JPS6145252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、透光性を有する入力装置に関する。

［従来の技術］ 従来、透光性を有する入力装置は、硝子等の透
明部材の表面と裏面とに複数の対向電極対を設
け、各電極対対から一本一本導電パターンを形成
し、この導電パターンを介して電極に印加された
信号の変化を検知することによつて、どの電極が
静電容量を介して接地されたかを認識していた。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来技術による入力装置では各電極
から一本づつ導電パターンを引き出していたの
で、導電パターンが複雑になり、透明キーボード
と検出回路との間の電気的接触数も多く、検出回
路も電極と同数必要としていた。

［問題点を解決する為の手段］ 以上の従来技術の欠点に鑑み、本発明は、透明
キーボードと検出回路との間の電気的接触点数を
減らし、検出回路の数を減らすことを目的とす
る。

この目的を達成する為に本発明は、透光性を有
する第１基板と、それぞれの電極が縦方向に接続
された縦方向電極群の複数からなり、各電極が透
光性を有する第１電極群と、それぞれの電極が横
方向に接続された横方向に電極群の複数からな
り、各電極が透光性を有する第２電極群と、第１
電極群と第２電極群は互いに重なり合わないよよ
うに第１基板を隔てて配置されており、第１基板
上に対向して設けられる透光性を有する第２基板
上に設けられ、第１電極群の各々の電極と第２電
極群の各々の電極によつて構成される各入力位置
に対応しかつ各々の電極から隔てて、静電容量を
形成する如く設けられる透光性を有する浮動電極
からなる浮動電極群と、上記縦方向電極群のそれ
ぞれに接続された検知手段と、上記横方向電極群
のそれぞれに接続された検知手段と、前記浮動電
極が静電容量を介して接地されたことを対応する
前記第１電極及び前記第２電極に印加した信号の
変化により前記検知手段によつて検知する構成で
なる。

［作 用］ それぞれの電極が縦方向に接続された第１電極
群と浮動電極群とで形成される静電容量から縦方
向の位置を検出し、それぞれの電極が横方向に接
続された第２電極群と浮動電極群とで形成される
静電容量から横方向の位置を検知することによつ
て、入力装置上のどの位置を操作したかを知るこ
とができる。

第１図は本発明による入力装置の鍵盤部の概要
図である。１で示すのは、透光性のシートより成
るフイルム記号部材であり、このフイルムはＹ方
向を４つに区画し、Ｘ方向を８つに区画して、１
―１〜１―３２までの32のコマ（以下区域Ａと言
う）を形成して成るものである。

該フイルム１の前記区域Ａは第３図に更に詳細
示す如く夫々更に４×４に区画されており、イ〜
タまでの計16のマス（以下区域Ｂと言う）より構
成されているものである。

前記区域Ｂの夫々には、後述の表示板に選択的
に示する為の、文字もしくは図形（以下記号と言
う）が、非透光性物質により描かれているもので
ある。

例えば、区域１―４の区域イには記号“コンデ
ンサ”が、区域１―５の区域イには記号“抵抗”
が、区域１―１２の区域イには記号“半導体”
が、区域１―１３の区域イには記号“集積回路”
と言う具合に夫々の区域イには電気部品に属する
記号が記載されている。

又区域１―４の区域ロには記号“鉛筆”が、区
域１―５の区域ロには記号“消ゴム”が、区域１
―１２の区域ロには記号“万年筆”が、区域１―
１３の区域ロには記号“シヤープペン”と言う具
合に夫々の区域ロには事務用品に属する記号が記
載されている。

以下同様に夫々の区域Ａにおいて対応する区域
Ｂには同一の品に属する記号が記されているもの
である。

かかるフイルム１の上部にはレンズ板（光学
系）２が配置されるものであるが、このレンズ板
２は夫々前記フイルム１の区域Ａに対応してレン
ズ３（３―１〜３―３２を総称する）を固定配置
して成るものである。いわゆるはえの目レンズ板
である。

かかるレンズ３は、その光軸上に前記フイルム
１の区域Ｂ（例えば区域イ）を位置せしめたと
き、夫々の区域Ａの対応する区域Ｂ（例えば全て
の区域イ）の記号が、フイルム１裏面からの光４
によつて、後述の表示部材５上に投影表示される
如く配置して成るものである。

前述の表示部材５は第２図に示す如く、すりガ
ラスの如き表示板６と検出部７とより成るもので
ある。

前記表示板６は前記フイルム１上の区域Ａに対
応して４×８の区域に区画されて６―１〜６―３
２までの３２の区域（以下区域Ｃと言う）に区画
されるものであり、例えばレンズ３の光軸上にフ
イルム１の区域Ａの区域イの中心を位置せしめる
と、当該表示板６の区域Ｃには第２図に示す如
く、記号が表示されている。

前記検出部７は２枚の電極板８，９，より成る
ものであり、電極板８は、ガラス等の非導電性透
明板１０上において、前記区域Ｃと対応し、か
つ、区域Ｃよりも若干小さな面積の透明電極１１
（１１―１〜１１―３２を総称する）を固着して
設け、夫々透明引出線１２（１２―１〜１２―３
２を総称する）により該透明電極１１と端子１３
（１３―１〜１３―３２を総称する）とを接続し
て構成したものである。

電極板９は、ガラス等の非導電性透明板１４の
上において、前記透明板１０上の前記透明電極１
１と対応して、透明電極１５を固着して構成した
ものである。

上述の如き表示板６、電極板８，９を、夫々の
透明電極１１，１５及び区域Ｃが対応する如く重
ね合せることにより、前記透明電極１１と１５は
夫々静電容量により結合されることとなり、32個
の検出器が構成されるものである。更には、前記
表示板６上に投影されたフイルム１の区域Ｂ上の
記号は、電極板８，９を介して視覚的に確認する
ことが出来又、表示板上の区域Ｃは夫々検出器と
対応していることになる。

第４図で示すのは、上述の如き構成より成る鍵
盤部に更に光源を含めた側断面図を示すもので
り、前記フイルム１を照射する光はグラスフアイ
バによるライトガイド１６（１６―１〜１６―３
２を総称する）により導かれるものである。即
ち、このライトガイドは夫々前記レンズ３に対応
すて設けられており、ライトガイド１６のフイル
ム側端部は夫々レンズ３の光軸上に位置している
ものである。

従つてレンズ３の光軸上に位置するフイルム１
の区域Ｂはライトガイド１６からのの光により照
射され、該区域Ｂ上の記号がレンズ３により表示
板６上に拡大投射される。従つてフイルム１をＸ
方向もしくはＹ方向に移動せしせめて、レンズ３
の光軸上に位置する区域Ｂを選択することによ
り、１つの区域Ａ上の１６の記号の内の１つの記
号を、表示板６上の区域Ｃに選択的に表示出来る
ものである。

なお、１８で示すのは夫々のレンズ３により投
射される光が、表示板６上の他のレンズ３に属す
る区域Ｃに、もれない様に遮光する仕様板１８で
ある。

以上述べた如く表示板６上にはフイルム１上の
イ〜タのいづれか１つの区域Ｂに属する３２の記
号が同時に表示されるものであるが、この様に表
示された記号の内選択したい記号が投射されてい
る区域Ｃに対応する透明電極１５は指等にて接触
するならば、接触した電極１５は比較的大きな容
量により接地されたこととなるので入力信号を形
成することが出来るものである。

第５図は前述の鍵盤部と共働して入力信号を形
成する信号処理部及び前記鍵盤部の制御部のブロ
ツクダイアグラムである。

Ａ図は信号処理部を示し、前述の端子１３―１
〜１３―３２は夫々検出器１９に接続されてい
る。検出器１９は端子１３が比較的大きな静電容
量で接地されたとき、出力線２０に検知信号を出
力するものである。

即ち、透明電極１５のいづれかが指等により接
触されると、大地との間の静電容量により該透明
電極１５が接地され、対応する透明電極１１は静
電容量で結合されている為、対応する端子１３は
比較的大きな静電容量により接地されたことにな
り、対応する検知器１９は後述の如くして出力信
号を対応する出力線２０に導出する。

２１は公知のエンコーダであり、出力線２０の
いずれか１つに出力信号が導出されたとき、出力
端子２２に２進化されたコード信号を導出すると
共に、出力端子２３にコード化が完了したことを
報知するコード化完了信号を導出する。

第６図で示すのは、第５図Ａにおける検出器１
９を更に詳細に示すものである。

２４で示すのは比較器であり、抵抗２５により
正帰還がかかつており、入力に対してヒシテリシ
スループ特性を持つ様にして、シユミツトトリガ
回路を構成している。比較器２４の“＋”側には
抵抗２７を介して高周波電源２６より高周波電圧
を印加すると共に、“−”側にも抵抗２８を介し
て高周波電圧を印加している。更には比較器２４
の前記“＋”側は、抵抗２９により若干負側にバ
イアスしているものである。

前記抵抗２７，２８は夫々高周波電源２６から
の交流電圧が同程度の振幅で比較器２４に入力さ
れる様に調整されているが、前述の如く比較器２
４の＋側は負にバイアスされている為、出力は負
のレベルで飽和した状態にある。

ここで、前述の如く電極１５に指等を接触させ
ると、端子１３は静電容量で接地したことにな
り、比較器２４の“−”側に入る高周波信号は振
幅の減少と位相の変化を受ける。この為比較器２
４にはスレツシユホールドを越える信号が入力さ
れたことになり、比較器２４の出力が正側に変化
し、その変化はコンデンサ３０によりモノマルチ
３１の入力端に加えられ、モノマルチ３１をトリ
ガーする。

モノマルチ３１は再トリガ可能のものであり、
比較器２４の出力が一定の周期以内で変化してい
る間はトリガーされつづける。即ち、指を電極１
５に触れている間は連続的にモノマルチ３１がト
リガされた状態を続けるモノマルチ３１は設定さ
れるものである。

第５図Ｂは前述の鍵盤部の制御部を示すもので
あるが、この制御部は鍵盤部において、フイルム
上のどの区域Ｂを表示板６上に投射するかを選択
し、かつ、選択した区域Ｂを指示する信号を導出
するものである。

即ち、３２で示すのはキーボード部であり、こ
のキーボード部３２には、前記区域Ｂに対応して
設けた４×４のキー３３（３３―イ〜３３―タを
総称する）を配列して成るものである。

第３図において夫々の区域Ａにおいて、イ，
ロ，ハ，ニ、に対応する区域のＸ座標を（00）
（01）（10）（11）とし、イ，ホ，ヌ，ワに対応す
る区域のＹ座標を（00）（01）（10）（11）とする
ならば、前記キーは夫々対応した座標信号を導出
するものである。例えばキー３３―イを押すと
（00）（00）が導出され、キー３３―ロを押すと
（01）（00）が導出され、キー３３―ヨを押すと
（10）（11）が導出されるものである。

この様に構成されたキー３３から導出された前
述の座標信号は、夫々不図示のレジスタに貯えら
れて信号線３４―１〜３４―４に導出される。

即ち、信号線３４―１，３４―２はＸ座標を導
出する信号線であり、信号線３４―３，３４―４
はＹ座標を導出する信号線であり、かかる座標信
号で指示したフイルム上の区域Ｂがレンズ３の光
軸上に位置する如くフイルムを移動する。

更には前記信号線３４には夫々信号線３５を接
続して、該信号線３５上に座標信号を取り出し、
この信号線３５上の信号と出力端子２２上のコー
ド信号により、入力信号を形成するものである。

前述の信号線３４―１，３４―２上に導出され
たＸ座標信号はデジタル―アナログ変換器３６―
１によりアナログ信号に変換すると共に、信号線
３４―３，３４―４上のＹ座標信号も変換器３６
―２によりアナログ信号に変換する。

この様にアナログ信号に変換した座標信号は出
力線３７―１，３７―２上に導出されるが、この
出力線上の座標信号は夫々比較器３８―１，３８
―２に導入する。この比較器３８の他の入力端子
３９―１，３９―２には夫々フイルムの現在のＸ
及びＹ座標（レンズの光軸上に位置する区域Ｂの
座標）を示すアナログ信号が印加されているもの
である。かかる信号はフイルムの移動と連動した
ポテンシヨンメータ等により形成することが出来
るものである。

従つて比較器３８―１，３８―２からは夫々２
つの入力の差に応じた制御信号Ｓ_X，Ｓ_Yが導出さ
れ、この制御信号Ｓ_X，Ｓ_YをフイルムをＸ方向に
移送する為のモータ４０―１、及び、フイルムを
Ｙ方向に移送する為のモータ４０―２、に印加す
る。前記出力線３７と前記端子３９より入力した
座標信号が等しくなると、比較器３８の出力は零
となり、モータ４０の駆動を停止するので、フイ
ルムはモータ４０―１，４０―２の働きによりキ
ー３３で指定した座標に移動するものである。

従つて上述の如き入力装置によるならば、“電
気部品”に属する情報を入力したいときは、先づ
キーボード部３２上のキー３３―イを押す。これ
によりフイルム１上の区画１―４の区域イの中心
が、レンズ３―４の光軸上にモータ４０―１，４
０―２の回動により移動する。

従つて、表示板６上には第２図に示す如く、
“コンデンサ”、“抵抗”、“半導体”、“集積回路”
、
……の表示が行なわれる。

操作者は電極板８，９を介してかかる表示を見
ることが出来るので、入力しない品名に対応する
透明電極１５を指導して押せばよい。例えば、電
極１５―４を押すと出力端子２２よりあるコード
信号（例えばコード信号ｍ）が導出されるもので
ある。

従つて信号線３５―１〜３５―４より導出され
る信号（00）（00）と前記コード信号ｍより、“コ
ンデンサ”を示す信号を形成することが出来るも
のである。

又、キー３３―ロを押した後、同様に電極１５
―４を押すと出力端子２２より導出されるコード
信号ｍと信号線３５―１〜３５―４より導出され
る信号（01）（00）より、“鉛筆”を示すコード信
号を形成することが出来るものである。

上記実施例においては、電極１５の数に対応し
た数の検出器１９を用いたが、第７図に示す如き
電極板を用いることにより、検出器１９の数を更
に減少させることも可能である。

この場合電極板は３枚より成り、Ｄ図に示す如
くこれらを積層して検出部を構成するものであ
る。即ち、電極板４８はガラス等の非導電透明板
４１より成り、第２図における区域Ｃと同様に区
域Ｄに区画され、夫々の区画には透明電極４２が
固着されており、さらにはこれらの透明電極４２
は夫々Ｘ方向に共通に接続線５１により接続され
て成るものである。

又電極板４９はガラス等の非導電性透明板４３
より成り、区画Ｄに対応する如く区画されて、
夫々の区画には前記透明電極４２と対応しない如
く透明電極４４が固着されており、さらに、これ
らの透明電極４４は接続線５２により夫々Ｙ方向
に共通に接続されて成るものである。電極板５０
はガラス等の非導電性透明板４５を前記区画Ｄに
対応する如く区画し、夫々の区画には一対の透明
な浮動電極４６，４７を前記透明電極４２，４４
に対応する如く固着して設ける。

第７図Ｄに示す如く電極板４８，４９，５０を
積層すると電極板４８，４９，５０，上の各透明
電極のうち、重なり合つた電極間には比較的大き
な静電容量が形成される。

したがつて、入力時に指等により電極板５０上
の浮動電極４６，４７を触れ、人体等の静電容量
で接地すると、対応する電極４４は、浮動電極４
７と電極４４間の静電容量と人体等の静電容量で
接地されたことになり、対応する接続線５２より
Ｙ方向信号を得ることが出来る。同様に浮動電極
４６は透明電極４２と静電容量を形成する為対応
する接続線５１よりＸ方向信号を得ることが出来
る。検出器はかかる接続線５１，５２に対応する
数だけあればよいので計12個ですみ、減少するこ
とが出来るものである。

更に他の例として「日経エレクトロニクス」
1976年３月22日号の「選択の幅の広がつた漢字入
力方式」に記述されている、電磁誘導式タブレツ
トとか静電式タブレツトの検出部を透明電極によ
り構成することにより、上記と同様の入力装置を
構成することが出来る。

もちろんこの場合は指等の接触による入力では
なく、磁気ペンとか検出ペンにより入力すること
になる。

第８図に第１図示表示部の他の実施例を示す。
第８図において第２図示と同一機能を有するもの
については同一番号が付されている。５３は公知
のフレネル作用を有するフレネルスクリーン板
で、本発明の入力装置を操作する人が、表示部の
ほぼ真上から表示された文字を見た時、フレネル
スクリーン板が無い場合にはスリガラスの如き表
示板６の光散乱特性から表示部の中心から周辺に
いくに従つて、文字が暗くなるのを防ぐ作用を有
するものである。

上述の如き表示板６の光散乱特性による周辺部
での文字の暗さを改善するための他の実施例を第
９図に示す。５４は５と撞様の表示部材、５５は
２と同様のレンズ板、５６は１と同様のフイル
ム、５７は操作者の目の位置を示すものである。

表示部材５４レンズ板５５フイルム５６の各面
は目の位置５７を中心とする円弧となる様配置さ
れている。目の位置としては表示部材５４の面よ
り例えば明視の距離25cmの位置を想定するのが望
ましい。

上記の配置に依り操作者から表示部を見た時表
示部材５４周辺部においても文字が明瞭に確認し
得るものである。

上に述べた実施例において、フイルム１の位置
をアナログ信号として得るものとして説明した
が、もちろん、デジタル的にロータリエンコーダ
によつて検出し、デジタル的に比較してフイルム
の位置制御を行つてもよいし、又フイルム１の移
動もパルスモータによつて行うことが出来るのは
勿論である。又前記実施例においては透明電極が
直接指と接触する如く構成したものについて説明
したが、かかる透明電極の上に更に透明絶縁体を
設けるか、もしくは、表面に導電体の摩耗を防止
することが出来るものである。

更には本実施例においては、表示板を電極板の
内側に配置したがこの位置に限ることなく外側に
おくことも出来るし、更には透明板１４、もしく
は、４５をすりガラスにより構成することにより
表示板となし、表示板６を除去してもよいもので
ある。

以上の如く、本発明によると、複数の透明電極
信号を印加する導電パターンの数を減らすことが
できるとともに、浮動電極が静電容量を介して接
地されたことを検知する検知手段の数も減らすこ
とができる。

以上詳記した如く、本発明による入力装置は、
多項目もしくは漢字等の多数の入力においても、
だれでも容易にかつ確実に入力することができ
る。即ち、表示板上の項目、文字等を見ながら入
力することが出来、しかも画像の切換も容易に行
うことが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による入力装置の要部を示す斜
視図、第２図は第１図における表示部材の分解斜
視図、第３図は第１図におけるフイルムの一部拡
大図、第４図は本発明による入力装置の要部側断
面図、第５図Ａ，Ｂは本発明による入力装置の回
路構成図、第６図は第５図における検知器の回路
図、第７図ａ〜ｄは本発明の他の実施例による電
極板を示す正面図及び側面図、第８図は本発明の
他の実施例による入力装置の要部分解斜視図、第
９図は本発明の他の実施例による入力装置の要部
側断面図である。 ここで、１，５６はフイルム、２，５５はレン
ズ板、３はレンズ、５，５４は表示部材、６は表
示板、７は検出部、８，９，４８，４９，５０，
は電極板、１６はライトガイド、１７はランプ、
１９は検出器、３２はキーボード部、３３はキ
ー、３８は比較器、４０はモータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透光性を有する第１基板と、 それぞれの電極が縦方向に接続された縦方向電
   極群の複数からなり、各電極が透光性を有する第
   １電極群と、 それぞれの電極が横方向に接続された横方向電
   極群の複数からなり各電極が透光性を有する第２
   電極群と、 前記第１電極群と前記第２電極群は互いに重な
   り合わないように前記第１基板を隔てて配置され
   ており、 前記第１基板上に対向して設けられる透光性を
   有する第２基板と、 前記第２基板上に設けられ、前記第１電極群の
   各々の電極と前記第２電極群の各々の電極によつ
   て構成される各入力位置に対応し、かつ各々の電
   極から隔てて静電容量を形成する如く設けられる
   透光性を有する浮動電極からなる浮動電極群と、 上記縦方向電極群のそれぞれに接続された検知
   手段と、 上記横方向電極群のそれぞれに接続された検知
   手段と、 前記浮動電極が静電容量を介して接地されたこ
   とを対応する前記第１電極及び第２電極に印加し
   た信号の変化により前記検知手段によつて検知す
   ることを特徴とする入力装置。 ２ 前記入力装置が表示手段に重ねて配置される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   入力装置。