JP5456450B2

JP5456450B2 - 撮像装置及び操作装置

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Publication number: JP5456450B2
Application number: JP2009273843A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　誠
Original assignee: インテレクチュアルベンチャーズファンド８３エルエルシー
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: WO2011068746A1; JP2011118061A; US20120262619A1; US8767111B2

Description

本発明は撮像装置の操作装置に関し、特にタッチスイッチを用いた操作装置に関する。

撮像装置や携帯電話その他の機器において、操作装置として押しボタンやスライドスイッチ、タッチスイッチ等が用いられている。例えば、デジタルカメラのシャッタスイッチには２段階の押し込み操作可能な押しボタンが設けられ、１段目の押し操作（Ｓ１）で被写体に対する測光及び合焦（フォーカス合わせ）を行い、２段目の押し操作（Ｓ２）で被写体像を撮影する。また、タッチスクリーンでは、撮影中あるいは撮影済みの画像をスクリーンに表示するとともに、スクリーンにタッチ操作することで各種操作を行う。

下記の特許文献１には、電動ブラインドの操作装置が開示されている。電動ブラインドの上昇ボタンと下降ボタンに、スラットの昇降動作と角度調節操作を行うための押しボタンスイッチ機能とタッチスイッチ機能を設け、上昇ボタンでスラットの引き上げ操作とスラットの一方向への回転操作を行い、下降ボタンでスラットの下降操作とスラットの他方向への回転操作を行うことが開示されている。

また、特許文献２には、スイッチ装置が開示されている。操作子に対する第１の操作を検出するロックスイッチと、操作子に対する第２の操作を検出する静電容量式タッチスイッチを設け、第１の操作を検出した場合と第２の操作を検出した場合とで出力時間を異ならせて出力信号を出力することが開示されている。

特開２００９−９１８０３号公報特開２００９−１６２０７号公報

押しボタンスイッチとタッチスイッチをともに設けることは、スイッチの操作性を向上させる観点からは有効であるが、押しボタンスイッチの構造とタッチスイッチの構造が併存することになるからその分だけ機構が複雑化し、コスト増加やスイッチスペースの増加を招くことになる。特に、デジタルカメラや携帯電話、携帯情報端末等の携帯機器においては、低コストとともに省スペース化が求められており、これらの要求を満足させつつスイッチ機能を高度化する必要がある。

本発明の目的は、押しボタン機能とタッチスイッチ機能を備え、操作性に優れた操作装置を提供することにある。

本発明は、撮像装置の操作装置であって、基板と、前記基板に設けられた開口に挿入される押しボタンと、前記基板面であって前記押しボタンの周囲に設けられた複数の電極を有し、前記押しボタンのタッチ操作を検出するタッチスイッチと、前記押しボタンの押下操作により閉成する押しボタンスイッチとを備え、前記基板は、前記撮像装置の備えるタッチスクリーンを構成する基板と同一であり、かつ、前記電極は、前記タッチスクリーンを構成する電極が前記基板に形成される面と同一面に形成されることを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、前記基板と前記電極との間に、前記押しボタンを被覆するようなフィルムが形成される。

また、本発明の１つの実施形態では、前記押しボタンは、シャッタレリーズボタンであり、前記タッチスイッチのＯＮにより前記撮像装置の測光及び合焦が実行され、前記押しボタンスイッチのＯＮにより被写体の撮影が実行される。

また、本発明は、撮像装置であって、基板及び第１の電極を有するタッチスクリーンと、前記基板に設けられた開口に挿入されるシャッタレリーズボタンと、前記基板面のうち前記第１の電極が形成された面であって前記シャッタレリーズボタンの周囲に形成された複数の第２の電極を有し、前記シャッタレリーズボタンのタッチ操作を検出するタッチスイッチと、前記シャッタレリーズボタンの押下操作により閉成する押しボタンスイッチとを備え、前記タッチスイッチのＯＮにより前記撮像装置の測光及び合焦が実行され、前記押しボタンスイッチのＯＮにより被写体の撮影が実行されることを特徴とする。

本発明によれば、押しボタン機能とタッチスイッチ機能を備え、操作性に優れた操作装置を得ることができる。また、操作装置におけるタッチスイッチ機能を実現するための透明基板はタッチスクリーンを構成する透明基板と同一であるので、製造コストを効果的に抑制できる。

実施形態の操作装置の模式的断面図である。実施形態の操作装置の模式的断面図である。実施形態の操作装置の模式的断面図である。実施形態の操作装置の模式的平面図である。他の実施形態の操作装置の模式的断面図である。他の実施形態の操作装置の模式的平面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１Ａ〜図１Ｃに、本実施形態におけるデジタルカメラの模式的断面図を示す。本実施形態のデジタルカメラは、正面に撮像レンズを備え、背面にスクリーンや各種操作スイッチを備える。スクリーンはタッチスクリーンであり、撮影中の画像や撮影済みの画像が表示される。また、タッチスイッチとして各種コマンドが表示される。デジタルカメラの基本的な構成は公知であるが、簡単に説明すると以下のとおりである。

すなわち、デジタルカメラは、フォーカスレンズやズームレンズ、シャッタ、絞りを含む光学系を備え、被写体像をＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサに結像する。イメージセンサは、受光部、アナログゲイン、Ａ／Ｄ変換器、タイミングジェネレータが一つのチップ内に集積されて構成される。光学系とイメージセンサとの間には、赤外カットフィルタや光学ローパスフィルタが配置される。また、イメージセンサには、マイクロレンズアレイ及びベイヤー配列のカラーフィルタが設けられる。アナログゲインは、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）を含み、画像信号を増幅して出力する。ＡＧＣのゲインは、タイミングジェネレータで制御される。ＡＤ変換器は、アナログ電圧信号をデジタル信号に変換して出力する。

また、デジタルカメラは、画像処理回路を備える。画像処理回路は、ゲイン補正（ホワイトバランス感度設定）、ガンマ補正、同時化処理、ＲＧＢ−ＹＣ変換処理、ノイズ低減処理、輪郭補正、ＪＰＥＧ圧縮の各処理を実行する。ゲイン補正では、ＲＧＢ各信号から算出されたゲイン補正係数でゲインを補正するものである。ゲイン補正係数の算出方法としては、タングステン、蛍光灯、晴天等のゲイン補正係数を予め設定しておき、ユーザが手動で切り替える方法、ＲＧＢ信号各々の平均値を算出し、各平均値が等しくなるようにゲイン補正係数を算出する方法、ＲＧＢ信号各々のヒストグラムを算出し、ヒストグラムより照明光源色を予測してゲイン補正係数を算出する方法等がある。ガンマ補正では、ＣＩＳ出力をディスプレイの入出力特性に合わせる。同時化処理では、ベイヤー配列のイメージセンサから出力された画像信号をＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に分離し、それぞれの色信号において周囲画素信号を用いて空いている画素信号を補間する。同時化処理では、隣接画素値の加算平均で空いている画素を補間する。ＲＧＢ−ＹＣ変換処理では、ＲＧＢ信号から輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂ信号を生成する。輪郭補正では、光学ローパスフィルタ等によるＭＴＦ低下やＣＣＤの開口の影響によるＭＴＦの低下を修正し、あるいは画像のシャープネスを上げて濃淡にメリハリをつける。ノイズ低減処理では、平滑化処理やメディアンフィルタによる孤立点除去を行う。ＪＰＥＧ圧縮では、画像データを８×８のブロックに分割し、ＤＣＴ、量子化、ハフマン符号化を順次行って画像データを圧縮する。画像処理回路で画像処理して得られた画像信号は、スクリーンに出力されて表示され、あるいはメモリカードに出力されて記憶される。メモリカードはＳＤカードその他のフラッシュメモリを用いることができる。

また、デジタルカメラは、ＡＥ／ＡＦ制御回路を備える。ＡＥ／ＡＦ制御回路は、ＡＥ及びＡＦを実行する。ＡＥに関しては、画像信号の加重平均値（平均輝度レベル）を算出し、信号平均値と基準値を比較して露光値を決定する。測光方法（平均輝度レベルを求めるアルゴリズム）には、中央重点測光やスポット測光、多分割測光等がある。ＡＦに関しては、コントラスト検出方法やＴＴＬ位相差検出方法等がある。ＡＥ／ＡＦ制御回路は、決定した露光値に基づいてタイミングジェネレータに制御信号を出力し、タイミングジェネレータは制御信号に基づいてアナログフロントエンド（ＡＦＥ）のゲインを制御し、露光時間を制御する。また、光学系のフォーカスや絞りを制御する。

本実施形態のデジタルカメラは、以上のような基本構成を備えつつ、背面のタッチスクリーンの近傍にシャッタレリーズボタンを備える。ユーザは、デジタルカメラの正面に設けられたレンズを被写体に向けつつ、背面のシャッタレリーズボタンを操作することでフォーカスを合わせ、被写体を撮影する。本実施形態におけるシャッタレリーズボタンは、押しボタンスイッチ機能とタッチスイッチ機能をともに備えるように構成される。

図１Ａにおいて、液晶表示装置１０がデジタルカメラの背面の所定位置に設けられる。液晶表示装置１０の構成及び駆動回路は周知であるからその説明は省略する。液晶表示装置１０には、撮影しようとする画像あるいは既に撮影されメモリカードに記憶された画像が読み出されて表示される。液晶表示装置１０の上面、すなわちデジタルカメラの背面側には基板、本実施形態では透明基板１２が配置され、さらに透明基板１２の上面には電極、本実施形態では透明電極１４が所定のパターンで形成される。液晶表示装置１０、透明基板１２、透明電極１４がデジタルカメラ背面のタッチスクリーンを構成する。タッチスクリーンの方式には、抵抗膜式、静電容量式、超音波式、光学式等があり、いずれの方式を用いてもよいが、本実施形態では静電容量式を用いる。静電容量式には、さらにマトリクス状に電極（センサワイヤ）を設け、タッチされた場合の電極間の静電容量の変化を検出する投影型静電容量方式と、透明な導電膜と四隅の電極で構成され、四隅の電極に同じ位相の電圧をかけてタッチされた場合の四隅から流れた電流量の比率を算出する表面型静電容量方式があるが、本実施形態では、投影型静電容量方式を用いる。そして、マトリクス状に電極を設けるのではなく、透明基板１２の一つの面（デジタルカメラの背面側）に導電性材料からなる複数の透明電極１４を所定形状（例えば三角形状）で２次元配置し、三角形状の電極の面積を透明基板１２の位置に応じて連続的に変化させる。図２に、デジタルカメラの模式的平面図を示す。複数の三角形状の透明電極１４が、その斜辺が互いに対向するように隣接して形成される。三角形状の透明電極１４を図のように平面図において上下２つの群１４ａ、１４ｂに分けると、２つの群１４ａと１４ｂとが互いに鋸歯状に噛み合うように配置されるということができる。複数の三角形状の透明電極１４のそれぞれは、ユーザのタッチ位置を高精度で検出するために、できるだけ小さく形成するのが好ましい。複数の三角形状の透明電極１４は、互いに電気的に絶縁されており、それぞれの透明電極１４には配線が接続される。三角形状の透明電極１４の面積は連続的に変化しているから、ユーザがスクリーンにタッチすると、そのタッチ位置における電極面積に応じて電極間の静電容量が一義的に変化し、タッチされた部位の２次元位置を検出することができる。もちろん、このような電極構造は一例にすぎず、任意の電極構造を用いることができる。

再び図１Ａに戻り、液晶表示装置１０及び透明基板１２の下部に、回路基板１８が設けられる、回路基板１８上には電極２０が形成され、電極２０を囲うようにドーム型トグルばね２２が設けられる。また、タッチスクリーンを構成する透明基板１２のうち、電極２０及びトグルばね２２の上部に対応する位置には開口が設けられ、この開口にシャッタレリーズボタンとしての押しボタン１６が設けられる。押しボタン１６は、透明基板１２の開口に挿入される。押しボタン１６の下部には凸部が設けられ、凸部の下端はドーム型トグルばね２２から所定距離だけ離間するようにばね２４で上方に付勢される。また、透明基板１２上であって押しボタン１６の周囲には、タッチスクリーンを構成する所定パターンの透明電極１４とは別のパターンの透明電極１４が設けられる。タッチスクリーンを構成するそれぞれ透明電極１４に接続される配線、及び押しボタン１６の周囲に形成されるそれぞれの透明電極１４に接続される配線は、いずれも回路基板に接続される。回路基板には信号処理用のＩＣが搭載されており、信号処理用ＩＣは、タッチスクリーンの透明電極１４の静電容量の変化を検出するとともに、押しボタン１６周囲の透明電極１４の静電容量の変化を検出する。すなわち、タッチスクリーンのタッチ操作を検出する回路基板と、押しボタン１６のタッチ操作を検出する回路基板は共通である。

図１Ａは、ユーザが押しボタン１６を操作していない状態を示しており、押しボタン１６下部の凸部あるいはロッドの下端はドーム型トグルばね２２に接触しておらず、電極２０にも接触していない。したがって、信号処理用ＩＣは、透明電極１４の静電容量の変化を検出せず、かつ電極２０の接触も検出せず、押しボタン１６のスイッチ、すなわちタッチスイッチと押しボタンスイッチはいずれもＯＦＦのままである。

図１Ｂは、図１Ａの状態からユーザが押しボタン１６に軽く触れた（タッチした）状態を示す。ユーザが押しボタン１６に軽く触れると、ユーザの指は透明基板１２上であって押しボタン１６の周囲に設けられた透明電極１４に触れる。ユーザの指が透明電極１４に触れることで、タッチスイッチがＯＮされる。より詳細には、押しボタン１６の周囲には、図２の平面図に示すようにリング状の２つの透明電極パターンが同心円状に形成されており、ユーザの指がこれらの透明電極パターンに触れると２つの透明電極パターン間に静電容量変化が生じる。この静電容量変化を検出することで、タッチスイッチのＯＮ信号が出力される。このとき、押しボタン１６の凸部下端はドーム型トグルばね２２に当接するものの、トグルばね２２はドーム形状をそのまま維持するため電極２０と接触せず、押しボタン１６の押しボタンスイッチはＯＦＦのままである。

図１Ｃは、図１Ｂの状態からユーザがさらに押しボタン１６を押下操作した状態を示す。ユーザの指は透明電極１４に接触し続けるためタッチスイッチはＯＮのままである。一方、押しボタン１６がさらに深く押されるため、押しボタン１６の凸部下端がトグルばね２２を押し下げ、トグルばね２２を下方に変形させる。このトグルばね２２の変形により、トグルばね２２が電極２０に接触し、押しボタン１６の押しボタンスイッチのＯＮ信号が出力される。また、トグルばね２２が変形する際に、ユーザはトグルばね２２の変形に伴うクリック感を感じる。このクリック感により、ユーザが押しボタンスイッチがＯＮされたことを確実に感じることができる。一般に、タッチスイッチのみではユーザの操作感が薄く、スイッチがＯＮされたか否かを実感することが困難である。押しボタンスイッチのクリック感を出すことで、ユーザは被写体を撮影できたことを実感できる。

なお、図１Ｃの状態からユーザが指を離すと、ばね２４の弾性力により押しボタン１６は上方に押し上げられ、トグルばね２２は初期のドーム形状に復帰して電極２０との接触状態が解除される。

以上のように、押しボタン１６は押しボタンスイッチ機能と、タッチスイッチ機能をともに備え、押しボタン１６のタッチ操作でタッチスイッチのＯＮ信号が出力され、押しボタン１６の２段目の押下操作で押しボタンスイッチのＯＮ信号が出力される。従って、タッチスイッチのＯＮ信号をＳ１信号として測光及び合焦を行い、押しボタンスイッチのＯＮ信号をＳ２信号として撮影を行うことができる。しかも、本実施形態では、タッチスクリーンを構成する透明基板１２をそのまま用いて押しボタン１６の周囲に押しボタン１６のタッチスイッチ機能を構成するための透明基板及び透明電極１４を実現しているので、構成の簡易化、部品点数の削減を図り、コスト増加を抑制することができる。カメラにおいて、単にシャッタボタンにセンサスイッチを設け、ユーザがシャッタボタンに軽く触れたことを検出して測光及び表示回路を動作させることも考えられるが、シャッタボタン専用のセンサスイッチを設ける必要があることからコスト増加を招く。本実施形態では、タッチスクリーンを構成するための透明基板１２をそのまま用い、かつ、タッチスクリーンを構成する透明電極１４と同様に透明基板１２の同一面に透明電極１４を形成してシャッタレリーズボタンのタッチスイッチ機能を実現しているので、従来に比べて製造コストを抑制できる。

本実施形態では、透明基板１２上に透明電極１４を形成しているが、透明基板１２上に透明フィルムを形成し、この透明フィルム上に透明電極１４を形成してもよい。

図３及び図４に、他の実施形態におけるデジタルカメラの模式的断面図及び平面図を示す。図１Ａと異なる点は、透明基板１２上にフレキシブルな透明フィルム２６が形成され、押しボタン１６は透明フィルム２６によって被覆される点、及び透明電極１４は透明フィルム２６上に形成される点である。透明フィルム２６により透明基板１２及び押しボタン１６が保護される。特に、押しボタン１６は透明基板１２に設けられた開口に挿入されており、開口部と押しボタン１６との隙間から異物が混入するおそれがあるが、透明フィルム２６で押しボタン１６を被覆することで、異物混入を防止できる。ユーザが押しボタン１６を半押しすると、ユーザの指が透明電極１４に触れ、タッチスイッチのＯＮ信号が出力される。ユーザが押しボタン１６をさらに全押しすると、押しボタン１６下部の凸部あるいはロッドがドーム型トグルばね２２に当設し、トグルばね２２を変形させて電極２０に接触し、押しボタンスイッチのＯＮ信号が出力される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、押しボタン１６をシャッタレリーズボタンとしているが、押しボタン１６を他の機能を有するボタンとしてもよく、タッチスイッチのＯＮ信号と押しボタンスイッチのＯＮ信号とで異なる動作を行う任意のボタンに適用できる。

また、本実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例にとり説明したが、撮像機能を有する携帯電話、携帯情報端末、あるいはビデオカメラにも同様に適用することができる。

また、本実施形態では、トグルばね２２及び電極２０で押しボタンスイッチを実現しているが、これに限定されるものではなく、押しボタン１６の押下操作により閉成（ＯＮ）する任意のスイッチ構造を用いることができる。

また、本実施形態では、デジタルカメラの背面に設けられたタッチスクリーンと押しボタン１６は異なる位置にあるものとして説明したが、タッチスクリーンの一部に押しボタン１６が形成されていてもよい。

また、本実施形態では、透明基板１２上に透明電極１４を形成しているが、透明電極は一般に抵抗率が高いので透明の必要でない部分については別の金属を蒸着やメッキで付加する等して抵抗率を下げても良い。透明フィルム２６についても同様であり、必要でない部分は非透明であってもよい。

さらに、本実施形態では、透明基板１２の上面、すなわち透明基板１２の表側に電極を形成しているが、透明基板１２の下面、すなわち透明基板１２の裏側に電極を形成してもよい。具体的には、透明基板１２の厚さを薄くしつつ、タッチスクリーンの電極と押しボタンの電極を透明基板１２の下面（あるいは裏面）に形成する。基板の裏面に電極を形成することで、電極を保護することができる。

１０液晶表示装置、１２透明基板、１４透明電極、１６押しボタン、１８回路基板、２０電極、２２ドーム型トグルばね、２４ばね、２６透明フィルム。

Claims

撮像装置の操作装置であって、
基板と、
前記基板に設けられた開口に挿入される押しボタンと、
前記基板面であって前記押しボタンの周囲に設けられた複数の電極を有し、前記押しボタンのタッチ操作を検出するタッチスイッチと、
前記基板の下に設けられた回路基板上に第２の電極と第２の電極を囲うトグルばねとを有し、且つ前記押しボタンの押下操作により閉成する押しボタンスイッチと、を備え、
前記基板は、前記撮像装置の備えるタッチスクリーンを構成する基板と同一であり、且つ、前記電極は、前記タッチスクリーンを構成する電極が前記基板に形成される面と同一面に形成され、前記押しボタンスイッチは、前記開口を通じて前記基板面から突出しており、前記押しボタンの第１の押下操作により、前記押しボタンが前記トグルばねに当接するとともにユーザの指先が前記タッチスイッチに接触して該タッチスイッチがＯＮになり、前記ユーザの指先が前記タッチスイッチに接触させた状態での第２の押下操作により、前記押しボタンが前記トグルばねをさらに下方に変形させ、前記トグルばねが第２の電極に接触して前記押しボタンスイッチがＯＮになる、
ことを特徴とする撮像装置の操作装置。
請求項１記載の装置において、さらに、
前記基板と前記電極との間に、前記押しボタンを被覆するようなフィルムが形成される、
ことを特徴とする撮像装置の操作装置。
請求項１又は２のいずれかに記載の装置において、
前記押しボタンは、シャッタレリーズボタンであり、
前記タッチスイッチのＯＮにより前記撮像装置の測光及び合焦が実行され、前記押しボタンスイッチのＯＮにより被写体の撮影が実行される、
ことを特徴とする撮像装置の操作装置。
撮像装置であって、
基板及び第１の電極を有するタッチスクリーンと、
前記基板に設けられた開口に挿入されるシャッタレリーズボタンと、
前記基板面のうち第１の電極が形成された面であって前記シャッタレリーズボタンの周囲に形成された複数の第２の電極を有し、前記シャッタレリーズボタンのタッチ操作を検出するタッチスイッチと、
前記基板の下に設けられた回路基板上に第３の電極と第３の電極を囲うトグルばねとを有し、且つ前記シャッタレリーズボタンの押下操作により閉成する押しボタンスイッチと、を備え、
前記押しボタンの第１の押下操作により、前記押しボタンが前記トグルばねに当接するとともにユーザの指先が前記タッチスイッチに接触して該タッチスイッチがＯＮになり、前記撮像装置の測光及び合焦が実行され、前記ユーザの指先が前記タッチスイッチに接触させた状態での第２の押下操作により、前記押しボタンが前記トグルばねをさらに下方に変形させて、前記トグルばねが第３の電極に接触して前記押しボタンスイッチがＯＮになり、被写体の撮影が実行される、
ことを特徴とする撮像装置。
撮像装置の操作装置であって、
基板と、
前記基板に設けられた開口に挿入される押しボタンと、
前記基板面であって前記押しボタンの周囲に設けられた複数の電極を有し、前記押しボタンのタッチ操作を検出するタッチスイッチと、
前記押しボタンの押下操作により閉成する押しボタンスイッチと、を備え、
前記基板は、前記撮像装置の備えるタッチスクリーンを構成する基板と同一であり、且つ、前記電極は、前記タッチスクリーンを構成する電極が前記基板に形成される面と同一面に形成され、
前記基板と前記電極との間に、前記押しボタンを被覆するようなフィルムが形成される、
ことを特徴とする撮像装置の操作装置。
請求項５に記載の装置において、
前記押しボタンは、シャッタレリーズボタンであり、
前記タッチスイッチのＯＮにより前記撮像装置の測光及び合焦が実行され、前記押しボタンスイッチのＯＮにより被写体の撮影が実行される、
ことを特徴とする撮像装置の操作装置。
撮像装置であって、
基板及び第１の電極を有するタッチスクリーンと、
前記基板に設けられた開口に挿入されるシャッタレリーズボタンと、
前記基板面のうち第１の電極が形成された面であって前記シャッタレリーズボタンの周囲に形成された複数の第２の電極を有し、前記シャッタレリーズボタンのタッチ操作を検出するタッチスイッチと、
前記シャッタレリーズボタンの押下操作により閉成する押しボタンスイッチと、を備え、
前記タッチスイッチのＯＮにより前記撮像装置の測光及び合焦が実行され、前記押しボタンスイッチのＯＮにより被写体の撮影が実行され、
前記基板と第２の電極との間に、前記押しボタンを被覆するようなフィルムが形成される、
ことを特徴とする撮像装置。