(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹ座標系を形成する座標操作部にて検知した操作点座標にしたがって画面の座標操作を行うタッチパッド装置において、
座標操作部に、操作原点を設定すると共に該座標操作部で検知可能な操作点座標に該操作原点を中心とする方向角を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された方向角に沿って、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行うようにしてあり、
該座標操作部の下方位置に、座標操作部へ操作押圧力を加えることで入力操作が可能なスイッチ手段を設けてあり、
押圧操作によりスイッチ手段の鉛直上方位置で押圧操作により多数の操作点座標が検出されると、座標操作を無効化する無効制御手段を設けることを特徴とするタッチパッド装置。
【請求項２】
方向角を設定した操作点座標に速度を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された速度によって、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行うようにした請求項１記載のタッチパッド装置。
【請求項３】
複数の操作点座標が検知されると、その内の一の操作点座標を選定する操作点座標選定手段を備える請求項１または請求項２記載のタッチパッド装置。
【請求項４】
座標操作部がドーム形座標操作部として形成してある請求項１〜請求項３何れか１項記載のタッチパッド装置。
【請求項５】
座標操作部を、それぞれ所定の電極パターンを形成した可撓性のある操作基板とベース基板とを、該電極パターンどうしを絶縁状態で対面配置して備えており、該操作基板に押圧操作を加えると導通する接点部を操作点座標として出力するメンブレンシートにて構成した請求項１〜請求項４何れか１項記載のタッチパッド装置。
【請求項６】
座標操作部とスイッチ手段との間に樹脂スペーサを設け、
該樹脂スペーサを、座標操作部の中央部と対応する部分にガイド孔を有する環状外周部と、該ガイド孔内を上下動可能として挿通される中央作動部と、を有する分割体として形成し、該中央作動部の下方に前記スイッチ手段を設ける請求項１〜請求項５記載のタッチパッド装置。
【請求項７】
さらに環状外周部の下方に、座標操作部へ操作押圧力を加えることで入力操作が可能な他のスイッチ手段を設ける請求項６記載のタッチパッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話機、ゲーム装置、カーナビゲーション装置などといった機器のマン・マシンインターフェイスとして利用されるポインティングデバイスに関し、特にそれらの機器の画面の座標操作を行うタッチパッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前述のような各種機器の表示装置に表示される画面の座標操作を行う装置としては、トラックボールやタッチパッド、ポインティングスティックなどといったポインティングデバイスが利用されている。このポインティングデバイスと称される中でも、近年では省スペース化や操作性の高さといった点で特に秀でる静電容量式や感圧式のタッチパッドが身近なノート型パーソナルコンピュータに多く搭載されているが、今後は省スペース化の要請が強いＰＤＡや携帯電話機、カーナビゲーション装置等にも搭載されることが予想される。
【０００３】
ところで、こうしたタッチパッドは、タッチパッドの操作面を指で撫でるようにすると、それに追従して画面上のポインタやカーソルなどの操作指標が移動して座標操作を行うことができるため、操作感に優れたマン・マシンインターフェイスとして高い評価を得ている一方で、操作が煩雑で疲労を感じ易いといった問題点を指摘する声もある。
【０００４】
この問題点は、具体的には、例えば指で一回タッチパッドを撫でる座標操作を行うだけでは、ポインタを目的の指示位置に移動させることができないような場合に生じることが多い。即ち、こうした場合には、ポインタが目的の指示位置へ到達するように撫でる座標操作を何度も繰り返して行う必要があること、また撫でる座標操作毎にポインタの移動方向を常に一定方向にするのは難しく、その都度方向修正が必要とされること等があって、結果的に座標操作が煩雑になり、操作者としては疲労感を感じてしまうのである。更にこの煩雑化の問題点は、タッチパッドでポインタ等の操作指標を操作する場合だけでなく、表示装置の画面上に表示仕切れないフレームサイズのＷｅｂページを画面上で上下左右にスクロールさせるような画面の座標操作を行う場合にも当てはまることであり、その改善を求める要請が高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
こうした従来技術を背景としてなされたのが本発明である。その目的は、正確な座標操作を楽に行えるタッチパッド装置を提供することにある。
【０００６】
この目的を達成すべく本発明は、ＸＹ座標系を形成する座標操作部にて検知した操作点座標にしたがって画面の座標操作を行うタッチパッド装置について、座標操作部に、操作原点を設定すると共に該座標操作部で検知可能な操作点座標に該操作原点を中心とする方向角を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された方向角に沿って、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行うようにしたことを特徴とするタッチパッド装置を提供する。
【０００７】
座標操作部に、操作原点を設定すると共に該座標操作部で検知可能な操作点座標に該操作原点を中心とする方向角を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された方向角に沿って、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行うので、操作点座標が検出され続ける限り、特定の方向角にそってポインタやカーソル等の操作指標や画面スクロール等といった画面の座標操作を楽に正確に行うことが可能である。つまり、操作者は、操作点座標を検知させる操作、即ち座標操作部の特定箇所を指で継続的に触ったり、特定箇所に指で操作押圧力を加え続けるといったような静止的な座標操作によって、そのように正確で楽な座標操作を行うことができる。
【０００８】
前記タッチパッド装置は、方向角を設定した操作点座標に速度を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された速度によって、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行うようものとして構成できる。
【０００９】
方向角を設定した操作点座標に速度を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された速度によって、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行うので、前述のような正確で楽な座標操作を行えるだけでなく、方向角が同一であっても、ポインタやカーソル等の操作指標の移動速度や画面スクロール等といったスクロール速度を可変的に操作することが可能となり、操作効率を向上することもできる。
【００１０】
前記タッチパッド装置は、複数の操作点座標が検知されると、その内の一の操作点座標を検出する操作点座標選定手段を備えるものとして構成できる。
【００１１】
操作者の力加減や、操作者毎に異なる指の太さ等によって複数の操作点座標が検知されても操作点座標選定手段によりその内の一の操作点座標が選定されるので、操作の正確性を更に向上することができる。このような操作点座標選定手段は、座標操作の処理を所定のコンピュータプログラムの実行により統括するマイコンなどによって実現できる。
【００１２】
前記タッチパッド装置は、画面に表示された選択要素に対する入力操作が可能なスイッチ手段を備えるものとして構成できる。
【００１３】
画面に表示された選択要素に対する入力を行うスイッチ手段を備えるので、該選択要素に対する入力操作も行うことができる。
【００１４】
前記タッチパッド装置は、座標操作部の下方位置に、座標操作部へ操作押圧力を加えることで入力操作可能なスイッチ手段を設けたものとして構成できる。
【００１５】
座標操作部の下方位置に、座標操作部へ操作押圧力を加えることで入力操作可能なスイッチ手段を設けたので、座標操作部での座標操作からそのまま指を離さずにスイッチ手段による入力操作が可能となり、座標操作と入力操作の協働操作により更に高い機器の操作性を実現することができる。
【００１６】
前記タッチパッド装置は、座標操作部をドーム形座標操作部として形成することができる。
【００１７】
座標操作部をドーム形座標操作部としたため、前述した従来のタッチパッドのようにそれが平面形状である場合と比較すると、頂点を容易に触感的に感得することができるので、頂点を操作原点とするランダムな多方向操作が直感的且つ正確に行える。また操作原点となる頂点以外の湾曲傾斜部では、傾斜方向や傾斜度といった位置情報を操作する指から触感的に感得できる。したがって、更なる正確な操作性を実現することができる。そして、このような正確な操作性を得るためには、操作方法が同様であるトラックボールのような装置厚の大きなデバイス構造にする必要がないため、このタッチパッド装置を搭載する機器の薄型化の要請も満足することができる。こうした利点は、特に機器全体の小型化の要請が特に強いノートブックタイプのパーソナルコンピュータ、携帯電話やＰＤＡなどのような携帯機器に搭載するポインティングデバイスとしては大変有利である。
【００１８】
なお、前記座標操作部をドーム形座標操作部としたタッチパッド装置は、座標操作部の全面をドーム形座標操作部として場合が最も好ましいが、座標操作部を部分的にドーム形座標操作部として構成してもよい。
【００１９】
また、前記ドーム形座標操作部は、操作基板とベース基板における平坦な一般面に対して上方に膨出させたもの、換言すれば操作者に向けて凸形状であるのが好ましいが、該一般面に対して下方に窪ませたものとして構成してもよい。
【００２０】
前記タッチパッド装置は、座標操作部を、それぞれ所定の電極パターンを形成した可撓性のある操作基板とベース基板とを、該電極パターンどうしを絶縁状態で対面配置して備えており、該操作基板に押圧操作を加えると導通する接点部を操作点座標として出力するメンブレンシートにて構成することができる。
【００２１】
座標操作部をメンブレンシートにて構成したので、座標操作部を非常に薄厚に構成することが可能であり、機器の小型化の要請が強い前記機器について特に有利である。
【００２２】
前記タッチパッド装置は、ベース基板の裏面とスイッチ手段との間に、上面部が該裏面の面形状に対応する樹脂スペーサを設けるものとして構成できる。
【００２３】
ベース基板の裏面とスイッチ手段との間に、上面部が該裏面の面形状に対応する樹脂スペーサを設けたため、操作押圧力を受けるベース基板の保形性を向上することができ、スイッチ手段に対する操作押圧力も該樹脂スペーサを介して確実に伝達することができる。また、座標操作時よりも大きな操作押圧力を加える入力操作時には、樹脂スペーサ自体が押圧方向へ変位するので、操作者としては、樹脂スペーサが変位する感覚を入力操作の触感的な操作感として感得することができ、更に操作性を向上することができる。
【００２４】
前記樹脂スペーサを備えるタッチパッド装置は、樹脂スペーサとベース基板とが接合により一体物とされたものとして構成できる。
【００２５】
樹脂スペーサとベース基板とが接合により一体物とされているため、ベース基板の保形性が更に向上される。また、スイッチ手段への操作押圧力を伝達する樹脂スペーサとベース基板との間に遊びがないため、ベース基板に加えた操作押圧力を直接的に樹脂スペーサに伝達することができ、入力操作の操作性を向上できる。さらに、樹脂スペーサを一体化したベース基板を一つのモジュールとして本発明のタッチパッド装置をアッセンブルできるので、組立作業性も向上できる。
【００２６】
前記樹脂スペーサを備えるタッチパッド装置は、樹脂スペーサを、該座標操作部の中央部と対応する部分にガイド孔を有する環状外周部と、該ガイド孔内を上下動可能として挿通され、スイッチ手段へ操作押圧力を伝達する中央作動部と、を有する分割体として形成し、中央作動部の下方にスイッチ手段を設けたものとして構成できる。
【００２７】
該座標操作部の中央部と対応する部分にガイド孔を有する環状外周部と、該ガイド孔内を上下動可能として挿通され、スイッチ手段へ操作押圧力を伝達する中央作動部と、を有する分割体として形成し、中央作動部の下方にスイッチ手段を設けたため、中央作動部により確実に操作押圧力をスイッチ手段へ伝達することができる。
【００２８】
前記樹脂スペーサを環状外周部と中央作動部からなる分割体としたタッチパッド装置では、更に、環状外周部の下方に他のスイッチ手段を設けたものとして構成できる。
【００２９】
環状外周部の下方に他のスイッチ手段を設けたため、中央作動部に対応するスイッチ手段と環状外周部に対応するスイッチ手段とで、入力操作の更なる多機能性を実現できる。この場合、該他のスイッチ手段は、環状外周部に沿って複数個設けるようにしてもよい。
【００３０】
前記樹脂スペーサを環状外周部と中央作動部からなる分割体としたタッチパッド装置では、更に、環状外周部を、周方向に沿って複数部分から成る分割体として形成したものとして構成できる。
【００３１】
環状外周部を周方向に沿って複数部分から成る分割体として形成したため、例えば各分割体の下方にそれぞれスイッチ手段を設けるようにし、一の分割体に操作押圧力を加えた場合に、隣接する他のスイッチ手段の誤入力を確実に防止できる。
【００３２】
前記座標操作領域をドーム形座標操作部として構成したタッチパッド装置は、樹脂スペーサを、ベース基板におけるドーム形座標操作部の裏面の空洞部に対応する形状として形成したものとするのが好ましい。
【００３３】
樹脂スペーサをベース基板におけるドーム形座標操作部の裏面の空洞部に対応する形状としたため、ベース基板の保形性が向上されると共に、ドーム形座標操作部に加わる操作押圧力の押圧箇所に拘わらず、確実にスイッチ手段へ操作押圧力を伝達することができ、入力操作の操作性を向上できる。
【００３４】
前記タッチパッド装置は、スイッチ手段が押圧によってクリック感を生成するスイッチ部材であると好ましい。
【００３５】
スイッチ手段を、押圧によってクリック感を生成するスイッチ部材としたため、クリック感の発生によって操作者に入力操作が行われたことを確実に触感的に感得させることができて操作性を向上できる。
【００３６】
そのようなスイッチ部材としては、皿ばね状の接点部材やタクトスイッチを利用することができる。また、入力操作にクリック感を伴わない方が好ましい電気機器については、例えばメンブレンスイッチをスイッチ手段として利用することができる。
【００３７】
前記タッチパッド装置は、押圧操作によりスイッチ手段の鉛直上方位置で多数の操作点座標が検出されると、座標操作を無効化する無効制御手段を備えるものとして構成できる。
【００３８】
このように無効制御手段により座標操作が無効化されることで、スイッチ手段への押圧する際に、所定位置に位置決めしたポインタやカーソル等の操作指標を停止させた状態のまま入力操作を確実に行える。このような無効制御手段は、座標操作の処理を所定のコンピュータプログラムの実行により統括するマイコンなどによって実現できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態で重複する部分は特に言及する場合を除き説明を省略する。
【００４０】
第１実施形態〔図１〜図７〕
【００４１】
本実施形態のタッチパッド装置１は、座標操作部２の下方にスイッチ手段としてのスイッチ部材３を備えるものとして構成されている。
【００４２】
座標操作部２は、共に可撓性のある操作基板４とベース基板５とを積層形成した基本構造となっている。操作基板４には、上方に膨出するドーム形座標操作部４ａが形成されており、本形態ではこの部分を座標操作領域Ｒとしてある。ベース基板５には、そのドーム形座標操作部４ａよりも曲率半径がやや小さめとした略相似形状のドーム形座標操作部５ａが形成されており、同じくこの部分が座標操作領域Ｒとなっている。これらのドーム形座標操作部４ａ，５ａは、互いに隙間ｄ１ほど離間しており相互に電気的に絶縁されている。この隙間ｄ１としては、０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内であることが操作性や入力感度の点で好ましく、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍがより好ましい範囲である。
【００４３】
操作基板４とベース基板５は、薄くて軽量で可撓性のある材質のもの、例えば樹脂フィルムを用いて形成することができる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニル系樹脂、フッ素樹脂、ポリアセテート樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、熱可塑性エラストマーなどのような樹脂材を薄肉形成した樹脂フィルムを利用することができる。そして、操作基板４とベース基板５とは、ドーム形座標操作部４ａ，５ａの外側部分において、熱融着、超音波融着、溶着、接着剤による接着、両面テープによる粘着などによって互いに接合されて、一体構造とされている。
【００４４】
ベース基板５のドーム形座標操作部５ａの裏面に形成される空洞部５ｂには樹脂スペーサ５ｃが設けられている。この樹脂スペーサ５ｃは、ベース基板５に接合されて一体物とされている。したがって、樹脂スペーサ５ｃの上面と、ドーム形座標操作部５ａの裏面とは密着しており、その間には遊びがない構造となっている。
【００４５】
この樹脂スペーサ５ｃは、ベース基板５の形状およびベース基板５と一体構造の操作基板４の形状を保持し、またスイッチ部材３を確実に押圧できることが必要である。したがって、その材質の具体例としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成ゴム、熱可塑性エラストマーを用いることができる。なお、合成ゴムや熱可塑性エラストマーについては、操作押圧力を確実にスイッチ部材３へ伝達させるために、比較的高硬度のものが好ましい。そして、ベース基板５との接合方法としては、樹脂スペーサ５ｃとベース基板５との二色成形やインサート成形などの金型内一体成形のほか、熱融着、超音波融着、溶着、接着剤による接着、両面テープによる粘着などによって互いに接合し、一体構造とされている。なお、この中では接合工程が不要な金型内一体成形が特に好ましい。
【００４６】
操作基板４とベース基板５には格子状のマトリックスパターンの座標検出部が形成されている。即ち、図３（ａ）で示すように、操作基板４の裏面４ｂには縦縞状の電極パターン４ｃが形成されており、ベース基板５の表面５ｄには横縞状の電極パターン５ｅが形成されている。そして、操作基板４とベース基板５とを前述のように接合すると、図３（ｂ）で示すように座標操作領域Ｒには、隙間ｄ１を介する絶縁状態で、マトリックスパターンの座標検出部が形成される。このようなマトリックスパターンで検知可能な各操作点座標、即ち電極パターン４ｃ，５ｅの各交点座標には、その操作原点Ｐｃを中心とする方向角と、所定の速度が設定されている。したがって、このタッチパッド装置１でポインタ等の座標操作を行う際には、検出された操作点座標に設定された方向角と速度（移動速度）にしたがってポインタの座標操作（移動）が行われることになる。
【００４７】
なお、座標操作領域Ｒの外側では互いの電極パターン４ｃ，５ｅどうしが導通しないように、接合を接着剤で行う場合には接着剤によって、両面テープで行う場合には両面テープによって、それら以外で接合する場合には絶縁被膜によって座標操作領域Ｒの部分が絶縁されることになる。電極パターン４ｃ，５ｅは、金属箔のエッチンジや導電性インクの塗布によって形成することができる。なお、図３では電極パターン４ｃ，５ｅを成す各導電線が互いに接続されているかのように図示してあるが、座標操作を行うためには押圧箇所の座標を特定できるようにする必要があるので、実際には個々の導電線は絶縁状態で図外の制御系に図示せぬ端子部を介して接続されている。
【００４８】
スイッチ部材３は、この実施形態では逆椀形状のステンレス薄板のような金属製の皿ばね接点部材で構成している。スイッチ部材３は、タッチパッド装置１が実装される機器の筐体６に内蔵の基板６ａに表面実装されている。したがって、スイッチ部材３に入力操作押圧力が加わると、スイッチ部材３は、クリック感を伴って変形し、その下方にある基板６ａの回路に形成された接点部６ｂと接触する。このようにして、座標操作部２による座標操作とは別に、スイッチ部材３による入力操作を行うことができる。
【００４９】
この金属製皿ばね設定部材でなるスイッチ部材３の入力荷重は約３Ｎであり、約０．２Ｎ程度とされる座標操作部２における電極パターン４ｃ，５ｅの導通荷重よりも大きくされている。したがって、座標操作部２に加える座標操作押圧力によってスイッチ部材３の誤入力を防止できるようになっている。
【００５０】
本実施形態のスイッチ部材３は金属製の皿ばね接点部材で構成しているが、接点部６ｂとの対向面に導電接点を設けた逆椀形状の硬質樹脂フィルムによる皿ばね接点部材や、タクトスイッチにて構成してもよい。これらによってもクリック感を得ることができる。また、クリック感を伴わなくても良い場合には、メンブレンスイッチなどをスイッチ部材３として利用してもよい。
【００５１】
次に、本実施形態の機能ブロック図を図４に示して、これを説明する。
【００５２】
タッチパッド装置１の座標操作部２は、操作点座標選定手段７、無効制御手段８、速度設定手段９、操作モード切替手段１０、に接続されている。これらの各手段７〜１０は、例えばマイコン１１によって実現することができる。
【００５３】
操作押圧力の大小差や操作押圧力を加える指の太さなどに応じて、図５（ａ）で示すように、格子状マトリックスパターンの座標操作領域Ｒで電極パターン４ｃ，５ｅどうしが複数箇所で接触した場合（図中黒丸が接触点）、即ち多点接触した場合には、どの操作点座標に基づいて座標操作を行うかが不明となる。本実施形態の操作点座標選定手段７は、このように多数の操作点座標が検知された場合に一の操作点座標を特定するものである。具体的には、例えば接触した導電線の本数を電極パターン４ｃと電極パターン５ｅとで各々カウントし、その中央線を特定することで、図５（ａ）のＰ１を操作点座標として選定する。
【００５４】
本実施形態の無効制御手段８は、スイッチ部材３による入力操作が行われると推測されるときに、座標操作を無効化するものである。このようにしないと、例えば座標操作によってポインタで画面に表示されている選択要素を指示させた状態としてそれを入力操作で選択しようとする場合に座標操作が有効であると、入力操作による操作押圧力によってポインタの指示位置がずれてしまうことがあり、誤操作を招きやすい。こうした不都合を防ぐため、図５（ｂ）で示すように、スイッチ部材３の鉛直上方位置で電極パターン４ｃ，５ｅどうしが多点接触した場合（図示の例では黒丸で示す５つの接触点が形成された場合）には、スイッチ部材３による入力操作が行われるものとみなして、座標操作を無効化する制御を無効制御手段８が実行する。
【００５５】
前述のように、各電極パターン４ｃ，５ｅの各交点座標、即ち操作点座標には操作原点Ｐｃを中心としてポインタやカーソル等の移動速度や画面のスクロール速度について、速度が設定されている。速度設定手段９は、各操作点座標に設定する速度を変更するためのものである。例えば、図５（ｃ）で示すように、操作原点Ｐｃから離間する距離に応じて領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ３とし、領域Ｒ１に含まれる操作点座標が検知された場合には低速で前述のカーソル等の移動等が行われる。そして、これと同様に領域Ｒ２に含まれる操作点座標は中速で、領域Ｒ３に含まれる操作点座標は高速で、カーソル等の移動等が行われる。速度設定手段９は、この領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の径を変更することで、操作点座標に設定した速度を変更することができる。なお、図５（ｃ）では、操作原点Ｐｃから同心円状に領域設定を行っているが、同心円状でなくてもよいし、低速領域と高速領域だけとしてもよい。また、操作原点Ｐｃから離間するにつれて徐々に速度が速くなるように各操作点座標に速度を設定することもできる。本実施形態の速度設定手段９は、こうした各操作点座標の速度設定を行うものである。
【００５６】
本実施形態の操作モード変換手段１０は、座標操作部２による座標操作を、タッチパッド装置１を搭載する機器に用意された各種の機能を実行するための他の入力操作にモード変換する。具体的には、座標操作領域Ｒで操作基板４とベース基板５の電極パターン４ｃ，５ｅどうしが所定時間継続的に導通することを検出して座標操作を入力操作へ切り替える。切り替わった入力操作による操作例としては、例えばＷＥＢブラウザの表示領域に表示されているＷＥＢページの表示倍率を拡大縮小する操作に切り替えたりするなどがある。
【００５７】
以上のような操作点座標選定手段７、無効化制御手段８、速度設定手段９、操作モード変換手段１０による制御動作は、マイコン１１に内蔵する図示せぬメモリから操作点座標選定プログラム、無効化制御プログラム、速度設定プログラム、操作モード変換制御プログラムが、図示せぬ中央演算処理装置に読み出されて実行されることによって行われる。そして、その制御結果に基づくポインタやカーソル等の指示標識や画面スクロールなどの制御対象要素の動作は、マイコン１１に接続されるディスプレイなどの表示装置１２に表示される。
【００５８】
次に、本実施形態の動作例について説明する。
【００５９】
本実施形態のタッチパッド装置１をノートブックタイプのパーソナルコンピュータやＰＤＡや携帯電話のタッチパッド装置として利用し、図６で示すように、表示装置１２を成す液晶ディスプレイに表示されているポインタ１３を移動させて、方向角が右斜め４５°上に位置するアイコン１４を選択する一連の動作を一つの例として説明する。
【００６０】
ポインタ１３の現在の指示座標は、図５（ｃ）で示す操作原点Ｐｃと一致する。したがってポインタ１３を上記のように移動させるには、まず座標操作部２の操作原点Ｐｃに対して方向角θが右斜め４５°の操作線Ｌ（図５（ｃ））の上における何れかの箇所に操作押圧力を加える。すると、可撓性のある操作基板４が凹状変形して、その電極パターン４ｃがベース基板５の電極パターン４ｃ，５ｅと接触し、図外の制御系によってその操作点座標が検出される。これによって、ポインタ１３は、方向角θが右斜め４５°の方向へ移動していく。そしてこのとき、操作押圧力を加えて検出された操作点座標が図５（ｃ）で示すところの領域Ｒ１に属する操作点座標Ｐ２である場合には、ポインタ１３は比較的ゆっくりした速度で右斜め４５°の方向へ移動する。同様に領域Ｒ２に属する操作点座標Ｐ３である場合には中速で、領域Ｒ３に属する操作点座標Ｐ４である場合には高速で当該方向へ移動させることができる。
【００６１】
前記のような操作点座標の検出は、操作点座標選定手段７が行う。操作点座標選定手段７は、その操作押圧力が加わって導通する電極パターン４ｃ，５ｅどうしの交点座標を操作点座標として検出する。ここで前述のように多数の操作点座標が検出された場合には、その内の一の操作点座標を選定する。したがって、操作者によって差が出る操作押圧力の力加減の相違や、操作者の指の太さの大小差などがあっても操作点座標は略一定であるため、正確な操作を誰もが行うことができる。
【００６２】
そして、ポインタ１３の指示位置がアイコン１４の上に来たときに加えていた操作押圧力を解除すればよい。これによってポインタ１３はアイコン１４の上で停止する。したがって、操作者としては、操作押圧力を加えるだけで、簡単且つ正確にポインタ１３を移動させることができる。
【００６３】
以上のようなポインタ１３の移動を更に効率的に行うためには、先ず領域Ｒ３に属する操作点座標Ｐ４が検出されるように操作押圧力を加え、アイコン１４の近傍位置まで高速でポインタ１３を移動させる。そして、アイコン１４の手前位置までポインタ１３が来たときに、操作押圧力を加える箇所を操作原点Ｐｃ側へ戻して操作点座標Ｐ２が検出されるようにする。すると、ポインタ１３は低速移動に変化するので、正確にアイコン１４の上で停止させることができる。
【００６４】
このように先ず高速でポインタ１３を移動させる場合には、例えばポインタ１３がアイコン１４をそのまま通り過ぎてしまうことがある。こうした場合には、操作押圧力を加えている指を一旦離し、操作原点Ｐｃの左斜め下４５°の操作点座標Ｐ５が検出されるように操作押圧力を加える。こうすれば行き過ぎたポインタ１３をアイコン１４の上に戻すことができる。
【００６５】
ポインタ１３がアイコン１４を指示すると、次にそれを選択するための入力操作を行う。この操作は、座標操作を行うために加える操作押圧力よりも更に大きな操作押圧力をそのまま加えるようにすればよい。このため操作者は、操作の指を離さずにそのまま入力操作へ移行できるので、他のキー操作を行う必要がなく操作性が大変に良い。
【００６６】
そして、前述の更に大きな操作押圧力を加えると、ベース基板５と、このベース基板５の裏面に密着した樹脂スペーサ５ｃを通じて、操作点座標が座標操作領域Ｒのどの位置にある場合であっても、その操作押圧力が確実にスイッチ部材３へ伝達される。これに伴って金属製皿ばね接点部材としたスイッチ部材３が“カチッ”というクリック感を伴って変形する。これによってスイッチ部材３と基板６ａの接点部６ｃが導通接触し、アイコン１４を選択するための入力操作が行われる。したがって、操作者は、“カチッ”というスイッチ部材３のクリック感を感得して確実な選択操作を行うことができる。
【００６７】
今度はアイコン１４の選択を確定する入力操作を行う。この操作については、マウス装置で行うダブルクリック操作のように、操作押圧力を一旦解除してからもう一度大きな操作押圧力を加えるようにする。これによってアイコン１４に対する選択を確定する入力操作がなされる。
【００６８】
なお、この確定操作を行わずに、アイコン１４のドラッグ操作とドロップ操作を行うことも可能である。ドラッグ操作を行う場合には、アイコン１４に対する選択操作を行った時点で、再び前述の要領で座標操作を行うようにすればよい。そして、アイコン１４を所定位置に移動させた時点で、前述の要領でスイッチ部材３の入力操作を行えばアイコン１４のドロップ操作を行うことができる。
【００６９】
次に、他の動作例として画面のスクロール操作について説明する。ここでは、図７で示すように、表示装置１２を成す液晶ディスプレイに表示されたブラウザの表示領域Ｗ１よりもＷＥＢページＷ２のフレームサイズの方が大きい場合を例として説明する。
【００７０】
この場合に、ＷＥＢページＷ２を上方向・下方向・右方向・左方向へスクロールさせるには、ポインタ１３の移動操作と同様の座標操作を行う。即ち、ブラウザの表示領域Ｗ１の中心が図５（ｃ）で示す操作原点Ｐｃと一致しているので、スクロールさせたい方向角と速度が得られる操作点座標が検出されるように、座標操作部２に対して操作押圧力を加えるようにすればよい。これによって、簡単且つ正確にＷＥＢページＷ２を全方向へスクロールさせて可視表示することができる。
【００７１】
一般的にはＷＥＢページなどでは、以上の説明のようにポインタ１３の移動やＷＥＢページＷ２のスクロールといったことが主立った操作となるが、例えばＷＥＢページＷ２の表示内容が地図などである場合には表示倍率を拡大縮小操作できると大変便利であるし、地図でなく各種のソフトウェアによる表示についても表示倍率を変更できた方が視覚障害者などにとっても非常に便利である。こうした場合には、例えば前述の座標操作によりポインタ１３を表示倍率を拡大したい場所に移動させてから、前述したスイッチ部材３を使った入力操作を行うことで、表示倍率を拡大するようにマイコン１１で表示制御することもできる。また、表示倍率を縮小させる場合には、操作モード変換手段１０により、座標操作部２を座標操作から入力操作に切り替えるようにする。具体的には、例えばマイコン１１によって座標操作部２の電極パターン４ｃ，５ｅどうしが接触している時間を検出するようにし、ある閾値を越えて継続的に操作押圧力が加えられる場合には、表示倍率の縮小制御を行う。
【００７２】
第２実施形態〔図８〜図１０〕
【００７３】
本実施形態のタッチパッド装置２１も、第１実施形態と同様に、座標操作部２２とスイッチ部材２３を備えている。
【００７４】
ただし、この実施形態の座標操作部２２の操作基板２４とベース基板２５は、それぞれその一般面２４ａ，２５ａから立上がる周壁部２４ｂ，２５ｂが形成されている。この周壁部２４ｂ，２５ｂの高さは、このタッチパッド装置２１を搭載する機器の筐体２６の厚みに相当する高さとされている。そして、周壁部２４ｂ，２５ｂの上にはドーム形座標操作部２４ｃ，２５ｃが形成され、座標操作領域Ｒが設けられている。
【００７５】
ベース基板２５のドーム形座標操作部２５ｃの裏面には、その裏面の面形状に対応する上面形状とした樹脂スペーサ（２７，２８）が密着状態で設けられている。この実施形態の樹脂スペーサ（２７，２８）は、環状外周部２７と中央作動部２８とからなるもので、環状外周部２７は、その周方向にそって複数部分から成る分割体として形成されている。具体的には上片部２７ａ、下片部２７ｂ、右片部２７ｃ、左片部２７ｄである。このような環状外周部２７の中央には上下方向で貫通する円筒形のガイド孔２７ｅが形成されており、そこには中央作動部２８が上下可動として挿通されている。
【００７６】
そして、環状外周部２７の各片部２７ａ〜２７ｄと中央作動部２８のそれぞれの下にはスイッチ部材２３を設けてあり、各スイッチ部材２３は機器の筐体に内蔵の基板２６ａの接点部２６ｂとの導電接触により入力操作を行えるようになっている。したがって、この実施形態のタッチパッド装置２１では、最大で５つの異なる入力操作が行えるため、更なる多機能化を達成できるようになっている。
【００７７】
ここで、この実施形態の操作基板２４とベース基板２５に形成する電極パターン２４ｄ，２５ｄについて説明すると、図１０で示すように、座標操作領域Ｒにおける操作基板２４には座標操作領域Ｒの中心から放射線状に形成された電極パターン２４ｄが形成されており、ベース基板２５には該中心から多重同心円状に形成された電極パターン２５ｄが形成されている。そして、放射線状の電極パターン２４ｄには方向角が設定されている。この方向角は、図示の例では計８本の放射線状の電極パターン２４ｄが形成されていて、勿論８方向検出が可能だが、隣接する電極パターン２４ｄに同時に押圧操作力が加わってそれぞれについて接点が形成されると、その２点間の中心を取るようにすることで、最大で１６方向検出することができるようになっている。また、多重同心円状の電極パターン２５ｄでは速度が設定されている。具体的には、中心の電極パターン２５ｄから外方の電極パターン２５ｄに向かうにつれて、例えばポインタ等の移動速度等が漸次高速化するように設定することができる。本実施形態のタッチパッド装置２１では、こうした電極パターン２４，２５を利用して座標操作を行うようになっている。
【００７８】
なお、この座標操作の際に電極パターン２４ｄ，２５ｄどうしが多点接触した場合は、第１実施形態と同様にその内の一つの操作点座標を選定するようにしてもよいが、この実施形態の操作点座標選定手段７は、次のようにして操作点の設定を行う。
【００７９】
例えば、図１０で示すように、２本の電極パターン２４ｄと、３本の電極パターン２５ｄが接触して６箇所で多点接触し、６つの操作点座標が検出されたと仮定する。この場合に、第１実施形態の例ではその重心座標を操作点座標として選定するので、選定される操作点座標は操作点はＰ６である。しかしながら、このように操作点座標Ｐ６を選定すると、意外と操作者の操作感とは合致しない場合がある。つまり、座標操作領域Ｒは全体としてドーム形として形成されているため、ドーム形座標操作部２４ｃ，２５ｃは、その頂点から下向き傾斜面となっている。この下向き傾斜面となっていることが操作者に錯覚を起こさせるように作用する。即ち、操作者の操作感としては、操作点座標Ｐ６よりも実際には図中上寄りで且つ右寄りの操作点座標を押圧することを意図していることがあるのである。これは下向き傾斜面に起因する錯覚と考えられるが、本実施形態では次のようにして、こうした操作感の不一致を解消するようにしている。
【００８０】
具体的には、座標操作領域Ｒを右上領域、左上領域、右下領域、左下領域といった具合に４分割し、右上領域で多数の操作点座標が検出された場合（図１０に例示した場合）には、重心座標Ｐ６よりも図中上寄りで且つ右寄りの位置の操作点座標を選定する。即ち、図１０の例では、操作点座標選定手段７によってＰ７が操作点座標として選定される。これと同様に、左上領域では、重心座標よりも図中上寄りで且つ左寄りの位置にある操作点座標を選定する。右下領域では、重心座標よりも図中下寄りで且つ右寄りの位置にある操作点座標を選定する。左下領域では、重心座標よりも図中下寄りで且つ左寄りの位置にある操作点座標を選定する。このように本実施形態の操作点座標選定手段７は、多数の操作点座標が検出された場合に、傾斜面となっている座標操作領域Ｒについて押圧箇所における傾斜方向下側位置で且つ操作方向の外側位置に操作点座標を選定するような操作点座標の選定についてずれ補正を行うことで、操作者の操作感と実際に選定される操作点座標Ｐ７との感覚的な不一致を解消しており、座標操作の操作性を大きく向上している。
【００８１】
その他の実施形態〔図１１〜図１４〕
【００８２】
以上の第１実施形態および第２実施形態のタッチパッド装置１，２１のほかにも、例えば図１１〜図１４で示すような断面形状のタッチパッド装置とすることもできる。なお、これらのタッチパッド装置の平面視形状は何れも円形である。
【００８３】
まず、図１１で座標操作部のみを示すタッチパッド装置３１は、座標操作領域Ｒを平坦面形状としたものである。これについても、前述の実施形態と同様の作用・効果を発揮できる。
【００８４】
図１２で座標操作部のみ示すタッチパッド装置４１は、座標操作領域Ｒを凹面湾曲形状としたものである。第２実施形態のドーム形座標操作部２４ｃ，２５ｃを逆さにした形状である。これについても、前述の実施形態と同様の作用・効果を発揮できる。
【００８５】
図１３で座標操作部のみを示すタッチパッド装置５１は、操作基板５２とベース基板５３の座標操作領域Ｒにおける電極パターンの非形成部分に、隙間ｄ２を保持する支持突部５４をベース基板５３に形成したものである。樹脂スペーサ５５にもこの支持突部５４に対応する支持突部５６が形成されている。このような支持突部５４，５６により、長期間にわたって繰り返し操作押圧力を受けても隙間ｄ２を維持することができる。なお、図では支持突部５４，５６を１つ形成した例を示したが、複数形成して多点で操作基板５２を支持して隙間ｄ２を維持するようにしてもよい。そして、これについても、前述の実施形態と同様の作用・効果を発揮できる。
【００８６】
図１４のタッチパッド装置６１は、第２実施形態の変形例で、操作基板６２とベース基板６３を突き抜けるように中央作動部６４を設けたものである。中央作動部６４の下端には環状に外向きに突出する係止フランジ６４ａが形成されており、無端形状の環状外周部６５に肉抜き状に形成した係止段部６５ａによって抜け止めされている。そして、６６は防水・防塵用のシート材であり、ベース基板６３に対して接合されている。操作基板６２とベース基板６３の間には環状支持部６７が形成されており、これによって操作基板６２を裏面側から支持している。このようなタッチパッド装置６１とすることで、中央作動部６４の上面が外部に露出するので、入力操作が更に行い易くなる。また、前述の実施形態と同様の作用・効果を発揮することもできる。
【００８７】
以上の図１１〜図１４で示したほかにも、平面視形状で、座標操作領域を多角形状としたり、楕円形状としてもよい。特に各種の機器の表示装置の表示画面は大抵四角形なので、それに対応する形状として形成すれば更に操作性を向上することができる。
【００８８】
【発明の効果】
座標操作部に、操作原点を設定すると共に該座標操作部で検知可能な操作点座標に該操作原点を中心とする方向角を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された方向角に沿って、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行う本発明によれば、操作点座標が検出され続ける限り、特定の方向角にそってポインタやカーソル等の操作指標や画面スクロール等といった画面の座標操作を楽に正確に行える。
【００８９】
方向角を設定した操作点座標に速度を設定してあり、一の操作点座標が検知されると、該一の操作点座標に設定された速度によって、該一の操作点座標の継続的な検知が解除されるまで、画面の座標操作を行う本発明によれば、正確で楽な座標操作を行えることに加え、方向角が同一であっても、ポインタやカーソル等の操作指標の移動速度や画面スクロール等といったスクロール速度を可変的に操作することが可能で、操作効率が向上される。
【００９０】
操作者の力加減や、操作者毎に異なる指の太さ等によって複数の操作点座標が検知されても操作点座標選定手段によりその内の一の操作点座標が選定される本発明によれば、操作の正確性を更に向上することができる。
【００９１】
画面に表示された選択要素に対する入力を行うスイッチ手段を備える本発明によれば、該選択要素に対する入力操作も行うことができる。また、座標操作部の下方位置に、座標操作部へ操作押圧力を加えることで入力操作可能なスイッチ手段を設ける本発明によれば、座標操作部での座標操作からそのまま指を離さずにスイッチ手段による入力操作が可能となり、座標操作と入力操作の協働操作により更に高い機器の操作性を実現することができる。
【００９２】
座標操作部をドーム形座標操作部とした本発明によれば、前述した従来のタッチパッドのようにそれが平面形状である場合と比較すると、頂点を容易に触感的に感得することができるので、頂点を操作原点とするランダムな多方向操作が直感的に且つ更に正確に行える。そして、このような正確な操作性を得るためには、操作方法が同様であるトラックボールのような装置厚の大きなデバイス構造にする必要がないため、このタッチパッド装置を搭載する機器の薄型化の要請も満足できる。
【００９３】
座標操作部をメンブレンシートにて構成した本発明によれば、座標操作部を非常に薄厚に構成することが可能であり、機器の小型化の要請が強い機器について特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のタッチパッド装置を示す図２のＤＡ−ＤＡ線断面図。
【図２】図１のタッチパッド装置の平面図。
【図３】操作基板とベース基板を示す説明図で、分図（ａ）はその概略展開図、分図（ｂ）は操作基板とベース基板を組み合わせたときの座標操作領域の配線パターンを示す模式図。
【図４】図１のタッチパッド装置の機能ブロック図。
【図５】図１のタッチパッド装置の制御動作説明図。
【図６】図１のタッチパッド装置により行うポインタの座標操作の説明図。
【図７】ＷＥＢブラウザの表示領域とＷＥＢページのフレーム領域との大小関係を示す図。
【図８】第２実施形態のタッチパッド装置を示す図８のＤＢ−ＤＢ線断面図。
【図９】図２のタッチパッド装置の平面図。
【図１０】図７のタッチパッド装置の座標操作領域の電極パターンを示す説明図。
【図１１】第３実施形態のタッチパッド装置の断面図。
【図１２】第４実施形態のタッチパッド装置の断面図。
【図１３】第５実施形態のタッチパッド装置の断面図。
【図１４】第６実施形態のタッチパッド装置の断面図。
【符号の説明】
１    タッチパッド装置
２    座標操作部
３    スイッチ部材（スイッチ手段）
４    操作基板
４ａ  ドーム形座標操作部
５    ベース基板
５ａ  ドーム形座標操作部
７    操作点座標選定手段
２１    タッチパッド装置（第２実施形態）
２２    座標操作部
２３    スイッチ部材（スイッチ手段）
２４    操作基板
２４ｃ  ドーム形座標操作部
２５ｃ  ドーム形座標操作部
３１    タッチパッド装置（第３実施形態）
４１    タッチパッド装置（第４実施形態）
５１    タッチパッド装置（第５実施形態）
５２    操作基板
５３    ベース基板
６１    タッチパッド装置（第６実施形態）
６２    操作基板
６３    ベース基板
Ｐｃ    操作原点
Ｐ１〜Ｐ７  操作点座標
【図１】
0004020246.tif 000002
【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】
0004020246.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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