(57)【要約】      （修正有）【課題】固定的ではなく任意に設定した情報を伝達することができる情報の伝達装置及び送信方法を提供する。【解決手段】静電容量式のタッチパネルＰに対して直接若しくは他の部材を間に介在させた状態で対向する一又は二以上の導電体６と、電荷の保持が可能な導電性の容量体７若しくは実質的に容量体７と同様に機能する電気回路と、導電体６と容量体７若しくは導電体６と電気回路とを開閉可能に接続する開閉手段３（リレー）を有する。導電体６は、開閉手段３を介した容量体７若しくは電気回路との接続によって、静電容量パネルＰによって検出可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量式のタッチパネルに対して直接若しくは他の部材を間に介在させた状態で対向する一又は二以上の導電体と、
電荷の保持が可能な導電性の容量体若しくは実質的に当該容量体と同様に機能する電気回路と、
前記導電体と前記容量体若しくは前記導電体と回路とを開閉可能に接続する開閉手段を有し、
前記導電体は、前記開閉手段を介した前記容量体若しくは前記回路との接続によって、前記静電容量パネルによって検出可能となるように構成したことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項２】
前記開閉手段は、プログラムによって動作する演算手段によって開閉制御されることを特徴とする請求項１記載のデータ送信装置。
【請求項３】
静電容量パネルに対して直接若しくは他の部材を介在させた状態で対向させて配置する一又は二以上の導電体とＣＰＵを備えた制御回路を有するデータ送信装置を構成し、
前記導電体と前記制御回路の接続および非接続若しくは前記導電体と電荷の蓄積を可能とした容量体との接続および非接続をプログラムによって制御し、
前記導電体と前記制御回路若しくは前記容量体との接続および非接続に応じて前記静電容量パネルによる前記導電体の検出および非検出が行われるように構成したことを特徴とするデータ送信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、スマートフォン、タブレット型の端末等では、これらの装置に対する入力を行うための入力デバイスとして静電容量方式のタッチパネルが用いられている。当該静電容量方式のタッチパネルは、パネルの背面部に配置した検出部とパネル表面に接触もしくは近接させた指（人体）との間に生じる静電結合を利用して、当該指等の接触位置を検出することができるものである。スマートフォン、タブレット型の端末等では、このような静電容量方式のタッチパネルを用いて、画面上に表示された各種ＧＵＩを指で操作したり、文字を入力したりといった様々な操作を行うようになっている。
【０００３】
また、静電容量方式のタッチパネルを用いた情報の入力方法として特許文献１，特許文献２記載の技術がある。これらは、平坦なカードの側面に複数個の導電体を配置したもの（データキャリア）を構成し、当該導電体の配置をタッチパネルによって検出させ、この配置の検出結果に応じて電子機器に各種の動作を行わせようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５７７２０２号公報
【特許文献２】特許第５５９３３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、静電容量方式のタッチパネルを単なる操作のために用いるのでは無く、識別可能な情報を入力する手段としてカード等の平坦面に導電部を配置したデータキャリアが知られている。しかしながら、前記のようなデータキャリアは導電体の配置が固定されているので保持する情報も固定的である。
本発明は当該課題に鑑み発明したものであって、静電容量方式のタッチパネルを用いた情報の検出、伝達に関する発明であって、固定的では無く任意に設定した情報を伝達等することができる情報の伝達装置、送信方法等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構成を有する。すなわち、データ送信装置であって、
静電容量式のタッチパネルに対して直接若しくは他の部材を間に介在させた状態で対向する一又は二以上の導電体と、電荷の保持が可能な導電性の容量体若しくは実質的に当該容量体と同様に機能する電気回路と、前記導電体と前記容量体若しくは前記導電体と回路とを開閉可能に接続する開閉手段を有し、前記導電体は、前記開閉手段を介した前記容量体若しくは前記回路との接続によって、前記静電容量パネルによって検出可能となるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
また、上記データ送信装置であって、
前記開閉手段は、プログラムによって動作する演算手段によって開閉制御されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明はデータ送信システムであって、
静電容量パネルに対して直接若しくは他の部材を介在させた状態で対向させて配置する一又は二以上の導電体とＣＰＵを備えた制御回路を有するデータ送信装置を構成し、
前記導電体と前記制御回路の接続および非接続若しくは前記導電体と電荷の蓄積を可能とした容量体との接続および非接続をプログラムによって制御し、
前記導電体と前記制御回路若しくは前記容量体との接続および非接続に応じて前記静電容量パネルによる前記導電体の検出および非検出が行われるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るデータ送信装置は、タッチパネルを備えた電子機器に対して、物理的な接続や無線通信を伴うことなく、タッチパネルを介して情報を送信することができるものとなっている。そして、当該送信される情報はプログラムの制御に基づき任意に変更可能であり特定の情報に限定されないものであるから、その応用範囲は広いという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るデータ送信装置の原理を表した説明図である。
【図２】リレーの開閉とタッチパネルによる導電体の検出の関係を表したグラフである。
【図３】図３（ａ）は制御信号とタッチパネルにおける反応の関係を表したグラフであり、図３（ｂ）は制御信号のパターンの説明図である。
【図４】データ送信装置の他の例に関する説明図である。
【図５】データ送信装置の他の例における制御信号の内容を表した説明図である。
【図６】データ送信装置の更に他の例に関する説明図である。
【図７】受信機能に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１（ａ）は、本発明に係るデータ送信装置（以下「本装置」という）１の原理を表した説明図である。本装置１は、スマートフォン、タブレットによく用いられている画像表示面に対する指の接触を静電容量の変化を利用して検知するタッチパネルを搭載した電子機器に用いるものである。
なお、タッチパネルを搭載した電子機器は、スマートフォン、タブレットに限らないものであり、静電容量を利用した入力の検知を行うタッチパネルを用いたものであれば、機器の大小や形態は問わないものである。
【００１２】
本装置１は、主な構成として電池等の電源２、リレー３、ＣＰＵ４および当該ＣＰＵの制御回路、リレー３を介して制御回路に接続された導電体６を有する。電源２は、一次電池、二次電池のいずれでもかまわないものであり、本実施の形態では一例としてボタン型電池若しくは単四、単三型の一次電池を用いる。電源２は、前記リレー３やＣＰＵ４を含む制御回路を駆動させる電力を供給する。ＣＰＵ４には、一例として演算機能とメモリーや回路の駆動手段を備えたプログラムを実行できるワンチップ型のマイクロコンピュータとして構成されたものを使用することができる。本実施の形態では、前記電源２、リレー３、ＣＰＵ４によって制御回路を構成し、ＣＰＵ４によって実行されるプログラムの制御に基づき、主として前記リレー３の開閉を制御するようになっている。
【００１３】
前記導電体６は、前記タッチパネルＰの表面に対向して配置するように構成されるものである。これは、タッチパネルが有する検出部に対して、静電容量の変化を及ぼすことができる形状と姿勢で設けることを目的としたものである。
これに適した導電体６の形態は、タッチパネルの表面に対向する平面状の部位（対向面）を有することである。タッチパネルの表面に対向するというのは、前記対向面がタッチパネルの表面と直接接触する場合のみならず、導電体６をケース内に収容するなどしてタッチパネルの表面と絶縁性の隔壁を介して非接触の状態で対向する場合を含むものである。
【００１４】
タッチパネルは、表面に近接した物体との間に生じる静電容量の変化を検知するデバイスであり、静電容量の変化をソフトウエアで判断して入力や操作とみなす、あるいは入力や操作とみなさないという処理を行うために用いられている。そして、タッチパネルは基本的な態様として使用者の指の接触を検知することが目的であるので、触れたものが人間の指でなくても、指が触れたのと同様な静電容量の変化を検知した場合に指が触れたものと認識する。本発明は、このような指の接触のように振る舞う物体として導電体６を設けている。
【００１５】
前記導電体６は導電性を有するゴム、スポンジ、金属、塗料等で構成されたものであり、当該導電体６単体では指の接触とみなされる程度の静電容量を有さず、タッチパネルの検出部によって入力としてみなされないように形成されている。
静電容量を利用したタッチパネルによる検出方法は、例えば導電体である指先（人体）と検出部を構成する電極との間で構成されるコンデンサのようなものを構成し、指先と電極との間で一定以上の容量を有するようなコンデンサを構成したか否かを電極側に設けた検出回路で判断し、これによって指先が接触若しくは近接したことを判断するようになっている。したがって、タッチパネルに物体が接触しても検出部との間で、閾値となる一定値以上の容量を超えるコンデンサを構成しなければ、接触や近接が行われていないものとして扱われる。前記導電体６は、タッチパネルに接触してもそのままでは上記のような閾値となる容量を超えないように形状の決定や素材の選択が行われるものである。
【００１６】
リレー３は、導電体６と制御回路若しくは電荷の保持が可能な導電性の容量体との電気的な接続を開閉（接続若しくは遮断）するスイッチングデバイスである。リレー３の開閉（開時間と閉時間のコントロール等）は、プログラムによって制御される。当該プログラムは、予め記憶されている固定的な情報に基づいてリレー３を開閉するものの他、別途設けた入力手段（音声マイク、各種センサ、キーボード等の操作手段）からの入力に基づく可変的な情報に基づいてリレー３を開閉するようなものでもよい。
リレー３は、一例として導電体６と制御回路の間に設けることができる。制御回路とは、前記ＣＰＵ４にプログラムを実行させるために機能する回路全体のことである。また、当該制御回路は、比較的小さな回路であっても、半導体デバイス、コンデンサ、抵抗を含めた回路全体として前記タッチパネルによって検出し得る程度の静電容量を保持することができる。リレー３は、この制御回路（例えば、同制御回路のアース）と導電体６を接続する回路の開閉スイッチとして機能するものである。導電体６は、前記リレー３を介して制御回路に接続することで、その合成体として静電的な容量を増加させることになりタッチパネルによる検出を可能にする。
【００１７】
また、上記の例ではリレー３は、導電体６と制御回路を接続する回路をスイッチングするようにしているが、図１（ｂ）に示すように導電体６と一定量以上の静電容量を保持している物体やデバイスからなる容量体７と接続するように構成することができる。このような容量体７には、薄い金属板や金属箔、リード線のような線材や、コンデンサのような電荷の保持を目的としたものを用いることができる。これら容量体７は何れも導電体６と結合して導電体６が保持可能な電荷の量を増加させることができ、これによってタッチパネルの検出電極との間で形成されるコンデンサの容量を増加させて、導電体６の検知を可能にする。
【００１８】
前記ＣＰＵによるリレー３の制御に伴って静電容量が変化する導電体６がタッチパネル上でどのように認識されるのかをグラフに表すと図２に示すようになる。同グラフの上段はプログラムの実行に基づくＣＰＵ４によるリレー３に対する制御信号の有無（１／０）、中段は当該制御信号に基づくリレー３の状態（ＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開））、下段は制御されたリレー３の動作にともなうタッチパネル上での導電体６の検出状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を示している。同表に示すように、リレー３によって導電体６と制御回路が接続されていなければタッチパネルによって導電体６の検出はできず（ＯＦＦ）、リレー３によって導電体６と制御回路が接続されるとタッチパネルによって導電体６の検出が可能（ＯＮ）になる。
すなわち、前記ＣＰＵ４のプログラムされた制御によってリレー３を動作させて回路を開閉することで、導電体６が接触（近接）しているタッチパネル上において、人間の指先がタッチ（ＯＮ）と離間（ＯＦＦ）繰り返しているのと同様な状態を作り出すことができるようになっている。
【００１９】
タッチパネルを有する電子機器に上記制御に伴うＯＮ／ＯＦＦのパターンを識別する検出プログラムを搭載すると、ＣＰＵ４が発信したパターン（１／０）を、タッチパネルを介した信号として取得できるようになる。
前記図２に示したＣＰＵ４によるリレー３の制御方法は、ＯＮ時間とＯＦＦ時間を等しい時間間隔で設定し、これをタッチパネルを介して信号として受信する例を示している。一方リレー３の制御方法は、上記の例に限らず様々な制御が可能である。例えば、図３（ａ）に示すように単位時間あたりに含まれるＯＮ時間とＯＦＦ時間のパルス数の特定の組み合わせを一意の信号として扱い、この信号として取得するというものである。また、図３（ｂ）に示すようにＯＮとＯＦＦの基準長さを一定にし、ＯＮ時間とＯＦＦ時間の特定の組み合わせを一意の信号として扱い、この組み合わせを信号として取得するというものである。
【００２０】
以上の説明は、本発明の基本的な構成を示したものであるが、当該発明は発展的に以下のような構成にすることができる。
図４に示したデータ送信装置２０は、一つの電源２によって駆動されるＣＰＵ４（ＣＰＵ４の制御回路を含む）が、複数（５個）のリレー（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）を制御し、これら個々のリレーの制御によって導電体６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ）と回路との接続を制御するようになっている。
各導電体６ａ〜６ｅは、タッチパネルの表面に対して、それぞれ対向するように配置されている。これに対応する当該タッチパネルを備えた端末は、専用のアプリケーションソフトを使用して導電体６ａ〜６ｅの検出を行うようになっている。
【００２１】
現在主流のタッチパネルとしては、多点を同時に検出することができるマルチタッチタイプのものが多い。このようなマルチタッチタイプのタッチパネルを用いる場合、図４に示すようなデータ送信装置を構成することができる。
図４に示したデータ送信装置は、例えば中央に導電体６ａを配置し、当該導電体６ａを中心とした四角形の頂点部位に他の４個の導電体６ｂ〜６ｅを配置している。これら各導電体はタッチパネルに対して直接若しくは他の部材を間に介在させた状態で同時に対向できるように配置される。なお、導電体の数や配置のレイアウトは上記の例な限らないものであり、直線上の配置、三角形や円環状に配置しても差し支えが無いものである。
【００２２】
タッチパネルを備えた端末では、タッチパネル上における導電体６ａ〜６ｅの各配置位置のそれぞれにおいてＯＮ／ＯＦＦの制御が行われる導電体６ａ〜６ｅによって行われるタッチ入力の有無やパターンを検出することができる。この検出結果を、タッチパネルを備えた端末で実行する専用のアプリケーションソフトによって処理することにより、識別可能な情報として取得することができる。
導電体６の制御方法やこれに対応する電子機器側のアプリケーションソフトの仕様には様々な形態があり、一例として上記配置の導電体６ａ〜６ｅを図５に示すような方法で駆動させることができる。この例では、中央の導電体６ａに対して一定周期でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すような制御を行い、この導電体６ａに対する周期的な信号を基準信号として設定し、他の導電体６ｂ〜６ｅに対するＯＮ／ＯＦＦを基準信号に同期させる形で制御する。
【００２３】
この方式では、導電体６ａがＯＮの時に他の導電体６ｂ〜６ｅがＯＮ（信号として「１」と認識する）であるかＯＦＦ（信号として「０」と認識する）であるかを同時に検出する。これを連続的に繰り返すと、導電体６ａのＯＮに同期する形でデータ送信装置２０によって制御した導電体６ｂ〜６ｅの状態を｛1010、1100、0110、1000、1011、0000、1111・・・｝のような２進数的な４ビットの信号を連続的にタッチパネルを有する電子機器に取得させることができるようになっている。当然ながら、電子機器側には上記仕様の信号を検知するアプリケーションプログラムが設けられる。
【００２４】
上記のような信号を例えば電子機器側のアプリケーションプログラムによって文字に対応させると、データ送信装置２０によるタッチパネルを介した通信によって、数字や記号、単語や文章をデータとして送信することができる。例えば、データ送信装置２０にクレジットカードの磁気ストライプから情報を取得するカードリーダーを搭載すると、読み取ったクレジットカードの情報を上記のような信号の形でタッチパネルに取得させることができ、クレジットカードを利用した決済時に必要な番号入力を省くようにすることができる。
なお、上述の例はＣＰＵの制御に基づいてリレーを制御するように構成しているが、当該リレーに代えてＣＰＵ自体を導電体６に対する開閉手段として用いてもよい。
【００２５】
また、図６はデータ送信装置のさらに他の例（データ送信装置３０）に関する説明図である。当該データ送信装置３０では、タッチパネルと接触する対向面の一部または全面に、行列状（１〜８行×Ａ〜Ｈ列）に規則的に配置した導電体を設け、タッチパネルに検知させる部位を連続的に異ならせるように制御する。図示した例ではＯＮ状態にした導電体の位置（Ｂ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３）を、次の位置（Ｅ５、Ｅ６、Ｆ５、Ｆ６）に移動させている。
また、この例ではタッチパネルに対向する各導体の対向面の形状は４ｍｍ×４ｍｍの矩形に形成している。タッチパネルは、機器として指の接触を想定しているので４ｍｍ×４ｍｍの矩形形状は、タッチパネルが安定して認識する対向面の形状とするにはやや小さい。このため、上記の例では複数の隣接する導電体を同時に駆動させることで合成した矩形の形状が８ｍｍ×８ｍｍとなるように構成し、合成した場合に安定的に検出が行われるようにしている。
【００２６】
上記の例は、逆を言えば検出可能な８ｍｍ×８ｍｍの矩形領域を４分割しているということができる。これは、検出位置を異ならせる場合に、先の例は８ｍｍ単位であるのに対して後者は４ｍｍ単位であるから、検出可能な位置の相違（検出ピッチ）を検出に必要な導電部位の大きさよりも細かく設定することができるという効果を有するものである。
このような、タッチパネル上における検出位置の変化は、例えばタッチパネル上で指をスライドさせるような動作に代替する入力情報となるようにすることができるものとなっている。すなわち、タッチパネル上に静止させたデータ送信システムでありながら、タッチパネル上ではタッチ位置が移動しているのと同様な情報を取得させることができるようになっている。
【００２７】
以上、本発明に係るデータ送信装置は、プログラムによって制御した情報を発信することができ、これに対応するアプリケーションによってタッチパネルを介して前記情報を取得することができるものとなっている。これは、データ送信装置からタッチパネルに対して行われる一方向的な情報の伝達である。
図７（ａ）は、上記の例とは逆にタッチパネルが発信した情報をタッチパネルに対向させた受信機４０によって受信できるように構成する場合の原理に関する説明図である。当該受信機４０は、図示している通りタッチパネルから情報を取得する機能のみを有するように構成しても差し支えないものであるが、前記データ送信装置の一機能としてタッチパネルから情報を取得する機能を設けた場合について説明する。
【００２８】
図７（ａ）は、フォトセンサを受信機４０として形成した場合における、当該受信機４０の主な構成および原理を示した説明図である。当該受信機４０としてのフォトセンサは、タッチパネルに検出面を向けて配置される。これに対向するタッチパネルでは、アプリケーションプラグラムによってタッチパネルの液晶表示部を制御して、フォトセンサに対向する部位で画面の明滅を行わせる。目視的にはタッチパネルの一部が発光（ＯＮ−White）したり消灯（ＯＦＦ−Black）したりするように制御され、この発光／消灯を情報として受信機４０が取得するというものである。
【００２９】
図７（ｂ）は、タッチパネルに明滅を行わせる画面信号（White／Black）と、これに対応するフォトセンサ（受信機４０）の検出状態（ＯＮ／ＯＦＦ）と、これに対応して受信機４０が取得する信号（１／０）の関係を表したグラフである。このグラフからも解るように、タッチパネルを駆動するプログラムによる画面信号がWhiteであるかBlackであるかによって、フォトセンサの検出状態がＯＮあるいはＯＦＦの状態に切り替わり、これを受信機４０（本デバイス）の入力信号として受信するというものである。
【００３０】
上記受信機４０は、単に電子機器から情報を取得することのみを目的としても良いが、前述したデータ送信装置に機能の一つとして加えることが出来る。すなわち、データ送信装置を、タッチパネルが発信した情報をデータ送信装置が受信できるように構成すると、タッチパネルを有する機器とデータ送信装置との間において双方向通信が可能になる。
例えば、データ送信装置が発信した情報を取得した機器が、受信した内容（若しくは関数によって処理した情報）をデータ送信装置に送り返して送信情報と照合させることができる。この場合、送信と受信が正常に行われていれば、そのような内容を示す情報をデータ送信装置からタッチパネルを有する機器に送信する。また、送信と受信が正常に行われていない場合には、そのような内容を示す情報をデータ送信装置からタッチパネルを有する機器に送信する。このような双方向通信によって、伝達された情報の正確さを確かなものにすることができる。その他、このような用途に限らず、いろいろな利用方法がある。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、タッチパネルを備えた電子機器に対して情報を伝達可能なデータ送信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  データ送信装置（本装置）
２  電源
３  リレー
４  ＣＰＵ
６  導電体
７  容量体
【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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