JPH03282921A

JPH03282921A - 入力装置

Info

Publication number: JPH03282921A
Application number: JP2085129A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kobayashi; 誠小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、透明タッチパネルの下側に選択的に挿入さ
れるカードに描かれている絵や文字を透明タッチパネル
上で選択的にタッチすることによって指示情報を入力す
る入力装置に関し、例えば語学学習機、電子手帳、パー
ソナルコンピュータ。

ワードプロセッサ、家電製品のリモートコントロール装
置等に適用可能なものである。

〔従来の技術〕

一般に、このような入力装置においては、透明タッチパ
ネルの下側に挿入されたカードを識別して、そのカード
の種類とタッチパネルからのタッチ位置に応じたキーコ
ードとによって、必要な情報をメモリから読み出させる
等の指示久方をしている。

そのため、従来は例えば使用し得る各カードの周縁の一
部にカード毎に異なる個数又は配列で突起を設け、入力
装置本体側にカードの突起形成可能な全ての位置に対応
してそれぞれ押圧式スイッチを設けて、挿着されたカー
ドの突起によりＯＮされたスイッチの個数及び組み合わ
せによってそのカードを識別するものがあった（例えば
特開昭６２−１７３５２０号公報参照）。

また、単なる識別手段としては、カードの周縁の一部に
カード毎に異なる個数又は配列の切り込みを形成し、入
力装置本体側にカードの切り込みを形成可能な全ての位
置に対応してそれぞれ押圧式スイッチ製膜けて、カード
が挿着された時、その切り込みに嵌入して押下されない
スイッチの個数及び組み合わせによってそのカードを識
別するものもあった（例えば実公昭６２−３９４６８号
公報参照）。

そして、上記の検出用スイッチをマトリクス状に配線し
てＣＰＵのＩ１０ポートに結線する信号線を減らすこと
によるコスト低減を図ったものや、検出用スイッチとし
て機械的スイッチに代えてフォトセンサを設けたものも
あった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のように使用し得る各カード毎に切
り込みや突起等によって識別コードを形成すると、カー
ドの枚数が多くなるにしたがって限られた先端部にそれ
を形成するのが困難になるし、形成した突起や切り込み
が変形又は損傷して誤認識の原因となるという問題もあ
った。

また、カードに形成し得る最大数のその切り込みや突起
の数に対応させて、スイッチやセンサも多数段けなけれ
ばならないのでコスト高になるという問題もあった。

また、その検出スイッチをマトリクス状に配線してスキ
ャンニングすると、複数のスイッチが同時にＯＮされた
際に迷走電流が流れてＯＮされたスイッチを正確に検出
できなくなる場合があり、その迷走電流を防止するため
、ダイオードを配設すればコスト高になるし、ＣＰＵの
Ｉ１０ポートに各スイッチを１つづつ配線すれば当然使
用するＩ１０ポートの数が多くなってしまうという問題
があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、上述
のような入力装置に挿着される複数枚のカードのそれぞ
れの識別を、低コストで確実に行なえるようにすること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、透明タッチパネ
ルの下側に絵や文字が描かれた複数枚のカードのいずれ
かが選択的に挿入され、そのカード上の絵や文字の一部
が透明タッチパネル上でタッチされることによって選択
された指示情報を入力する入力装置において、上記複数
枚の各カードの裏面にそれぞれカード毎に固有の配置で
識別用の電極を形成し、透明タッチパネルを備えた本体
側のカードが挿入された時にその裏面と対向する位置に
所定の配置で対の電極を形成すると共に。

カード挿入時に各対の電極に対向する位置に識別用の電
極が有るか無いかによる各対の電極間の静電容量の相違
を検出する検出回路と、その検出回路の検出結果によっ
て挿入されたカードを識別するカード識別手段とを設け
たものである。

〔作　用〕

この発明による入力装置は、カード挿入時に検出回路が
本体側の対の電極とカードの裏面に固有の配置で形成さ
れている電極とが対向して生ずる静電容量の相違を検出
し、その検出結果からカード識別手段がカードを識別す
るので、カードに突起や切り込みを形成する必要はなく
、識別用の電極はその数が多くなってもカードの裏面に
容易に形成することができる。

また、検出回路は各対の電極に対して共通にして順次ス
キャンニングするようにしても迷走電流の影響を殆んど
受けることなく、安価な構成で確実な識別が可能である
。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

第１図は、この発明による入力装置の構造を示す分解斜
視図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う組立後カードを
挿着した状態での断面図である。

この入力装置１は、上面側から透明タッチパネル２の下
側にスペーサ４を介して検出基板５を設け、それをスポ
ンジ６を介して固定板７上に載置している。

透明タッチパネル２は、アクリル板等の透明板上に縦方
向のラインと横方向のラインを透明導電体によって感圧
導電膜を介してパターン形成し、各ラインが互いに交差
する部分が接点スイッチとして機能するものであり、各
ラインは端子２ａを介して図示しない制御部に接続され
る。

検出基板５は、柔軟性のある基材上に印刷又はエツチン
グ等によって回路８が形成され、その回路８上には所定
の配置でこの例では６組の対の電極８ａ、８ｂが形成さ
れており、表面全体に保護膜及びＭ！Ａｅ膜としてレジ
スト９が印刷又はラミネートされている。

そして、この回路８上の全ての対の電極８ａ。

８ｂのうち電極８ａは２個づつ、電極８ｂは３個づつそ
れぞれ共通接続され、基板上に形成した端子５ａを介し
て図示しないカード検呂部に接続される。

スペーサ４は、透明タッチパネル２と検出基板５の間に
カード３を収容可能にする間隔を形成するコ字状の部材
であり、カード３が挿入される側は開口している。

スポンジ６は、ウレタン樹脂等の弾力性を有する部材で
あり、検出基板５がカード乙の裏面と均一に密着するよ
うに適度な厚さをもって必要な圧力で押し上げる役割を
果たす。

一方、カード３は紙又は樹脂等でできていて、その表面
には透明タッチパネル２の接点スイッチに対応する位置
に絵や文字等が描かれ、その裏面には各カード毎に固有
の配置で導電ペースト等の導電体で形成された識別用の
電極３ａが設けられている。

その電極３ａは、カード３を透明タッチパネル２の下側
に挿着した時に本体側の対の電極８　ａ　＋８ｂのいず
れかに対向する位置に形成されていて、その上を覆うよ
うに保護膜及び絶縁膜を形成するレジスト１０が印刷又
はラミネートされている。

このカード３を、絵や文字等が描かれた表面を上にして
所定の向きで透明タッチパネル２の下側に挿入すると、
スポンジ６によって押し上げられている検出基板５の上
面とカード３の裏面が密着し、カード３の裏面の各電極
３ａが検出基板５上の対応する位置の対の電極８ａ、８
ｂとそれぞれ対向する。

また、カード３の表面はスポンジ６の押し上げによって
透明タッチパネル２と密着して、透明タッチパネル２の
上側からタッチするとその位置の接点スイッチがＯＮに
なってカード３上の絵や文字を選択的に指示することが
可能になる。

次に、第３図乃至第６図によってカードの識別について
説明する。

第３図は、第２図における枠Ｃで囲んだ部分の拡大図で
ある。

このように、検出基板５上の対の電極８　ａ　＋８ｂと
カード３の裏面の電極３ａがレジスト９゜１０を介して
対向すると、それぞれコンデンサを形成して電極８ａと
３ａ、５ａと８ｂ間に一定の静電容量が生じ、第４図に
等価回路図で示すように、電極８ａと８ｂの間に２個の
コンデンサｃ１と０２が直列に接続された状態になり、
電極８　ａ　＋８ｂ間の容量はＣｌＣ２／　（ＣＩ　＋
Ｃ２）となり、Ｃ１１＝０２であればＣ１／２となる。

また、第５図に示すように検出基板５上の対の電極８ａ
、８ｂと対向する位置にカード３の裏面の電極３ａがな
ければ、検出基板５上の電極８ａと８ｂの間でコンデン
サを形成してその間に静電容量を生ずるが、この静電容
量は上述した検出基板５上の対の電極８ａ、８ｂに対向
してカード３の電極３ａがある場合の電極８８と８ｂ間
の静電容量に比べてはるかに小さい。

したがって、検出基板５上の各対の電極８　ａ　＋８ｂ
についてこの静電容量の相違を検出することによってカ
ードの種類を判別することができる。

第６図は、この入力装置のカード検呂部の構成を示すブ
ロック図である。

このカード検出部は、前述の検出基板５の他に、矩形波
発生回路１１と、増幅回路１２．整流回路１３、及び比
較判別回路１４からなり、その検出結果をカード識別部
１５へ入力させる。

まず、矩形波発生回路１１が矩形波パルス電圧を発生し
て検出基板５上の各対の電極の電極８ａ側に順次印加す
ると、他方の電極８ｂ側とアース間に抵抗を接続してお
けば、その電極８ｂ側に順次微分パルス波形の信号が出
力される（第４図参照）。

そして、電極８ａ、８ｂに対向する位置に電極３ａがあ
れば、上述したように電極８ａと８ｂ間の静電容量が大
きくなっているので、出力される微分パルスの幅が広く
なり、それを増幅回路１２で増幅して整流回路１３で正
のパルスのみにした後に比較判別回路１４で基準値以上
のパルス幅が所定値以上になるため、出力がハイレベル
ｉｔ　Ｈｔｚになる。

ところが、電極３ａがない場合は電極８ａ。

８ｂ間の静電容量が極めて小さいので、出力される微分
パルスの幅が極めて小さくなり、比較判別回路１４で基
準値以上のパルス幅が所定値以上にならないので、出力
がローレベル“Ｌ”になる。

検出基板５上の各対の電極を順次スキャンニングしてこ
の比較判別回路１４からの判別信号をカード識別部１５
へ入力させれば、その判別信号の組み合わせがカード３
の識別コードに相当するので、挿着されているカードを
識別することができる。

なお、第１図に示したように検出基板５上の対の電極８
ａ、８ｂをマトリクスに結線して順次スキャンニングす
るようにすると、隣接する対の電極に迷走電流が流れる
場合があるが、その場合、対象とする電極間に比べて倍
以上のコンデンサの直列回路（容量が１／２以下に減少
する）を通ることになるので、検出される微分波形は非
常に小さなものとなり、誤判別する恐れはない。

第７図は、この発明による入力装置を適用した電子式学
習機の一例を示す外観斜視図である。

この電子式学習機は、本体２０の上面に透明タッチパネ
ル２と、その下側に前述の検出基板５を備え、カード挿
入口２０ａから矢示方向にカード３を挿入できるように
なっている。

さらに、透明タッチパネル２によって指定された入力に
対応する文字等に関連する意味を持つ文字等を表示する
ＬＣＤ表示部２１．出力される音声及び表示の種類を選
択するセレクトスイッチ２２、電源スイッチ２３．電源
のＯＮ状態を表示するＬＥＤランプ２４．ＬＣＤ表示部
２１のコントラスト調整用つまみ２５．側面のスピーカ
２７からの音量を調整するボリュームつまみ２６等を配
設している。

第８図は、この電子式学習機の構成を示すブロック図で
ある。

この電子式学習機は、本体２０内に音声／表示データ記
憶部３１及びカード検出部３２と、この装置全体を制御
するマイクロコンピュータによる制御部３０と、音声合
成部３３とを備えている。

透明タッチパネル２はセレクトスイッチ２２の接点部２
２ａと一体に形成され、アクリル板等の透明板上に縦方
向のラインＣ０Ｍ１〜Ｃ０Ｍ３と横方向のライン５ＥＧ
１〜５ＥＧ４とを透明導電体によって感圧導電膜を介し
てパターン形成し各ラインが互いに交差する部分（丸印
をつけ拡大して示している）が接点（スイッチ）ＳＷと
なる。

そして、各ラインは制御部３０に接続されていて、制御
部３０のスキャンニングによっていずれかの接点ＳＷが
タッチ圧によって導通（ＯＮ）状態になると、それが検
出される。

このうち、ラインＣＯＭＩ〜Ｃ０Ｍ３とライン５ＥＧ２
〜５ＥＧ４との９つの交差点部の接点が透明タッチパネ
ル２の接点であり、外部からペンや指でタッチされると
ＯＮになる。また、Ｃ０Ｍ１〜Ｃ０Ｍ３とライン５ＥＧ
Ｉとの３つの交差点部の接点がセレクトスイッチ２２の
接点部２２ａの接点でそれぞれセレクトスイッチ２２の
セレクトつまみが１．２．３の位置にある時、そのつま
みに押圧されてＯＮとなる。

なお、この実施例ではデータの種類を「１：名称データ
」、ｒ２：色データＪ、ｒ３．動作データ」の３種類と
し、それぞれセレクトスイッチ２２のセレクトつまみが
１．．２．３の位置にある時に選択されるものとする。

音声／表示データ記憶部３１はメモリ（ＲＯＭまたはＲ
ＡＭ）であり、カード３を含む挿着可能な全てのカード
上の絵や文字等の各々にそれぞれ関連する属性等を表わ
す複数種類の音声データ及び表示データを格納している
。

カード検出部３２は、第６図によって説明したように、
カード３の裏面の識別用の電極３ａの有無を検出基板５
に設けた６対の電極９ａ、　８ｂとの間に生じる静電容
量の相違によって判別し、その判別結果を第６図のカー
ド識別部１５の機能も有する制御部３０へ入力させる。

音声合成部３３は、制御部３０から送られる音声データ
によって音声信号を合成し、それをスピーカ２７に出力
してカード３上のタッチされた絵や文字に関連する音声
を発生させる。

次に、この電子式学習機の制御部３０による処理につい
て説明する。

第７図の電源スィッチ２３をＯＮにすると、ＬＥＤラン
プ２４が点灯して装置が起動し、制御部３０がＬＣＤ表
示部２１と音声合成部３３に対して初期化の処理を行な
う。

次に、カード３が挿入されているが否かのチエツクをし
、挿入されていなければカード３が挿入されるまで処理
待ちの状態になり、挿入されていればカード検出部３２
からの各対の電極に対する静電容量の判別結果によって
カードを識別し、透明タッチパネル２の各接点をスキャ
ンニングする処理を有効な接点がＯＮになるまで続ける
。

有効な接点がタッチされてＯＮ状態になると、セレクト
スイッチ２２のセレクト番号を検出し、セレクト番号が
「１」なら名称データを選択し、「２」なら色データを
選択し、「３」なら動作データを選択する。

そして、識別したカード６に対応する情報中のセレクト
番号が示す種類の音声データ及び表示データを音声／表
示データ記憶部３１から読み出し、それぞれ音声合成部
３３とＬＣＤ表示部２１へ送り、カード３上のタッチさ
れた絵に関連する表示をすると共に音声を発生させる。

その後、電源がＯＦＦにされれば処理を終了するが、Ｏ
Ｎのままならカード３の挿入確認の処理に戻って上述の
動作を繰り返す。

第９図は、カード３上に描かれた絵の一例を示す説明図
である。

同図に示すカード３の上面には、例えば−点鎖線で示す
透明タッチパネル２のラインＣＯＭＩ〜Ｃ０Ｍ３とライ
ン５ＥＧ２〜５ＥＧ４が交差する接点に対応する位置に
自動車の絵２８や飛行機の絵２９等が描かれている。

そして、音声／表示データ記憶部３１に自動車に関連す
る音声及び表示データとして、例えば次表に示すような
３種類のデータ「名称データ」。

１色データ」、「動作データ」がそれぞれセレクトスイ
ッチ２２の各セレクトスイッチ番号「１」。

「２」、「３」に対応して記憶されている。

飛行機の絵２９等に対しても同様に３種類ずつのデータ
を記憶している。このカード３を第７図の電子式学習機
本体２０にセットしたのち電源をＯＮにすると、まずこ
のカード３が識別される。

次に、セレクトスイッチ２２を例えば「１」に合わせて
、指でカード３上の自動車の絵２８をタッチすると、ラ
インＣ０Ｍ３とライン５ＥＧ２の交差する部分の接点が
ＯＮとなってそれが検出され、その位置に対応する自動
車に関連する複数のデータからセレクト番号「１」に対
する種類の音声データ及び表示データが読み出されて、
スピーカ２７から音声で「くるま」と発音されると共に
ＬＣＤ表示部２１に平仮名で「くるま」と表示される。

なお、上述の実施例では出力される音声及び表示の種類
をセレクトスイッチで切り換えるようにしたが、制御部
３０によって自動的に順番に切り換えるようにしたり、
あるいは乱数発生器を用いてランダムに切り換えるよう
にしてもよい。

カード３としては、幼児教育用や外国語学習用。

ゲーム用等、目的に応じて各種のものを任意に作成する
ことができる。

例えば、学習カード上の各絵に対して英語、ドイツ語、
フランス語等の異なる言語での単語の発音とそのスペル
の表示を選択して行なえるようにすることもでき、多国
語学習に便利である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による入力装置は、
カードの裏面に形成した識別用の電極の有無を検知し、
その固有の配置によってカードを識別するので、カード
の切り込みや突起を多数のスイッチやセンサで検出して
識別するより低コストで多数枚のカードの識別を行なえ
る。

また、カード裏面の電極の有無を本体側の対向する位置
の対の電極間に生じる静電容量の相違によって判別する
ので、消費電力が少ない上に確実に識別することができ
る。

したがって、この入力装置を語学学習機、電子手帳、パ
ーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、家電製品の
リモートコントロール装置等に適用すれば、それらの機
器を低コストで軽量及び薄型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による入力装置の構造を示す分解斜視
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う組立後カードを挿着し
た状態での断面図、第３図は第２図における枠Ｃで囲んだ部分の拡大断面図
、第４図は第３図における対の電極８ａ、　８ｂ間の等価
回路図、第５図は対の電極８ａ、８ｂに対向する位置にカード側
の電極が無い場合の第３図と同様な拡大断面図、第６図は第１図に示す入力装置のカード検出部の構成を
示すブロック図、第７図はこの発明による入力装置を適用した電子式学習
機の一例を示す外観斜視図、第８図は同じくその内部構成を示すブロック図、第９図
は第７図の電子式学習機に使用するカードの一例を示す
説明図である。１・・・入力装置　　　　２・・・透明タッチパネル３
・・・カード　　　　　３ａ・・・識別用の電極４・・
・スペーサ　　　　５・・・検出基板６・・・スポンジ
　　　　７・・・固定板８・・・回路　　　　　　８ａ
、　８ｂ・・・対の電極９．１０・・・レジスト１１・・・矩形波発生回路　　　１２・・・増幅回路１
３・・・整流回路　　　　　　１４・・・比較判別回路
１５・・・カード識別部　　　　２０・・・電子式学習
機２０ａ・・・カード挿入口　　　２１・・・ＬＣＤ表
示部２２・・・セレクトスイッチ　　２７・・・スピー
カ３０・・・制御部（カード識別部の機能も有する）３
２・・・カード検出部第１図第２図第３図Ｑ第４図第５図第６図第７図第８図１

Claims

【特許請求の範囲】１　透明タッチパネルを備え、その下側に絵や文字が描
かれた複数枚のカードのうちのいずれかが選択的に挿入
され、そのカード上の絵や文字の一部が前記透明タッチ
パネル上で選択的にタッチされることによつて、該透明
タッチパネルから選択された指示情報を入力する入力装
置において、前記複数枚の各カードの裏面にそれぞれカ
ード毎に固有の配置で識別用の電極を形成し、前記透明
タッチパネルを備えた本体側の前記カードが挿入された
時にその裏面と対向する位置に所定の配置で対の電極を
形成すると共に、前記カード挿入時に、前記各対の電極に対向する位置に
前記識別用の電極が有るか無いかによる各対の電極間の
静電容量の相違を検出する検出回路と、該検出回路の検
出結果によつて、挿入されたカードを識別するカード識
別手段とを設けたことを特徴とする入力装置。