(57)【要約】【課題】回路構成が簡素で低コスト且つ小型でありながら、耐久性があり、感度や反応性が高い、タッチスイッチ装置およびタッチスイッチ方法を提供する【解決手段】商用電源から入力される交流電流を所定の電圧に降圧するトランス１３と、当該トランス１３により降圧された交流電流を整流する整流回路１５と、当該整流回路１５により整流された直流電流の脈動をを平滑化する平滑回路１６と、当該平滑回路１６により平滑化された直流電流のＧＮＤに接続され、操作をするために人が皮膚接触可能なタッチ部材１７と、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間には、電圧変化を検出する電圧変化検出手段１８とを有し、人が該タッチ部材１７に皮膚接触した際に、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間で生じる電圧変化を該電圧変化検出手段１８で検出し、一定電圧以上の変化があった場合にスイッチ作動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から入力される交流電流を所定の電圧に降圧するトランスと、
当該トランスにより降圧された交流電流を整流する整流回路と、    
当該整流回路により整流された直流電流の脈動をを平滑化する平滑回路と、
当該平滑回路により平滑化された直流電流のＧＮＤに接続され、操作をするために人が皮膚接触可能なタッチ部材と、
平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間には、電圧変化を検出する電圧変化検出手段とを有し、
人が該タッチ部材に皮膚接触した際に、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間で生じる電圧変化を該電圧変化検出手段で検出し、一定電圧以上の変化があった場合にスイッチ作動することを特徴とする、タッチスイッチ装置。
【請求項２】
平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間には、コンデンサが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項３】
前記電圧変化検出手段は、コンパレータ、或いは微分回路から成ることを特徴とする、請求項１、或いは請求項２に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項４】
前記電圧変化検出手段は、平滑化フィルターを介して平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間に設けられることを特徴とする、請求項１〜請求項３に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項５】
前記タッチ部材は、金属プレートであることを特徴とする、請求項１〜請求項４に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項６】
前記タッチ部材は、無線ＬＡＮのアクセスポイントにおいて、ネットワークアクセス設定用スイッチとして設けられることを特徴とする、請求項１〜請求項５に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項７】
前記タッチ部材は、表示装置に設けられたことを特徴とする、請求項１〜請求項４に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項８】
前記表示装置は、液晶、ＣＲＴ、ＰＤＰ、あるいは有機ＥＬのうちの何れかであることを特徴とする、請求項７に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項９】
前記タッチ部材を備えた表示装置は、金融機関のＡＴＭに設けられたことを特徴とする、請求項７〜請求項８に記載のタッチスイッチ装置。
【請求項１０】
商用電源から入力される交流電流を所定の電圧に降圧した上、整流、平滑化した直流電流のＧＮＤに接続した、人が皮膚接触可能なタッチ部材に、人が皮膚接触した際に、該ＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間で生じる電圧変化を検出し、一定電圧以上の変化があった場合にスイッチ作動させることを特徴とする、タッチスイッチ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が皮膚接触することでスイッチ作動する、タッチスイッチ装置およびタッチスイッチ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像面上の入力位置を指などの皮膚で接触すると、その位置に応じた電流信号を出力する所謂タッチスイッチが、例えば金融機関のＡＴＭなどにおいて広く使われている。
タッチスイッチは、軽くタッチするだけで、瞬時に反応し得る他、表示装置全面に装着することで、表示機能を兼ねることができるといった、優れた長所がある。
【０００３】
こうしたタッチスイッチの長所を生かした代表的な例として、静電容量型タッチスイッチが挙げられる。当該静電容量型タッチスイッチは、例えば透明基板の全面に所定の面抵抗を持つ透明導電膜を設けることによって構成され、使用に際しては液晶画面等の表示装置前面に装着される。
【０００４】
透明導電膜の周縁部には一定ピッチで電極端子が設けられ、この電極端子を介して透明導電膜とタッチ位置検知回路が接続される。透明導電膜上の任意の点に指等の皮膚を接触させると、透明導電膜は、タッチされた点で人体の静電容量を介して接地され、各電極端子と接地ラインとの間の抵抗値に変化が生じる。この変化がタッチ位置検知回路によって検知され、これによって、表示装置上の座標が入力される。金融機関のＡＴＭでは、この構造を採用している場合が多い。
【０００５】
又、静電容量型タッチスイッチは、こうした液晶等の画面上に設けられ、表示機能を有するものの他、表示機能のない、単純なスイッチとして用いられる場合もあり、この場合には、不透明な基板が用いられるが、その他の構造はほぼ共通している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような静電容量型タッチスイッチには、以下のような問題があった。
即ち、前記したタッチ位置検知回路は回路構成が複雑であり、コストアップに繋がったり、あるいは装置自体が大型化してしまい、その用途が限定されることとなっていた。特に表示機能の必要のないスイッチの用途では、構造が単純で低コストな通常のボタン式が大半を占め、静電容量式タッチスイッチは殆ど用いられていなかった。
【０００７】
又、タッチスイッチは通常のボタン式スイッチと異なり、押圧時の反力が殆ど無いので操作感がつかめず、操作時に必要以上の力を加えてしまうことが多い。
このような必要以上の押圧力の繰り返しにより、基板導電膜は劣化易く、早期に感度が低下したり、動作不良となることがあった。こうした耐久性の問題は、基板導電膜の上に保護用の別の基板を接着剤で張り合わせ保護することで、ある程度解決できるが、その一方で、コストアップを招いたり、反応速度が低下したりといった別の問題が生じていた。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、回路構成が簡素で低コスト且つ小型でありながら、耐久性があり、感度や反応性が高い、タッチスイッチ装置およびタッチスイッチ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決する為に請求項１に記載の発明は、商用電源から入力される交流電流を所定の電圧に降圧するトランスと、当該トランスにより降圧された交流電流を整流する整流回路と、当該整流回路により整流された直流電流の脈動をを平滑化する平滑回路と、当該平滑回路により平滑化された直流電流のＧＮＤに接続され、操作をするために人が皮膚接触可能なタッチ部材と、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間には、電圧変化を検出する電圧変化検出手段とを有し、人が当該タッチ部材に皮膚接触した際に、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間で生じる電圧変化を該電圧変化検出手段で検出し、一定電圧以上の変化があった場合にスイッチ作動する構成としている。 
【００１０】
上記のように構成した請求項１に記載の発明によれば、商用電源から入力される交流電流をトランスによって所定の電圧に降圧し、トランスにより降圧された交流電流を整流回路にて整流し、整流回路により整流された直流電流の脈動を平滑回路にて平滑化する。一方、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間には、浮遊的な電圧が生じており、直流電流のＧＮＤに接続されたタッチ部材に操作をする人が皮膚接触すると、同ＧＮＤの浮遊電圧は急激に変化する。電圧変化検出手段は、このようにして人がタッチ部材に皮膚接触した際に、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間で生じる電圧変化をで検出し、一定電圧以上の変化があった場合にスイッチ作動する。 
【００１１】
請求項２に記載の発明は、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間には、コンデンサが設けられている構成としている。 
上記のように構成した請求項２に記載の発明によれば、前記ＧＮＤとＨＯＴ間にコンデンサが設けられており、電圧変化が生じたとしても直流成分の電流は流れない。 
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記電圧変化検出手段は、コンパレータ、或いは微分回路から成る構成としている。 
上記のように構成した請求項３に記載の発明によれば、浮遊電圧がコンパレータ、あるいは微分回路に入力されるので、緩やかな変化に対しては僅かな出力だけとなり、人がタッチ部材に触れたときの急激な変化に対しては大きく出力を変化させる。 
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記電圧変化検出手段は、平滑化フィルターを介して平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間に設けられる構成としている。 
上記のように構成した請求項４に記載の発明によれば、浮遊電圧における微小な変化成分は平滑化するフィルタによって殆ど無視され、平滑化しきれない急激な変化だけに電圧変化検出手段が反応してスイッチ作動する。 
【００１４】
請求項５では、前記タッチ部材を金属プレートで構成できるとしている。 
上記のように構成した請求項５に記載の発明によれば、例えば、金属プレートを外部に露出させておき、操作したときには当該金属プレートに人が触れることにする。単なる金属プレートであれば、人が触れるだけでは摩耗したり破損したりすることなく、確実に浮遊電圧の変化を生じさせることになる。 
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記タッチ部材は、無線ＬＡＮのアクセスポイントにおいて、ネットワークアクセス設定用スイッチとして設けられる構成としている。 
上記のように構成した請求項６に記載の発明によれば、無線ＬＡＮのアクセスポイントにおいて何らかのネットワークアクセス設定用スイッチとして設けられており、操作者は同設定を行いたいときに上記タッチ部材に触れる。タッチ部材に触れれば上述したように浮遊電圧に急激な変化が生じて電圧変化検出手段がスイッチ作動する。このスイッチ作動を利用してネットワークアクセスの設定を行う。 
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記タッチ部材は、表示装置に設けられた構成としている。
上記のように構成した請求項７に記載の発明によれば、操作者は表示装置の表示を見て、何らかの判断をし、必要な反応をするために上記タッチ部材に触れる。同タッチ部材に触れればスイッチ作動し、反応を入力することになる。 
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記表示装置は、液晶、ＣＲＴ、ＰＤＰ、あるいは有機ＥＬのうちの何れかである構成としている。 
上記のように構成した請求項８に記載の発明によれば、液晶、ＣＲＴ、ＰＤＰ、あるいは有機ＥＬのうちの何れかにおいて表示される表示内容を人が見て判断し、タッチ部材で操作する。 
【００１８】
請求項９に記載の発明は、前記タッチ部材を備えた表示装置は、金融機関のＡＴＭに設けられた構成としている。 
金融機関のＡＴＭを操作するときには口座番号を入力したり、金額を入力したり、操作の確認などにおいて人の操作が必要であり、上記のように構成した請求項９に記載の発明によれば、ＡＴＭを操作するときに表示装置の表示を見て判断し、タッチ部材に触れて操作を行うことになる。 
【００１９】
このように、平滑化した直流電流のＧＮＤと交流電流のＨＯＴ間で生じる浮遊電圧を利用する手法は必ずしも実体のある装置に限られる必要はなく、その方法としても機能することは容易に理解できる。このため、請求項１０にかかる発明は、商用電源から入力される交流電流を所定の電圧に降圧した上、整流、平滑化した直流電流のＧＮＤに接続した、人が皮膚接触可能なタッチ部材に、人が皮膚接触した際に、該ＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間で生じる電圧変化を検出し、一定電圧以上の変化があった場合にスイッチ作動させる構成としている。 
すなわち、必ずしも実体のある装置に限らず、その方法としても有効であることに相違はない。 
【発明の効果】
【００２０】
上記のように構成した請求項１および請求項１０に記載の発明によれば、トランスを利用したときに生じる平滑化した直流電流のＧＮＤと交流電流のＨＯＴ間で生じる浮遊電圧に着目してタッチ部材への皮膚接触を利用することにより、極めて簡素な構成でタッチスイッチ装置を提供することができる。
又、皮膚接触で生じる電圧変化は、瞬時に生じるため、高い感度と反応速度を有する。
請求項２に記載の発明によれば、操作をするために人が前記タッチ部材に皮膚接触させた際に、電流が当該人に通電することがなく、不快感を与えることがない。
請求項３に記載の発明によれば、コンパレータや微分回路という簡素で一般的な検出手段により、回路構成が簡素で済むため、低コスト且つ小型にすることができる。
請求項４に記載の発明によれば、平滑化フィルターによって浮遊電圧自体の変動を吸収しているため、電圧変化検出手段の誤作動を低減させることができる。 
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、金属プレートという、低コストで容易に入手可能な部材によって、上記に記載の効果が得られる。また、破損等のリスクも極めて低減できる。
請求項６に記載の発明によれば、無線ＬＡＮのネットワークアクセス設定作業が単にタッチ部材に触れるだけで実現でき、機械操作になれない人にも操作を容易に感じさせることができる。また、外部に金属プレートが露出しているだけなので、壊れにくいし、デザイン状の面でも有効である。 
請求項７〜請求項９に記載の発明によれば、例えば、銀行のＡＴＭといった多数の人が表示を見ながら操作しなければならない状況において、簡易な回路構成で丈夫な操作入力機器を提供することができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した各実施例について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１に、本実施例におけるタッチスイッチ装置１１を示す。
同図の通り、タッチスイッチ装置１１は、プラグ１２から入力される、商用電源として例えば１００Ｖの交流電流が、トランス１３を介して例えば１０Ｖに降圧される。降圧された交流電流は、例えばブリッジ型の整流回路１５により整流された後、その脈動が平滑回路１６により平滑化される。
【００２４】
商用電源である交流電流は、一般に、ＨＯＴとＧＮＤの２系統から成り、供給される。トランス１３による降圧前の１００Ｖ電流における当該ＨＯＴと、平滑化された前記直流電流のＧＮＤ側には、コンデンサ１４を介して、後述するタッチ部材としてのタッチスイッチ１７が接続されている。
更に、コンデンサ１４とタッチスイッチ１７間には、フィルター１９を介して、電圧変化検出手段としての微分回路１８が設けられている。
【００２５】
本実施例では、タッチスイッチ１７は、例えば、アクセスポイントを介して無線ＬＡＮに接続する際、ネットワークアクセス設定をするために必要な、アクセスポイントに設けられた設定用スイッチである。
【００２６】
上記した設定用スイッチであるタッチスイッチ１７は、表示機能を必要とせず、例えばアルミ等の導電金属プレートから構成され、前記した平滑後のＧＮＤと電気的に接続される。この金属プレートであるタッチスイッチ１７に指等の皮膚を接触させると、平滑後のＧＮＤが透明導電膜を介して人体と接続され、平滑後のＧＮＤと降圧前のＨＯＴ間に位置するａ点には、図２に示すような、急激な電圧変化が生じる。
【００２７】
この電圧変化を生じる現象は、出願人が研究開発の過程で新規に見い出したものであるが、何故このような電圧変動が生じるのか、詳しい原因については、未だ十分解明されてはいない。しかし、人体のタッチスイッチ１７への皮膚接触に伴い、確実に生じることがわかっている。
【００２８】
人体の皮膚接触による、平滑後のＧＮＤと降圧前のＨＯＴ間に生じる、図２に示した急激な電圧変化を伴う電圧波形は、フィルター１９を介してノイズが除去され、図３に示すように、ｂ点においては滑らかな電圧波形となった上で、微分回路１８に入力される。
【００２９】
当該入力を受けた微分回路１８からは、図４に示すｃ点のような微分波形がトリガ出力されることで電圧変化が検出され、図示しない個別の制御回路を介して、適宜スイッチ作動に利用され、アクセスポイントを介して無線ＬＡＮに接続する際のネットワークアクセス設定処理が行われる。
【００３０】
前記電圧変化は、人体のタッチスイッチ１７への皮膚接触に伴い、瞬時に生じるので、極めて速いスイッチ作動制御を行うことが可能となる。
又、タッチスイッチ１７は単純な金属プレート製であるので、従来の静電容量型タッチパネルとは異なり、繰り返し押圧されても、感度が低下するおそれは無い。
更に、タッチスイッチ１７は単純な金属プレート製であるので、極めて低コストである。
更に、微分回路１８はごく一般的な回路であり、安価で容易に電圧変化を検出することができ、タッチスイッチ装置１１を低コストで構成し得る。
更に、平滑後のＧＮＤと降圧前のＨＯＴ間には、前記コンデンサ１４が設けられているので、人体のタッチスイッチ１７への皮膚接触時にも、電流が人体側に流れることはなく、通電による不快感を与えることはない。
【００３１】
尚、本願発明は本実施例の構成に限定されるものではなく、以下に列記する構成について、適宜変更可能である。
【００３２】
○商用電源を降圧した電圧は、交流１０Ｖに限定はされず、５Ｖ、１５Ｖ等、他の電圧であっても良い。
○表示装置は、例えば液晶パネル、ＣＲＴディスプレイ、ＰＤＰ、有機ＥＬ等々、タッチスイッチ装置を構成可能であれば、その形式を問わず、他の種々の表示装置に適用可能である。
又、表示パネルである必要は、必ずしもなく、動作表示機能のないタッチ部材であっても良い。
○電圧変化検出手段は、本実施例におけるような微分回路に限定はされず、安価且つ確実電圧変化を検出可能であれば、他の検出手段を適用可能である。例えば、コンパレータを用いる構成が挙げられる。
○フィルターは省略しても良い。
【００３３】
○タッチスイッチに用いる金属プレートは、本実施例におけるようなアルミに限定されることはなく、鉄、銅等の導電性の他の金属であっても良い。
○タッチスイッチは、本実施例におけるような金属プレートに限定はされず、例えば、透明基板の全面に所定の面抵抗を持つ透明導電膜を設けることによって構成し、液晶画面等の表示装置前面に装着するようにしても良い。
又、前記透明基板の前面側には、必要に応じて、保護用の透明基板を、透明接着剤により貼り付け、保護が成されるようにしても良い。
透明導電膜の周縁部には一定ピッチで電極端子が設けられ、この電極端子を介して透明導電膜と平滑後のＧＮＤとが接続される。透明導電膜上の任意の点に指等の皮膚を接触させると、平滑後のＧＮＤが透明導電膜を介して人体と接続され、以降、上記金属プレートの場合と同様に機能する。
【００３４】
○上記表示装置にタッチスイッチを設ける場合、例えば金融機関におけるＡＴＭに備えられる表示装置用として用いられ、タッチ操作における動作表示機能を兼ね備えている。
○又、前記電圧変化は、例えタッチスイッチ表面に保護用の透明基板を貼り付けた状態で皮膚接触を行っても影響なく生じるので、従来の静電容量型タッチスイッチとは異なり、感度が低下するおそれは無い。
○タッチスイッチの具体的構造については、本実施例に記載した金属プレートを用いる場合や、上記の透明導電膜を有する透明基板を用いる構成に限らず、他の構造を適宜、採用可能である。
要は、平滑後のＧＮＤに接続され、人の皮膚接触に伴い、降圧前のＨＯＴと平滑後のＧＮＤ間に電圧変化を生じせしめることが可能であれば良い。
【００３５】
○上記の透明導電膜を有する透明基板を用いる構成において、タッチスイッチ表面に保護用の透明基板を貼り付けない構成であっても良い。この場合、耐久性は若干低下するが、それ以外の優れた作用効果は同様に得られる。
○上記の、タッチスイッチ装置が設けられる表示装置を、金融機関におけるＡＴＭ用として設けたような場合、当該表示装置の表面には、グレア光が発生し表示のコントラスト比がかなり低下してしまい、表示を読み取りにくくなるような場合がある。
そこで、表示装置の表面に設けられた保護用の透明基板に、こうしたグレア光を低減する加工を別途、施すようにしても良い。
【００３６】
○人体のタッチスイッチへの皮膚接触に伴い生ずる、降圧前のＨＯＴと平滑後のＧＮＤ間の電圧変化は、その大きさが、皮膚接触する部位、人、温度、等々の諸条件により、微妙に異なるため、変化を検出するての基準となる一定電圧は、使用条件に応じて適宜設定され、特に限定はされない。
又、変化の方向も、増加、低下の何れにも限定されない。
【００３７】
○人の皮膚接触に伴う、降圧前のＨＯＴと平滑後のＧＮＤ間に生ずる電圧変化は、比較的小さく、例えばノイズ等の他の要因に起因する電圧変化との区別ができないことも有り得る。しかし、このような場合であっても、人の皮膚接触に伴う電圧変化は確実に生じるので、上記した金融機関のＡＴＭにも、容易に採用することが可能である。
即ち、ＡＴＭでは、例え人が操作しておらず、ノイズなどにより電圧変化することで、起動してしまったような場合であっても、その機能上、キャッシュカードや通帳の挿入、あるいは暗証番号の入力操作が成されない限り、その後の処理動作は行われることがなく、支障とはならないからである。
勿論、ノイズ対策や、フィルター等を追加して、ノイズに起因する電圧変化を排除するように構成しても良い。
○本実施例の構成は、タッチスイッチ装置としての他、タッチスイッチ方法として構成するようにしても良い。
【００３８】
以下に、「特許請求の範囲」に記載した以外で、以上に記載した実施例から把握できる発明（技術的思想）を記載する。
（１）前記商用電源から入力される交流電圧を降圧した電圧は１０Ｖである、請求項１〜請求項８に記載のタッチスイッチ装置、あるいはタッチスイッチ方法。
（２）前記タッチ部材は表示装置の前面に、透明導電膜を全面に有した透明基板を装着して成ることを特徴とする、請求項７〜請求項８に記載のタッチスイッチ装置。
（３）操作をするために人がタッチ部材に皮膚接触した際に生じる、平滑化された直流電流のＧＮＤと降圧される前の交流電流のＨＯＴ間の前記電圧変化は、増加と低下とを問わないことを特徴とする、請求項１〜請求項８、あるいは（１）〜（２）に記載のタッチスイッチ装置、あるいはタッチスイッチ方法。
（４）前記透明導電膜を有する透明基板の前面には、保護用の透明基板が装着されていることを特徴とする、（２）に記載のタッチスイッチ装置、あるいはタッチスイッチ方法。
（５）保護用の前記透明基板には、グレア光低減加工が施されていることを特徴とする。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
回路構成が簡素で低コスト且つ小型でありながら、耐久性があり、感度や反応性が高い、タッチスイッチ装置およびタッチスイッチ方法を提供する
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１を説明する概略回路図である。
【図２】本発明の実施例１を説明する電圧波形図である。
【図３】本発明の実施例１を説明する別の電圧波形図である。
【図４】本発明の実施例１を説明する更に別の電圧波形図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１…タッチスイッチ装置
１２…プラグ
１３…トランス
１４…コンデンサ
１５…整流回路
１６…平滑回路
１７…タッチ部材、及び表示装置としてのタッチスイッチ
１８…電圧変化検出手段としての微分回路
１９…フィルター
【図１】
2005252693.tif 000003
【図２】
2005252693.tif 000004
【図３】
2005252693.tif 000005
【図４】
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