(57)【要約】【課題】立体的な入力操作が可能な入力装置の多用途化を容易に実現できるようにすること。【解決手段】入力装置は、多面体形状を有する基部と、前記基部が有する複数の面の一部または全部に配置され、操作体の近接状態を検出する複数の検出電極と、を有する検出部と、前記検出部を取り囲む形状を有し、前記操作体による入力操作をガイドするガイド部材とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面体形状を有する基部と、前記基部が有する複数の面の一部または全部に配置され、操作体の近接状態を検出する複数の検出電極と、を有する検出部と、
前記検出部を取り囲む形状を有し、前記操作体による入力操作をガイドするガイド部材と
を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記ガイド部材は、
前記基部を覆うカバー形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記ガイド部材は、
ドーム形状を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記ガイド部材は、
弾性変形可能である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項５】
前記基部は、
前記検出電極が設けられている複数の平板状の基板が立体的に組み合わされることにより形成される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項６】
前記複数の基板の各々は、
外周縁部に接続部を有し、
当該基板の前記接続部と、隣接する基板の前記接続部とが、半田付けによって接続されることにより、前記隣接する基板と固着されるとともに、前記隣接する基板と電気的に接続される
ことを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
【請求項７】
前記接続部は、
前記外周縁部に沿って分割された形状を有するスルーホールである
ことを特徴とする請求項６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記検出部が実装される第２の基板をさらに備え、
前記検出部は、
前記複数の基板のうちのいずれかの基板における、前記第２の基板の表面と対向する縁部に設けられた前記接続部により、前記第２の基板と電気的に接続される
ことを特徴とする請求項６または７に記載の入力装置。
【請求項９】
前記基部は、
正多面体形状を有する
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記基部は、
正六面体形状を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の入力装置。
【請求項１１】
多面体形状を有する基部と、
前記基部が有する複数の面の一部または全部に配置され、操作体の近接状態を検出する複数の検出電極と
を備え、
前記基部は、
前記検出電極が設けられている複数の基板が立体的に組み合わされることにより形成される
ことを特徴とする入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体的に配置された複数のセンサにより、検出対象物の近接状態を検出する検出装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、半球状の立体構造物の表面に設けられた複数の静電容量式センサの検知電極により、操作者の指の接近を検知する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８２２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、操作面となる立体的構造物の形状を異ならせて、入力装置の他の用途に用いる場合、新たな立体的構造物の操作面に対して、複数の検知部を配置しなおす必要がある。このため、上記特許文献１の技術では、立体的な入力操作が可能な入力装置の多用途化を容易に実現することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態の入力装置は、多面体形状を有する基部と、前記基部が有する複数の面の一部または全部に配置され、操作体の近接状態を検出する複数の検出電極と、を有する検出部と、前記検出部を取り囲む形状を有し、前記操作体による入力操作をガイドするガイド部材とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
一実施形態によれば、立体的な入力操作が可能な入力装置の多用途化を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る入力装置の外観斜視図
【図２】一実施形態に係る入力装置の正面図
【図３】一実施形態に係る入力装置の電気的接続構成を示す図
【図４】一実施形態に係る入力装置が備える検出部の構成を示す断面図
【図５】一実施形態に係る入力装置が備える検出部の構成の変形例を示す断面図
【図６】一実施形態に係る入力装置における基板の構成を示す図
【図７】一実施形態に係る入力装置における基板の構成を示す図
【図８】一実施形態に係る入力装置が備える検出部の外観斜視図
【図９】一実施形態に係る入力装置が備えるガイド部材の変形例を示す外観斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。なお、以降の説明では、便宜上、図中Ｚ軸方向を、上下方向とし、図中Ｙ軸方向を、前後方向とし、図中Ｘ軸方向を、左右方向とする。
【０００９】
（入力装置１００の概要）
図１は、一実施形態に係る入力装置１００の外観斜視図である。図２は、一実施形態に係る入力装置１００の正面図である。図１および図２に示す入力装置１００は、操作体１０による入力操作が可能な装置である。例えば、入力装置１００は、端末装置、ゲーム機、車載機等の操作対象装置に対する各種入力操作を行うために用いられる。
【００１０】
図１に示すように、入力装置１００は、回路基板１０５、検出部１１０、およびガイド部材１３０を備える。
【００１１】
回路基板１０５は、「第２の基板」の一例である。回路基板１０５は、検出部１１０およびガイド部材１３０や、検出回路１４０等の各種電気部品が表面上に実装される平板状の部材である。回路基板１０５としては、例えば、ガラスエポキシ基板等の各種ＰＣＢ（Printed Circuit Board）を用いることができる。
【００１２】
検出部１１０は、基部１１２および複数の検出電極１１４を有する。基部１１２は、多面体形状を有する立体的構造物である。本実施形態では、基部１１２は、正六面体形状を有する。すなわち、基部１１２は、平面視において正方形状を有する複数の面を有する。
【００１３】
複数の検出電極１１４は、基部１１２が有する複数の面の一部または全部に設けられている。具体的には、検出電極１１４は、基部１１２が有する５つの面（上面および４つの側面）の各々に設けられている。各検出電極１１４は、当該検出電極１１４に対する操作体１０の近接状態を検出する。本実施形態では、各検出電極１１４は、静電容量方式により操作体１０の近接状態を検出する。検出電極１１４としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、金属膜（例えば、銀、銅、アルミとモリブデンとの複合素材）等、薄膜状の導体を用いることができる。
【００１４】
ガイド部材１３０は、基部１１２を覆う部材である。図１に示す例では、ガイド部材１３０は、上方に凸状のドーム形状を有している。ガイド部材１３０は、操作体１０による入力操作をガイドする。例えば、ガイド部材１３０は、当該ガイド部材１３０の表面に操作体１０を接触させる入力操作、当該ガイド部材１３０の表面に沿って操作体１０を移動させる入力操作等をガイドする。なお、ガイド部材１３０は、弾性素材（例えば、ゴム、シリコン等）が用いられていることにより、弾性変形可能である。これにより、ガイド部材１３０は、当該ガイド部材１３０の表面に沿った入力操作のみならず、当該ガイド部材１３０の弾性変形を伴う入力操作（例えば、ガイド部材１３０を押し込む入力操作等）が可能である。
【００１５】
入力装置１００は、操作体１０による入力操作（ガイド部材１３０に表面に対する入力操作）がなされた場合、複数の検出電極１１４の各々によって、操作体１０の近接状態に応じた静電容量の変化を検出することにより、当該入力操作の操作内容（例えば、操作体１０の接触位置、移動方向、移動距離等）を検出することができる。なお、図１では、操作体１０として操作者の指を示しているが、これに限らない。
【００１６】
（入力装置１００の電気的接続構成）
図３は、一実施形態に係る入力装置１００の電気的接続構成を示す図である。図３に示すように、入力装置１００は、複数の検出電極１１４、検出回路１４０、およびコントローラ１５０を備える。各検出電極１１４は、検出回路１４０に対して電気的に接続されている。また、検出回路１４０は、コントローラ１５０に対して電気的に接続されている。
【００１７】
各検出電極１１４は、検出回路１４０から交流電圧が印加されることによって駆動され、操作体１０の近接状態に応じて静電容量が変化すると、当該静電容量の変化に応じて電流値が変化する。各検出電極１１４の静電容量（すなわち、近接状態に応じた電流値）は、検出回路１４０によって検出される。検出回路１４０は、検出された各検出電極１１４の静電容量を、コントローラ１５０へ出力する。
【００１８】
コントローラ１５０は、検出回路１４０によって検出された各検出電極１１４の静電容量の変化に基づいて、入力装置１００に対する操作体１０による入力操作を検出する。例えば、コントローラ１５０は、各検出電極１１４の静電容量の変化に基づいて、ガイド部材１３０の表面における操作体１０の接触位置を検出する。そして、コントローラ１５０は、検出された操作体１０の接触位置を示す情報（例えば、座標値等）を、ホスト装置２００へ出力する。例えば、コントローラ１５０は、各検出電極１１４の静電容量の変化に基づいて、各検出電極１１４からの操作体１０の接触位置までの距離を算出する。そして、コントローラ１５０は、各検出電極１１４からの操作体１０の接触位置までの距離に基づき、公知の三角測量法を用いて、操作体１０の接触位置を特定する。
【００１９】
ホスト装置２００は、コントローラ１５０から出力された操作体１０の接触位置に基づいて、操作体１０の入力操作（例えば、タッチ操作、スライド操作等）を特定し、当該入力操作に応じた各種アプリケーション処理（例えば、入力処理、選択処理、移動処理、切替処理、拡大処理、縮小処理、ボリューム調整処理等）を行う。
【００２０】
例えば、入力装置１００は、一定の間隔で操作体１０の接触位置を検出し、操作体１０の接触位置を検出する毎に、当該接触位置を示す情報を、コントローラ１５０からホスト装置２００へ出力する。これにより、コントローラ１５０は、操作体１０の連続的な入力操作を特定することができる。
【００２１】
（入力装置１００が備える検出部１１０の構成）
図４は、一実施形態に係る入力装置１００が備える検出部１１０の構成を示す断面図（ＸＺ平面による断面図）である。図４に示すように、入力装置１００の検出部１１０は、回路基板１０５の表面に設置される。検出部１１０は、回路基板１０５の表面に設けられた接続端子１１５に対して、半田付けによって電気的に接続される。検出部１１０を構成する基部１１２は、中空の立方体形状を有している。基部１１２の各壁部（上壁部および側壁部）の外側表面には、検出電極１１４が設けられている。また、基部１１２の内部空間（底壁部の内側表面）には、検出回路１４０が設けられている。
【００２２】
また、基部１１２の各壁部（上壁部および側壁部）の内側表面には、シールド電極１１６が設けられている。すなわち、各検出電極１１４の裏側に、シールド電極１１６が設けられている。各シールド電極１１６は、検出回路１４０と電気的に接続されている。各シールド電極１１６は、検出回路１４０から検出電極１１４の駆動信号と同期した波形を有するシールド信号が加えられることにより、検出電極１１４と同電位となるように駆動される。これにより、シールド電極１１６は、検出電極１１４の裏側をシールドし、検出回路１４０からのノイズ等の影響による、検出電極１１４の静電容量の変動を抑制することができる。
【００２３】
（入力装置１００が備える検出部１１０の構成の変形例）
図５は、一実施形態に係る入力装置１００が備える検出部１１０の構成の変形例を示す断面図（ＸＺ平面による断面図）である。図５に示す変形例では、基部１１２の各壁部（上壁部および側壁部）の内側表面に、シールド電極１１６が設けられていない。また、図５に示す変形例では、基部１１２の内部空間（底壁部の内側表面）に、検出回路１４０が設けられていない。代わりに、図５に示す変形例では、回路基板１０５の裏面に、検出回路１４０が設けられている。これにより、図５に示す変形例では、検出回路１４０からのノイズ等による、検出電極１１４の静電容量の変動を抑制することができるようになっている。
【００２４】
図５に示す変形例では、各検出電極１１４を、シールド電極として使用することができる。例えば、一の検出電極１１４で操作体１０の検出を行う際に、他の検出電極１１４にシールド信号を加えることにより、他の検出電極１１４側からのノイズ等の影響による、一の検出電極１１４の静電容量の変動を抑制することができる。
【００２５】
なお、検出回路１４０は、基部１１２の内部に設けられていてもよく、回路基板１０５に設けられていてもよく、回路基板１０５の外部に設けられていてもよい。また、コントローラ１５０は、基部１１２の内部に設けられていてもよく、回路基板１０５に設けられていてもよく、回路基板１０５の外部に設けられていてもよい。
【００２６】
（検出部１１０における基板１１３の構成）
図６および図７は、一実施形態に係る入力装置１００における基板１１３の構成を示す図である。図６および図７は、検出部１１０が備える５つの基板１１３を展開した状態を示している。図６は、各基板１１３の外側表面を示している。図７は、各基板１１３の内側表面を示している。
【００２７】
図６および図７に示すように、検出部１１０は、複数の基板１１３を有している。各基板１１３は、平面視において正方形状を有している。各基板１１３としては、例えば、ガラスエポキシ基板等の各種ＰＣＢ（Printed Circuit Board）を用いることができる。また、図６に示すように、各基板１１３の外側表面には、平面視において正方形状を有する検出電極１１４が設けられている。また、図７に示すように、各基板１１３の内側表面には、平面視において正方形状を有するシールド電極１１６が設けられている。
【００２８】
また、図６および図７に示すように、各基板１１３の縁部には、当該縁部に沿って３つの接続部１１７が並べて設けられている。各接続部１１７は、平面視において半円形状を有している。各接続部１１７は、基板１１３の縁部に跨って形成されるスルーホールが、当該縁部に沿って分割されることによって形成される。すなわち、各接続部１１７は、金属膜によって表面が覆われており、これにより、半田付けが可能となっている。
【００２９】
また、各接続部１１７は、基板１１３の外側表面に露出した部分と、基板１１３の内側表面に露出した部分とが、スルーホールの内周面を覆う金属膜によって電気的に接続されている。また、各基板１１３において、検出電極１１４は、配線パターンによっていずれかの接続部１１７に接続されている。これにより、検出電極１１４は、接続部１１７を介して基板１１３の外部（例えば、他の基板１１３、回路基板１０５等）に接続できるようになっている。
【００３０】
また、各基板１１３の外側表面において、検出電極１１４の外側には、検出電極１１４の外周縁部に沿って延在する帯状のシールド電極１１８が設けられている。複数のシールド電極１１８は、複数の基板１１３が組み合わされることにより、接続部１１７を介して、互いに電気的に接続されるようになっている。したがって、いずれかのシールド電極１１８に接続されている接続部１１７を、回路基板１０５に接続することで、全てのシールド電極１１８が回路基板１０５に電気的に接続され、よって、全てのシールド電極１１８を一括駆動することができる。
【００３１】
（検出部１１０における基板１１３の接続構成）
図８は、一実施形態に係る入力装置１００が備える検出部１１０の外観斜視図である。図８に示すように、基部１１２は、正六面体形状を有しており、複数の基板１１３が立体的に組み合わされることにより形成される。具体的には、垂直状態の４つの基板１１３が角筒状に組み合わされることにより、基部１１２の４つの側壁部が形成される。さらに、各側壁部の上端部および下端部に対して、水平状態の２つの基板１１３が組み合わされることにより、基部１１２の上壁部および底壁部が形成される。その結果、図８に示すような、立方体形状の基部１１２が形成される。
【００３２】
ここで、図８に示すように、基部１１２は、互いに隣接する２つ基板１１３に着目すると、一方の基板１１３の縁部に設けられた３つの接続部１１７と、他方の基板１１３の縁部に設けられた３つの接続部１１７とが、互いに対向するようになっている。このため、基部１１２は、一方の基板１１３の３つの接続部１１７と、他方の基板１１３の３つの接続部１１７とが、半田付けによって互いに接続されることにより、互いに隣接する２つの基板１１３同士が固着されるとともに、互いに隣接する２つの基板１１３同士が電気的に接続されるようになっている。
【００３３】
また、検出部１１０が回路基板１０５の表面上に実装される場合、検出部１１０は、回路基板１０５の表面に設けられた接続端子１１５に対して、複数の基板１１３のうちのいずれかの基板１１３における、回路基板１０５の表面と対向する縁部（すなわち、下縁部）に設けられた接続部１１７が半田付けされることにより、回路基板１０５と電気的に接続される。
【００３４】
（入力装置１００が備える検出部１１０の構成の変形例）
図９は、一実施形態に係る入力装置１００が備えるガイド部材１３０の変形例を示す外観斜視図である。図９に示す入力装置１００は、ガイド部材１３０の代わりにガイド部材１３０Ａを備える点で、図１に示す入力装置１００と異なる。
【００３５】
本実施形態の入力装置１００は、ガイド部材１３０を、形状が異なるガイド部材１３０Ａに交換するだけで、交換後のガイド部材１３０Ａの形状に応じた操作体１０による入力操作を行うことができるようになる。なお、図９に示す入力装置１００において、ガイド部材１３０以外の構成部品（すなわち、検出部１１０および回路基板１０５）は、図１に示す入力装置１００と同一のものである。すなわち、本実施形態の入力装置１００は、ガイド部材１３０の形状を変更するだけで、様々な用途に利用することができる。
【００３６】
以上説明したように、一実施形態に係る入力装置１００は、多面体形状を有する基部１１２と、基部１１２が有する複数の面の一部または全部に配置され、操作体１０の近接状態を検出する複数の検出電極１１４と、を有する検出部１１０と、検出部１１０を取り囲む形状を有し、操作体１０による入力操作をガイドするガイド部材１３０とを備える。
【００３７】
これにより、一実施形態に係る入力装置１００は、検出部１１０を変更することなく、ガイド部材１３０を異なる形状のものに交換するだけで、交換後のガイド部材１３０の形状に応じた操作体１０による入力操作を行うことができるようになる。したがって、一実施形態に係る入力装置１００によれば、立体的な入力操作が可能な入力装置の多用途化を容易に実現できる。
【００３８】
また、一実施形態に係る入力装置１００において、ガイド部材１３０は、弾性変形可能である。
【００３９】
これにより、一実施形態に係る入力装置１００は、ガイド部材１３０の表面に沿った入力操作のみならず、ガイド部材１３０の弾性変形を伴う入力操作（例えば、ガイド部材１３０を押し込む入力操作等）を行うことができる。したがって、一実施形態に係る入力装置１００によれば、より多様な入力操作を行うことが可能な入力装置を実現できる。
【００４０】
また、一実施形態に係る入力装置１００において、基部１１２は、検出電極１１４が設けられている複数の平板状の基板１１３が立体的に組み合わされることにより形成される。
【００４１】
これにより、一実施形態に係る入力装置１００は、複数の基板１１３が立体的に組み合わせることにより、各面に検出電極１１４が配置された状態の基部１１２が形成されるため、別途検出電極１１４を配置する作業は不要である。したがって、一実施形態に係る入力装置１００によれば、検出部１１０の組み立てを容易に行うことができる。
【００４２】
また、一実施形態に係る入力装置１００において、複数の基板１１３の各々は、外周縁部に接続部１１７を有し、当該基板１１３の接続部１１７と、隣接する基板１１３の接続部１１７とが、半田付けによって接続されることにより、隣接する基板１１３と固着されるとともに、隣接する基板１１３と電気的に接続される。
【００４３】
これにより、一実施形態に係る入力装置１００は、接続部１１７に対する半田付けにより、隣接する基板１１３同士の固着と電気的接続とが同時になされる。したがって、一実施形態に係る入力装置１００によれば、検出部１１０の組み立てを容易に行うことができる。
【００４４】
また、一実施形態に係る入力装置１００において、接続部１１７は、基板１１３の縁部に跨って形成されるスルーホールが、当該縁部に沿って分割されることによって形成される。
【００４５】
これにより、一実施形態に係る入力装置１００は、基板１１３の一部を接続部１１７として用いることができ、すなわち、別途接続部１１７となる部材を設ける必要がない。したがって、一実施形態に係る入力装置１００によれば、検出部１１０の製造および組み立てを容易に行うことができる。
【００４６】
また、一実施形態に係る入力装置１００は、検出部１１０が実装される回路基板１０５をさらに備え、検出部１１０は、複数の基板１１３のうちのいずれかの基板１１３における、回路基板１０５の表面と対向する縁部に設けられた接続部１１７により、回路基板１０５と電気的に接続される。
【００４７】
これにより、一実施形態に係る入力装置１００は、接続部１１７に対する半田付けにより、回路基板１０５に対する検出部１１０の固定的な設置と電気的接続とが同時になされる。したがって、一実施形態に係る入力装置１００によれば、検出部１１０の設置を容易に行うことができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形または変更が可能である。
【００４９】
例えば、基部１１２は、少なくとも多面体形状を有するものであればよく、正六面体形状を有するものに限らない。例えば、基部１１２は、正六面体形状以外の正他面体形状を有するものであってもよく、正他面体形状以外の多面体形状を有するものであってもよい。
【００５０】
また、例えば、ガイド部材１３０は、少なくとも検出部１１０を取り囲むように設けられ、且つ、操作体１０による入力操作をガイドすることが可能なものであればよく、図１および図９で例示したような検出部１１０の全体を覆う形状のものに限らない。例えば、ガイド部材１３０は、棒状の部材から形成されるもの、網状の部材から形成されるもの等であってもよい。
【００５１】
また、例えば、上記実施形態では、基部１１２の各外側表面に１枚の検出電極１１４を設ける構成を採用しているが、これに限らず、基部１１２の各外側表面に複数枚の検出電極１１４を設ける構成を採用してもよい。これにより、検出電極１１４の数が増加し、且つ、各検出電極１１４の検出範囲が細分化されるため、操作体１０の位置の検出精度をより高めることができる。
【００５２】
また、例えば、上記実施形態では、弾性変形可能なガイド部材１３０を設ける構成を採用しているが、これに限らず、弾性変形不可能なガイド部材１３０を設ける構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０  操作体
１００  入力装置
１０５  回路基板（第２の基板）
１１０  検出部
１１２  基部
１１３  基板
１１４  検出電極
１１５  接続端子
１１６  シールド電極
１１７  接続部
１３０，１３０Ａ  ガイド部材
１４０  検出回路
１５０  コントローラ
【図１】
2020134979.tif 000003
【図２】
2020134979.tif 000004
【図３】
2020134979.tif 000005
【図４】
2020134979.tif 000006
【図５】
2020134979.tif 000007
【図６】
2020134979.tif 000008
【図７】
2020134979.tif 000009
【図８】
2020134979.tif 000010
【図９】
2020134979.tif 000011