(57)【要約】      （修正有）【課題】静電容量変化を利用してカード検出を行う検出部において誤検出の原因となる人体の接触を防ぐことができ、バーコードなどの別の検出手段を不要として安価に装置を構成するタッチ情報読取システムを提供する。【解決手段】検出領域とタッチ領域とが分離して配置され、検出領域にはカード３の種別毎に異なる配列の導電端子が配置され、タッチ領域には操作者の接触する部位が複数視認状態で並べて形成されたカード３と、カード３を置く載置領域に検出領域の導電端子に対応させて静電容量変化を検出するカード検出手段とタッチ領域の部位に対応させて操作者の接触動作に基づく静電容量変化を検出するタッチ検出手段とを配置し、載置領域にカード３が載置された際の検出領域を覆う範囲に保護カバ７ーを設けたタッチ情報読取装置９とから構成され、静電容量変化を検出する基準値を制御して載置されたカード３の特定と操作者が接触した部位の特定とを識別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カードの種別を特定する検出領域と操作者が接触動作を行うタッチ領域とが分離して配置され、前記検出領域にはカードの種別毎に異なる配列の導電端子が配置され、前記タッチ領域には前記操作者の接触する部位が複数視認状態で並べて形成されたカードと、該カードを置く載置領域に前記検出領域の導電端子に対応させて静電容量変化を検出するカード検出手段と前記タッチ領域の部位に対応させて前記操作者の接触動作に基づく静電容量変化を検出するタッチ検出手段とを配置し、前記載置領域に前記カードが載置された際の前記検出領域を覆う範囲にカード検出手段保護カバーを設けたタッチ情報読取装置とから構成され、前記静電容量変化を検出する基準値を制御して載置されたカードの特定と操作者が接触した部位の特定とを識別することを特徴とするタッチ情報読取システム。
【請求項２】
カードの種別を特定する検出領域と操作者が接触動作を行うタッチ領域とが分離して配置され、前記検出領域にはカードの種別毎に異なる配列の導電端子が配置され、前記タッチ領域には前記操作者の接触する部位が複数視認状態で並べて形成されたカードと、該カードを置く載置領域に前記検出領域の導電端子に対応させて静電容量変化を検出するカード検出手段と前記タッチ領域の部位に対応させて前記操作者の接触動作に基づく静電容量変化を検出するタッチ検出手段とを配置し、前記載置領域に前記カードが載置された際の検出領域を覆う範囲にカード検出手段保護カバーを設けたタッチ情報読取装置とから構成され、前記静電容量変化を検出する基準値を制御して前記カード検出手段から得られる静電容量変化量と前記タッチ検出手段から得られる静電容量変化量とを検出して載置されたカードの特定と操作者が接触した部位の特定とを識別することを特徴とするタッチ情報読取システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、カードに付与される情報を静電容量の変化に基づき誤動作なく取り出すタッチ情報読取システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来より、静電容量変化を利用した技術が各種操作のセンシングやカード検出に採用されている。また、指で接触したカード部分の位置に発生する静電容量変化を検出してスイッチとして使用するタッチ情報読取技術は広く利用されている。さらに、同じ位置に配置された静電容量検出部であっても接触位置を印刷したシートやカードを取り替えることにより、該シートやカードにあわせたスイッチ機能として使用するタッチ情報読取装置も広く使用されている。【０００３】  静電容量変化を利用するカード及び該カード検出として、カード基材のシート上の複数の特定位置に導電性インクを印刷し、印刷の有無の組み合わせにより個別の配置パターンを構成し、カードをパターン検出部に置くことによって検出部とカードの導電性インクの有無部との間で静電容量に差異が生じ、これにより配置パターンを識別するようにしたカードが提案され（特許文献１）、タッチ情報読取装置として、複数のスイッチが配列されたパネルに該スイッチと対応する位置に絵や文字等の回答例が印刷されたカードを載せてスピーカを通して流れる質問に対してカードに印刷された回答例を指で押圧することでスイッチがオンされ、正解か否かを判断するようにした玩具又は教育装置に関する改良が提案されている（特許文献２）。【０００４】  また、複数区画に区切って適宜の区画に導体部を設け、導体部の組み合わせによって特定されるカードと、カードに設けられた導体部に対応するように複数個のブロックに区切られた静電容量検出部からなる面とから構成され、静電容量の発生によりカードの導体部と対面した位置を検出することによって、カードの種別情報，配置された位置および向きを特定してカードゲームを行なうカード認識ゲームシステムが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開平８−５５２０７号公報
【特許文献２】  特表平８−５０９１３３号公報
【特許文献３】  特開２００５−２９６４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  前記従来のカードは、カード検出部に載置されたカードを特定するために該カードには検出端子のみが設けられ、前記タッチ情報読取装置は、カードに印刷された回答例を利用者が指で接触することにより、正解であるか否かを判断するために該カードにはタッチ端子のみが設けられているものであった。また、カード内または表面に配置された導電部を検出する際にカード表面に手が接触したままでは、カード検出時に手を触れた部分にも導電部が存在するとカード検出手段が誤認識してカードを正しく認識できないという問題点があり、カード検出時にカードに触れてはならないという制約があった。【０００７】  また、前記タッチ情報読取装置においては、複数種類のシートやカード及び該シートやカードに印刷された画像を識別するためにバーコードなどの別の検出手段を用いなければならないという問題点があった。【０００８】  そこで、本発明は、静電容量変化を利用してカード検出を行う検出部において誤検出の原因となる人体の接触を防ぐことができ、また、タッチ情報読取装置に静電容量変化を利用したカード検出部を備えることによりバーコードなどの別の検出手段を不要として安価に装置を構成することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  前記技術的課題は、次の通りの本発明によって解決できる。【００１０】  本発明に係るタッチ情報読取システムは、カードの種別を特定する検出領域と操作者が接触動作を行うタッチ領域とが分離して配置され、前記検出領域にはカードの種別毎に異なる配列の導電端子が配置され、前記タッチ領域には前記操作者の接触する部位が複数視認状態で並べて形成されたカードと、該カードを置く載置領域に前記検出領域の導電端子に対応させて静電容量変化を検出するカード検出手段と前記タッチ領域の部位に対応させて前記操作者の接触動作に基づく静電容量変化を検出するタッチ検出手段とを配置し、前記載置領域に前記カードが載置された際の前記検出領域を覆う範囲にカード検出手段保護カバーを設けたタッチ情報読取装置とから構成され、前記静電容量変化を検出する基準値を制御して載置されたカードの特定と操作者が接触した部位の特定とを識別するようにしたものである。【００１１】  また、本発明に係るタッチ情報読取システムは、カードの種別を特定する検出領域と操作者が接触動作を行うタッチ領域とが分離して配置され、前記検出領域にはカードの種別毎に異なる配列の導電端子が配置され、前記タッチ領域には前記操作者の接触する部位が複数視認状態で並べて形成されたカードと、該カードを置く載置領域に前記検出領域の導電端子に対応させて静電容量変化を検出するカード検出手段と前記タッチ領域の部位に対応させて前記操作者の接触動作に基づく静電容量変化を検出するタッチ検出手段とを配置し、前記載置領域に前記カードが載置された際の検出領域を覆う範囲にカード検出手段保護カバーを設けたタッチ情報読取装置とから構成され、前記静電容量変化を検出する基準値を制御して前記カード検出手段から得られる静電容量変化量と前記タッチ検出手段から得られる静電容量変化量とを検出して載置されたカードの特定と操作者が接触した部位の特定とを識別するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、カードに該カードの種別を特定する検出領域と操作者が接触動作を行うタッチ領域とを分離して一体的に設けたので、カード側にカードの種別情報と接触情報とを付与することができる。【００１３】  また、カード側に検出領域を設けたことにより検出領域に触れる恐れがあるが、これを解消するためにカードを置く載置領域にカード検出手段保護カバーを設けて静電容量検出時にカード検出部分に接触できない構造としたので、カード検出の誤検出を防ぐことができる。【００１４】  さらに、静電容量変化を検出する基準値を制御するようにしたので、カード検出手段から得られる静電容量変化量とタッチ検出手段から得られる静電容量変化量とを分離して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】  本発明の一実施の形態に係るタッチ情報読取システムを説明する斜視図である。
【図２】  本発明の一実施の形態におけるカードを説明する斜視図である。
【図３】  本発明の一実施の形態におけるタッチ情報読取装置を説明する斜視図である。
【図４】  図３に示すタッチ情報読取装置のブロック回路図である。
【図５】  図３に示すタッチ情報読取装置を制御するプログラムを説明するフローチャート図である。
【図６】  カード検出手段保護カバーを説明するタッチ情報読取装置の部分縦断面図である。
【図７】  カードの検出領域を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１７】  本実施の形態に係るタッチ情報読取システム（図１参照）は、図２に示すように、カードの種別を特定する検出領域１と操作者が接触動作を行うタッチ領域２とを分離して配置したカード３と、図３に示すように、カード３を置く載置領域４にカード３の検出領域１に対応させて設けられた静電容量変化を検出するカード検出パッド（カード検出手段）５とタッチ領域２に対応させて設けられた操作者の接触動作に基づく静電容量変化を検出するタッチ検出パッド（タッチ検出手段）６とカード３が載置された際の検出領域１を覆う範囲に設けられたカード検出手段保護カバー（以下、「保護カバー」ともいう。）７と接触動作の結果を出力するスピーカ８とからなるタッチ情報読取装置（以下、「読取装置」ともいう。）９と、から構成されている。
【００１８】  前記カード３の検出領域１には、カードの種別を特定する導電端子１０がカードの種別毎に異なる配列で並べて配置されており、タッチ領域２には、画像、文字、図形等を押しボタン形状に描画した、操作者が選択的に接触する選択マーカ（部位）１１が複数視認状態で並べて形成されている。
【００１９】  従って、読取装置９の載置領域４に配置されているカード検出パッド５の配列は、載置領域４に置かれる全ての各カード３に設けれている導電端子１０の各配列パターンが対応して含まれるようになっており、タッチ検出パッド６の配列は、全ての各カード３に形成されている選択マーカ１１の各配列パターンが対応して含まれるようになっている。例えば、図３に示すように、カード検出パッド５が６列整然と並べて配置されている読取装置９においては、図２に示すように、カード検出パッド５の配列に対応する導電端子１０が６列整然と並べて配置できる領域を有した検出領域１を設けたカード３であって、カード３の種別を特定できるパターンとして、例えば、導電端子１０を２つ並べて形成して１つ空け、続いて１つ形成して１つ空け、さらに１つ形成して配置した配列パターン（２進数で表せば、導電端子１０が有る無しで表すことができる「１１０１０１」の配列パターン、図２参照）を採用することができる。
【００２０】  前記読取装置９には、図４に示すように、載置されたカード３の特定と操作者が接触した部位１１の特定とを識別する制御回路が内蔵されている。そして、該制御回路は、前記各カード検出パッド５と前記各タッチ検出パッド６とに発生する静電容量変化量をそれぞれ取得する静電容量変化検出ＩＣ（以下、単に「ＩＣ」ともいう。）１２と、静電容量変化を検出する基準値を制御してカード検出パッド５から得られる静電容量変化量とタッチ検出パッド６から得られる静電容量変化量とを検出して載置されたカード３の特定と操作者が接触した選択マーカ１１の特定とを識別する制御プログラムに従って前記ＩＣ１２を制御するＣＰＵ１３と、前記制御プログラムや音声データ等を格納するＲＯＭ１４と、ＣＰＵ１３の制御によって生成されるデータや操作者がカード３を読取装置９に置いて操作することによって発生する各種データを記憶させるＲＡＭ１５と、操作者の操作によって発生する音声をＣＰＵ１３の制御によって音声デコーダ１６とスピーカアンプ１７とを介して出力するスピーカ８とから構成されており、前記ＣＰＵ１３の制御により、操作者がカード３を読取装置９の載置領域４に置いてカード検出パッド５にカード３の導電端子１０が近接することによって各カード検出パッド５の静電容量変化をＩＣ１２が検出し、静電容量の変化データをＣＰＵ１３へ送信し、変化データを受信したＣＰＵ１３は静電容量が変化した各カード検出パッド５の情報に基づいてあらかじめＲＯＭ１４に記憶されたパターン情報と比較し、どの種類のカード３が読取装置９の載置領域４にセットされているかを判断してカード３の種類を特定し、該カード３の情報をＲＡＭ１５へ一時記憶し、操作者の接触動作によってタッチ検出パッド６に例えば操作者の指が近接することによってカード検出パッド５の情報によりＲＡＭ１５に記憶されている特定されたカード３に基づいてどのタッチ検出パッド６に指が近接したかを識別し、ＲＯＭ１４に記憶されたプログラムに従って音声等をスピーカ８より再生を行う。
【００２１】  なお、１８は、前記ＩＣ１２、ＣＰＵ１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５等を配線してなる前記制御回路に電力を供給する電源であり、乾電池、充電可能な二次電池又はＡＣアダプター等を使用できる。また、使用するカード３の種類を記憶させ、使用するカード３の種類や使用したカード３を履歴として記憶させるために書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ１９を設けてもよく、音声デコーダ１６、スピーカアンプ１７及びスピーカ８はなく、出力手段がＬＣＤ２０のみであってもよく、スピーカ８を実装した場合にはＬＣＤ２０が無くてもよい。さらに、ＲＯＭ１４とＲＡＭ１５と前記ＩＣ１２とはＣＰＵ１３に内蔵されて一体的に設けられていてもよい。
【００２２】  また、カード３の材質はこだわらず、厚紙、樹脂製パネル、フレキシブルシートであってもよい。また、導電端子１０をカード３の種類毎に特定のパターンでカーボンブラックにて印刷し、導電端子１０以外の検出領域１にＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）のインクを重ね合わせて作成される黒色にて印刷して一見したところでは検出領域１は一面の黒色に見えるようにしてもよい。また、タッチ領域２にはカーボンブラックを印刷せず、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）のインクによって所望の字、記号、スイッチ等の絵を印刷して選択マーカ１１としてもよい。また、静電容量変化において誤検出とならない程度であれば、金色、銀色等の色を使用してもよい。また、導電端子１０の配置位置はカード内の層、カード片面の表面層でもよく、カード両面、内層ともに配置してもよい。静電容量変化を大きくするためにはカード両面、内層とも導電端子１０を配置するのがよいが、読取装置９側のカード検出パッド５の大きさを十分に大きくしてカード片面のみの配置にしてもよい。
【００２３】  さらに、カード３の両面を使用して異なる配列パターンの導電端子１０を配置してもよい。導電端子１０をカード３の両面に設ける場合は裏返して左右対称となれば表裏の同定が不能になるので、左右対称の配列パターンとならないコードを使用するのがよい。例えば、配列パターンが６本の導電端子１０によってカード３の種別を特定するようにしたタッチ情報読取システムでは、６ビット６４通りある配列パターンの組み合わせにおいて、カード３を両面で使用する場合に、カード３の表裏で同じ配列パターンとなる左右対称のパターンの組み合わせは、導電端子１０が６ビットで構成される場合の左右対称となる、「００００００」、「１００００１」、「０１００１０」、「１０１１０１」、「１１００１１」、「００１１００」、「０１１１１０」及び「１１１１１１」の８通りの配列パターンがあり、これらはカード３を両面で使用する場合には使用しないほうがよい。即ち、導電端子１０が２ｎビット（ｎは整数）の場合、使用できない左右対称のパターンは２ｎ個であり、導電部が２ｎ＋１ビット（ｎは整数）の場合２（２ｎ）個となる。
【００２４】  次に、図５に示す制御プログラムに基づいて動作について説明する。
【００２５】  タッチ情報読取装置９の電源１８をＯＮすれば（ステップＳ０１）、カード３が載置されているか否かを検出するために、ＣＰＵ１３の制御により、前記ＩＣ１２の検出値を予め定められた導電端子検出用静電容量変化閾値（カード検出用基準値）に設定し（ステップＳ０２）、ＩＣ１２によりカード検出パッド５における静電容量変化を監視続けて前記閾値を超える静電容量変化が発生した場合には載置領域４にカード３が置かれていると判断し（ステップＳ０３）、ＣＰＵ１３の制御により、閾値を超えているカード検出パッド５の配列パターンからカード３の導電端子１０の配置パターンを認識して該配置パターンに基づいてカード３の種別を識別して特定し、特定されたカード３に対応させて格納されている選択マーカ１１の情報データをＲＯＭ１４より読み出してＲＡＭ１５に一時記憶させて待機する（ステップＳ０４）。
【００２６】  続いて、操作者によって選択マーカ１１への接触動作が行われたか否かを検出するために、ＣＰＵ１３の制御により、前記ＩＣ１２の検出値を予め定められたタッチ検出用静電容量変化閾値（タッチ検出用基準値）に設定し（ステップＳ０５）、ＩＣ１２によりタッチ検出パッド６における静電容量変化を監視続けて前記閾値を超える静電容量変化が発生すれば（ステップＳ０６）、前記閾値を超えるタッチ検出パッド６に対応するカード３の選択マーカ１１を前記既に特定されているカード３の選択マーカ１１の配列位置から特定し、特定された選択マーカ１１とＲＡＭ１５に記憶されている選択マーカ１１とが一致するか否かに基づいて用意された情報データをスピーカ８より出力する（ステップＳ０７）。
【００２７】  この後、再度、タッチ検出用静電容量変化閾値を越える静電容量変化が発生したか否かを判断し（ステップＳ０８）、新たに、超える静電容量変化を検出した場合にはステップＳ０６へジャンプし、所定時間を経過してもなお、新たに、超える静電容量変化を検出しない場合には、ステップＳ０２へジャンプする。
【００２８】  本実施の形態では、カード３に該カード３の種別を特定する検出領域１と操作者が接触動作を行うタッチ領域２とを分離して一体的に設け、載置領域４に置かれたカード３の導電端子１０を誤って触ることがないようにタッチ情報読取装置９にカード検出手段保護カバー７を設けて静電容量検出時に接触できない構造にしたので、カード側にカードの種別情報と接触情報とを付与することができ、また、静電容量変化を検出する基準値を制御するようにしたので、カード検出パッド５から得られる静電容量変化量とタッチ検出パッド６から得られる静電容量変化量とを分離して検出することができ、タッチ情報読取システムを安価に構成することができる。
【００２９】変形例１
【００３０】  本実施例は前記実施の形態の変形例であり、図６に示すように、カード３をタッチ情報読取装置９の載置領域４の上に置く場合に、カバー７とカード検出パッド５との間にカード３の検出領域１を挿入することにより該検出領域１が該カバー７と該カード検出パッド５との間に挟み込まれた状態で載置されるように、カバー７の裏面にカード３を保持して操作中のカード３のずれ防ぐ板バネ２１を設けたものである。カード３の検出領域を押さえる板バネ２１を設けることにより導電端子１０とカード検出パッド５とがより近接し、静電容量の変化をより検出しやすくなって良好でかつ安定的に検出することができる。
【００３１】変形例２
【００３２】  本実施例は前記実施の形態の変形例であり、図７に示すように、導電端子１０の静電容量変化を大きくするために、カード３の検出領域１に導電端子１０を接続した導電部領域２２を設け、該カード３をタッチ情報読取装置９の載置領域４に載置した際の導電部領域２２に対応する該載置領域４の位置にグランドパターン（図示せず。）を設けたものである。これにより、さらなる良好な検出を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  本発明によれば、カード側にカードの種別情報と接触情報とを付与してカード検出手段から得られる静電容量変化量とタッチ検出手段から得られる静電容量変化量とを分離して検出するようにしたから、一つのタッチ情報読取装置で多種のカードを使用して色々な用途の情報処理装置、玩具、又は、教具に利用できる。
【符号の説明】
【００３４】  １  検出領域
２  タッチ領域
３  カード
４  載置領域
５  カード検出パッド（カード検出手段）
６  タッチ検出パッド（タッチ検出手段）
７  保護カバー（カード検出手段保護カバー）
８  スピーカ
９  タッチ情報読取装置
１０  導電端子
１１  選択マーカ（部位）
１２  静電容量変化検出ＩＣ
１３  ＣＰＵ
１４  ＲＯＭ
１５  ＲＡＭ
１６  音声デコーダ
１７  スピーカアンプ
１８  電源
１９  ＥＥＰＲＯＭ
２０  ＬＣＤ
２１  板バネ
２２  導電部領域
【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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