タッチ指示装置及びタッチパネル装置
【課題】本発明は、静電容量方式でタッチ操作するタッチ指示装置及び該タッチ指示装置を備えたタッチパネル装置に関する。
【解決手段】液晶表示タッチパネル部２は、そのタッチ指示部３が、非導電性部材で円筒形状に形成されている枠体４１の該内部空間内に、アクリルパネル１３に対して離接する方向に操作移動可能に、該アクリルパネル１３側の面に位置センサ３１との間での静電容量を変化させる指示誘電体５２の設けられた指示操作板５１が配置されているとともに、枠体４１の内部空間内における指示操作板５１の操作移動を、アクリルパネル１３から離れたオフ位置とアクリルパネル１３に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する抜け防止部材４３と指示位置規制部材４２を設け、付勢部材６０で、指示操作板５１をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢している。
【解決手段】液晶表示タッチパネル部２は、そのタッチ指示部３が、非導電性部材で円筒形状に形成されている枠体４１の該内部空間内に、アクリルパネル１３に対して離接する方向に操作移動可能に、該アクリルパネル１３側の面に位置センサ３１との間での静電容量を変化させる指示誘電体５２の設けられた指示操作板５１が配置されているとともに、枠体４１の内部空間内における指示操作板５１の操作移動を、アクリルパネル１３から離れたオフ位置とアクリルパネル１３に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する抜け防止部材４３と指示位置規制部材４２を設け、付勢部材６０で、指示操作板５１をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ指示装置及びタッチパネル装置に関し、詳細には、静電容量方式でタッチ操作するタッチ指示装置及びタッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示と操作の双方を兼ねて耐久性、耐水性にも優れていることから、液晶表示パネル等の表示パネルの表面に、タッチパネルを重ね合わせた表示タッチパネルが用いられるようになってきており、表示パネルに機能ボタンを表示して、タッチ操作された位置に対応する機能ボタンに予め割り当てられている機能処理を実行できるようにしている。
【０００３】
このようなタッチパネル装置としては、種々の方式があるが、その一つとして、静電容量方式のタッチパネル装置がある。静電容量方式のタッチパネル装置は、指で触れられるタッチパネルの表面と該タッチパネルの下側にマトリックス状に配設されている複数のタッチセンサとの間で発生する静電容量が、該タッチパネルの表面が指でタッチされることで、該タッチされた位置のタッチパネル表面と該タッチ位置に対向する位置のタッチセンサとの間の静電容量が変化し、この静電容量の変化がいずれのタッチセンサで発生したかを検出することでタッチ位置を検出する。
【０００４】
ところが、タッチ操作を行うのに、表面電荷の変化のしにくい手袋を被せた手や義手等で操作すると、絶縁によりタッチパネルの表面静電気が変化しにくいため、タッチ操作を検出することができない。
【０００５】
そこで、従来、指先のタッチパネル操作面に導電体を取り付けた静電容量式タッチパネル操作用手袋が提案されている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術にあっては、手袋の指部分に導電体を取り付けているため、タッチパネルを操作するたびに手袋を装着する必要があり、利用性が悪いという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、適切なタッチ操作を利用性が良好な状態で行うことのできるタッチ指示装置及びタッチパネル装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、所定の非導電性部材で所定の筒形状に形成され該筒形状の内部空間がタッチ操作板と交差する方向に形成されている枠部材の該内部空間内に、該タッチ操作板に対して離接する方向に操作移動可能に、該タッチ操作板側の面にタッチセンサとの間での静電容量を変化させる対極部材の設けられた指示操作部材を配置するとともに、該枠部材の内部空間内における該指示操作部材の操作移動をタッチ操作板から所定距離だけ離れたオフ位置と該タッチ操作板に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する規制部材を設け、付勢手段で、該指示操作部材を前記タッチ操作板から離隔する方向に付勢することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、前記付勢手段が、前記操作可能範囲内の途中位置であってタッチ操作がオフ状態である半押し位置において前記指示操作部材を所定の安定した半押し操作状態で維持する半押し状態維持構造を有していることを特徴としてもよい。
【００１０】
さらに、本発明は、前記付勢手段が、第１付勢手段と第２付勢手段を備え、前記第１付勢手段は、少なくとも前記半押し位置から前記オフ位置の間で前記指示操作部材を付勢し、前記第２付勢手段は、前記オン位置から前記半押し位置までの間で前記指示操作部材を付勢することを特徴としてもよい。
【００１１】
また、本発明は、前記指示操作部材が、透明部材で形成され、該指示操作操作部材の前記対極部材の上部略中央位置に操作位置を示す操作マークが付与されていることを特徴としてもよい。
【００１２】
さらに、本発明は、前記枠部材が、その側面の周方向の一部が所定周方向幅に渡って前記操作方向に所定長さに渡って切り取られて前記内部空間と外部とを連通する開口部が形成されており、前記指示操作部材が、前記枠部材の前記開口部に進入する形状に形成され、前記対極部材が、前記開口部に位置する前記指示操作部材に設けられていることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、厚手の手袋をはめた指や義手の指等の導電性を有していない状態の指等によってもタッチ操作を適切に行うことができ、利用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例を適用した操作表示部の概略平面図。
【図２】液晶表示パネル部の側面図。
【図３】コントローラのブロック構成図。
【図４】タッチ指示部の非操作時の側面断面図。
【図５】タッチ指示部のオン操作時の側面断面図。
【図６】タッチ操作検出処理を示すフローチャート。
【図７】第２実施例のスイッチ指示部における非操作状態、半押し状態及び操作状態における側面断面図。
【図８】第２実施例の他のスイッチ指示部における非操作状態、半押し状態及び操作状態における側面断面図。
【図９】第３実施例のタッチ指示部の正面図と平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
【実施例１】
【００１６】
図１〜図６は、本発明のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第１実施例を示す図であり、図１は、本発明のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第１実施例を適用した機器の操作表示部１の平面図である。
【００１７】
図１において、操作表示部１は、液晶表示タッチパネル部２、タッチ指示部（タッチ指示装置）３、タッチ指示格納部４、操作部５、音声出力部６及び電源スイッチ７等が設けられており、複合装置、複写装置、ファクシミリ装置等の機器の操作表示部である。
【００１８】
タッチ指示部３は、後で詳細に説明するように、液晶表示タッチパネル部２の表面上を移動させてタッチ操作を行いたい位置で指示操作することでタッチ指示を行うのに使用され、タッチ指示格納部（格納部）４は、タッチ指示部３が使用されないときに格納される場所である。
【００１９】
タッチ指示格納部４には、図示しないが、巻き取り機構部（巻き取り手段）が配設されており、巻き取り機構部とタッチ指示部３とは、ケーブル（ひも状部材）８で繋がれている。巻き取り機構部は、所定の巻き取り力でケーブル８の巻き取りを行うことで、タッチ指示部３が使用されるときには、少なくとも液晶表示タッチパネル部２の全表面に移動可能な状態でケーブル８を出し、タッチ指示部３への操作力がなくなると、ケーブル８を巻き取ってタッチ指示部３をタッチ指示格納部４に引き戻して格納させる。このタッチ指示格納部４は、その格納面が液晶表示タッチパネル部２の表面と同じ高さの面となっており、巻き取り機構部にケーブル８が巻き取られることで、タッチ指示部３が液晶表示タッチパネル部２の表面上を移動してタッチ指示格納部４にスムーズに入り、また、タッチ指示格納部４に格納されているタッチ指示部３を指Ｐによって滑らせた状態で液晶表示タッチパネル部２上に移動可能な状態となっている。
【００２０】
操作部５は、機器に意図する操作を行わせるのに必要な操作を行うための各種操作キー（テンキー、ファンクションキー等）が設けられており、音声出力部６は、操作表示部１の操作音や操作表示部１または操作表示部１の適用されている機器から利用者に通知する各種情報を音声出力する。電源スイッチ７は、操作表示部１の適用されている機器の電源のオン／オフに使用される。
【００２１】
液晶表示タッチパネル部２は、図２に示すように、液晶表示パネル部１１、タッチパネル部１２及びアクリルパネル（タッチ操作板）１３が順次積層されており、液晶表示パネル部１１は、通常の液晶表示パネル部等であって、機器から利用者に通知する各種情報や適宜の機能が割り当てられた機能ボタンを表示する。
【００２２】
タッチパネル部１２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に形成された検出ラインによってマトリックス状に位置センサ３１（図３参照）が形成されており、指で触れられるアクリルパネル１３の表面とアクリルパネル１３の下側にマトリックス状に配設されている位置センサ３１との間で発生する静電容量が、アクリルパネル１３の表面が指Ｐやタッチ指示操作３によってタッチ操作されることで、該タッチされた位置のタッチパネル表面と該タッチ位置に対向する位置の位置センサ３１との間の静電容量が変化して、この静電容量の変化がいずれの位置センサ３１で発生したかを検出することでタッチ位置を検出する。
【００２３】
液晶表示パネル部１１とタッチパネル部１２には、操作表示部１のコントローラ２０が接続されており、コントローラ２０は、制御部２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、タッチパネル制御部２４及び液晶表示制御部２５等を備えている。
【００２４】
ＲＯＭ（Read Only Memory）２２内には、操作表示部１の動作制御を行うプログラム及び必要なシステムデータが格納されており、ＲＡＭ２３は、ワークメモリとして利用される。
【００２５】
液晶表示制御部２５は、制御部２１のＣＰＵ２１ａの制御下で液晶表示パネル部１１の駆動を制御して、機器から利用者に通知する各種情報や適宜の機能が割り当てられた機能ボタンを液晶表示パネル部１１に表示させる。
【００２６】
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）２１ａ及び判定部２１ｂ等を備えており、ＣＰＵ２１ａがＲＯＭ２２内のプログラムに基づいてＲＡＭ２３をワークメモリとして利用しつつ操作表示部１の各部を制御して、操作表示部１としての処理を実行するとともに、後述するタッチ指示部３または素手の指Ｐを使用したタッチ操作制御処理を実行する。判定部２１ｂは、後述するタッチ操作制御処理において、ＲＡＭ２３に保管されているタッチ閾値を用いて、タッチ操作が行われたか否かのタッチ判定処理を行う。
【００２７】
タッチパネル制御部２４は、上記位置センサ３１、切替回路部３２、発振回路部３３及び変換部３４等を備えており、位置センサ３１は、上述のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向に形成された検出ラインによってマトリックス状に多数形成されている。
【００２８】
発振回路部３３は、多数の位置センサ３１のそれぞれとタッチ指示部３または指Ｐとの間に、該位置センサ３１とタッチ指示部３または指Ｐとの間の静電容量に応じた発信周波数の検出信号を発生し、発信回路部３３としては、ＲＣ発信回路等が用いられている。
【００２９】
切替回路部３２は、制御部２１の制御下で発振回路３３と多数の各位置センサ３１との間のうちどの位置センサ３１を検出対象とするかの切り替えを時分割で行う。
【００３０】
変換部３４は、発振回路部３３によってタッチ指示部３または指Ｐと各位置センサ３１との間の静電容量に応じて発生される周波数の高周波の検出信号を、該周端数に応じた検出電圧に変換して、制御部２１の判定部２１ｂに出力する。上記発振回路部３３、切替回路部３２及び変換部３４は、全体として、アクリルパネル１３上のタッチ指示部３とタッチ指示部３に対向する位置に形成されている位置センサ３１との間に生成されてタッチ指示部３のタッチ操作状態に応じて変化する静電容量に基づくタッチ指示部３のタッチ操作状態を検出する操作状態検出手段として機能する。
【００３１】
判定部（判定手段）２１は、変換部３４から入力される検出電圧を予めＲＯＭ２２等に保管されているスイッチオン閾値電圧と比較して該位置センサ３１のオン／オフ、すなわち、該位置センサ３１でタッチ指示部３が指示操作されたか、または、指Ｐがタッチ操作されたかを判定する。
【００３２】
ＣＰＵ２１ａは、判定部２１ｂの判定結果に基づいて、液晶表示制御部２５を該位置センサ３１の位置に表示させている
そして、上記タッチ指示部３は、図４及び図５に示すように、収納部材４０、収納部材４０内で移動可能に保持されている指示部材５０及び指示部材５０をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢する付勢部材６０を備え、収納部材４０は、略円筒形状に形成された枠体（枠部材）４１と、収納部材４０がアクリルパネル１３上に指示操作可能な状態で置かれた状態（円筒の軸がアクリルパネル１３の面と直交する状態）でアクリルパネル１３側に位置して収納部材４０内の指示部材５０のアクリルパネル１３側への移動位置を規制する指示位置規制部材４２と、枠体４１内の指示部材が枠体４１外に抜けるのを防止する抜け防止部材４３と、を備えている。収納部材４０は、少なくとも枠体４１が、非導電性部材（絶縁部材）で形成されており、枠体４１は、少なくともアクリルパネル１３と接触する面が、アクリルパネル１３上をスムースに移動可能な状態に表面仕上げされている。なお、枠体４１は、円筒形状に限るものではなく、四角筒、五角筒、六角筒筒の筒形状に形成されていれば、その形状は、限定されるものではない。
【００３３】
指示部材５０は、円筒形状の枠体４１内でその軸方向に移動可能な所定厚さを有する円板形状に形成された指示操作板（指示操作部材）５１と、指示操作板５１のアクリルパネル１３側の面に取り付けられた指示誘電体（対極部材）５２と、を備えており、指示操作板５１が、枠体４１内で、指示位置規制部材４２と抜け防止部材４３の間で移動可能に収納されている。
【００３４】
指示位置規制部材４２は、図５に示すように、少なくとも指示操作板５１の下面（アクリルパネル１３側の面）に取り付けられた指示誘電体５２が通過可能であるが、指示操作板５１が通過不可能な大きさの中空部の形成されているリング形状に形成されており、指示誘電体５２の厚さと指示操作板５１の上面（アクリルパネル１３とは反対側の面）は、指示操作板５１の下面が指示位置規制部材４２の上面に当接してアクリルパネル１３方向への移動が規制された位置（オン位置）のときに、指示操作板５１の下面に取り付けられている指示誘電体５２の下面（アクリルパネル１３側の面）がアクリルパネル１３に接触または近接する位置となる関係に設定されている。また、抜け防止部材４３は、指示操作板５１が抜け落ちるのを適切に防止するとともに、指示操作板５１をアクリルパネル１３方向に指Ｐで押下操作するのに操作しやすい大きさの中空部の形成されているリング形状に形成されている。
【００３５】
そして、上記付勢部材（付勢手段）６０は、所定の弾性を有する弾性部材、例えば、板バネ等が用いられ、指示位置規制部材４２上に配設されている。付勢部材６０は、図３に示すように、指示操作板５１を抜け防止部材４３方向に付勢し、指示操作板５１が押下操作されていない状態のときには、指示操作板５１を抜け防止部材４３に押し当てる状態（オフ位置）に付勢する。なお、指示操作板５１は、上記抜け防止部材４３に当接する位置であるオフ位置と指示位置規制部材４２に当接する位置であるオン位置の間を操作可能範囲として移動する。
【００３６】
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の操作表示部１は、静電容量方式のタッチパネル部１２上に備え付けられているタッチ指示部３をアクリルパネル１３上の意図する位置で押下操作することで、手袋をはめた状態や義手によってもタッチ操作を適切かつ容易に行う。
【００３７】
すなわち、操作表示部１は、液晶表示タッチパネル部２において、制御部２１のＣＰＵ２１ａの制御によって液晶表示制御部２５を介して液晶表示パネル部１１に各種情報や機能ボタン等を表示し、通常の手袋をはめない素手の指Ｐでタッチ操作することで、機能ボタンのタッチ操作等を行うことができるだけでなく、タッチ指示格納部４に格納されているタッチ指示部３を引っ張り出して、意図する機能ボタン上で指示操作板５１を押下操作（指示操作）することで、機能ボタンのタッチ操作等を行うことができる。
【００３８】
すなわち、コントローラ２０は、図６に示すように、タッチパネル制御部２４の切替回路部３２が、各位置センサ３１と順次接続を行って（ステップＳ１０１）、各位置センサ３１と指Ｐまたはタッチ指示部３の指示誘電体５２との間で形成される静電容量に応じて周波数変調された検出信号を変換部３４に出力し（ステップＳ１０２）、変換部３４で、該検出信号の周波数に応じた検出電圧値に変換して制御部２１の判定部２１ｂに出力する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
すなわち、タッチ指示部３でタッチ操作を行う場合、位置センサ３１における透過的な静電容量をＣとすると、静電容量Ｃは、以下の等価式（１）で示される。
【００４０】
Ｃ＝ε＊Ｓ／ｄ・・・（１）
ここで、εは、近似的な強誘電体の比誘電率であり、Ｓは、指示誘電体５２の表面積、ｄは、指示誘電体５２と位置センサ３１との距離である。
【００４１】
判定部２１ｂは、検出電圧をＲＯＭ２２等に予め保管されているスイッチオン閾値電圧と比較して該位置センサ３１のオン／オフ、すなわち、該位置センサ３１でタッチ指示部３が指示操作されたか、または、指Ｐがタッチ操作されたかを判定し（ステップＳ１０４）、タッチ操作が行われていないと判定すると、ステップＳ１０１に戻って、次の位置センサ３１に対して同様にタッチ操作の有無を判定する（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。
【００４２】
ステップＳ１０４で、タッチ操作が行われたと判定部２１ｂが判定すると、ＣＰＵ２１ａは、該押下位置を確定してタッチ操作の受け付け処理を行い（ステップＳ１０５）、音声出力部６からブザー等のタッチ操作を受け付けた旨の通知出力を行った後、該タッチ位置に表示している機能ボタンに割り当てた機能に応じた処理を行ったり、液晶表示制御部２５を介して液晶表示パネル部１１の画面表示を変更する等の処理を行う（ステップＳ１０６）。
【００４３】
そして、上記タッチ操作をタッチ指示部３で行う場合、利用者は、手袋をはめたままの指Ｐや義手の指Ｐ等でタッチ指示部３をタッチ指示格納部４から引っ張り出して液晶表示タッチパネル部２のアクリルパネル１３上を滑らせて意図するタッチ位置に移動させる。このとき、タッチ指示部３は、収納部材４０の枠体４１の底面がアクリルパネル１３上面と接触しながら移動するが、枠体４１の底面が、アクリルパネル１３上をスムースに移動可能な状態に表面仕上げがされているため、スムースに移動させることができる。
【００４４】
利用者は、枠体４１の軸中心を意図するタッチ位置へ移動させると、図５に示すように、指Ｐで指示部材５０の指示操作板５１をアクリルパネル１３方向に、指示操作板５１が指示位置規制部材４２に当接するまで押下する。
【００４５】
指示操作板５１が押下されて、該指示操作板５１の押下に応じて指示誘電体５２がアクリルパネル１３の方向に移動し、指示移動体５１が指示位置規制部材４２に当接する位置まで押下されると、指示誘電体５２と該押下位置の位置センサ３１との間の静電容量が、上述のように、判定部２１ｂがタッチ操作オンを検出する状態の静電容量となる。
【００４６】
利用者は、ブザー音等のタッチ操作受け付け通知があると、指示移動体５１の押下操作を解除して、次にタッチ操作を行いたい位置にタッチ指示部３をアクリルパネル１３面上を滑らせるようにして移動させて、上記同様に押下操作することで、順次タッチ操作を行うことができる。そして、全てのタッチ操作を完了すると、利用者は、タッチ指示部３から指を離す。
【００４７】
タッチ指示部３は、利用者による操作が終了して離されると、ケーブル８によって巻き取り機構部に繋がれているため、巻き取り機構部によってケーブル８が巻き取られることで、タッチ指示格納部４に引き戻されて、タッチ指示格納部４に格納される。
【００４８】
このように、本実施例の操作表示部１の液晶表示タッチパネル部２は、そのタッチ指示部３が、非導電性部材で円筒形状に形成され該円筒形状の内部空間がアクリルパネル１３と交差する方向に形成されている枠体４１の該内部空間内に、アクリルパネル１３に対して離接する方向に操作移動可能に、該アクリルパネル１３側の面に位置センサ３１との間での静電容量を変化させる指示誘電体５２の設けられた指示操作板５１を配置するとともに、枠体４１の内部空間内における指示操作板５１の操作移動をアクリルパネル１３から所定距離だけ離れたオフ位置とアクリルパネル１３に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する抜け防止部材４３と指示位置規制部材４２を設け、付勢部材６０で、指示操作板５１をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢している。
【００４９】
したがって、厚手の手袋をはめた指Ｐや義手の指Ｐ等の導電性を有していない状態の指Ｐ等によってタッチ指示部３の指示操作板５１を操作することでタッチ操作を適切に行うことができ、利用性を向上させることができる。
【実施例２】
【００５０】
図７は、本実施例のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第２実施例を適用した操作表示部のタッチ指示部７０の側面断面図である。
【００５１】
なお、本実施例は、上記第１実施例の操作表示部１と同様の操作表示部に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第１実施例と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化するとともに、図示しない部分についても、必要に応じて第１実施例の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【００５２】
図７において、タッチ指示部７０は、第１実施例のタッチ指示部３と同様の収納部材４０と収納部材４０内で移動可能に保持されている指示部材５０を備えているとともに、指示部材５０をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢する付勢部材７１を備えている。なお、図７（ａ）は、非操作時のタッチ指示部７０の側面断面図、図７（ｂ）は、半押し状態のタッチ指示部７０の側面断面図、図７（ｃ）は、オン操作時のタッチ指示部７０の側面断面図である。
【００５３】
付勢部材（付勢手段）７１は、所定の弾性を有する弾性部材、例えば、板バネ等が用いられ、指示位置規制部材４２上に配設されて、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、指示操作板５１を抜け防止部材４３方向に付勢する。付勢部材７１は、指示操作板５１が押下操作されていない状態のときには、図７（ａ）に示すように、指示操作板５１を抜け防止部材４３に押し当てる状態で付勢し、指示操作板５１が図７（ｃ）に示す指示位置規制部材４２に当接するタッチ操作位置と図７（ａ）に示す押下操作されていない非タッチ操作位置との中間の位置である図７（ｂ）に示す半押し位置において、所定の安定した半押し状態で保持する機能を有している。付勢部材７１は、例えば、板バネ等の板状の弾性体が使用されているときには、付勢部材７１の指示位置規制部材４２に取り付けられている端部とは反対側の端部が、図７（ｂ）に示すように、この半押し位置で指示位置規制部材４２に当接することで、所定の安定した半押し状態を保持する。そして、この半押し状態の指示操作板５１は、指示誘電体５２の位置が、判定部２１ｂによってタッチ操作がオフと判定される位置に設定されている。すなわち、付勢部材７１は、その半押し状態でその先端が指示位置規制部材４２に当接して半押し状態を維持する半押し状態維持構造を有している。
【００５４】
タッチ指示部７０は、指示操作板５１が、上記半押し位置から付勢部材７１の付勢力に抗してさらに押下されると、図７（ｃ）に示すように、指示操作板５１は、指示位置規制部材４２に当接するタッチ操作位置まで移動する。
【００５５】
なお、図示しないがタッチ指示部７０は、図示しないケーブル８によって、タッチ指示格納部４に配設されている巻き取り機構部と繋がれており、ケーブル８を介して巻き取り機構部によってタッチ指示格納部４に格納される。
【００５６】
すなわち、本実施例のタッチ指示部７０は、付勢部材７１が、タッチ操作がオフの位置である半押し状態で指示操作板５１を保持するため、図７（ｂ）に示したように、タッチ操作がオフである指示操作板５１を半押しした状態で、タッチ指示部７０を、利用者が次にタッチ操作を行いたい位置へアクリルパネル１３上を移動させることができ、タッチ指示部７０の操作性を向上させることができる。
【００５７】
このように、本実施例のタッチ指示部７０は、付勢部材７１が、操作可能範囲内の途中位置であってタッチ操作がオフ状態である半押し位置で指示操作板５１を所定の安定した半押し操作状態で維持する半押し状態維持構造を有している。
【００５８】
したがって、タッチ指示部７０の指示操作板５１に手袋をはめた指Ｐや義手の指Ｐを半押し状態で押し当てた状態で、アクリルパネル１３上を次にタッチ操作したい場所にタッチ指示部７０を移動させることができ、操作性をより一層向上させることができる。
【００５９】
また、本実施例の場合、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）にタッチ指示部８０を示すように、付勢部材として、第１付勢部材（第１付勢手段）８１と第２付勢部材（第２付勢手段）８２の２つを設けてもよい。なお、図８（ａ）は、非操作時のタッチ指示部８０の側面断面図、図８（ｂ）は、半押し状態のタッチ指示部８０の側面断面図、図８（ｃ）は、オン操作時のタッチ指示部８０の側面断面図である。
【００６０】
この場合、指示操作板５１が半押し位置まで押し下げられるまでは、第１付勢部材８１のみで指示操作板５１をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢し、指示操作板５１が半押し位置まで押し下げられると、第２付勢部材８２の付勢力が作用して、所定の安定した保持状態で半押し状態とする。すなわち、指示操作板５１が抜け防止部材４３に当接するオフ位置から半押し位置までの間は、第１付勢部材８１のみが指示操作板５１を付勢し、指示操作板５１が半押し位置から指示位置規制部材４２に当接するオン位置までの間は、第１付勢部材８１と第２付勢部材８２が指示操作板５１を付勢する。
【００６１】
このようにすると、指示操作板５１の半押し状態をより一層安定した状態とすることができ、タッチ指示部７０の操作性を向上させることができる。
【００６２】
なお、半押し位置からオフ位置の間では、第１付勢部材のみが指示操作板５１を付勢し、オン位置から半押し位置までの間では、第２付勢部材のみが指示操作板５１を付勢するようにしてもよい。この場合、第１付勢部材よりも第２付勢部材の付勢力を所定量だけ大きく設定する。
【実施例３】
【００６３】
図９は、本実施例のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第３実施例を適用した操作表示部のタッチ指示部９０の正面図と平面図である。
【００６４】
なお、本実施例は、上記第１実施例の操作表示部１と同様の操作表示部に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第１実施例と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化するとともに、図示しない部分についても、必要に応じて第１実施例の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【００６５】
図９（ａ）及び図９（ｂ）において、タッチ指示部９０は、第１実施例のタッチ指示部１２及び第２実施例のタッチ指示部７０と同様に、収納部材１００と指示部材１１０及び図示しない付勢部材を備えている。収納部材１００は、略五角形の枠体（枠部材）１０１と指示位置規制板（規制部材）１０２を有しており、第１実施例及び第２実施例で設けられていた抜け防止部材４３は、本実施例の収納部材１００では、枠体１０１と一体的に抜け防止部（規制部材）１０１ａとして形成されている。枠体１０１は、その五角形の先端角部が切り取られて、枠体１０１の内部が外部に開口する開口部１０１ｂに形成されており、該開口部１０１ｂから枠体１０１内に外部から光が入りやすい構成となっている。
【００６６】
枠体１０１内には、指示部材１１０が移動可能に収納されており、指示部材１１０は、枠体１０１の形状に合わせて略五角形に形成された指示操作板１１１と指示操作板１１１の裏面（アクリルパネル１３側の面）に取り付けられた指示誘電体（対向部材）１１２で構成されている。指示操作板１１１の指示誘電体１１２の取り付けられている位置の中心には、図９（ｂ）に示すように、タッチ操作位置を示す「＋」印の操作位置マーク（操作マーク）Ｍが付与されており、操作位置マークＭは、「＋」印のマークに限るものではなく、タッチ操作位置を明確に分かるマークであれば適宜のマークを用いることができる。
【００６７】
指示操作板１１１は、第１実施例及び第２実施例の指示操作板５１と同様に、その全体が抜け防止部１０１ａと指示位置規制板１０２との間で、図示しない付勢部材によって抜け防止部１０１ａ方向に付勢されていて、枠体１０１内で指示操作板１１１全体がアクリルパネル１３方向とアクリルパネル１３から離隔する方向に移動可能に収納されている。なお、指示操作板１１１は、上述のようにその全体がアクリルパネル１３に対して移動する状態で枠体１０１内に収納されている場合に限るものではなく、例えば、指示誘電体１１２と反対側の端部で回動可能に枠体１０１に支持されていて、指示誘電体１１２側の端部がアクリルパネル１３から離隔する方向に図示しない付勢部材で付勢されている構成となっていてもよい。この場合、指示操作板１１１の操作位置マークＭ部分が押下操作されると、指示誘電体１１２側の端部のみがアクリルパネル１３方向に回動移動し、押下が解除されると、付勢部材によって枠体１０１の抜け防止部１０１ａに当接する位置までアクリルパネル１３から離隔する方向に回動する。
【００６８】
そして、タッチ指示部９０は、少なくとも指示操作板１１１が透明な部材で形成されており、指示操作板１１１を通してタッチ位置を視認できるようになっている。なお、枠体０１や指示市来性部材１０２等の他の部材も透明な部材で形成してもよく、このようにすると、外部の光を指示操作板１１１と枠体１０１の開口部１０１ｂを通して取り入れるだけでなく、枠体１０１を通して枠体１０１内に取り込むことができ、意図するタッチ位置の視認性をより一層向上させることができる。
【００６９】
なお、図示しないがタッチ指示部９０は、図示しないケーブル８によって、タッチ指示格納部４に配設されている巻き取り機構部と繋がれており、ケーブル８を介して巻き取り機構部によってタッチ指示格納部４に格納される。
【００７０】
すなわち、本実施例のタッチ指示部９０は、利用者が指示操作板１１１を通してタッチ操作を行いたい位置を視認しながら移動され、意図するタッチ操作位置に指示誘電体１０２の上部に付与されている操作位置マークＭ部分が押下操作されると、コントローラ２０が該押下操作を検知してタッチ検出を行う。
【００７１】
したがって、タッチ操作位置の視認性を向上させることができ、より一層操作性を向上させることができる。
【００７２】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、静電容量方式でタッチ操作を検出するタッチパネル装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 操作表示部
２ 液晶表示タッチパネル部
３ タッチ指示部
４ タッチ指示格納部
５ 操作部
６ 音声出力部
７ 電源スイッチ
８ ケーブル
１１ 液晶表示パネル部
１２ タッチパネル部
１３ アクリルパネル
２０ コントローラ
２１ 制御部
２１ａ ＣＰＵ
２１ｂ 判定部
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ タッチパネル制御部
２５ 液晶表示制御部
３１ 位置センサ
３２ 切替回路部
３３ 発振回路
３４ 変換部
Ｐ 指
４０ 収納部材
４１ 枠体
４２ 指示位置規制部材
４３ 抜け防止部材
５０ 指示部材
５１ 指示操作板
５２ 指示誘電体
６０ 付勢部材
７０ タッチ指示部
７１ 付勢部材
８０ タッチ指示部
８１ 第１付勢部材
８２ 第２付勢部材
９０ タッチ指示部
１００ 収納部材
１０１ 枠体
１０１ａ 抜け防止部
１０１ｂ 開口部
１０２ 指示位置規制板
１１０ 指示部材
１１１ 指示操作板
１１２ 指示誘電体
Ｍ 操作位置マーク
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００８−８１８９６号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ指示装置及びタッチパネル装置に関し、詳細には、静電容量方式でタッチ操作するタッチ指示装置及びタッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示と操作の双方を兼ねて耐久性、耐水性にも優れていることから、液晶表示パネル等の表示パネルの表面に、タッチパネルを重ね合わせた表示タッチパネルが用いられるようになってきており、表示パネルに機能ボタンを表示して、タッチ操作された位置に対応する機能ボタンに予め割り当てられている機能処理を実行できるようにしている。
【０００３】
このようなタッチパネル装置としては、種々の方式があるが、その一つとして、静電容量方式のタッチパネル装置がある。静電容量方式のタッチパネル装置は、指で触れられるタッチパネルの表面と該タッチパネルの下側にマトリックス状に配設されている複数のタッチセンサとの間で発生する静電容量が、該タッチパネルの表面が指でタッチされることで、該タッチされた位置のタッチパネル表面と該タッチ位置に対向する位置のタッチセンサとの間の静電容量が変化し、この静電容量の変化がいずれのタッチセンサで発生したかを検出することでタッチ位置を検出する。
【０００４】
ところが、タッチ操作を行うのに、表面電荷の変化のしにくい手袋を被せた手や義手等で操作すると、絶縁によりタッチパネルの表面静電気が変化しにくいため、タッチ操作を検出することができない。
【０００５】
そこで、従来、指先のタッチパネル操作面に導電体を取り付けた静電容量式タッチパネル操作用手袋が提案されている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術にあっては、手袋の指部分に導電体を取り付けているため、タッチパネルを操作するたびに手袋を装着する必要があり、利用性が悪いという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、適切なタッチ操作を利用性が良好な状態で行うことのできるタッチ指示装置及びタッチパネル装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、所定の非導電性部材で所定の筒形状に形成され該筒形状の内部空間がタッチ操作板と交差する方向に形成されている枠部材の該内部空間内に、該タッチ操作板に対して離接する方向に操作移動可能に、該タッチ操作板側の面にタッチセンサとの間での静電容量を変化させる対極部材の設けられた指示操作部材を配置するとともに、該枠部材の内部空間内における該指示操作部材の操作移動をタッチ操作板から所定距離だけ離れたオフ位置と該タッチ操作板に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する規制部材を設け、付勢手段で、該指示操作部材を前記タッチ操作板から離隔する方向に付勢することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、前記付勢手段が、前記操作可能範囲内の途中位置であってタッチ操作がオフ状態である半押し位置において前記指示操作部材を所定の安定した半押し操作状態で維持する半押し状態維持構造を有していることを特徴としてもよい。
【００１０】
さらに、本発明は、前記付勢手段が、第１付勢手段と第２付勢手段を備え、前記第１付勢手段は、少なくとも前記半押し位置から前記オフ位置の間で前記指示操作部材を付勢し、前記第２付勢手段は、前記オン位置から前記半押し位置までの間で前記指示操作部材を付勢することを特徴としてもよい。
【００１１】
また、本発明は、前記指示操作部材が、透明部材で形成され、該指示操作操作部材の前記対極部材の上部略中央位置に操作位置を示す操作マークが付与されていることを特徴としてもよい。
【００１２】
さらに、本発明は、前記枠部材が、その側面の周方向の一部が所定周方向幅に渡って前記操作方向に所定長さに渡って切り取られて前記内部空間と外部とを連通する開口部が形成されており、前記指示操作部材が、前記枠部材の前記開口部に進入する形状に形成され、前記対極部材が、前記開口部に位置する前記指示操作部材に設けられていることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、厚手の手袋をはめた指や義手の指等の導電性を有していない状態の指等によってもタッチ操作を適切に行うことができ、利用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例を適用した操作表示部の概略平面図。
【図２】液晶表示パネル部の側面図。
【図３】コントローラのブロック構成図。
【図４】タッチ指示部の非操作時の側面断面図。
【図５】タッチ指示部のオン操作時の側面断面図。
【図６】タッチ操作検出処理を示すフローチャート。
【図７】第２実施例のスイッチ指示部における非操作状態、半押し状態及び操作状態における側面断面図。
【図８】第２実施例の他のスイッチ指示部における非操作状態、半押し状態及び操作状態における側面断面図。
【図９】第３実施例のタッチ指示部の正面図と平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
【実施例１】
【００１６】
図１〜図６は、本発明のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第１実施例を示す図であり、図１は、本発明のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第１実施例を適用した機器の操作表示部１の平面図である。
【００１７】
図１において、操作表示部１は、液晶表示タッチパネル部２、タッチ指示部（タッチ指示装置）３、タッチ指示格納部４、操作部５、音声出力部６及び電源スイッチ７等が設けられており、複合装置、複写装置、ファクシミリ装置等の機器の操作表示部である。
【００１８】
タッチ指示部３は、後で詳細に説明するように、液晶表示タッチパネル部２の表面上を移動させてタッチ操作を行いたい位置で指示操作することでタッチ指示を行うのに使用され、タッチ指示格納部（格納部）４は、タッチ指示部３が使用されないときに格納される場所である。
【００１９】
タッチ指示格納部４には、図示しないが、巻き取り機構部（巻き取り手段）が配設されており、巻き取り機構部とタッチ指示部３とは、ケーブル（ひも状部材）８で繋がれている。巻き取り機構部は、所定の巻き取り力でケーブル８の巻き取りを行うことで、タッチ指示部３が使用されるときには、少なくとも液晶表示タッチパネル部２の全表面に移動可能な状態でケーブル８を出し、タッチ指示部３への操作力がなくなると、ケーブル８を巻き取ってタッチ指示部３をタッチ指示格納部４に引き戻して格納させる。このタッチ指示格納部４は、その格納面が液晶表示タッチパネル部２の表面と同じ高さの面となっており、巻き取り機構部にケーブル８が巻き取られることで、タッチ指示部３が液晶表示タッチパネル部２の表面上を移動してタッチ指示格納部４にスムーズに入り、また、タッチ指示格納部４に格納されているタッチ指示部３を指Ｐによって滑らせた状態で液晶表示タッチパネル部２上に移動可能な状態となっている。
【００２０】
操作部５は、機器に意図する操作を行わせるのに必要な操作を行うための各種操作キー（テンキー、ファンクションキー等）が設けられており、音声出力部６は、操作表示部１の操作音や操作表示部１または操作表示部１の適用されている機器から利用者に通知する各種情報を音声出力する。電源スイッチ７は、操作表示部１の適用されている機器の電源のオン／オフに使用される。
【００２１】
液晶表示タッチパネル部２は、図２に示すように、液晶表示パネル部１１、タッチパネル部１２及びアクリルパネル（タッチ操作板）１３が順次積層されており、液晶表示パネル部１１は、通常の液晶表示パネル部等であって、機器から利用者に通知する各種情報や適宜の機能が割り当てられた機能ボタンを表示する。
【００２２】
タッチパネル部１２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に形成された検出ラインによってマトリックス状に位置センサ３１（図３参照）が形成されており、指で触れられるアクリルパネル１３の表面とアクリルパネル１３の下側にマトリックス状に配設されている位置センサ３１との間で発生する静電容量が、アクリルパネル１３の表面が指Ｐやタッチ指示操作３によってタッチ操作されることで、該タッチされた位置のタッチパネル表面と該タッチ位置に対向する位置の位置センサ３１との間の静電容量が変化して、この静電容量の変化がいずれの位置センサ３１で発生したかを検出することでタッチ位置を検出する。
【００２３】
液晶表示パネル部１１とタッチパネル部１２には、操作表示部１のコントローラ２０が接続されており、コントローラ２０は、制御部２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、タッチパネル制御部２４及び液晶表示制御部２５等を備えている。
【００２４】
ＲＯＭ（Read Only Memory）２２内には、操作表示部１の動作制御を行うプログラム及び必要なシステムデータが格納されており、ＲＡＭ２３は、ワークメモリとして利用される。
【００２５】
液晶表示制御部２５は、制御部２１のＣＰＵ２１ａの制御下で液晶表示パネル部１１の駆動を制御して、機器から利用者に通知する各種情報や適宜の機能が割り当てられた機能ボタンを液晶表示パネル部１１に表示させる。
【００２６】
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）２１ａ及び判定部２１ｂ等を備えており、ＣＰＵ２１ａがＲＯＭ２２内のプログラムに基づいてＲＡＭ２３をワークメモリとして利用しつつ操作表示部１の各部を制御して、操作表示部１としての処理を実行するとともに、後述するタッチ指示部３または素手の指Ｐを使用したタッチ操作制御処理を実行する。判定部２１ｂは、後述するタッチ操作制御処理において、ＲＡＭ２３に保管されているタッチ閾値を用いて、タッチ操作が行われたか否かのタッチ判定処理を行う。
【００２７】
タッチパネル制御部２４は、上記位置センサ３１、切替回路部３２、発振回路部３３及び変換部３４等を備えており、位置センサ３１は、上述のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向に形成された検出ラインによってマトリックス状に多数形成されている。
【００２８】
発振回路部３３は、多数の位置センサ３１のそれぞれとタッチ指示部３または指Ｐとの間に、該位置センサ３１とタッチ指示部３または指Ｐとの間の静電容量に応じた発信周波数の検出信号を発生し、発信回路部３３としては、ＲＣ発信回路等が用いられている。
【００２９】
切替回路部３２は、制御部２１の制御下で発振回路３３と多数の各位置センサ３１との間のうちどの位置センサ３１を検出対象とするかの切り替えを時分割で行う。
【００３０】
変換部３４は、発振回路部３３によってタッチ指示部３または指Ｐと各位置センサ３１との間の静電容量に応じて発生される周波数の高周波の検出信号を、該周端数に応じた検出電圧に変換して、制御部２１の判定部２１ｂに出力する。上記発振回路部３３、切替回路部３２及び変換部３４は、全体として、アクリルパネル１３上のタッチ指示部３とタッチ指示部３に対向する位置に形成されている位置センサ３１との間に生成されてタッチ指示部３のタッチ操作状態に応じて変化する静電容量に基づくタッチ指示部３のタッチ操作状態を検出する操作状態検出手段として機能する。
【００３１】
判定部（判定手段）２１は、変換部３４から入力される検出電圧を予めＲＯＭ２２等に保管されているスイッチオン閾値電圧と比較して該位置センサ３１のオン／オフ、すなわち、該位置センサ３１でタッチ指示部３が指示操作されたか、または、指Ｐがタッチ操作されたかを判定する。
【００３２】
ＣＰＵ２１ａは、判定部２１ｂの判定結果に基づいて、液晶表示制御部２５を該位置センサ３１の位置に表示させている
そして、上記タッチ指示部３は、図４及び図５に示すように、収納部材４０、収納部材４０内で移動可能に保持されている指示部材５０及び指示部材５０をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢する付勢部材６０を備え、収納部材４０は、略円筒形状に形成された枠体（枠部材）４１と、収納部材４０がアクリルパネル１３上に指示操作可能な状態で置かれた状態（円筒の軸がアクリルパネル１３の面と直交する状態）でアクリルパネル１３側に位置して収納部材４０内の指示部材５０のアクリルパネル１３側への移動位置を規制する指示位置規制部材４２と、枠体４１内の指示部材が枠体４１外に抜けるのを防止する抜け防止部材４３と、を備えている。収納部材４０は、少なくとも枠体４１が、非導電性部材（絶縁部材）で形成されており、枠体４１は、少なくともアクリルパネル１３と接触する面が、アクリルパネル１３上をスムースに移動可能な状態に表面仕上げされている。なお、枠体４１は、円筒形状に限るものではなく、四角筒、五角筒、六角筒筒の筒形状に形成されていれば、その形状は、限定されるものではない。
【００３３】
指示部材５０は、円筒形状の枠体４１内でその軸方向に移動可能な所定厚さを有する円板形状に形成された指示操作板（指示操作部材）５１と、指示操作板５１のアクリルパネル１３側の面に取り付けられた指示誘電体（対極部材）５２と、を備えており、指示操作板５１が、枠体４１内で、指示位置規制部材４２と抜け防止部材４３の間で移動可能に収納されている。
【００３４】
指示位置規制部材４２は、図５に示すように、少なくとも指示操作板５１の下面（アクリルパネル１３側の面）に取り付けられた指示誘電体５２が通過可能であるが、指示操作板５１が通過不可能な大きさの中空部の形成されているリング形状に形成されており、指示誘電体５２の厚さと指示操作板５１の上面（アクリルパネル１３とは反対側の面）は、指示操作板５１の下面が指示位置規制部材４２の上面に当接してアクリルパネル１３方向への移動が規制された位置（オン位置）のときに、指示操作板５１の下面に取り付けられている指示誘電体５２の下面（アクリルパネル１３側の面）がアクリルパネル１３に接触または近接する位置となる関係に設定されている。また、抜け防止部材４３は、指示操作板５１が抜け落ちるのを適切に防止するとともに、指示操作板５１をアクリルパネル１３方向に指Ｐで押下操作するのに操作しやすい大きさの中空部の形成されているリング形状に形成されている。
【００３５】
そして、上記付勢部材（付勢手段）６０は、所定の弾性を有する弾性部材、例えば、板バネ等が用いられ、指示位置規制部材４２上に配設されている。付勢部材６０は、図３に示すように、指示操作板５１を抜け防止部材４３方向に付勢し、指示操作板５１が押下操作されていない状態のときには、指示操作板５１を抜け防止部材４３に押し当てる状態（オフ位置）に付勢する。なお、指示操作板５１は、上記抜け防止部材４３に当接する位置であるオフ位置と指示位置規制部材４２に当接する位置であるオン位置の間を操作可能範囲として移動する。
【００３６】
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の操作表示部１は、静電容量方式のタッチパネル部１２上に備え付けられているタッチ指示部３をアクリルパネル１３上の意図する位置で押下操作することで、手袋をはめた状態や義手によってもタッチ操作を適切かつ容易に行う。
【００３７】
すなわち、操作表示部１は、液晶表示タッチパネル部２において、制御部２１のＣＰＵ２１ａの制御によって液晶表示制御部２５を介して液晶表示パネル部１１に各種情報や機能ボタン等を表示し、通常の手袋をはめない素手の指Ｐでタッチ操作することで、機能ボタンのタッチ操作等を行うことができるだけでなく、タッチ指示格納部４に格納されているタッチ指示部３を引っ張り出して、意図する機能ボタン上で指示操作板５１を押下操作（指示操作）することで、機能ボタンのタッチ操作等を行うことができる。
【００３８】
すなわち、コントローラ２０は、図６に示すように、タッチパネル制御部２４の切替回路部３２が、各位置センサ３１と順次接続を行って（ステップＳ１０１）、各位置センサ３１と指Ｐまたはタッチ指示部３の指示誘電体５２との間で形成される静電容量に応じて周波数変調された検出信号を変換部３４に出力し（ステップＳ１０２）、変換部３４で、該検出信号の周波数に応じた検出電圧値に変換して制御部２１の判定部２１ｂに出力する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
すなわち、タッチ指示部３でタッチ操作を行う場合、位置センサ３１における透過的な静電容量をＣとすると、静電容量Ｃは、以下の等価式（１）で示される。
【００４０】
Ｃ＝ε＊Ｓ／ｄ・・・（１）
ここで、εは、近似的な強誘電体の比誘電率であり、Ｓは、指示誘電体５２の表面積、ｄは、指示誘電体５２と位置センサ３１との距離である。
【００４１】
判定部２１ｂは、検出電圧をＲＯＭ２２等に予め保管されているスイッチオン閾値電圧と比較して該位置センサ３１のオン／オフ、すなわち、該位置センサ３１でタッチ指示部３が指示操作されたか、または、指Ｐがタッチ操作されたかを判定し（ステップＳ１０４）、タッチ操作が行われていないと判定すると、ステップＳ１０１に戻って、次の位置センサ３１に対して同様にタッチ操作の有無を判定する（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。
【００４２】
ステップＳ１０４で、タッチ操作が行われたと判定部２１ｂが判定すると、ＣＰＵ２１ａは、該押下位置を確定してタッチ操作の受け付け処理を行い（ステップＳ１０５）、音声出力部６からブザー等のタッチ操作を受け付けた旨の通知出力を行った後、該タッチ位置に表示している機能ボタンに割り当てた機能に応じた処理を行ったり、液晶表示制御部２５を介して液晶表示パネル部１１の画面表示を変更する等の処理を行う（ステップＳ１０６）。
【００４３】
そして、上記タッチ操作をタッチ指示部３で行う場合、利用者は、手袋をはめたままの指Ｐや義手の指Ｐ等でタッチ指示部３をタッチ指示格納部４から引っ張り出して液晶表示タッチパネル部２のアクリルパネル１３上を滑らせて意図するタッチ位置に移動させる。このとき、タッチ指示部３は、収納部材４０の枠体４１の底面がアクリルパネル１３上面と接触しながら移動するが、枠体４１の底面が、アクリルパネル１３上をスムースに移動可能な状態に表面仕上げがされているため、スムースに移動させることができる。
【００４４】
利用者は、枠体４１の軸中心を意図するタッチ位置へ移動させると、図５に示すように、指Ｐで指示部材５０の指示操作板５１をアクリルパネル１３方向に、指示操作板５１が指示位置規制部材４２に当接するまで押下する。
【００４５】
指示操作板５１が押下されて、該指示操作板５１の押下に応じて指示誘電体５２がアクリルパネル１３の方向に移動し、指示移動体５１が指示位置規制部材４２に当接する位置まで押下されると、指示誘電体５２と該押下位置の位置センサ３１との間の静電容量が、上述のように、判定部２１ｂがタッチ操作オンを検出する状態の静電容量となる。
【００４６】
利用者は、ブザー音等のタッチ操作受け付け通知があると、指示移動体５１の押下操作を解除して、次にタッチ操作を行いたい位置にタッチ指示部３をアクリルパネル１３面上を滑らせるようにして移動させて、上記同様に押下操作することで、順次タッチ操作を行うことができる。そして、全てのタッチ操作を完了すると、利用者は、タッチ指示部３から指を離す。
【００４７】
タッチ指示部３は、利用者による操作が終了して離されると、ケーブル８によって巻き取り機構部に繋がれているため、巻き取り機構部によってケーブル８が巻き取られることで、タッチ指示格納部４に引き戻されて、タッチ指示格納部４に格納される。
【００４８】
このように、本実施例の操作表示部１の液晶表示タッチパネル部２は、そのタッチ指示部３が、非導電性部材で円筒形状に形成され該円筒形状の内部空間がアクリルパネル１３と交差する方向に形成されている枠体４１の該内部空間内に、アクリルパネル１３に対して離接する方向に操作移動可能に、該アクリルパネル１３側の面に位置センサ３１との間での静電容量を変化させる指示誘電体５２の設けられた指示操作板５１を配置するとともに、枠体４１の内部空間内における指示操作板５１の操作移動をアクリルパネル１３から所定距離だけ離れたオフ位置とアクリルパネル１３に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する抜け防止部材４３と指示位置規制部材４２を設け、付勢部材６０で、指示操作板５１をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢している。
【００４９】
したがって、厚手の手袋をはめた指Ｐや義手の指Ｐ等の導電性を有していない状態の指Ｐ等によってタッチ指示部３の指示操作板５１を操作することでタッチ操作を適切に行うことができ、利用性を向上させることができる。
【実施例２】
【００５０】
図７は、本実施例のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第２実施例を適用した操作表示部のタッチ指示部７０の側面断面図である。
【００５１】
なお、本実施例は、上記第１実施例の操作表示部１と同様の操作表示部に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第１実施例と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化するとともに、図示しない部分についても、必要に応じて第１実施例の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【００５２】
図７において、タッチ指示部７０は、第１実施例のタッチ指示部３と同様の収納部材４０と収納部材４０内で移動可能に保持されている指示部材５０を備えているとともに、指示部材５０をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢する付勢部材７１を備えている。なお、図７（ａ）は、非操作時のタッチ指示部７０の側面断面図、図７（ｂ）は、半押し状態のタッチ指示部７０の側面断面図、図７（ｃ）は、オン操作時のタッチ指示部７０の側面断面図である。
【００５３】
付勢部材（付勢手段）７１は、所定の弾性を有する弾性部材、例えば、板バネ等が用いられ、指示位置規制部材４２上に配設されて、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、指示操作板５１を抜け防止部材４３方向に付勢する。付勢部材７１は、指示操作板５１が押下操作されていない状態のときには、図７（ａ）に示すように、指示操作板５１を抜け防止部材４３に押し当てる状態で付勢し、指示操作板５１が図７（ｃ）に示す指示位置規制部材４２に当接するタッチ操作位置と図７（ａ）に示す押下操作されていない非タッチ操作位置との中間の位置である図７（ｂ）に示す半押し位置において、所定の安定した半押し状態で保持する機能を有している。付勢部材７１は、例えば、板バネ等の板状の弾性体が使用されているときには、付勢部材７１の指示位置規制部材４２に取り付けられている端部とは反対側の端部が、図７（ｂ）に示すように、この半押し位置で指示位置規制部材４２に当接することで、所定の安定した半押し状態を保持する。そして、この半押し状態の指示操作板５１は、指示誘電体５２の位置が、判定部２１ｂによってタッチ操作がオフと判定される位置に設定されている。すなわち、付勢部材７１は、その半押し状態でその先端が指示位置規制部材４２に当接して半押し状態を維持する半押し状態維持構造を有している。
【００５４】
タッチ指示部７０は、指示操作板５１が、上記半押し位置から付勢部材７１の付勢力に抗してさらに押下されると、図７（ｃ）に示すように、指示操作板５１は、指示位置規制部材４２に当接するタッチ操作位置まで移動する。
【００５５】
なお、図示しないがタッチ指示部７０は、図示しないケーブル８によって、タッチ指示格納部４に配設されている巻き取り機構部と繋がれており、ケーブル８を介して巻き取り機構部によってタッチ指示格納部４に格納される。
【００５６】
すなわち、本実施例のタッチ指示部７０は、付勢部材７１が、タッチ操作がオフの位置である半押し状態で指示操作板５１を保持するため、図７（ｂ）に示したように、タッチ操作がオフである指示操作板５１を半押しした状態で、タッチ指示部７０を、利用者が次にタッチ操作を行いたい位置へアクリルパネル１３上を移動させることができ、タッチ指示部７０の操作性を向上させることができる。
【００５７】
このように、本実施例のタッチ指示部７０は、付勢部材７１が、操作可能範囲内の途中位置であってタッチ操作がオフ状態である半押し位置で指示操作板５１を所定の安定した半押し操作状態で維持する半押し状態維持構造を有している。
【００５８】
したがって、タッチ指示部７０の指示操作板５１に手袋をはめた指Ｐや義手の指Ｐを半押し状態で押し当てた状態で、アクリルパネル１３上を次にタッチ操作したい場所にタッチ指示部７０を移動させることができ、操作性をより一層向上させることができる。
【００５９】
また、本実施例の場合、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）にタッチ指示部８０を示すように、付勢部材として、第１付勢部材（第１付勢手段）８１と第２付勢部材（第２付勢手段）８２の２つを設けてもよい。なお、図８（ａ）は、非操作時のタッチ指示部８０の側面断面図、図８（ｂ）は、半押し状態のタッチ指示部８０の側面断面図、図８（ｃ）は、オン操作時のタッチ指示部８０の側面断面図である。
【００６０】
この場合、指示操作板５１が半押し位置まで押し下げられるまでは、第１付勢部材８１のみで指示操作板５１をアクリルパネル１３から離隔する方向に付勢し、指示操作板５１が半押し位置まで押し下げられると、第２付勢部材８２の付勢力が作用して、所定の安定した保持状態で半押し状態とする。すなわち、指示操作板５１が抜け防止部材４３に当接するオフ位置から半押し位置までの間は、第１付勢部材８１のみが指示操作板５１を付勢し、指示操作板５１が半押し位置から指示位置規制部材４２に当接するオン位置までの間は、第１付勢部材８１と第２付勢部材８２が指示操作板５１を付勢する。
【００６１】
このようにすると、指示操作板５１の半押し状態をより一層安定した状態とすることができ、タッチ指示部７０の操作性を向上させることができる。
【００６２】
なお、半押し位置からオフ位置の間では、第１付勢部材のみが指示操作板５１を付勢し、オン位置から半押し位置までの間では、第２付勢部材のみが指示操作板５１を付勢するようにしてもよい。この場合、第１付勢部材よりも第２付勢部材の付勢力を所定量だけ大きく設定する。
【実施例３】
【００６３】
図９は、本実施例のタッチ指示装置及びタッチパネル装置の第３実施例を適用した操作表示部のタッチ指示部９０の正面図と平面図である。
【００６４】
なお、本実施例は、上記第１実施例の操作表示部１と同様の操作表示部に適用したものであり、本実施例の説明においては、上記第１実施例と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化するとともに、図示しない部分についても、必要に応じて第１実施例の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【００６５】
図９（ａ）及び図９（ｂ）において、タッチ指示部９０は、第１実施例のタッチ指示部１２及び第２実施例のタッチ指示部７０と同様に、収納部材１００と指示部材１１０及び図示しない付勢部材を備えている。収納部材１００は、略五角形の枠体（枠部材）１０１と指示位置規制板（規制部材）１０２を有しており、第１実施例及び第２実施例で設けられていた抜け防止部材４３は、本実施例の収納部材１００では、枠体１０１と一体的に抜け防止部（規制部材）１０１ａとして形成されている。枠体１０１は、その五角形の先端角部が切り取られて、枠体１０１の内部が外部に開口する開口部１０１ｂに形成されており、該開口部１０１ｂから枠体１０１内に外部から光が入りやすい構成となっている。
【００６６】
枠体１０１内には、指示部材１１０が移動可能に収納されており、指示部材１１０は、枠体１０１の形状に合わせて略五角形に形成された指示操作板１１１と指示操作板１１１の裏面（アクリルパネル１３側の面）に取り付けられた指示誘電体（対向部材）１１２で構成されている。指示操作板１１１の指示誘電体１１２の取り付けられている位置の中心には、図９（ｂ）に示すように、タッチ操作位置を示す「＋」印の操作位置マーク（操作マーク）Ｍが付与されており、操作位置マークＭは、「＋」印のマークに限るものではなく、タッチ操作位置を明確に分かるマークであれば適宜のマークを用いることができる。
【００６７】
指示操作板１１１は、第１実施例及び第２実施例の指示操作板５１と同様に、その全体が抜け防止部１０１ａと指示位置規制板１０２との間で、図示しない付勢部材によって抜け防止部１０１ａ方向に付勢されていて、枠体１０１内で指示操作板１１１全体がアクリルパネル１３方向とアクリルパネル１３から離隔する方向に移動可能に収納されている。なお、指示操作板１１１は、上述のようにその全体がアクリルパネル１３に対して移動する状態で枠体１０１内に収納されている場合に限るものではなく、例えば、指示誘電体１１２と反対側の端部で回動可能に枠体１０１に支持されていて、指示誘電体１１２側の端部がアクリルパネル１３から離隔する方向に図示しない付勢部材で付勢されている構成となっていてもよい。この場合、指示操作板１１１の操作位置マークＭ部分が押下操作されると、指示誘電体１１２側の端部のみがアクリルパネル１３方向に回動移動し、押下が解除されると、付勢部材によって枠体１０１の抜け防止部１０１ａに当接する位置までアクリルパネル１３から離隔する方向に回動する。
【００６８】
そして、タッチ指示部９０は、少なくとも指示操作板１１１が透明な部材で形成されており、指示操作板１１１を通してタッチ位置を視認できるようになっている。なお、枠体０１や指示市来性部材１０２等の他の部材も透明な部材で形成してもよく、このようにすると、外部の光を指示操作板１１１と枠体１０１の開口部１０１ｂを通して取り入れるだけでなく、枠体１０１を通して枠体１０１内に取り込むことができ、意図するタッチ位置の視認性をより一層向上させることができる。
【００６９】
なお、図示しないがタッチ指示部９０は、図示しないケーブル８によって、タッチ指示格納部４に配設されている巻き取り機構部と繋がれており、ケーブル８を介して巻き取り機構部によってタッチ指示格納部４に格納される。
【００７０】
すなわち、本実施例のタッチ指示部９０は、利用者が指示操作板１１１を通してタッチ操作を行いたい位置を視認しながら移動され、意図するタッチ操作位置に指示誘電体１０２の上部に付与されている操作位置マークＭ部分が押下操作されると、コントローラ２０が該押下操作を検知してタッチ検出を行う。
【００７１】
したがって、タッチ操作位置の視認性を向上させることができ、より一層操作性を向上させることができる。
【００７２】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、静電容量方式でタッチ操作を検出するタッチパネル装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 操作表示部
２ 液晶表示タッチパネル部
３ タッチ指示部
４ タッチ指示格納部
５ 操作部
６ 音声出力部
７ 電源スイッチ
８ ケーブル
１１ 液晶表示パネル部
１２ タッチパネル部
１３ アクリルパネル
２０ コントローラ
２１ 制御部
２１ａ ＣＰＵ
２１ｂ 判定部
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ タッチパネル制御部
２５ 液晶表示制御部
３１ 位置センサ
３２ 切替回路部
３３ 発振回路
３４ 変換部
Ｐ 指
４０ 収納部材
４１ 枠体
４２ 指示位置規制部材
４３ 抜け防止部材
５０ 指示部材
５１ 指示操作板
５２ 指示誘電体
６０ 付勢部材
７０ タッチ指示部
７１ 付勢部材
８０ タッチ指示部
８１ 第１付勢部材
８２ 第２付勢部材
９０ タッチ指示部
１００ 収納部材
１０１ 枠体
１０１ａ 抜け防止部
１０１ｂ 開口部
１０２ 指示位置規制板
１１０ 指示部材
１１１ 指示操作板
１１２ 指示誘電体
Ｍ 操作位置マーク
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００８−８１８９６号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサに発生する静電容量の変化に基づいてタッチ操作板表面の所定の操作位置におけるタッチ操作のオン／オフ状態を検出するタッチパネル装置に用いられるタッチ指示装置であって、
所定の非導電性部材で所定の筒形状に形成され該筒形状の内部空間が前記タッチ操作板と交差する方向に形成されている枠部材と、
前記枠部材の前記内部空間内で前記タッチ操作板に対して離接する方向に操作移動可能に配設されている指示操作部材と、
前記指示操作部材の前記タッチ操作板側の面に設けられ該指示操作部材の操作位置に応じて前記タッチセンサとの間での前記静電容量を変化させる対極部材と、
前記枠部材の前記内部空間内における前記指示操作部材の前記操作移動を前記タッチ操作板から所定距離だけ離れたオフ位置と該タッチ操作板に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する規制部材と、
前記指示操作部材を前記タッチ操作板から離隔する方向に付勢する付勢手段と、
を備えていることを特徴とするタッチ指示装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記操作可能範囲内の途中位置であってタッチ操作がオフ状態である半押し位置において前記指示操作部材を所定の安定した半押し操作状態で維持する半押し状態維持構造を有していることを特徴とする請求項１記載のタッチ指示装置。
【請求項３】
前記付勢手段は、第１付勢手段と第２付勢手段を備え、前記第１付勢手段は、少なくとも前記半押し位置から前記オフ位置の間で前記指示操作部材を付勢し、前記第２付勢手段は、前記オン位置から前記半押し位置までの間で前記指示操作部材を付勢することを特徴とする請求項２記載のタッチ指示装置。
【請求項４】
前記指示操作部材は、透明部材で形成され、該指示操作操作部材の前記対極部材の上部略中央位置に操作位置を示す操作マークが付与されている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指示装置。
【請求項５】
前記枠部材は、その側面の周方向の一部が所定周方向幅に渡って前記操作方向に所定長さに渡って切り取られて前記内部空間と外部とを連通する開口部が形成されており、
前記指示操作部材は、前記枠部材の前記開口部に進入する形状に形成され、
前記対極部材は、前記開口部に位置する前記指示操作部材に設けられている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指示装置。
【請求項６】
タッチ操作板表面の所定の操作位置でタッチのオン操作／オフ操作が行われるタッチ指示手段と、
該タッチ操作板上の前記タッチ指示手段と該タッチ指示手段に対向する位置に形成されているタッチセンサとの間に生成されて該タッチ指示手段のタッチ操作状態に応じて変化する静電容量に基づく該タッチ指示手段の該タッチ操作状態を検出する操作状態検出手段と、
前記操作状態検出手段の検出結果に応じて前記タッチ指示手段によるタッチ操作のオン／オフ状態を判定する判定手段と、
を備えたタッチパネル装置であって、
前記タッチ指示手段として、前記請求項１から請求項５のいずれかに記載のタッチ指示装置を備えていることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項７】
前記タッチパネル装置は、
前記タッチ操作板上から外れた位置であって該タッチ操作板と略同一平面上に形成された格納部と、
前記タッチ装置とひも状部材で連結され該ひも状部材を巻き取ることで該タッチ装置を前記格納部に格納する巻き取り手段と、
を備えていることを特徴とする請求項６記載のタッチパネル装置。
【請求項１】
タッチセンサに発生する静電容量の変化に基づいてタッチ操作板表面の所定の操作位置におけるタッチ操作のオン／オフ状態を検出するタッチパネル装置に用いられるタッチ指示装置であって、
所定の非導電性部材で所定の筒形状に形成され該筒形状の内部空間が前記タッチ操作板と交差する方向に形成されている枠部材と、
前記枠部材の前記内部空間内で前記タッチ操作板に対して離接する方向に操作移動可能に配設されている指示操作部材と、
前記指示操作部材の前記タッチ操作板側の面に設けられ該指示操作部材の操作位置に応じて前記タッチセンサとの間での前記静電容量を変化させる対極部材と、
前記枠部材の前記内部空間内における前記指示操作部材の前記操作移動を前記タッチ操作板から所定距離だけ離れたオフ位置と該タッチ操作板に近接したオン位置との間の操作可能範囲に規制する規制部材と、
前記指示操作部材を前記タッチ操作板から離隔する方向に付勢する付勢手段と、
を備えていることを特徴とするタッチ指示装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記操作可能範囲内の途中位置であってタッチ操作がオフ状態である半押し位置において前記指示操作部材を所定の安定した半押し操作状態で維持する半押し状態維持構造を有していることを特徴とする請求項１記載のタッチ指示装置。
【請求項３】
前記付勢手段は、第１付勢手段と第２付勢手段を備え、前記第１付勢手段は、少なくとも前記半押し位置から前記オフ位置の間で前記指示操作部材を付勢し、前記第２付勢手段は、前記オン位置から前記半押し位置までの間で前記指示操作部材を付勢することを特徴とする請求項２記載のタッチ指示装置。
【請求項４】
前記指示操作部材は、透明部材で形成され、該指示操作操作部材の前記対極部材の上部略中央位置に操作位置を示す操作マークが付与されている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指示装置。
【請求項５】
前記枠部材は、その側面の周方向の一部が所定周方向幅に渡って前記操作方向に所定長さに渡って切り取られて前記内部空間と外部とを連通する開口部が形成されており、
前記指示操作部材は、前記枠部材の前記開口部に進入する形状に形成され、
前記対極部材は、前記開口部に位置する前記指示操作部材に設けられている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指示装置。
【請求項６】
タッチ操作板表面の所定の操作位置でタッチのオン操作／オフ操作が行われるタッチ指示手段と、
該タッチ操作板上の前記タッチ指示手段と該タッチ指示手段に対向する位置に形成されているタッチセンサとの間に生成されて該タッチ指示手段のタッチ操作状態に応じて変化する静電容量に基づく該タッチ指示手段の該タッチ操作状態を検出する操作状態検出手段と、
前記操作状態検出手段の検出結果に応じて前記タッチ指示手段によるタッチ操作のオン／オフ状態を判定する判定手段と、
を備えたタッチパネル装置であって、
前記タッチ指示手段として、前記請求項１から請求項５のいずれかに記載のタッチ指示装置を備えていることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項７】
前記タッチパネル装置は、
前記タッチ操作板上から外れた位置であって該タッチ操作板と略同一平面上に形成された格納部と、
前記タッチ装置とひも状部材で連結され該ひも状部材を巻き取ることで該タッチ装置を前記格納部に格納する巻き取り手段と、
を備えていることを特徴とする請求項６記載のタッチパネル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１８１７５（Ｐ２０１０−２１８１７５Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６３６７６（Ｐ２００９−６３６７６）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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