(57)【要約】      （修正有）【課題】静電容量式のタッチパネルを用いて情報を入力する入力デバイスおよび方法を提供する。【解決手段】静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、静電的な電荷を保持する導電体１０５若しくは電子デバイス若しくはこれらを用いた電気回路によって構成される容量体１０９と、前記電極体と容量体１０９とを開閉可能に接続するスイッチ手段１０７を有し、前記電極体は、前記スイッチ１０７を介して接続した容量体１０９と結合することで前記タッチパネルによって有効な入力として検知可能となる静電容量を得るように構成した。【選択図】図３
2015075796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
静電的な電荷を保持する導電体若しくは電子デバイス若しくはこれらを用いた電気回路によって構成される容量体と、
前記電極体と容量体とを開閉可能に接続するスイッチ手段を有し、
前記電極体は、前記スイッチを介して接続した容量体と結合することで前記タッチパネルによって有効な入力として検知可能となる静電容量を得るように構成したことを特徴とする入力デバイス。
【請求項２】
前記電極体を複数設け、複数設けた当該電極体の全て若しくは一部の電極体に前記スイッチ手段を接続したことを特徴とする請求項１記載の入力デバイス。
【請求項３】
前記スイッチ手段を、ソフトウエアプログラム若しくは設定されたシーケンスによって駆動制御される電気駆動式デバイスによって構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の入力デバイス。
【請求項４】
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
当該電極体と物理的に分離させて設けた静電的な電荷を保持する容量体を有し、
前記電極体と容量体を接続することにより当該容量体が保持する電荷を前記電極体に移動可能に構成し、当該電荷の移動によって前記タッチパネルによる電極体の検知が可能となるように構成したことを特徴とする入力デバイス。
【請求項５】
静電容量検知式タッチパネルを備えた電子機器の入力デバイスであって、
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
前記電子機器が有する音声入出力端子、データ入出端子若しくは金属製筐体を介して、前記静電容量検知式タッチパネルを含む電子回路の一部と接続する接続手段を有し、
前記電極体と接続手段をスイッチ手段を介して接続したことを特徴とする入力デバイス。
【請求項６】
前記電極体を複数設け、複数設けた当該電極体の全て若しくは一部に前記スイッチ手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の入力デバイス。
【請求項７】
前記スイッチ手段を、ソフトウエアプログラム若しくは設定されたシーケンスによって駆動制御される電気駆動式デバイスによって構成したことを特徴とする請求項５または請求項６記載の入力デバイス。
【請求項８】
静電容量検知式タッチパネルを備えた電子機器の入力デバイスであって、
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
前記電子機器が有する音声入出力端子、データ入出端子若しくは金属製筐体を介して、直接若しくは間接的に前記静電容量検知式タッチパネルを含む電子回路の一部と接続する接続手段を有し、
前記接続手段を介して前記電極体を電子回路に接続することにより当該電極体の電位を前記電子回路の基準電位と一致させて前記タッチパネルとの間に電位差を形成し、当該電位差によって生じた静電容量の変化を前記タッチパネルによって検出するように構成したことを特徴とする入力デバイス。
【請求項９】
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
静電的な電荷を保持する導電体若しくは電子デバイス若しくはこれらを用いた電気回路によって構成される容量体を有し、
前記電極体は、前記容量体との結合により可能となる電荷の移動によって前記タッチパネルによって検知可能となるように構成したことを特徴とする入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量の変化を利用して入力を検知するタッチパネル用の入力デバイス、および当該入力デバイスに用いるアプリケーションプログラム等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、タブレット型端末、スマートフォンといった画像を表示するディスプレイが操作入力に用いるタッチパネル兼ねた携帯型の電子機器が多く用いられている。このような電子機器には、特許文献１に記載の指示された画面上の複数のポイントを同時に感知できるタッチ・スクリーン（以下、当該タッチ・スクリーンおよびこれと同様のデバイスを「タッチパネル」という）が用いられている。このようなタッチパネルは、液晶パネル等の画像表示面に近接させた層に静電容量の変化を検知する容量感知デバイスを微細間隔で複数配列して設けたものである。このように設けたタッチパネルは、画面に近接した複数の物体の位置座標や、画面上を移動する複数の物体の位置座標を同時に検知できるように構成されたものである。
【０００３】
上記タッチパネルは、特許文献１および特許文献２等にも記載されているように、画像が表示されるパネル上の一点を指先で触ったり、指先をスライドさせたり、タッチパネルに触れた二本の指先の間隔を連続的に検知することで、指示された座標の静的な座標のみならず、指示された座標の変化、指示された複数の座標の位置関係の変化を取得し電子機器内のプロセッサによって演算処理されるようになっている。指先等の接触位置に関する情報は、プロセッサによって特許文献１の図１７Ａ〜Ｃで図示されたフィルタリング処理によってノイズが除去され、指先で指示された位置の検出精度を高めている。
【０００４】
また、特許文献３には、前記タッチパネルに対する入力手段として、人のタッチ又は近接、及び物体との結合によって、情報担体のタッチ構造体の有効な電気静電容量を増大させることを可能とし、その結果情報担体を十分かつ確実に読み取ることができるように構成した容量性情報担体が開示されている。
特許文献３に記載されているように、タッチパネルは単に指策で操作するもののみならず、カード状に形成した情報担体等によって、保持した固有の情報をタッチパネルを介して読み取らせることができるものである。しかしながら、当該文献に記載されているものは、「この配置によれば、例えば、ユーザーが、関連した各結合面にタッチすると、少なくとも２つのイベントをトリガーすることができる。このようにして、ユーザーは情報担体によって例えばイエス／ノーの決定をトリガーすることができる。」（段落００４６）と記載されているように、ユーザーが結合面（タッチ構造体）にタッチすると、導電性のタッチポイントの位置を検出できるようにしたものである。
【特許文献１】特表２００７−５３３０４４号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８６００号公報
【特許文献３】特表２０１３−５２９８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３記載の情報担体は、上記のようにユーザーが結合面にタッチすることによって導電性のタッチポイントの位置を検出できるようにしたものである。したがって、人体が直接触れる場所を設けなければ、当該情報担体は電子機器によって読み取ることができないものである。
本願発明は当該事情に鑑み発明されたものであって、タッチパネルを利用して検出可能な人体との接触を必ずしも必要としない各種の用途および機構を有した入力デバイスを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を有する。すなわち、静電容量検知式のタッチパネルを備えた電子機器に対する入力デバイスであって、
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
静電的な電荷を保持する導電体若しくは電子デバイス若しくはこれらを用いた電気回路によって構成される容量体と、
前記電極体と容量体とを開閉可能に接続するスイッチ手段を有し、
前記電極体は、前記スイッチを介して接続した容量体と結合することで前記タッチパネルによって有効な入力として検知可能となる静電容量を得るように構成したことを特徴とする。当該構成により、スイッチ手段の操作に応じて、電子機器に対する入力を行うことができるようになる。
【０００７】
また、上記入力デバイスであって、前記電極体を複数設け、複数設けた当該電極体の全て若しくは一部に前記スイッチ手段を接続したことを特徴とするものであり、スイッチ手段の使用することでタッチパネルを介して電極体を検知させるものである。この場合、スイッチ手段と電極体とを一対一の関係で設けたり、一つのスイッチ手段によって複数の電極体を検知可能にするなど様々な仕様を提供できるものである。
【０００８】
また、上記入力デバイスであって、前記スイッチ手段をソフトウエアプログラム若しくは設定されたシーケンスによって駆動制御される電気駆動式デバイスによって構成したことを特徴とする。電極体のアクティブ／非アクティブを赤外線信号のようにパルス的に制御することにより、電極体を介して情報を取得するような装置を形成することができる。
【０００９】
また、静電容量検知式タッチパネルを備えた電子機器の入力デバイスであって、
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
当該電極体と物理的に分離させて設けた静電的な電荷を保持する容量体を有し、
前記電極体と容量体を接続することにより当該容量体が保持する電荷を前記電極体に移動可能に構成し、当該電荷の移動によって前記タッチパネルによる電極体の検知が可能となるように構成したことを特徴とする。
従来の入力デバイスは、人間が保有する静電容量の効果を利用して種々の検出を可能としているが、本発明は人間の接触を必ずとも必要としないものとなっている。
【００１０】
また、静電容量検知式タッチパネルを備えた電子機器の入力デバイスであって、
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
前記電子機器が有する音声入出力端子、データ入出端子若しくは金属製筐体を介して、前記静電容量検知式タッチパネルを含む電子回路の一部と接続する接続手段を有し、
前記電極体と接続手段をスイッチ手段を介して接続したことを特徴とする入力デバイス。本発明は人間の接触を必ずとも必要としない構造の他の例を提供するものである。
【００１１】
また、上記入力デバイスであって、前記電極体を複数設け、複数設けた当該電極体の全て若しくは一部に前記スイッチ手段を設けたことを特徴とする。スイッチ手段と電極体とを一対一の関係で設けたり、一つのスイッチ手段によって複数の電極体を検知可能にするなど様々な仕様を提供できるものである。
【００１２】
また、上記入力デバイスであって、前記スイッチ手段を、ソフトウエアプログラム若しくは設定されたシーケンスによって駆動制御される電気駆動式デバイスによって構成したことを特徴とする。電極体のアクティブ／非アクティブを赤外線信号のようにパルス的に制御することにより、電極体を介して情報を取得するような装置を形成することができる。
【００１３】
また、本発明は静電容量検知式タッチパネルを備えた電子機器の入力デバイスであって、
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
前記電子機器が有する音声入出力端子、データ入出端子若しくは金属製筐体を介して、直接若しくは間接的に前記静電容量検知式タッチパネルを含む電子回路の一部と接続する接続手段を有し、
前記接続手段を介して前記電極体を電子回路に接続することにより当該電極体の電位を前記電子回路の基準電位と一致させて前記タッチパネルとの間に電位差を形成し、当該電位差によって生じた静電容量の変化を前記タッチパネルによって検出するように構成したことを特徴とする入力デバイス。本発明は人間の接触を必ずとも必要としない構造の他の例を提供するものである。
【００１４】
また、本発明は入力デバイスであって、
静電容量検知式タッチパネルに対向して配置される対向面を有した電極体と、
静電的な電荷を保持する導電体若しくは電子デバイス若しくはこれらを用いた電気回路によって構成される容量体を有し、
前記電極体は、前記容量体との結合により可能となる電荷の移動によって前記タッチパネルによって検知可能となるように構成したことを特徴とする。
本発明は人間の接触を必ずとも必要としない構造の他の例を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る入力デバイスは、本来人体の接触を要件としていたタッチパネルに対して、人体の接触を必ずしも必要としない物品、方法、種々の応用を提供することができるものである。
基本的な構成としては、入力デバイスは人体が有する作用を代替する容量体を有していることを特徴とし、これにより人体による接触が無くても静電容量検知式タッチパネルを有する電子機器に対して、所定の入力を行うことができるという効果を有している。
また、基本的な構成としては、入力デバイスは人体が有する作用を、容量検知式タッチパネルを有する電子機器自体を利用して取得することができ、れにより人体による接触が無くても静電容量検知式タッチパネルを有する電子機器に対して、所定の入力を行うことができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る入力デバイスの一例を表した外観図である。
【図２】本発明に係る入力デバイスの一例であるスタンプの断面図等である。
【図３】本発明に係るスタンプ型に形成した入力デバイスの分解斜視図である。
【図４】本発明に係るスタンプ型に形成した入力デバイスの他の例に関する分解斜視図である。
【図５】本発明に係るコントローラー型の入力デバイスに関する説明図である。
【図６】本発明に係るコントローラー型の入力デバイスの使用例に関する説明図である。
【図７】本発明に係る他のコントローラー型の入力デバイスに関する説明図である。
【図８】本発明に係るカードリーダー搭載の入力デバイスに関する説明図である。
【図９】本発明に係るカード型の入力デバイスに関する説明図である。
【図１０】本発明に係るカード型の入力デバイスの分解斜視図である。
【図１１】本発明に係るカード型の入力デバイスの他の例に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１ａ、図１ｂは本発明にかかる入力デバイスの一例を表した外観図であり、その形態をスタンプ型に形成した情報入力スタンプ（以下「スタンプ」という）１０１を表している。スタンプ１０１は、スマートフォンやタブレット端末といった静電容量検知式のタッチパネルを備えた電子機器に対して用いるものであり、当該電子機器において実行されるプログラムによって処理可能な情報を入力するものである。
スタンプ１０１は、底面に前記電子機器のタッチパネルと対抗する情報保持面１０２を有し、当該情報保持面１０２を保持する筐体１０３を有している。筐体１０３には、手によって把持するために小径の円筒状に形成された把持部１０４が設けられており、当該把持部１０４を把持してスタンプ１０１の情報保持面１０２をタッチパネルの表面に当接させることができるようになっている。
【００１８】
図２（ａ）はスタンプ１０１の断面図であり、図３はスタンプ１０１の分解斜視図を表している。
情報保持面１０２には、直径約５ｍｍ程度の円形面を有する複数の導電体１０５が、同一面上に複数個設けられている。また、当該例では導電体１０５の円形表面と筐体１０３の底面である情報保持面１０２が同一面となるように形成される。各導電体１０５には、線径の細い導線１０６の一端が接続され、当該導線１０６の他端はスイッチパネル１０７上に形成されたスイッチ用電極１０８に接続されている。一例として、スイッチパネル１０７上に配置されるスイッチ用電極１０８は、各導電体１０５ごとに独立して放射状に設けられており、当該スイッチ用電極１０８の末端付近において各導電体１０５の導線１０６と接続されている。線径の細い導線を用いるのは、使用する導線が保持する静電容量を少なくするためである。
【００１９】
放射状に設けられたスイッチパネル１０７上のスイッチ用電極１０８の一つは、容量体１０９に接続されたスイッチ用電極１０８ａである。容量体１０９とは、内部で移動可能な電荷の多い（静電容量の多い）導電体のことであり、筐体に収容できる範囲でできるだけ長く形成することが望ましい。ただし、無制限に長くする必要はなく、使用する電子機器が有する性質スタンプ１０１の構造等を考慮して、電子機器が入力として検知できるしきい値を超えた静電容量を有するものであればよい。容量体１０９として備えるべき静電容量は、これをタッチパネルの対向する導電体１０５に接続したときに、当該導電体１０５に対してタッチパネルによって検出可能な電荷を供給できることが一応の目安である。
なお、前記容量体は、前記導電体の他に電子デバイス若しくはこれらを用いた電気回路によって構成してもよい。電子デバイスとは、トランジスタ、コンテセンサ、ＩＣ等の電気回路を構成するために用いることができる素子やソリッドステートリレー等の機能部品のことである。
【００２０】
前記容量体１０９に接続したスイッチ用電極１０８ａと他のスイッチ用電極１０８は、把持部１０４上部に設けたキートップ１１１の押下に連動して可逆的に下降する導電部材１１２を介して導通するようになっている。なお、スイッチの構造は図示した構造に限るものではなく、容量体１０９と各導電体１０５を結合できるものであれば他の構造を採用しても差し支えがない。
【００２１】
情報保持面１０２には９個の導電体１０５を配置可能に形成している。すなわち、導電体１０５の有無によって９個の導電体が全て無しの状態と全て有りの状態を含め、最大で２の９乗通りの配置の組み合わせを作ることが可能である。この配置の組み合わせを、例えば電子機器上で実行されるソフトウエアによってゲームを制御する情報として取得し、ゲームの実行に利用することができる。
【００２２】
なお、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、容量体を前述した導線に代えて金属箔１０９ｂを円筒状にしたものを把持部１０４の内面に設けてもよい。その他、効率よく静電容量を保持できるものであれば、各種の素材や形状を有したものを用いることができる。
人間を含めたすべての導体は、導体内で移動可能な電荷（静電容量）を保持している。保持する静電容量は導体の材質、大きさ、形状、物質、周囲の環境等によって異なるが、現在一般に利用されている静電容量検知式のタッチパネルは人間の接触を想定して設計されており、人間が有する静電容量によって指等の接触を検知することができるようになっている。一方、人間が有する程度の静電容量を有していれば、人間でなくともその接触を検知することができる。すなわち、金属線、金属板、コンデンサ等の電荷保持手段など導電性を有する様々な物質であって、人間が保持する程度の静電容量とタッチパネルに対向する所定の面積の電極面を有するものであれば近接を検出できるようになっている。すなわち本実施の形態に用いる容量体１０９は、金属線、金属箔、導電性樹脂などの導電体やコンデンサなどの電荷蓄積する電子デバイスおよびこれらを用いた電気回路によって構成することができる。ようするに、電子デバイスがタッチパネルを一方の電極としたコンデンサの他方の電極として機能できればよいのである。
【００２３】
本実施の形態では、容量体１０９、スイッチ用電極１０８ａ、導電体１０５、導線１０６およびスイッチ用電極１０８が有するそれぞれの静電容量の合成によって、導電体１０５表面に移動可能な電荷の必要量を確保することができ、タッチパネルによる検出を可能としている。すなわち、容量体１０９とスイッチ用電極１０８ａを除く導電体１０５、導線１０６およびスイッチ用電極１０８のみではタッチパネルによって入力と見なされる静電容量を有さず、これに容量体１０９とスイッチ用電極１０８ａを合成した場合にのみタッチパネルによって入力と見なす静電容量を有するように形成されている。
なお、導電体１０５の近接をタッチパネルが検知できる静電容量のしきい値がすべての電子機器において一定であるとは限らない。このため、使用する電子機器に応じて容量体１０９の静電容量を適宜調整して用いることができる。また、当然ながら検出制御を行うプログラムの仕様に応じて導電体１０５の大きさや容量体の大きさを定めるものであり、若しくは導電体１０５の大きさや容量体の大きさに応じて検出制御を行うプログラムの調整が行われる。
容量体１０９は保持している電荷が多い（静電容量が大きい）ほどタッチパネルによる検知が安定して行われる傾向がある。本発明は、このように容量体を有することを特徴としているが、スイッチによって容量体１０９と接続した場合に静電容量が一定のしきい値を超え、タッチパネルによって入力と見なすようにすることもより大きな特徴となっている。
なお、スタンプ１０１は導電体１０５と人体との接触を必要としないものであるが、人体との接触を妨げるわけではないので、製品の外観デザインや仕様に応じて人体が触れるための電極を筐体の表面に設けてもよいし設けなくてもよいものである。
また、上記の例は外観デザインをスタンプ型に形成したものを例示しているが、これを人形体などの造形物や置物のようなデザインとして形成してもよいものである。また上記の入力デバイスは容量体と導電体１０５をスイッチを介して結合しているが、スイッチを省きあらかじめこれらを結合したものでもよく、この場合人体の接触の有無にかかわらず、タッチパネルによって検出可能な入力デバイスを得ることができる。
【００２４】
次に、本発明にかかる入力デバイスの他の例を説明する。
前述したスタンプ１０１は、複数の導電体１０５をスイッチ手段を介して容量体１０９と接続することにより、タッチパネルにおける検出に十分な電荷を有するように構成したものである。これに対して本発明にかかる他の入力デバイスは、必ずしも容量体や人体との接触を必要としないものである。
図４に示した入力デバイスである情報入力スタンプ（以下「スタンプ」という）１２０は、前述したスタンプ１０１と同様の構成である情報保持面１０２、筐体１０３、把持部１０４、導電体１０５、導線１０６、スイッチパネル１０７、スイッチパネル１０７上に配置したスイッチ用電極１０８を有している。導電体１０５はスイッチパネル１０７上のスイッチ用電極１０８と細い導線を介して接続されている。さらに、把持部１０４上部に突出するように設けたキートップ１１１の押下に連動して可逆的に下降する導電部材１１２を有している。当該導電部材１１２は、スイッチパネル１０７上に配置したスイッチ用電極１０８ｂと他のスイッチ用電極１０８とを導通するように構成されている。電極１０８ｂには、一端を電子機器の音声入出力用に用いるミニプラグ１２１の電極端子に接続した被服導線１２２が接続されている。
【００２５】
一例としてミニプラグ１２１には、アース端子、左右独立した音声端子、信号入出力用端子の４極が設けられている。本実施の形態では、被服導線１２２は前記何れの端子に接続されていても構わないが、アース端子に接続されるのが望ましい。
タッチパネルは、コンデンサと同様の原理により近接した物体間に蓄積される電荷の変動を利用して検知するものである。タッチパネルが有する検出部は、物体の近接検知のために電圧が印加されており、電子機器が備える回路の基準電位（一般的に、アースあるいはグランド等と称される）に対して所定の電位差を有している。前記ミニプラグ１２１は、音声入出力用ソケットを介して前記電子機器の基準電位（若しくは検出部に対して電位差を有する部位）に接続されることで、スイッチ用電極１０８ｂを前記電子機器の基準電位と同電位にすることができる。このためスイッチ用電極１０８ｂに接続される導電体１０５は、タッチパネルの検出部に対して十分な電位差を構成することができ、キートップ１１１の押圧に伴うスイッチングに対する応答性を高めることができるようになっている。
また、ミニプラグ１２１を介して接続される電子機器が備える回路自体も静電容量を有しているので、当該回路が前述した実施例の容量体１０９と同様の機能を果たしている。
【００２６】
なお、ミニプラグ１２１とスイッチ用電極１０８ｂとを接続する経路の途中にコンデンサを設けてもよい。一方のコンデンサに正あるいは負の電荷の一方が引き寄せられ、他端にある中スイッチ用電極１０８ｂに接続した導電体１０５にコンデンサ側とは反対の電荷が集まりタッチパネルが有する検出部によって検出可能となる。このように、直流や交流といった電流が流れなくとも、導電体１０５を末端とする導電体内では静電的には直接接続しているのと同様の作用を生じる。
上記のようにコンデンサを介在させると、スイッチ用電極１０８ｂに接続した被服導線１２２を介して流れる電流を遮断することができ、想定できない原因によって電子機器に対して不用意な電流が流れるのを防止することができ、電子機器に対する安全性を高めることができるようになる。
【００２７】
次に、本入力デバイスのさらに他の例を説明する。
当該実施例は、複数の操作ボタンを有したゲーム用コントローラー（以下「コントローラー」という）１３０として形成した入力デバイスに関するものである。当該コントローラー１３０は、スマートフォン等の電子機器を保持するように構成した筐体１３１（１３１ａ、１３１ｂ）を有し、当該筐体に押圧等の操作をするための複数の操作スイッチ１３２、１３３を設けたものである。
図５（ａ）に示すようにコントローラー１３０は筐体１３１が左右に２分されており、図５（ｂ）に示すように左側筐体１３１ａと右側筐体１３１ｂが結合して一つの筐体を構成している。左側筐体１３１ａと右側筐体１３１ｂは、凸部１３４（１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ）と凹溝１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）を有しており、これらを互いに嵌め合うことにより両者を一体として結合するようになっている。
【００２８】
前記凸部１３４は、前記凹溝１３５内を互いに嵌り合った状体で平行移動できるように構成されており、互いの係合が解除することなく一定の範囲内で左側筐体１３１ａと右側筐体１３１ｂの間隔を広げたり縮めたりできるように係合している。
左側筐体１３１ａの左端にはキートップとして所謂十字型キーを設けた操作スイッチ１３２が設けられている。当該操作スイッチ１３２は、左側筐体１３１ａの左端に側方に向かって筐体の一部を膨出させた円柱状の膨出部１３６に設けられており、当該膨出部１３６内にスイッチを構成する電極部や導通部などの各手段が配置されている。また、当該膨出部１３６内には十字型キーの操作によって導通する電極に接続された金属その他の導電性素材からなる容量体が設けられている。なお、円柱状の膨出部１３６の底部は蓋体１３７によって塞がれるようになっており、当該蓋体１３７を金属若しくは導電性素材によって形成し、当該蓋体１３７を前述した容量体として用いてもよい。
【００２９】
左側筐体１３１ａには、スマートフォン等の電子機器を装着可能な装着部１３８が形成されている。装着部１３８は電子機器の左側部を中心とした外形を保持するとともに、保持した電子機器のタッチパネル面が表出するように形成されている。
また、左側筐体１３１ａには、装着した電子機器のタッチパネル表面に対向する入力部１３９が設けられている。入力部１３９のタッチパネル表面に対向する対向面には、４個の電極体（図示せず）が設けられている。当該電極体は、前述した導電体１０５と同様の構成および機能を有するものであり、個々の電極体は、線径の細い導線若しくはフレキシブル配線基板のような手段を介して前記操作スイッチ１３２によって開閉される電極に接続されている。
【００３０】
４個の電極体は、正方形若しくは菱形の頂点部に相当する位置に配置されている。当該配置は、電子機器によって実行されるアプリケーションプログラムに合わせて配置されている。
タッチパネルを有する電子機器で実行されるゲーム等のアプリケーションプログラムは、操作用のインターフェイスとしてタッチパネル上の所定箇所を操作のための入力領域として設定している。一般的な例では、使用者から見てタッチパネル上の左右手前側に、親指による接触を想定して菱形状の配置で４カ所の入力領域が設けられている。本実施の形態に係るコントローラー１３０は、アプリケーションプログラムによってこのように設定された各入力領域に対向するように電極体が配置されている。そして、当該電極体がアクティブになった場合に、アプリケーションプログラムによって所定位置の入力領域が操作されたものとみなしてゲーム等を進行させるようになっているものである。
【００３１】
十字キーは、中央部をピボット点として前後および左右に傾けることができ、前方に傾けた場合には前方側に設けたスイッチを押下して、対応する電極体と接続されたスイッチ用電極と、容量体に接続した電極とを結合させる。以下、各方向についても同様に、各方向に対応した電極体と接続されたスイッチ用電極と、容量体に接続した電極とを結合するようになっている。
十字キーの操作によって容量体と結合された電極体は、静電容量が増加することでタッチパネルとの間で生じるキャパシタ効果によって入力として検出される。そして、十字キーの操作によって、タッチパネル上に設けられた各入力領域が操作されたのと同様に、ゲーム実行中に表示されている物体の移動方向を制御する等の使用の仕方が可能となる。
【００３２】
右側筐体１３１ｂも、基本的な構成は左側筐体１３１ａと同様であり、十字キーの代わりに独立して押下可能な４個の押圧キーが設けられているものである。
右側筐体１３１ｂには、スマートフォン等の電子機器を装着可能な装着部１３８ｂが形成されている。装着部１３８ｂは電子機器の右側部を中心とした外形を保持するとともに、保持した電子機器のタッチパネル面が表出するように形成されている。
また、右側筐体１３１ｂには、装着した電子機器のタッチパネル表面に対向する入力部１３９ｂが設けられている。入力部１３９ｂのタッチパネル表面に対向する対向面には、左側筐体１３１ａと同様に４個の電極体が設けられている。
押圧式のスイッチ１３３の操作によって容量体と結合された電極体は、静電容量が増加することでタッチパネルとの間で生じるキャパシタ効果によって入力として検出される。そして、押圧キーの操作によって、タッチパネル上に設けられた各入力領域が操作されたのと同様に、ゲーム実行中に表示されている物体の挙動を制御したり各種のコマンドを実行する等の使い方が可能となる。
【００３３】
コントローラー１３０は、図６（ａ）に示すように概略矩形に形成された電子機器Ｓの外形を左側筐体１３１ａと右側筐体１３１ｂによって挟み込むように保持するようになっており、電子機器を装着した場合に当該電子機器の左右側部に親指で操作可能な前記十字キーや押圧キーが配置されるように構成したものである。また、コントローラー１３０は、電子機器を横にした状態と縦にした状態（図６（ｂ））の何れであっても電子機器を保持できるようになっており、縦横何れの姿勢であってもタッチパネル上の所定位置に入力部１３９、１３９ｂが配置されるようになっている。
なお、入力部は筐体に対して固定されている場合の他、電子機器や実行されるアプリケーションプログラムに応じて、その位置を変更できるように構成してもよい。
また、前述したコントローラーは容量体を用いた例を説明しているが、前述した例のように当該容量体に代えて、ミニプラグ等によって電子機器の基準電位（若しくは検出部に対して電位差を有する部位）に接続されることで、スイッチ用電極を前記電子機器の基準電位と同電位にするように構成しても良い。
また、スイッチに接続される電極の一方を容量体に代えて人体が導通する導電体に接続してもよい。また、容量体自体を人体が接触できるように構成しても良い。
【００３４】
上記に示したコントローラー１３０は、筐体の左右に押圧式のスイッチ１３２、１３３を設け、電子機器のタッチパネル表面に対向するように固定された入力部を設けたものである。これに対して、入力部若しくは入力部に設けた電極体をタッチパネル上で移動可能に設けてもよい。
例えば、図７に示したコントローラー１４０は、使用者によって操作される回転式のダイヤル１５０や一定の範囲内を往復的に揺動するレバー等を設け、これらダイヤル１５０若しくはレバーの操作に応じて、入力部１５１がスライダーとしてタッチパネル上で移動するように構成したものである。また、固定した入力部１５１内でタッチパネルに対向する電極体をスライダーとしてダイヤル１５０に連動させて移動するように構成してもよい。
【００３５】
具体的には、ダイヤル１５０を筐体に対して回転可能に構成し、ダイヤル１５０にピニオンを取り付け、当該ピニオンを咬合するラックを入力部１５１に設けるなどの機構を設けることで、ダイヤル１５０の回転に連動させて入力部１５１をスライドするように往復移動させることができる。これにより、入力部１５１に設けた電極体をタッチパネル上で移動させ、当該移動をタッチパネルに対する情報の入力（アプリケーションプログラムの制御）等に利用することができる。
また、スライドする入力部１５１内に容量体と電極体を収容すると、入力部１５１と外部とを配線で接続する必要がないので、断線などによる不具合を生じることがないようになっている。
【００３６】
このように、ダイヤル１５０やレバー等の操作によって電極体を設けた入力部１５１や電極体自体を一定範囲内で移動できるように構成すると、アプリケーションプログラムによってタッチパネル上に表示されたスライド式のスイッチをダイヤルやレバー等の操作によって操作できるようになる。例えば、レーシングゲームや電車の走行ゲーム等のアプリケーションプログラムにおいて、車両の走行スピードを低・中・高等の大ざっぱな入力ではなく、下限（低速）から上限（高速）の間におけるレベルを無段階的に調節することができるようになる。すなわち、速度やレベルの調節を細かく行えるような操作が可能となる。
【００３７】
次に、入力デバイスのさらに他の例を説明する。図８（ａ）、図８（ｂ）は入力デバイスをクレジットカード等の磁気情報等を読み取るリーダーを備えたカードリーダー１６０として構成したものである。当該カードリーダー１６０は、電子機器の表裏を挟むように装着することができるスリット状の装着部１６１を有しており、当該装着部１６１の内面にタッチパネルの表面に近接する対向面１６２および当該対向面１６２に設けられた電極体（図示せず）を有している。電極体の数は、対応するソフトウエアによって設定された入力部の大きさや数に応じて１個または２個以上が設けられている。
当該電極体は、一例として前述したものと同様に直径５ｍｍ程度の円形状の平面を成す対向面を有しており、細い導線若しくはフレキシブル配線基板等の保持する静電容量の少ない配線を利用して電子回路として構成された制御手段に接続されている。
【００３８】
当該制御手段は、プログラムを実行する演算手段若しくは記憶された一定の動作を実行するシーケンス実行手段が設けられており、これら演算手段若しくはシーケンス実行手段によって制御されるリレー等のスイッチ手段が設けられている。当該スイッチ手段は前記電極体と容量体の間に設けられており、前記制御手段による制御によって電極体と容量体を接続するようになっている。なお、ソリッドステートリレー等のリレーに変えて半導体素子を用いたスイッチ手段を用いてもよい。
【００３９】
前記制御手段によってスイッチ手段の開閉制御を行うと、電極体と容量体が接続されている時間（Ｈ）と接続されていない時間（Ｌ）とを正確に制御することができる。電極体と容量体が接続されている時間（Ｈ）は、電極体は容量体と結合して静電容量が増加しタッチパネルとの間で検出に十分な静電的な結合が行われるようになる。一方、電極体と容量体を接続していない時間（Ｌ）は、電極体が保持する静電容量が小さくタッチパネルとの間に生じる電位差によって引き寄せられる電荷量が不十分となり検出に十分な静電的な結合が困難になる。このような仕組みにより、パルス的な一定の時間間隔を基準単位としてＨとＬの発生時間を組み合わせ、この組み合わせ応じたスイッチ制御を行うことができる。
前述したように電極体は容量体と接続されているときにタッチパネルによって検出可能となるのでスイッチ手段が閉じている時には検出され、スイッチ手段が開いている時には検出されない。このため、前記電子制御によりスイッチ手段の開閉制御を行うと、パルス的に開閉するスイッチ制御に応じて、タッチパネルによって電極体の検出、非検出が行われることになる。
【００４０】
上記の仕組みは、例えばキャッシュカードＣのような磁気カードの情報をカードリーダー１６０に設けた磁気ヘッド１６３で読み取り、これを前記スイッチ手段の開閉情報に変換することで磁気カードの情報を容量体と電極体との結合と非結合の組み合わせとして反映させるものである。そして、タッチパネルを備えた電子機器は、容量体と電極体の結合および非結合を、所定のアプリケーションプログラムによって検出し、これをカードリーダーが読み取った磁気カードの情報として取得することができるものである。
本実施例では、このように磁気カードの情報を電極体を介してタッチパネルで読み取ることができるものであり、スマートフォン等の携帯端末を利用してクレジットの決済をする等の利用ができるようになる。
なお、ＩＣカードであれば、ＩＣカードに設けられている電極を介してＩＣに記憶されている情報を読み取り、これをスイッチ手段の開閉情報に変換することで電極体を介してタッチパネルで読み取ることができるようになる。また、情報を保持した媒体に適応した各種のリーダー手段を接続することで、磁気カードに限らず各種媒体が保持する情報をタッチパネルを介して取得することができるようになる。
【００４１】
前述した各例では手動若しくは電子制御によって電極体と容量体とを接続することによって、これをタッチパネルで検出できるように構成している。
一方、前記電極体は、対向するタッチパネルとの間で電位差を有するように構成しタッチパネル側の検出部と極性が反対の電荷を保持するように構成すれば、前記容量体を用いなくてもタッチパネルによって電極体を検出できるようになる。これは、トランジスタ、コンデンサ、抵抗、ダイオード等の電子デバイスの組み合わせによって構成した電子回路によって実現可能である。このように、前記容量体に変えてこれを電子回路によって構成することも可能となっている。
【００４２】
次に、入力デバイスをカード状に形成した場合について説明する。
図９（ａ）は本発明を適用したゲーム用カード１と当該ゲーム用カード１を入力デバイスとして使用する電子機器である携帯端末Ｓを表している。図９（ｂ）は当該ゲーム用カード１を携帯端末Ｓの画像表示領域（画面）５上に重ねた状態を表している。タブレット型に形成された携帯端末Ｓの画像表示領域５には、前述した各例と同様に静電容量の変化を検知することができるタッチパネルが設けられている。
【００４３】
本実施例に係るゲーム用カード１は、一般的な遊技用のトランプカード、トレーディングカード、対戦ゲーム用カードとして販売されているものと同程度の外形形状に形成されたものであり、紙、合成樹脂、プリント基板に用いる絶縁素材、若しくはこれらの複合品等適宜の材質や素材によって形成されるものである。
図９に示したゲーム用カード１は、一例として紙を素材とした対戦ゲーム用カードとして形成している。このため、ゲーム用カード１の表面には、ゲームに登場するキャラクター画像や、そのキャラクターに関する情報やパラメーターが印刷によって表示されている。印刷される情報等は、ゲームその他のコンテンツに応じた内容である。
ゲーム用カード１には詳細には、後述するように導体部を内蔵した２層若しくは複数層を成す肉厚１ｍｍ程度の積層体として形成されたものである。
【００４４】
図１０は、上記ゲーム用カード１の内部構造の一例を表している。ゲーム用カード１は紙を素材としたベースシート７と、同じく紙を素材とした表層シート８の積層体として形成されている。紙は絶縁性のある素材である。ゲーム用カード１の中間層となるベースシート７の表面には、導電性のあるインクや顔料を用いた印刷又は金属箔等の貼り付け等により形成された一定以上の面積を有する小領域が複数形成されている。当該小領域は、タッチパネルが有する静電容量の検出素子によって検出可能な被検出部９として機能する導電部である。
本実施の形態における被検出部９は、直径５ｍｍの円形の小領域として形成されており、同様の形状を成す複数の被検出部９が、被検出部９を設けない部位を混在させて（図１０に示した例では、被検出部９を最大限に設けた状態を例示している。）カード１の略半分の領域（検出領域１０ａ若しくは１０ｂの一方、若しくは検出領域１０ａ若しくは１０ｂの双方）にマトリクス状に配置されている。
【００４５】
前記被検出部９は、導電性を有する幅の狭い導通路１１によって互いに電気的に接続されている。
前記図１０に示したカード１の場合、検出領域１０ａに搭載した各被検出部９と検出領域１０ｂに搭載した各被検出部９は、一方の領域の被検出部が他方の領域の被検出部に対する容量体として機能するようになっている。すなわち、検出領域１０ａの被検出部９を携帯端末Ｓのタッチパネル表面に近接させると、検出領域１０ｂに搭載した被検出部９が容量体として機能して、検出領域１０ａと検出領域１０ｂが有する被検出部９間において電荷の移動（偏り）が生じ、検出領域１０ａの被検出部９にタッチパネル側とはの極性の異なる電荷を移動させるようにする。そうすることによって、検出領域１０ａの被検出部９が人間が接触しているのと同様の状態となり携帯端末Ｓによって検出することが可能になる。
【００４６】
また、他方の検出領域１０ｂの被検出部９を携帯端末Ｓによって認識させる場合には、検出領域１０ａに搭載した被検出部９が容量体として機能し、検出領域１０ａと検出領域１０ｂが有する被検出部９間において電荷の移動（偏り）を許容し、検出領域１０ｂの被検出部９が人間が接触しているのと同様の状態となり携帯端末Ｓによって検出することが可能になる。
被検出部９が容量体として機能するには、一定以上の静電容量を有していることが必要であるが、これは容量体を構成する素材や形状、電子機器の感度、使用するアプリケーションプログラム等によって僅かながらに異なるものである。したがって、これらの仕様等考慮して容量体が形成され、かつアプリケーションプログラムが形成される。
【００４７】
前記図１０に示したカード１は、検出領域１０ａと検出領域１０ｂにそれぞれ被検出部９が設けられており、各領域で被検出部９の配置の組み合わせが異なることにより少なくとも２つの情報を保持することができる。携帯端末Ｓに対して、検出領域１０ａに保持した情報を取得させたり、検出領域１０ｂに保持した情報を取得させたりという情報の使いわけを行うことができるという作用を有している。
【００４８】
上記の例では、複数の被検出部９と各被検出部９を接続する幅の狭い導通路１１をオフセット印刷若しくはシルクスクリーン印刷、インクジェットその他の印刷方法によってこれらを形成している。この例で重要なのは、導通路１１を狭く形成し、導通路１１自体が保持する電荷を少なくして、被検出部９を検出する際にノイズとして作用しないようにすることである。
指先の接触を検知するタッチパネルの場合、手指と導通させていても先の尖ったペンのようなものを接触させても入力と見なさない処理が行われる。これは検出した情報がノイズであるのか正しい入力であるのかを判定するのが難しいからであり、機器の誤動作を防止するためにタッチパネルに対して一定面積以上の接触があった場合に正しい入力であると判断する処理を行っている。
最近主流のスマートフォンやタブレット端末では、指先の接触する形状や面積にあわせて約直径５ｍｍ程度の円形領域が認識された場合、これを正しい入力として判定するようになっている。本実施の形態における被検出部９は、このような現在主流の機種に合わせて直径を約５ｍｍ程度の円形に形成している。
【００４９】
電子機器４によっては入力と見なすことができる領域の大きさに差があり、機器の演算速度や処理プログラム等によっても判定精度の差が生じる場合がある。また、将来的に検出精度が向上した場合には被検出部９の形状や大きさの見直しが図られることになるが、上記直径５ｍｍの円形というのは現時点の携帯端末Ｓが有する平均的なスペックにあわせた大きさである。
要するに、静電容量の変化を入力として受け付けることができる大きさに合わせて被検出部９および導通路１１の形状と大きさを設定する。そして、これら被検出部９等の配置や組み合わせを一かたまりの情報として取得し、ゲーム用カード１が有する固有の識別情報若しくはデータとして各種のプログラムで利用できるようにすることが本実施の形態の技術的な趣旨である。
したがって、上記直径５ｍｍの円形というのは一つの例であり固定的なものではない。なお、導通路１１は認識されることを意図していないためできるだけ狭く形成されるが、被検出部９と導通路１１を合わせて一つの被検出部と見なすようにすることもできる。これらの被検出部や導通路の形状は、実行するアプリケーションプログラムに合わせて決定されるものである。
【００５０】
ゲーム用カード１として形成した場合、ベースシート７の肉厚が厚くなり過ぎないように配慮される。これは、ベースシート７の肉厚が厚いと被検出部９と静電容量を検出する素子との距離が遠くなり検出精度が低くなるからである。すなわち、被検出部９と検出素子との距離が遠くなると、一定の形状と面積を有する被検出部９の輪郭が次第に不鮮明となり、被検出部９であるのかないのかという判定が難しくなることによる。
したがって、両者の距離は、コンデンサに用いる電極と同様に、電気的な導通を起こさないことを条件にできるだけ近接して配置されることが望ましい。
【００５１】
図１１は、前記カード１の他の形態を表した説明図である。
図１１（ａ）は、カード１ａの略半分の領域を検出領域１０ａとして複数の被検出部９を設けたものである。そして、被検出部９の配列の組み合わせによって、検出可能な異なる情報を保持させるものである。カード１ａの略半分の領域には、容量体３ａを設けている。カード１ａに設けた容量体３ａは、一例として導電体を板状に形成したものであり、金属箔、導電性印刷による印刷等によって構成したものである。
また、図１１（ｂ）は、カード１ｂの略半分の領域を検出領域１０ａとして複数の被検出部９を設けたものである。そして、カード１ｂの略半分の領域には、容量体３ｂとして導電体を線状に設けたものを設けている。容量体３ｂは、プリント配線基板の回路のような線路を金属箔で形成したり、導電性インクや顔料を用いた印刷等によって構成したものである。また、導線によって形成してもよい。
【００５２】
容量体３ａおよび容量体３ｂは、携帯端末Ｓによる検出時にはタッチパネルとは重ならないようにすることが望ましい。本発明の各デバイスはタッチパネルとの電位差によって電荷が引き寄せられて被検出部９に電荷が偏ることによって検出が可能になるものである。しかし、容量体までもがタッチパネルに近接してしまうと、カード内での電荷の移動が不十分になり被検出部９に十分な電荷が移動せず検出が不十分になってしまうからである。
このため、 容量体３ａおよび容量体３ｂと検出領域１０ａとの間には、タッチパネルによる検出時に容量体が影響を及ぼさないように一定幅の空白領域１２を設けることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、静電容量検知式のタッチパネルを有した種々の電子機器に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１  情報入力スタンプ（スタンプ）
１０２  情報保持面
１０３  筐体
１０４  把持部
１０５  導電体
１０６  導線
１０７  スイッチパネル
１０８  スイッチ用電極
１０８ａ  スイッチ用電極
１０９  容量体
１１１  キートップ
１１２  導電部材
１２０  情報入力スタンプ（スタンプ）
１２１  ミニプラグ
１２２  被服導線
１３０  ゲーム用コントローラー（コントローラー）
１３１  筐体
１３２、１３３  操作スイッチ
１３１ａ  左側筐体
１３１ｂ  右側筐体
１３４（１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ）  凸部
１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）  凹溝
１３６  膨出部
１３７  蓋体
１３８  装着部
１３８ｂ  装着部
１３９  入力部
１３９ｂ  入力部
１４０  電極体
１６０  カードリーダー
１６１  装着部
１６２  対向面
１６３  磁気ヘッド
Ｃ  キャッシュカード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015075796.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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