(57)【要約】【課題】検出精度の低下を抑制することができるタッチパッドを提供する。【解決手段】タッチパッド１は、例えば、操作がなされる操作面２０を有する操作部２と、操作面２０の裏面２１と対向する表面４０を有し、光が透過する透明部材４と、操作部２と透明部材４との間に満たされた流動体７と、表面４０の裏側の裏面４１から透明部材４を撮像するカメラ６と、操作面２０になされた操作によって操作部２と透明部材４の距離が近づくことで撮像された画像６１に表れる、検出対象物が接触した接触点９０を中心とする接触領域２１０に基づいて接触点９０を算出する制御部８と、を備えて概略構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作がなされる操作面を有する操作部と、
前記操作面の裏面と対向する第１の面を有し、光が透過する透明部材と、
前記操作部と前記透明部材との間に満たされた流動体と、
前記第１の面の裏側の第２の面から前記透明部材を撮像する撮像部と、
前記操作面になされた操作によって前記操作部と前記透明部材の距離が近づくことで撮像された画像に表れる、検出対象物が接触した接触点を中心とする接触領域に基づいて前記接触点を算出する算出部と、
を備えたタッチパッド。
【請求項２】
前記流動体は、粘性流体である、
請求項１に記載のタッチパッド。
【請求項３】
前記流動体は、着色されている、
請求項１又は２に記載のタッチパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、駆動電極と検出電極とが容量結合するように基板の一面に配設され、駆動電極への駆動電圧の印加により容量結合に応じて検出電極で検出電圧が出力され、当該検出電極の検出電圧に基づいて基板上の物体の有無を検出する静電容量式タッチパッドが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の静電容量式タッチパッドは、基板、つまり操作がなされる操作面が大きくなると、配線などによりノイズの影響を受け易く、また配線などが長くなって抵抗値が大きくなって検出精度が低下し、その低下した検出精度を上げようとすると電極の数を増やさなければならないなどの問題がある。
【０００５】
従って本発明の目的は、検出精度の低下を抑制することができるタッチパッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、操作がなされる操作面を有する操作部と、操作面の裏面と対向する第１の面を有し、光が透過する透明部材と、操作部と透明部材との間に満たされた流動体と、第１の面の裏側の第２の面から透明部材を撮像する撮像部と、操作面になされた操作によって操作部と透明部材の距離が近づくことで撮像された画像に表れる、検出対象物が接触した接触点を中心とする接触領域に基づいて接触点を算出する算出部と、を備えたタッチパッドを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドの一例を側面から見た概略図であり、図１（ｂ）は、タッチパッドのブロック図の一例である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドになされた操作の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、タッチパッドのカメラが撮像した画像の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るタッチパッドの動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るタッチパッドは、操作がなされる操作面を有する操作部と、操作面の裏面と対向する第１の面を有し、光が透過する透明部材と、操作部と透明部材との間に満たされた流動体と、第１の面の裏側の第２の面から透明部材を撮像する撮像部と、操作面になされた操作によって操作部と透明部材の距離が近づくことで撮像された画像に表れる、検出対象物が接触した接触点を中心とする接触領域に基づいて接触点を算出する算出部と、を備えて概略構成されている。
【００１０】
このタッチパッドは、操作部と透明部材が近づくことで現れる接触領域に基づいて接触点を算出するので、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパッドと比べて、検出電極や配線などが必要なく、車両などのノイズが多い場所に配置したり、操作面を大きくしたりしても検出精度の低下を抑制することができる。
【００１１】
[実施の形態]
（タッチパッド１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドの一例を側面から見た概略図であり、図１（ｂ）は、タッチパッドのブロック図の一例である。図２（ａ）は、実施の形態に係るタッチパッドになされた操作の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、タッチパッドのカメラが撮像した画像の一例を示す概略図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な情報の流れを矢印で示している。さらに数値範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下の意味で用いるものとする。
【００１２】
タッチパッド１は、一例として、車両に搭載された電子機器を離れた位置で操作する遠隔操作装置である。このタッチパッド１は、例えば、タッチ操作やなぞり操作などを検出するように構成されている。そしてタッチパッド１は、例えば、電子機器の表示部に表示されたカーソルを移動させたり、アイコンを選択してドラッグアンドドロップを行ったり、地図画像やページのスクロールを行ったりできるように構成されている。
【００１３】
タッチパッド１は、例えば、図１（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、操作がなされる操作面２０を有する操作部２と、操作面２０の裏面２１と対向する第１の面（表面４０）を有し、光が透過する透明部材４と、操作部２と透明部材４との間に満たされた流動体７と、表面４０の裏側の第２の面（裏面４１）から透明部材４を撮像する撮像部としてのカメラ６と、操作面２０になされた操作によって操作部２と透明部材４の距離Ｌが近づくことで撮像された画像６１に表れる、検出対象物が接触した接触点９０を中心とする接触領域２１０に基づいて接触点９０を算出する算出部としての制御部８と、を備えて概略構成されている。
【００１４】
検出対象物は、一例として、図２（ａ）に示す操作指９であるがこれに限定されず、操作によって操作部２を変形させられる物であれば良い。
【００１５】
（操作部２の構成）
操作部２は、例えば、図２（ｂ）に示すように、矩形状を有している。また操作部２の大きさは、一例として、およそＡ４サイズである。さらに操作部２は、例えば、図２（ａ）に示すように、操作によって操作指９と操作面２０との接触点９０の周囲が変形するような柔軟性を有している。
【００１６】
操作部２は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂材料を用いてシート状に形成されている。この操作部２の厚みは、一例として、０．２〜０．４ｍｍ程度である。
【００１７】
操作部２は、例えば、図２（ｂ）の紙面左下を原点とする直交座標系であるＸＹ座標系が操作面２０に設定されている。このＸ軸は、例えば、図２（ｂ）の紙面において左から右に設定されている。Ｙ軸は、例えば、図２（ｂ）の紙面において下から上に設定されている。なおＸ座標及びＹ座標の数は、上記の例に限定されず、任意である。また操作面２０を上から見た場合、ＸＹ座標系の原点は、左上となる。
【００１８】
（透明部材４の構成）
透明部材４は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、操作部２に対応した矩形状を有している。なお透明部材４は、例えば、裏面４１側から見た際に操作部２の写像が裏面４１内に収まるように、操作部２よりもひと回り大きくされても良い。
【００１９】
この透明部材４は、例えば、光が裏面４１から内部に入射するガラスやＰＣ（ポリカーボネート）などを用いて形成されている。そして透明部材４は、操作部２との接触によって変形しない材料から形成されている。透明部材４の厚みは、一例として、１〜２ｍｍ程度である。
【００２０】
裏面４１から入射した光は、例えば、操作部２が透明ではない場合、裏面４１、透明部材４の表面４０と流動体７の境界面、及び流動体７と操作部２の裏面２１との境界面において反射する。操作部２が透明部材４に近づいた場合、例えば、図２（ｂ）に示すように、この反射した光が透過する光と強めあったり、弱め合ったりすることにより、接触点９０の近傍に他の領域と輝度が異なる領域が出現する。この輝度が異なる領域が画像６１における接触領域２１０である。
【００２１】
（カメラ６の構成）
カメラ６は、例えば、図１（ａ）に示すように、透明部材４の裏面４１を周期的に撮像するように、裏面４１側に配置されている。このカメラ６は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子を有して構成されている。
【００２２】
カメラ６は、撮像領域６０を撮像し、撮像した画像６１の情報である画像情報Ｓ１を生成して制御部８に出力する。この撮像領域６０は、少なくとも透明部材４の裏面４１が含まれるようにされている。
【００２３】
なお変形例としてタッチパッド１は、透明部材４の裏面４１を照明する照明装置を備えていても良い。また他の変形例としてタッチパッド１は、複数のカメラを備えていても良い。
【００２４】
（流動体７の構成）
流動体７は、操作部２と透明部材４との間に充填されている。この流動体７は、例えば、図２（ａ）に示すように、操作部２になされた操作によって接触点９０を中心に外に向かって押し出され、操作部２の裏面２１と透明部材４の表面４０との接触を可能とするものである。そして流動体７は、操作部２と操作指９との接触が解除されると、操作部２が元の形状に復帰するのに合わせて接触点９０であった点に向かって流れ込む。その結果、タッチパッド１は、元の形状に復帰する。
【００２５】
流動体７は、上述のような性質を有する液体やゲルを用いることができる。本実施の形態の流動体７は、液体の中でも粘性を有する粘性流体とされる。そしてこの粘性流体は、接触領域２１０と他の領域との差が出る程度に、任意の色に着色されている。
【００２６】
操作部２と透明部材４との距離Ｌは、一例として、０．３〜０．５ｍｍ程度とされる。従って流動体７は、一例として、この０．３〜０．５ｍｍ程度のすき間に充填されている。
【００２７】
（制御部８の構成）
制御部８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部８が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。
【００２８】
制御部８は、例えば、カメラ６から周期的に取得した画像情報Ｓ１から得られた画像６１に基づいて操作指９の接触点９０を検出するように構成されている。
【００２９】
操作者が操作指９によって操作を行った場合、例えば、図２（ａ）に示すように、操作指９の接触点９０を中心に周囲が変形し、操作部２の裏面２１が透明部材４と近接又は接触する。この近接又は接触によって、例えば、透明部材４の裏面４１から入射する光と、異なる媒質の境界面において反射した光と、が強めあったり、弱め合ったりして接触点９０を中心とする接触領域２１０が撮像された画像６１に含まれる。
【００３０】
制御部８は、この画像６１の接触領域２１０に基づいて操作指９が検出された接触点９０を算出する。この接触点９０は、例えば、接触領域２１０の中心や重心として算出される。なお制御部８は、複数の接触領域２１０が存在する場合、接触領域２１０ごとに接触点９０を算出する。従ってタッチパッド１は、マルチタッチが検出できるように構成されている。
【００３１】
ここで画像６１における接触領域２１０のＸ軸方向の長さや位置は、例えば、撮像された透明部材４と接触領域２１０との位置関係から求められる。また接触領域２１０のＹ軸方向の長さや位置は、例えば、撮像された透明部材４と接触領域２１０との位置関係から求められる。
【００３２】
制御部８は、算出した接触点９０の座標の情報を含む検出情報Ｓ２を生成し、接続された電子機器に出力する。
【００３３】
なお変形例として制御部８は、操作部２と透明部材４の距離Ｌと、接触領域２１０の輝度分布と、の関係、さらに距離Ｌと、当該距離Ｌとなるまで操作部２に付加される荷重と、の関係に基づいて輝度分布から付加された荷重を推定するように構成されても良い。そして制御部８は、推定された荷重に基づいてプッシュ操作を判定しても良い。この輝度分布は、例えば、透明部材４の厚みや操作部２と透明部材４との距離Ｌなどを適切に選択することにより、操作部２の変形部分が凸レンズのようになり、接触点９０を中心として明暗を繰り返すニュートンリングのような分布となる。
【００３４】
以下に、本実施の形態のタッチパッド１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。
【００３５】
（動作）
タッチパッド１のカメラ６は、撮像領域６０を撮像して画像情報Ｓ１を生成し、制御部８に出力する。そして制御部８は、画像情報Ｓ１を取得する（Ｓｔｅｐ１）。制御部８は、この画像情報Ｓ１から得た画像６１に基づいて接触領域２１０の有無を判定する。
【００３６】
制御部８は、接触領域２１０がある場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、接触点９０を算出する（Ｓｔｅｐ３）。そして制御部８は、算出した接触点９０に基づいて検出情報Ｓ２を生成し、接続された電子機器に出力すると（Ｓｔｅｐ４）、ステップ１に処理を進めて次の周期の画像情報Ｓ１を取得する。このタッチパッド１は、電源が遮断させるまで一連の動作を継続して行う。
【００３７】
ここでステップ２において制御部８は、接触領域２１０がない場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、ステップ１に処理を進めて次の周期の画像情報Ｓ１を取得する。
【００３８】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るタッチパッド１は、検出精度の低下を抑制することができる。具体的には、タッチパッド１は、検出電極や配線などが必要なく、操作部２と透明部材４とが近接又は接触することで画像６１に表れる接触領域２１０に基づいて接触点９０を算出するので、ノイズや大面積化が検出精度に与える影響が小さい。従ってタッチパッド１は、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパッドと比べて、車両などのノイズが多い場所に配置したり、操作面２０を大きくしたりしても検出精度の低下を抑制することができる。
【００３９】
タッチパッド１は、ノイズに強く、また検出電極や配線などを必要としないので、ノイズ対策を行ったり、検出電極や配線などを配置したりする場合と比べて、製造コストを低減させることができる。
【００４０】
タッチパッド１は、操作部２と透明部材４との間に流動体７が満たされているので、この構成を採用しない場合と比べて、操作部２が流動体７に支持されて操作部２と透明部材４との距離Ｌの差が抑制される。
【００４１】
タッチパッド１は、流動体７が色を有するので、透明な場合と比べて、画像６１に表れる接触領域２１０を認識し易く、検出精度が向上する。
【００４２】
タッチパッド１は、検出電極や配線などを必要としない簡素な構成でマルチタッチを検出することができる。
【００４３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１…タッチパッド、２…操作部、４…透明部材、６…カメラ、７…流動体、８…制御部、９…操作指、２０…操作面、２１…裏面、４０…表面、４１…裏面、６０…撮像領域、６１…画像、９０…接触点、２１０…接触領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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