操作を行うことができる。
【００４６】
この場合、図１に示したキーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５は、タッチ面１１上に載置して使用される。
【００４７】
なお、図２（Ｂ）に示した例と同様に、タッチパネル装置１をテーブルとして構成して、天板２５にタッチパネル本体１４を配置するとともに、その背面側に表示パネル本体２１を配置して、タッチパネル本体１４を通して表示パネル本体２１の画面が天板２５上に表示されるようにしてもよい。
【００４８】
また、図２（Ｂ）に示した例と同様に、タッチパネル装置１をテーブルとして構成する一方で、表示装置３を短焦点型のプロジェクタで構成して、この表示装置３をタッチパネル装置１の天板２５上に載置して、天板２５上のタッチ面１１を、表示装置３の画面を投影する投影面に利用するようにしてもよい。
【００４９】
図３は、キーボード型入力装置４の平面図である。図４は、キーボード型入力装置４の断面図である。
【００５０】
図３に示すように、キーボード型入力装置４は、タッチパネル装置１のタッチ面１１上に配置される支持部３１と、支持部３１上に複数配列された操作キー（操作部）３２と、を備えている。
【００５１】
図４に示すように、各操作キー３２のキートップ部には導電体３３が設けられている。この導電体３３は、ユーザが操作キー３２を操作する際にユーザの指が接触することでユーザの人体と導通される。
【００５２】
また、キートップ部の導電体３３は、ユーザが操作キー３２を押下するのに応じてタッチ面１１に近接するように設けられている。すなわち、導電体３３は、可撓性の材料で形成された保持部３４に保持され、操作キー３２が押下されない初期状態では、導電体３３がタッチ面１１から離間しているため、タッチパネル装置１側で検出されず、操作キー３２が押下されると、保持部３４が撓んで導電体３３がタッチ面１１に近接して、タッチパネル装置１側で検出される。
【００５３】
このようにキーボード型入力装置４では、ユーザの押下操作に応じて操作キー３２が機械的に動作するため、画面に表示させるソフトキーボードと異なり、一般的なキーボードと同様の操作性が得られ、使い勝手がよくなる。
【００５４】
図３に示したように、支持部３１には、入力装置判別用の枠状の導電体３５が設けられている。この導電体３５は、その内側の領域がこの入力装置による操作領域であることをタッチパネル装置１に認識させるとともに、入力装置の種類をタッチパネル装置１に認識させる機能を有し、入力装置の種類ごとに異なる形態に設けられ、ここでは矩形をなしている。
【００５５】
この入力装置判別用の導電体３５は、接続部３６を介して、全ての操作キー３２のキートップ部の導電体３３と電気的に接続されており、ユーザがいずれかの操作キー３２を押下する際にキートップ部の導電体３３に指が接触すると、入力装置判別用の導電体３５がユーザの人体と導通されて、その導電体３５がタッチパネル装置１側で検出される。
【００５６】
また、入力装置判別用の導電体３５は、キーボード型入力装置４が配置された領域をタッチパネル装置１側に判別させる機能も有しており、キートップ部の導電体３３を取り囲むように支持部３１の外周部に沿って設けられている。
【００５７】
なお、このキーボード型入力装置４は、回路基板などが不要であるため、支持部３１などを可撓性の材料で形成すると、丸めたり折り畳んだりすることができるようになり、使い勝手がよくなる。
【００５８】
図５は、ジョイスティック型入力装置５の断面図である。図６は、ジョイスティック型入力装置５の平面図である。
【００５９】
図５に示すように、ジョイスティック型入力装置５は、タッチパネル装置１のタッチ面１１上に配置される台座部（支持部）４１と、この台座部４１に傾動可能に支持された操作レバー（操作部）４２と、を有している。
【００６０】
操作レバー４２は、上端の把持部に身体接触用の導電体４３を有し、タッチ面１１に近接する下端側に、操作レバー４２の傾動に連動してタッチ面１１に沿う方向に移動する操作検知用の導電体４４を有している。
【００６１】
身体接触用の導電体４３と操作検知用の導電体４４とは、接続部４５を介して電気的に接続されており、ユーザが操作レバー４２を操作する際に把持部の導電体４３に手が接触すると、操作検知用の導電体４４がユーザの人体と導通されて、その導電体４４がタッチパネル装置１側で検出される。
【００６２】
また、操作レバー４２は、ボール部４８の中心点を中心にして傾動し、操作レバー４２を所要の方向に傾けると、操作検知用の導電体４４がタッチ面１１の近傍で移動し、この導電体４４の動きがタッチパネル装置１側で検出される。
【００６３】
台座部４１の底面側には、入力装置判別用の枠状の導電体４６が設けられている。この導電体４６は、その内側の領域がこの入力装置による操作領域であることをタッチパネル装置１に認識させるとともに、入力装置の種類をタッチパネル装置１に認識させる機能を有し、入力装置の種類ごとに異なる形態に設けられ、ここでは、図６に示すように、円形をなしている。
【００６４】
この入力装置判別用の導電体４６は、図５に示したように、接続部４５，４７を介して把持部の導電体４３と電気的に接続されており、ユーザが操作レバー４２を操作する際に把持部の導電体４３に手が接触すると、入力装置判別用の導電体４６がユーザの人体と導通されて、その導電体４６がタッチパネル装置１側で検出される。
【００６５】
また、入力装置判別用の導電体４６は、ジョイスティック型入力装置５が配置された領域をタッチパネル装置１側で判別させる機能も有しており、操作検知用の導電体４４を取り囲むように台座部４１の外周部に沿って設けられている。
【００６６】
図７は、タッチパネル装置１の制御部１７の概略構成を示す機能ブロック図である。図８は、入力装置４，５を検知する要領を説明する図であり、図８（Ａ）に入力装置４，５をタッチ面１１上に配置した状況を、図８（Ｂ）にタッチ検出の有効領域内に現れるタッチ領域を、それぞれ示す。
【００６７】
図７に示すように、タッチパネル装置１の制御部１７は、タッチ検出部５１と、入力装置検知部５２と、操作検知部５３と、を備えている。
【００６８】
タッチ検出部５１は、受信部１６から出力されるレベル信号に基づいてタッチ面１１に導電体が近接することによるタッチ領域を検出する。ここでは、ユーザが指示物（指やスタイラス等）でタッチ面１１に対してタッチ操作を行うことで、指示物によるタッチ領域が検出され、また、入力装置４，５をタッチ面１１に配置して入力装置４，５を操作することで、入力装置４，５の導電体３３，３５，４４，４６によるタッチ領域が検出される。
【００６９】
入力装置検知部５２は、タッチ検出部５１で取得したタッチ領域の形態に基づいて、入力装置４，５がタッチ面１１上に配置されたことを検知する。ここでは、タッチ面１１上に配置された入力装置４，５の種類を判別するとともにその入力装置４，５の配置位置を取得する。
【００７０】
図８（Ａ）に示すように、ユーザがキーボード型入力装置４をタッチ面１１上に配置して、その操作キー３２を押下すると、図８（Ｂ）に示すように、指が接触したキートップ部の導電体３３（図３参照）の位置でタッチ領域６１が検出され、また、キートップ部の導電体３３と導通された枠状の導電体３５の位置で矩形のタッチ領域６２が検出され、この矩形のタッチ領域６２により、キーボード型入力装置４がタッチ面１１上に配置されたことがわかる。
【００７１】
また、図８（Ａ）に示すように、ユーザがジョイスティック型入力装置５をタッチ面１１上に配置して、その操作レバー４２を操作すると、図８（Ｂ）に示すように、手が接触した把持部の導電体４３（図５参照）と導通された操作検知用の導電体４４（図６参照）の位置でタッチ領域６３が検出され、また、把持部の導電体４３と導通された枠状の導電体４６の位置で円形のタッチ領域６４が検出され、この円形のタッチ領域６４により、ジョイスティック型入力装置５がタッチ面１１上に配置されたことがわかる。
【００７２】
このようにして、タッチ面１１上に配置された入力装置４，５の種類が判別されると、枠状の導電体３５，４６によるタッチ領域６２，６４の位置に基づいて入力装置の配置位置を取得し、入力装置の種類を示す識別情報と、入力装置の配置位置に関する位置情報とが、図７に示したように、入力装置検知部５２から操作検知部５３に出力される。
【００７３】
操作検知部５３は、入力装置検知部５２から取得した入力装置の種類および配置位置と、タッチ検出部５１で検出されたタッチ領域の変化状況とに基づいて、入力装置４，５の操作状態を検知する。
【００７４】
図８に示したように、キーボード型入力装置４の場合には、ユーザが操作キー３２を押下すると、枠状の導電体３５による矩形のタッチ領域６２の内側に、キートップ部の導電体３３によるタッチ領域６１が現れ、このタッチ領域６１は、押下された操作キー３２に応じて位置が変化するため、タッチ領域６２に対するタッチ領域６１の相対的な位置関係に基づいて、押下された操作キー３２を判別することができる。
【００７５】
ジョイスティック型入力装置５の場合には、ユーザが操作レバー４２を操作すると、枠状の導電体４６による円形のタッチ領域６４の内側に、操作検知用の導電体４４によるタッチ領域６３が現れ、このタッチ領域６３は、操作レバー４２の操作に応じて位置が変化するため、タッチ領域６４に対するタッチ領域６３の相対的な位置関係に基づいて、操作レバー４２の操作状態（傾斜方向および傾斜角度）を判別することができる。
【００７６】
このようにして、操作検知部５３にて入力装置４，５の操作状態が検知されると、キーボード型入力装置４については、押下された操作キー３２の識別情報（例えば操作キーごとに付与されたコード）が出力され、ジョイスティック型入力装置５については、操作レバー４２の傾斜方向および傾斜角度に関する情報（例えばＸ軸方向およびＹ軸方向の操作量）が操作検知部５３から出力される。
【００７７】
図９は、タッチパネル装置１の制御部１７での処理の手順を示すフロー図である。まず、タッチパネル装置１の電源を投入すると、初期化処理が行われる（ＳＴ１０１）。この初期化処理では、全ての電極交点ごとのレベル信号の初期値、すなわちタッチ操作が行われていない非タッチ状態でのレベル信号を取得する処理が行われる。
【００７８】
ついで、１フレーム分のスキャン動作が行われて（ＳＴ１０２）、全ての電極交点ごとのレベル信号を取得する。そして、ここで取得したレベル信号を初期化処理（ＳＴ１０１）で取得した初期値と比較して、タッチ領域があるか否かの判定がタッチ検出部５１にて行われ（ＳＴ１０３）、ここでタッチ領域が検出されると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、そのタッチ領域の形状に基づいて入力装置を検知する処理が入力装置検知部５２にて行われる（ＳＴ１０４）。
【００７９】
ここでタッチ領域が所定の大きさの円形をなす場合には、ジョイスティック型入力装置５がタッチ面１１上に配置されたものと判断して（ＳＴ１０５）、ジョイスティック型入力装置５の導電体４４によるタッチ領域の動きに基づいて操作レバー４２の操作状態を検知する処理が操作検知部５３にて行われ（ＳＴ１０６）、その操作状態に関する情報がＰＣ２に出力される。
【００８０】
また、タッチ領域が所定の大きさの矩形をなす場合には、キーボード型入力装置４がタッチ面１１上に配置されたものと判断して（ＳＴ１０７）、キーボード型入力装置４のキートップ部の導電体３３によるタッチ領域の位置に基づいて操作キー３２の操作状態を検知する処理が操作検知部５３にて行われ（ＳＴ１０８）、その操作状態に関する情報がＰＣ２に出力される。
【００８１】
一方、タッチ領域が点（指やスタイラスの大きさに相当する）である場合には、通常のタッチ操作と判断して（ＳＴ１０９）、タッチ位置に関する情報がＰＣ２に出力される。
【００８２】
以上のように、入力装置４，５に設けられた入力装置判別用の導電体３５，４６をタッチパネル装置１に検出させることで、タッチパネル装置１側で入力装置の種類を判別することができる。このため、入力装置４，５の種類に応じて異なる操作部（操作キー３２および操作レバー４２）の操作状態をタッチパネル装置１側で正確に検知することができる。さらに、入力装置判別用の導電体３５，４６によりタッチ面１１上での入力装置４，５の配置位置を検知することができる。
【００８３】
これにより、タッチパネル装置１のタッチ面１１上の任意の位置に入力装置４，５を配置して使用することができ、特に、タッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１を配置してタッチ面１１に重なるように画面が表示される構成では、重要な表示画像の邪魔にならない位置に入力装置４，５を配置して使用することができる。さらに、複数の入力装置４，５を必要に応じて取り替えて使用することができ、また、複数の入力装置４，５を同時に使用することができる。このため、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００８４】
特に、ユーザが操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を操作する際にその身体に接触する身体接触用の導電体３３，４３が、入力装置判別用の導電体３５，４６と電気的に接続されているため、ユーザが操作部を操作するのに応じて、入力装置判別用の導電体３５，４６が、身体接触用の導電体３３，４３を介してユーザの身体と導通されるため、ユーザが特別な操作を行わなくても、入力装置判別用の導電体３５，４６をタッチパネル装置１に検出させることができ、ユーザの使い勝手がよくなる。
【００８５】
また、キーボード型入力装置４では、キートップ部の導電体３３が、身体接触用の導電体と操作検知用の導電体とを兼用し、また、ジョイスティック型入力装置５では、身体接触用の導電体４３と操作検知用の導電体４４とが電気的に接続されているため、ユーザは操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を操作するだけで、操作検知用の導電体がユーザの身体と導通されるため、操作が簡単になる。
【００８６】
さらに、入力装置判別用の導電体３５，４６が操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を取り囲むように設けられているため、入力装置判別用の導電体３５，４６の検出結果に基づいて、入力装置４，５が配置された領域を判別することができるため、操作部の操作をタッチパネル装置１側で簡単に且つ正確に検知することができる。
【００８７】
また、操作検知用の導電体３３，４４によるタッチ領域は、必ず入力装置判別用の導電体３５，４６の内側に位置するため、入力装置判別用の導電体３５，４６によるタッチ領域の外側近傍でタッチ領域が検出された場合には、入力装置４，５の操作中にユーザが誤ってタッチ面１１に触れたものと判断することができる。このため、入力装置判別用の導電体３５，４６によるタッチ領域の外側近傍で検出されたタッチ領域を無効にすることで、誤検出を防止することができる。
（第２実施形態）
【００８８】
図１０は、第２実施形態に係るタッチパネルシステムを示す平面図である。図１１は、タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の断面図である。図１２は、タッチパネル本体１４、表示パネル本体２１および電極プレーン７３の分解斜視図である。なお、ここで特に言及しない点は第１実施形態と同様である。
【００８９】
図１０に示すように、本第２実施形態では、タッチパネル本体１４が、表示パネル本体２１より大きくなるように形成されており、タッチパネル本体１４における表示パネル本体２１の外側に非表示領域７１が設けられ、この非表示領域７１にキーボード型入力装置４やジョイスティック型入力装置５が配置されるようになっている。
【００９０】
これにより、表示パネル本体２１の画面に重ならないようにキーボード型入力装置４やジョイスティック型入力装置５を配置することができる。
【００９１】
図１１に示すように、表示パネル本体２１には電極プレーン７２が存在する。この電極プレーン７２は、プラズマディスプレイパネルの場合にはメッシュ電極、液晶ディスプレイパネルの場合にはべた透明電極となる。この電極プレーン７２は、表示パネル本体２１がタッチパネル本体１４の背面に沿って設けられることで、タッチパネル本体１４の送信電極１２及び受信電極１３との間に静電結合を生じ、表示パネル本体２１が配設された領域と、表示パネル本体２１が配設されていない領域とで、電気的特性が大きく異なるものとなる。
【００９２】
そこで、本第２実施形態では、図１１および図１２に示すように、タッチパネル本体１４の背面側において表示パネル本体２１が配設されていない領域に、表示パネル本体２１の電極プレーン７２と同等の電気的特性を有する電極プレーン７３が設けられている。これにより、タッチパネル本体１４において、表示パネル本体２１が配設された領域と、表示パネル本体２１が配設されていない領域とで、電気的特性が大きく異なることを避けることができるため、高精度で安定したタッチ検出を行うことができる。
【００９３】
図１３は、電極プレーン７３の平面図である。電極プレーン７３は、タッチパネル本体１４と同一構成のものでよく、線状の導電体からなる電極７４，７５が格子状に配置され、表示パネル本体２１に対応する部分が切り抜かれている。電極７４，７５はすべて接地されている。
【００９４】
図１４は、受信電極１３の出力信号の周波数特性を示す図であり、図１４（Ａ）に電極プレーン７２，７３がある場合を、図１４（Ｂ）に電極プレーン７３がない場合を、それぞれ示す。ここでは、送信電極１２の１本に駆動信号を印加しながら受信電極１３の１本から出力される信号を受信し、このとき、駆動信号の周波数を変化させながら信号レベルを測定した。
【００９５】
前記のように、本タッチパネル装置１では、タッチの有無に応じた信号レベルの変化量に基づいてタッチが検出され、正確なタッチ検出を行うには、タッチの有無に応じた信号レベルの変化量が大きくなるようにする必要がある。
【００９６】
ここで、図１４（Ｂ）に示すように、電極プレーン７３がない、すなわちタッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１を配置する一方で電極プレーン７３を配置しない状態では、周波数ｆ２より低い周波数の領域が正常動作範囲となり、駆動信号の周波数がこれより高くなると、信号レベルの変化量が小さすぎ、さらに信号レベルが逆転する現象が発生し、正常なタッチ検出ができない。
【００９７】
一方、図１４（Ａ）に示すように、電極プレーン７２，７３がある、すなわちタッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１と電極プレーン７３とを配置した状態では、正常動作範囲が高周波側に広がり、電極プレーン７３がない場合の上限周波数ｆ２より高い周波数ｆ１（ｆ１＞ｆ２）まで正常なタッチ検出が可能になる。このように高い周波数で動作させることができると、１フレーム分のスキャンに要する時間が短縮されるため、フレームレートを高めて高速化を図ることができる。
【００９８】
特にタッチパネル本体１４を大型化すると、駆動信号の周波数を低くしないとタッチ検出の精度が低下するため、駆動信号の周波数を高くすることができず、フレームレートが低下する傾向にあるが、前記のように、タッチパネル本体１４の背面側に表示パネル本体２１を配置するとともに、表示パネル本体２１が配設されていない領域に電極プレーン７３を配置することで、正常動作範囲を高周波側に広げることができるため、フレームレートを高めて高速化を図ることができる。
【００９９】
図１５は、キーボード型入力装置４の別の例を示す断面図である。ここでは、支持部３１上に操作キー８１が設けられており、この操作キー８１には、ユーザが押した際に指の一部が接触するように身体接触用の導電体８２を設けられている。この身体接触用の導電体８２は、接続部８３を介して入力装置判別用の枠状の導電体３５と電気的に接続されている。
【０１００】
図４に示した例では、ユーザによる操作キー３２の押下操作に応じてタッチ面１１に対するキートップ部の導電体３３の位置が変化する構成となっていたが、ここでは、操作キー８１を押しても操作キー８１は動かない構成となっている。また、ユーザによる操作をタッチパネル装置１側で検知させる操作検知用の導電体は存在せず、ユーザが操作キー８１を押した際にタッチ面１１に近接する指がタッチパネル装置１側で直接検出される。
【０１０１】
また、ユーザが操作キー８１を押した際に導電体８２にユーザの指が接触することで、枠状の導電体３５がユーザの人体と導通され、枠状の導電体３５がタッチパネル装置１側で検出される。このとき、全ての導電体８２が接続部８３および導電体３５を介して電気的に接続されているため、押されていない操作キー８１の導電体８２もタッチパネル装置１側で検出されるが、押された操作キー８１の位置では、タッチ領域が指先の大きさで検出され、そのタッチ領域は導電体８２より大きな面積となることから、押された操作キー８１を判別することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、タッチパネル用入力装置の一例として、キーボード型入力装置４およびジョイスティック型入力装置５を示したが、これらを適宜に組み合わせた複合的な入力装置としてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、図４に示したように、キーボード型入力装置４において、キートップ部の導電体３３が、１枚の板状のもので、身体接触用の導電体と操作検知用の導電体とを兼用する構成となっているが、この身体接触用の導電体と操作検知用の導電体とを別体のもので構成することも可能である。
【０１０４】
また、本実施形態では、図３および図６に示したように、入力装置４，５の種類ごとに形態が異なるように設けられた入力装置判別用の導電体３５，４６を、キーボード型入力装置４では矩形に構成し、ジョイスティック型入力装置５では円形に構成したが、本発明における入力装置判別用の導電体はこのような形態に限定されるものではない。本発明では、入力装置判別用の導電体を構成する部材の形状、数、および大きさなどの形態に基づいて入力装置を判別することができるようにすればよく、入力装置判別用の導電体は、１つの部材のみで構成される他、例えば複数の部材の組み合わせとしてもよく、この場合、複数の部材の相対的な配置位置で入力装置を判別することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、図３および図５に示したように、ユーザが操作部（操作キー３２および操作レバー４２）を操作する際にユーザの身体に接触する身体接触用の導電体３３，４３が、入力装置判別用の導電体３５，４６と操作検知用の導電体３３，４４とに電気的に接続されて、ユーザが操作部を操作するのに応じて、入力装置判別用の導電体３５，４６と操作検知用の導電体３３，４４とが同時にユーザの人体と導通される構成となっているが、入力装置判別用の導電体および操作検知用の導電体の各々に別の身体接触用の導電体が接続された構成も可能である。この場合、操作部の操作に先だって、入力装置判別用の導電体に接続された身体接触用の導電体にユーザが触れることで、タッチパネル装置１に入力装置を認識させることができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、図１３に示したように、電極プレーン７３を、線状の導電体からなる電極７４，７５が格子状に配設された構成としたが、電極プレーンに設けられる電極をべたの導電体からなる構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明にかかるタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムは、ユーザにとって使い勝手がよくなる効果を有し、タッチパネル装置のタッチ面上に配置して使用されるタッチパネル用入力装置およびこれを備えたタッチパネルシステムなどとして有用である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ タッチパネル装置
２ ＰＣ（情報処理装置）
３ 表示装置
４ キーボード型入力装置
５ ジョイスティック型入力装置
１１ タッチ面
１４ タッチパネル本体
２１ 表示パネル本体
３１ 支持部
３２ 操作キー（操作部）３３ 導電体
３４ 保持部
３５ 導電体
３６ 接続部
４１ 台座部（支持部）
４２ 操作レバー（操作部）
４３ 導電体
４４ 導電体
４５，４７ 接続部
４６ 導電体
５１ タッチ検出部
５２ 入力装置検知部
５３ 操作検知部
７１ 非表示領域
７３ 電極プレーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部と、
この支持部に支持されて、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知されるように設けられた操作部と、
ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体と、を備えたことを特徴とするタッチパネル用入力装置。
【請求項２】
前記操作部は、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体を有し、この身体接触用の導電体が、前記入力装置判別用の導電体と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項３】
前記操作部は、ユーザによる操作に連動して機械的に動作することで、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知させる操作検知用の導電体と、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体とを有し、前記操作検知用の導電体および前記身体接触用の導電体が電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項４】
前記入力装置判別用の導電体は、前記操作部を取り囲むように設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項５】
前記操作部は、複数配列された操作キーで構成され、この操作キーは、キートップ部に導電体を有し、この導電体が、前記操作キーの押下操作で前記タッチ面に近接するように設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項６】
前記操作部は、前記支持部に対して傾動可能に設けられた操作レバーで構成され、この操作レバーは、把持部に身体接触用の導電体を有し、前記タッチ面に近接する側に、前記操作レバーの傾動に連動して前記タッチ面に沿う方向に移動する操作検知用の導電体を有し、前記身体接触用の導電体と前記操作検知用の導電体とが電気的に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の入力装置と、
ユーザによるタッチ操作が行われるとともに前記入力装置が配置されるタッチ面を有するタッチパネル装置とを有するタッチパネルシステムにおいて、
前記タッチパネル装置は、
前記タッチ面に導電体が近接することによるタッチ領域を検出するタッチ検出部と、
前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の形態に基づいて、前記入力装置が前記タッチ面上に配置されたことを検知する入力装置検知部と、
前記入力装置検知部の検知結果、および前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の変化状況に基づいて、前記入力装置の操作状態を検知する操作検知部と、を備えたことを特徴とするタッチパネルシステム。
【請求項８】
前記タッチパネル装置のタッチパネル本体の背面側に表示パネル本体が配置された画像表示装置をさらに備え、
前記タッチパネル本体は、前記表示パネル本体より大きくなるように形成されて、前記タッチパネル本体における前記表示パネル本体の外側に形成された非表示領域に、前記入力装置が配置されるようにしたことを特徴とする請求項７に記載のタッチパネルシステム。
【請求項９】
前記タッチパネル本体の背面側において前記表示パネル本体が配設されていない領域に、電極プレーンが設けられたことを特徴とする請求項８に記載のタッチパネルシステム。
【請求項１】
タッチパネル装置のタッチ面上に配置される支持部と、
この支持部に支持されて、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知されるように設けられた操作部と、
ユーザの人体と導通可能に、且つユーザによる操作を検知する領域を示す入力装置判別用の導電体と、を備えたことを特徴とするタッチパネル用入力装置。
【請求項２】
前記操作部は、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体を有し、この身体接触用の導電体が、前記入力装置判別用の導電体と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項３】
前記操作部は、ユーザによる操作に連動して機械的に動作することで、ユーザによる操作を前記タッチパネル装置側で検知させる操作検知用の導電体と、ユーザが操作する際にその身体に接触するように設けられた身体接触用の導電体とを有し、前記操作検知用の導電体および前記身体接触用の導電体が電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項４】
前記入力装置判別用の導電体は、前記操作部を取り囲むように設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項５】
前記操作部は、複数配列された操作キーで構成され、この操作キーは、キートップ部に導電体を有し、この導電体が、前記操作キーの押下操作で前記タッチ面に近接するように設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項６】
前記操作部は、前記支持部に対して傾動可能に設けられた操作レバーで構成され、この操作レバーは、把持部に身体接触用の導電体を有し、前記タッチ面に近接する側に、前記操作レバーの傾動に連動して前記タッチ面に沿う方向に移動する操作検知用の導電体を有し、前記身体接触用の導電体と前記操作検知用の導電体とが電気的に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のタッチパネル用入力装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の入力装置と、
ユーザによるタッチ操作が行われるとともに前記入力装置が配置されるタッチ面を有するタッチパネル装置とを有するタッチパネルシステムにおいて、
前記タッチパネル装置は、
前記タッチ面に導電体が近接することによるタッチ領域を検出するタッチ検出部と、
前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の形態に基づいて、前記入力装置が前記タッチ面上に配置されたことを検知する入力装置検知部と、
前記入力装置検知部の検知結果、および前記タッチ検出部で検出されたタッチ領域の変化状況に基づいて、前記入力装置の操作状態を検知する操作検知部と、を備えたことを特徴とするタッチパネルシステム。
【請求項８】
前記タッチパネル装置のタッチパネル本体の背面側に表示パネル本体が配置された画像表示装置をさらに備え、
前記タッチパネル本体は、前記表示パネル本体より大きくなるように形成されて、前記タッチパネル本体における前記表示パネル本体の外側に形成された非表示領域に、前記入力装置が配置されるようにしたことを特徴とする請求項７に記載のタッチパネルシステム。
【請求項９】
前記タッチパネル本体の背面側において前記表示パネル本体が配設されていない領域に、電極プレーンが設けられたことを特徴とする請求項８に記載のタッチパネルシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−４１３２０（Ｐ２０１３−４１３２０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５９１４（Ｐ２０１１−１７５９１４）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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