JP4935781B2 - Information input device - Google Patents
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Description
本発明は、静電容量を利用した情報入力装置に関する。 The present invention relates to an information input device using capacitance.
タッチパネルの方式には、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電容量方式、赤外線方式、超音波方式など多数の方式がある。静電容量方式を用いたタッチパネルでは、画面上に指またはスタイラスペンを接触させることで、静電容量(コンデンサ)を形成し、そのコンデンサを介して流れる微弱電流の変化分を検出することで接触位置を検出するものである。より詳細には、パネルの表面全体に均一な電界を付与し、例えば指を接触させることによって流れる非常に微弱な電流(10〜20μA程度)に基づいて接触位置の検出を行っている。 There are a number of touch panel methods such as a resistive film method, an electromagnetic induction method, a capacitance method, an infrared method, and an ultrasonic method. In touch panels using the capacitive method, a finger or stylus pen is brought into contact with the screen to form a capacitance (capacitor) and contact is detected by detecting the change in the weak current flowing through the capacitor. The position is detected. More specifically, a uniform electric field is applied to the entire surface of the panel, and the contact position is detected based on, for example, a very weak current (about 10 to 20 μA) that flows when the finger touches the panel.
静電容量方式のタッチパネルの長所は、表示デバイスの上面に導電性を有する薄膜(導電性薄膜)を1枚実装すればよく、抵抗膜方式に比べて構成が簡単であるうえに、特に表示パネルが反射型の場合は、透過率が高く表示品質が高度に保たれることである。但し、表示パネルに接触する際は、指先またはスタイラスペンなどで触れる必要があるが、従来の指で接触する静電容量方式のタッチパネルでは、スタイラスペンによる入力操作を行おうとしても、スタイラスペンのペン先が細いために表示パネルとの接触面積が小さくなる。このため、ペン先と導電性薄膜である透明電極との間の容量が小さく、接触位置を検知するために十分な検出電流を充電することができなかった。 The advantage of the capacitive touch panel is that it is only necessary to mount one conductive thin film (conductive thin film) on the upper surface of the display device, and the structure is simpler than that of the resistive film type. In the case of the reflective type, the transmittance is high and the display quality is maintained at a high level. However, when touching the display panel, it is necessary to touch with a fingertip or a stylus pen. However, with a conventional capacitive touch panel that touches with a finger, even if an input operation is performed with the stylus pen, Since the pen tip is thin, the contact area with the display panel is reduced. For this reason, the capacity | capacitance between a nib and the transparent electrode which is an electroconductive thin film was small, and it was not able to charge detection current sufficient in order to detect a contact position.
ここで、表示パネルとの接触面積が小さなスタイラスペンを用いて接触位置を検知可能とするための技術が提案されている(たとえば、特許文献1など)。具体的には、静電容量方式のタッチパネルの導電層へ供給している交流信号に対し、同期した逆位相の信号をスタイラス入力装置の先端部へ供給してコンデンサへ印加し、コンデンサに印加される交流信号の振幅を最大にすることによって、スタイラス入力装置の先端部をタッチパネル上へ接触させたときの、コンデンサを介して流れる接触位置検出電流を大きくするスタイラス入力装置が提案されている。 Here, a technique for enabling detection of a contact position using a stylus pen having a small contact area with a display panel has been proposed (for example, Patent Document 1). Specifically, for the alternating current signal supplied to the conductive layer of the capacitive touch panel, a synchronized anti-phase signal is supplied to the tip of the stylus input device, applied to the capacitor, and applied to the capacitor. There has been proposed a stylus input device that increases the contact position detection current flowing through the capacitor when the tip of the stylus input device is brought into contact with the touch panel by maximizing the amplitude of the AC signal.
しかしながら、上記特許文献1の技術においては、スタイラスペンの接触は検出できるものの、指の接触は検出できない構成になっている。更に、発振器または信号発生器を駆動するための電源をスタイラスペンの内部に備える必要があるため、スタイラスペンの構成が複雑になるとともに、スタイラスペンの重量増加による負荷によってスタイラスペンの操作性が妨げられる。また、周波数が高い状態で電流源を駆動させると、タッチパネルの駆動源の電力消費および検出部のリーク電流が大きくなり、電池で駆動するモバイルタイプの機器においては長時間の使用ができない。
However, the technique disclosed in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、快適な操作性を確保しつつ、指による入力のみならず、スタイラスペンによる入力が可能な静電容量を利用した情報入力装置を提供することを第1の目的とする。また、消費電力の上昇を抑えることを第2の目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an information input device using a capacitance that can be input not only by a finger but also by a stylus pen while ensuring comfortable operability. This is the first purpose. A second object is to suppress an increase in power consumption.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、文字または線図を入力するスタイラスペンと、絶縁膜と導電膜とを有するパネル部と、前記導電膜に対して、第1周波数信号を付与する信号付与部と、前記絶縁膜への前記スタイラスペンまたは操作者の指の接触によって発生する静電容量結合に応じて発生する静電容量結合に起因して前記導電膜に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部によって検出された電流を積算する積算部と、前記信号付与部によって前記信号が前記導電膜に付与されている際に、前記積算部によって積算される電流の積算量が所定値に達するタイミングに基づいて、前記パネル部に対して前記スタイラスペンおよび指のいずれが接触しているのかを判別する判別部と、を備えることを特徴とする情報入力装置である。
In order to solve the above-described problems, the invention described in
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の情報入力装置であって、前記判別部が、前記信号付与部によって第1周波数信号が前記導電膜に付与されている際に前記積算部によって積算される電流の積算量が前記所定値に達するまでの時間に基づいて、前記パネル部に対して前記スタイラスペンおよび指のいずれが接触しているのかを判別することを特徴とする。
Invention of
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の情報入力装置であって、前記判別部が、前記第1所定時間における前記電流積算量が前記所定値以上であることに応じて、前記パネル部に対して、指が接触している指接触状態であると判別し、前記指接触状態である場合に、前記信号付与部によって前記第1周波数信号を前記導電膜に付与させつつ、前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記パネル部に対する指の接触位置を検出する位置検出部、を更に備えることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the information input device according to the second aspect, wherein the determination unit determines that the current integrated amount in the first predetermined time is equal to or greater than the predetermined value. The panel portion is determined to be in a finger contact state where a finger is in contact, and in the finger contact state, the signal applying unit applies the first frequency signal to the conductive film, A position detection unit that detects a contact position of a finger with respect to the panel unit based on a current detected by the current detection unit is further provided.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の情報入力装置であって、前記判別部が、前記第1所定時間における前記電流積算量が前記所定値未満であり、かつ、前記第1所定時間よりも長い第2所定時間における前記電流積算量が、前記所定値以上であることに応じて、前記パネル部に対して前記スタイラスペンが接触しているスタイラスペン接触状態であると判別し、前記位置検出部が、前記スタイラスペン接触状態である場合に、前記信号付与部によって、前記第1周波数信号よりも周波数が高い第2周波数信号を前記導電膜に付与させつつ、前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記パネル部に対する前記スタイラスペンの接触位置を検出することを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the information input device according to the third aspect, wherein the determination unit is configured such that the current integrated amount in the first predetermined time is less than the predetermined value, and the first When the integrated current amount at the second predetermined time longer than the predetermined time is equal to or larger than the predetermined value, it is determined that the stylus pen is in contact with the panel unit. When the position detecting unit is in the stylus pen contact state, the signal applying unit causes the current detecting unit to apply a second frequency signal having a higher frequency than the first frequency signal to the conductive film. The contact position of the stylus pen with respect to the panel unit is detected on the basis of the current detected by.
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の情報入力装置であって、前記判別部が、前記信号付与部によって第1周波数信号が前記導電膜に付与されている際に前記積算部によって積算される電流の第1電流積算量が前記所定値に到達すれば、前記パネル部に対して指が接触している指接触状態であると判別し、前記信号付与部によって第1周波数信号が前記導電膜に付与されている際に前記積算部によって積算される電流の第1電流積算量が前記所定値に到達しなければ、前記信号付与部によって前記第1周波数信号よりも高い周波数の第2周波数信号が前記導電膜に付与されつつ、前記積算部によって積算される電流の第2電流積算量が前記所定値に到達すれば、前記パネル部に対して前記スタイラスペンが接触しているペン接触状態であると判別することを特徴とする。
Invention of
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の情報入力装置であって、前記指接触である場合に、前記第1電流積算量に基づいて、前記パネル部に対する指の接触位置を検出する位置検出部、を更に備えることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the information input device according to the fifth aspect, wherein in the case of the finger contact, a finger contact position with respect to the panel unit is detected based on the first current integrated amount. And a position detecting unit.
請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の情報入力装置であって、前記ペン接触である場合に、前記第2電流積算量に基づいて、前記パネル部に対する前記スタイラスペンの接触位置を検出する。 A seventh aspect of the present invention is the information input device according to the fifth aspect, wherein, in the case of the pen contact, the contact position of the stylus pen with respect to the panel unit based on the second integrated current amount Is detected.
請求項1に記載の発明によれば、指またはスタイラスペンがパネルに接触した際に発生する電流の積算量が所定値に達するタイミングに基づき、指の接触とスタイラスペンの接触が判別されるため、指先による接触操作のみならず、スタイラスペンによる記述での入力も可能となる。また、このような構成では、スタイラスペンの構成の複雑化、およびスタイラスペンの重量増加による負荷の増大も招かず、操作性が妨げられない快適な文字入力が可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the contact of the finger and the contact of the stylus pen are determined based on the timing when the integrated amount of current generated when the finger or the stylus pen contacts the panel reaches a predetermined value. In addition to the touch operation with the fingertip, it is possible to input with a description with a stylus pen. Also, with such a configuration, the stylus pen configuration is not complicated, and the load due to the weight of the stylus pen is not increased, so that comfortable character input that does not hinder operability is possible.
請求項2に記載の発明によれば、指またはスタイラスペンがパネルに接触した際に発生する電流の積算量が所定値に達するまでの時間に基づき、明確かつ容易に指の接触とスタイラスペンの接触を判別することが可能となり、指先による接触操作のみならず、スタイラスペンによる記述での入力も可能となる。 According to the second aspect of the present invention, based on the time until the accumulated amount of current generated when the finger or the stylus pen touches the panel reaches a predetermined value, the finger contact and the stylus pen It is possible to determine the contact, and it is possible to input not only a contact operation with a fingertip but also a description with a stylus pen.
請求項3に記載の発明によれば、第1所定時間における電流の積算量が所定値に達した場合に、パネル部に対する指の接触位置を検出するため、消費電力の上昇をおさえつつも指の接触位置を検出することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, the finger contact position with respect to the panel unit is detected when the integrated amount of current in the first predetermined time reaches a predetermined value. It is possible to detect the contact position.
請求項4に記載の発明によれば、第1所定時間における電流の積算量が所定値に達せず、かつ、第2所定時間における電流の積算量が所定値に達した場合に、第1周波数信号よりも周波数信号が高い第2周波数信号をパネル部に対して付与させてスタイラスペンの接触位置を検出するので、消費電力の上昇をおさえつつもスタイラスペンでの正確な入力が可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the first frequency when the integrated amount of current in the first predetermined time does not reach the predetermined value and the integrated amount of current in the second predetermined time reaches the predetermined value. Since the second frequency signal having a higher frequency signal than the signal is applied to the panel unit to detect the contact position of the stylus pen, accurate input with the stylus pen can be performed while suppressing an increase in power consumption.
請求項5に記載の発明によれば、第1周波数信号が前記導電膜に付与されている際に電流の積算量が所定値に達すれば、指の接触が判別され、第1周波数信号よりも高い周波数の第2周波数信号が導電膜に付与されている際に電流の積算量が所定値に達すれば、スタイラスペンの接触が判別されるため、消費電力の上昇をおさえつつも指先による接触操作のみならず、スタイラスペンによる記述での入力も可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, if the integrated amount of the current reaches a predetermined value when the first frequency signal is applied to the conductive film, finger contact is determined, and the first frequency signal is more than the first frequency signal. If the accumulated amount of current reaches a predetermined value when a high frequency second frequency signal is applied to the conductive film, contact with the stylus pen is determined, so that the touch operation with a fingertip is performed while suppressing an increase in power consumption. In addition, it is also possible to input with a stylus pen description.
請求項6に記載の発明によれば、第1電流積算量に基づいて、パネル部に対する指の接触位置を検出するため、消費電力の上昇をおさえつつも指の接触の判別および接触位置の検出を同時にすることが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the finger contact position with respect to the panel unit is detected based on the first integrated current amount, the finger contact determination and the contact position detection are performed while suppressing the increase in power consumption. Can be performed simultaneously.
請求項7に記載の発明によれば、第2電流積算量に基づいて、パネル部に対するスタイラスペンの接触位置を検出するため、消費電力の上昇をおさえつつもスタイラスペンの接触の判別および接触位置の検出を同時にすることが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the contact position of the stylus pen with respect to the panel unit is detected based on the second current integrated amount, the contact determination of the stylus pen and the contact position are suppressed while suppressing an increase in power consumption. Can be detected simultaneously.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<情報入力装置>
図1は、本発明の実施形態に係る情報入力装置50の機能構成を例示するブロック図である。図1で示すように、情報入力装置50は、本体部1とスタイラスペン20とを備え、本体部1は、パネル部2、電流計3、発振器4、積分回路5、積算量判断部6、信号出力部7、制御部8、操作部9、および記憶部10を備えている。
<Information input device>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of an
情報入力装置50は、スタイラスペン20をユーザが手に持つなどの形態により、静電容量方式を採用したパネル部2に対して、スタイラスペン20の先端部を接触させることで、パネル部2の接触位置に文字や線図を入力させるものである。
The
パネル部2は、2次元画像を表示する部分であり、輪郭が矩形状の画面を構成する。図2は、パネル部2とスタイラスペン20の構造の断面を模式的に示す図である。図2に示すように、パネル部2は、図示しない液晶表示部の上に基材33、透明導電膜32、絶縁層31が積層されて構成されている。具体的には、透明フィルム、ガラスなどによって構成された基材33の上に導電性材料で構成される透明導電膜(電極)32が、さらに透明導電膜32の上に絶縁体材料で構成される絶縁層31が積層されている。透明導電膜32は、酸化インジウムスズ(ITO)などの導電性を有し、かつ透明である素材で構成され、パネル部2の全画素に対して全面を覆うように一枚の電極として配置されている。そして、この透明導電膜32は、手やスタイラスペン20の接触位置、すなわち情報の入力位置を検出するために用いられる。絶縁層31は、例えば、反射防止機能を有するARコート(Anti-Reflection Coat)によって構成される。
The
スタイラスペン20は、図2に示すように、操作者の手によって保持された状態で、パネル部2に対して、その先端部を接触させることで、パネル部2に文字や線図を入力するものである。スタイラスペン20は、ペン本体部21、ペン先端部22、および金属からなる導電部23を備える。導電部23は、操作者が握るグリップ部に備えられ、ペン先端部22と導電部23とは、所定の導電部材によって電気的に接続されている。ペン先端部22は、文字や線図を入力する際に絶縁層31に接触させるためのものであり、例えば、アルミなどの導電性物質から構成され、ペン先端部22の径としては、例えば、直径3mm程度のものを使用する。
As shown in FIG. 2, the
図1に戻って説明を続ける。電流計3は、絶縁層31へのスタイラスペン20および操作者の手の接触に応じて発生する静電容量結合に起因して、透明導電膜32の各基準位置に流れる電流を検出する。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The
発振器4は、パネル部2の透明導電膜32に対して、低周波の信号(低周波信号)または高周波の信号(高周波信号)を付与する。ここでは、低周波の範囲は、例えば50〜120KHz、高周波の範囲は、例えば1MHz〜100MHzである。
The
積分回路5は、電流計3が検出した電流を積算する。
The integrating
積算量判断部6は、積分回路5が積算した電流量(積算電流量)が所定値(閾値)に達したか否かを判断する。
The integrated
信号出力部7は、指またはスタイラスペン20のパネル部2に対する接触位置の座標を検出するための電流を制御部8へ出力する。
The
制御部8は、情報入力装置50の動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUで構成され、後述する記憶部10内に格納されたプログラムを実行することで、各種制御や機能を実現する。例えば、制御部8は判別部12および位置検出部13を有する。判別部12は、発振器4が低周波信号を透明導電膜32に付与した状態で、積分回路5によって求められる積算した電流積算量が所定値に達するまでの時間に基づいて、パネル部2に対してスタイラスペン20および指のいずれが接触しているのかを判別する。位置検出部13は、電流計3による検出結果に応じた信号に基づいて、パネル部2に対する指またはスタイラスペン20の接触位置を検出する。
The
操作部9は、キーボードやマウス等を備えて構成され、ユーザが操作部9を適宜操作すると、その操作に応じた各種指令信号を制御部8に送信する。
The operation unit 9 includes a keyboard, a mouse, and the like. When the user appropriately operates the operation unit 9, the operation unit 9 transmits various command signals corresponding to the operation to the
記憶部10は、例えば、半導体メモリやハードディスクなどの記憶装置によって構成され、制御部8で実行されるプログラム、およびそのプログラムを実行する際に必要な情報などを記憶する。
The
<情報入力の原理>
図3は、パネル部2における情報の入力態様を例示する図である。
<Principle of information input>
FIG. 3 is a diagram illustrating an information input mode in the
図3で示すように、情報入力装置50では、パネル部2に対して絶縁層31側から指Frや専用のスタイラスペン20などによって触れることで、表示画像に対して直接的に文字や図形などを書込むことができる。ここでは、指Frで書き込みを行う例について説明する。
As shown in FIG. 3, in the
図4および図5は、指Frで触れた位置、すなわち情報の入力座標の検出方法を説明するための図である。ここでは、いわゆる静電容量方式が採用されている。なお、図4では、情報の入力座標の1次元的な検出方法が示されている。 4 and 5 are diagrams for explaining a method of detecting a position touched with the finger Fr, that is, an input coordinate of information. Here, a so-called capacitance method is employed. FIG. 4 shows a one-dimensional detection method of information input coordinates.
透明導電膜32の一端には、所定の抵抗Rr1を介して交流電源E1が電気的に接続され、透明導電膜32の他端には、所定の抵抗Rr2を介して交流電源E2が電気的に接続されている。そして、各交流電源E1,E2は、透明導電膜32とは逆側が接地されている。
An AC power source E1 is electrically connected to one end of the transparent
そして、透明導電膜32には、両端から同位相で且つ同一の周波数の交流電圧(電位e)が入力される。このとき、指Frなどの触れるものが無ければ、両端から印加される電位が常に同一となるため、透明導電膜32には電流が発生しない。しかし、画面の表面の両端を点A,Bとした場合、指Frがある位置(点C)に触れた場合、点Cにおいていわゆる容量結合が生じる。
An AC voltage (potential e) having the same phase and the same frequency is input to the transparent
ここで、透明導電膜32の両端間の電気抵抗をR、透明導電膜32における点A側の端部から点Cの直下までの抵抗をR1、透明導電膜32における点B側の端部から点Cの直下までの抵抗をR2とすると、下式(1)が成立する。
Here, the electrical resistance between both ends of the transparent
R=R1+R2・・・(1) R = R1 + R2 (1)
そして、点Cにおける容量結合により、指Frには透明導電膜32に印加される交流電圧(電位e)に応じた電流が発生する。そして、この電流と同じ電流が、透明導電膜32側でも発生する。ここでは、両端の電位がeで同じであるため、透明導電膜32の両端から点Cの直下までの電圧の変化量が同じ値になる。このとき、指Frに係る容量結合によって生じる電圧変化をe1、抵抗Rr1で流れる電流をi1、抵抗Rr2で流れる電流をi2とすると、下式(2),(3)が成立する。
Then, due to capacitive coupling at point C, a current corresponding to the alternating voltage (potential e) applied to the transparent
e1=i1×R1=i2×R2・・・(2) e1 = i1 * R1 = i2 * R2 (2)
R1/R2=i2/i1・・・(3) R1 / R2 = i2 / i1 (3)
したがって、透明導電膜32の単位長さ当たりの抵抗が一定であるとすると、抵抗Rr1,Rr2を流れる電流i1,i2を測定することで、指Frで触れた位置の座標を検出することができる。
Therefore, assuming that the resistance per unit length of the transparent
図5では、パネル部2の画面に対する情報の入力座標の検出方法が示されている。図5で示すように、透明導電膜32の4隅にそれぞれ、所定の抵抗を介して交流電源E1〜E4がそれぞれ電気的に接続され、交流電源E1〜E4は、それぞれ透明導電膜32とは逆側が接地されている。このとき、パネル部2の表面を指Frで触れた際に、透明導電膜32の4隅にそれぞれ接続された抵抗を流れる電流を測定することで、パネル部2の表面のうち、指Frで触れられた位置の座標が検出される。よって、発振器4および電流計3により、上述した透明導電膜32に対する交流電圧の印加および電流の測定が行われ、情報の入力位置が検出される。
FIG. 5 shows a method for detecting input coordinates of information for the screen of the
<指またはスタイラスペンの接触位置の検出処理>
本実施形態では、パネル部2に対して接触面積が小さいスタイラスペン20による入力において、高周波信号をパネル部2の透明導電膜32に与えると、スタイラスペン20のペン先端部22のインピーダンスが小さくなり、スタイラスペン20の検知に必要な電流を得ることができるため、スタイラスペン20の接触位置が検出可能となる。しかし、周波数が高い状態で発振器4を駆動させると、パネル部2の駆動源となる発振器4の消費電力および電流計3のリーク電流が大きくなり、電池で駆動するモパイルタイプの機器であれば長時間の使用ができない。一方、スタイラスペン20の接触の有無のみを判別するのであれば、低周波信号を透明導電膜32に付与したままでも可能である。したがって、発振器4が低周波信号および高周波信号の2種類の周波数信号を発振可能に構成され、スタイラスペン20の接触位置を検出するために必要な高周波信号を透明導電膜32に付与する前に、低周波信号を透明導電膜32に付与する。そして、発振器4から低周波信号を付与させて、パネル部2に対するスタイラスペン20の接触が検出された場合に、発振器4から出される信号を低周波信号から高周波信号に切り替えてスタイラスペン20の接触位置の座標検出を行う。
<Finger / stylus pen contact position detection process>
In the present embodiment, when a high frequency signal is applied to the transparent
図6は、情報入力装置50に係る電気的構成を示す図である。図6に示すように、情報入力装置50については、パネル部2に接触する媒体42(指またはスタイラスペン20)、電流計3、発振器4、積分回路5、積算量判断部6、信号出力部7、制御部8によって電気的に構成されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an electrical configuration according to the
発振器4は、制御部8の制御下で、パネル部2の透明導電膜32に対して、低周波信号または高周波信号を付与する。図7および図8は、発振器4から出力される信号の波形を示す図である。図7は低周波信号aの波形を示し、図8は、高周波信号bの波形を示す。また、図7および図8において、横軸は信号の出力開始時間からの経過時間を表す。
The
図6に戻って説明を続ける。発振器4は、低周波信号aと高周波信号bとの切替えを行う切替部60を備え、切替部60は、接点61,62,63を有する。切替部60は、制御部8の制御の下、接点61と接点63とが接続状態のときに低周波信号aを出力し、接点62と接点63とが接続状態のときに高周波信号bを出力する。
Returning to FIG. 6, the description will be continued. The
電流計3は、パネル部2に対して指またはスタイラスペン20が接触することによって生じた電流の値の検出を行う。
The
積分回路5は、電流計3から出力された電流値を積算する。
The integrating
積算量判断部6は、積分回路5が積算した電流量を電圧に換算した値が閾値を超えているかどうかを判断して、閾値を超えていれば、制御部8に閾値を超えている旨の信号を出力する。
The integrated
信号出力部7は、指またはスタイラスペン20のパネル部2に対する接触位置の座標を検出するための電流を制御部8へ出力する。これに基づいて制御部8は、指またはスタイラスペン20の接触位置の座標を検出する。
The
制御部8は、発振器4から出力される信号の周波数の制御を行う。制御部8は、まず、発振器4から出力される信号を低周波数信号に設定する。
The
制御部8の判別部12は、パネル部2に対する何らかの接触を検知するために所定のサイクル(例えば、10μ秒)で繰り返して電流計3で検出される電流量の変化を監視する。ここでは、電流量が所定の電流量に達していれば、何らかの接触があるものと判別される。
The
また、制御部8の判別部12は、何らかの接触があるものと判別した後に、電流積算量が閾値に達する時間を監視する。ここでは、積算量判断部6から積分回路5で積算された電流量(電流積算量)が所定値(閾値)に達した旨の信号が入力されると、電流積算量が閾値に到達するまでの時間を検知して、パネル部2に対して指およびスタイラスペン20のいずれが接触しているのかを判別する。具体的には、第1所定時間(例えば、100μ秒)における電流積算量が閾値以上であれば、パネル部2に対して、指が接触している状態(指接触状態)であると判別する。一方、第1所定時間における電流積算量が閾値未満であり、かつ第1所定時間よりも長い第2所定時間(例えば1m秒)における電流積算量が閾値以上であれば、パネル部2に対してスタイラスペン20が接触している状態(ペン接触状態)であると判別する。このように、指またはスタイラスペン20がパネルに接触した際に発生する電流の積算量が所定値に達するまでの時間に基づき、明確かつ容易に指の接触とスタイラスペンの接触を判別することが可能となる。なお、第2所定時間における電流積算量が閾値未満であれば、パネル部2に対して指およびスタイラスペン20のいずれも接触していないものと判別する。
Moreover, the discrimination |
次に、制御部8は、判別部12による判別結果に応じて、発振器4から出力される信号の周波数を変更する。具体的には、判別部12によって指接触状態であると判別されると、発振器4から透明導電膜32に対して低周波信号が付与される状態(低周波信号付与状態)が維持される。一方、判別部12によってペン接触状態であると判別されると、低周波信号付与状態から、発振器4から透明導電膜32に対して高周波信号が付与される状態(高周波信号付与状態)に変更される。
Next, the
そして、制御部8の位置検出部13は、判別部12によって指接触状態であると判別された場合には、低周波信号付与状態において座標信号出力部7から入力される電流に基づいて、指の接触位置の座標を検出する。また、位置検出部13は、判別部12によってペン接触状態であると判別された場合には、高周波信号付与状態において座標信号出力部7から入力される電流に基づいて、パネル部2に対するスタイラスペン20の接触位置の座標を検出する。
Then, when the
このように、制御部8では、指によってパネル部2が接触されている場合は、発振器4から出力される信号の周波数を低いままとする一方で、スタイラスペン20によってパネル部2が接触されている場合は、発振器4から出力される信号の周波数を高くするように制御する。このようなパネル部2に接触する媒体に応じた制御を行うことで、省電力化を実現しながら指およびスタイラスペン20の接触位置の座標の検出を行うことができる。
As described above, in the
図9は、発振器4から出力される信号と、パネル部2に指またはスタイラスペン20が接触した場合に電流計3で検出される電流との関係を示す図である。図9の横軸は信号の出力開始時からの経過時間を表す。そして、図9(1)は、発振器4から透明導電膜32に出力される低周波信号の波形を示す。図9(2)は、指がパネル部2に接触した場合に電流計3で検出される電流の波形を示す。図9(3)は、指がパネル部2に接触した場合に積分回路5で積算される電流量(電流積算量)の変化の様子を示す。図9(4)は、スタイラスペン20がパネル部2に接触した場合に電流計3で検出される電流の波形を示す。図9(5)は、スタイラスペン20がパネル部2に接触した場合に積分回路5で積算される電流量(電流積算量)の変化の様子を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a signal output from the
図9(2),(3)に示すように、指がパネル部2に接触した場合には、第1所定時間において積算された電流積算量を電圧に換算した値が閾値(例えば、0.6V)を超えるため、判別部12によって指がパネル部2に接触している指接触状態であると判別される。一方、図9(4),(5)に示すように、スタイラスペン20がパネル部2に接触した場合には、第1所定時間経過後、第2所定時間が経過するまでの間において積算された電流積算量を電圧に換算した値が閾値を超えるため、判別部12によってスタイラスペン20がパネル部2に接触しているペン接触状態であると判別される。
As shown in FIGS. 9 (2) and 9 (3), when the finger touches the
このように、指のようにパネル部2に対して接触する面積(接触面積)が大きく、指のパネル部2に対する接触によって発生する静電容量が十分大きな電流を流すことができる場合には、例えば、発振器4から出力される低周波信号の4周期のうち、最初の1周期で電流積算量が閾値を超えてしまうので、パネル部2への指の接触が検知される。一方、スタイラスペン20のペン先端部22のようにパネル部2に対して接触する接触面積が小さく、スタイラスペン20のパネル部2に対する接触によって発生する静電容量が十分大きな電流を流すことができない場合には、例えば、発振器4から出力される低周波信号の3周期目に電流積算量が閾値を超えて、スタイラスペン20の接触が検知される。このようにして、本実施形態では、指およびスタイラスペン20のいずれが接触しているのかが検知される。なお、本実施形態においては、スタイラスペン20によるパネル部2の接触が検知されるまでの期間が、低周波信号の3周期目であったが、これは、あくまでも一例であり、この限りではない。
Thus, when the area (contact area) in contact with the
図10は、指によるパネル部2に対する接触位置の座標検出を行う際に電流計3で検出される電流の状態を示す図である。また、図11は、スタイラスペン20によるパネル部2に対する接触位置の座標検出を行う際に電流計3で検出される電流の状態を示す図である。図10,11において、横軸は発振器4による信号の出力開始時点からの経過時間を表し、指またはスタイラスペン20によるパネル部2の接触開始時点から第2所定時間が経過するまでの期間が、指およびスタイラスペン20のいずれかが接触しているのかを検知する期間(接触検知期間)であり、第2所定時間が経過した以後が指またはスタイラスペン20がパネル部2に接触している座標を検出する期間(座標検出期間)である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a state of a current detected by the
図10(1)は、発振器4から透明導電膜32に出力される低周波信号の波形を示す。図10(2)は、指がパネル部2に接触した場合に電流計3で検出される電流の波形を示す。図10(3)は、指がパネル部2に接触した場合に積分回路5で積算される電流量(電流積算量)の変化の様子を示す図である。なお、図10(1)〜(3)の第2所定時間までの波形は、図9(1)〜(3)の波形と同様である。図10に示すように、接触検知期間において指がパネル部2に接触したと判別された場合は、発振器4から透明導電膜32に低周波信号が出力され、その際に電流計3によって検出される電流値に基づいて、指による接触位置の座標が検出される。
FIG. 10 (1) shows the waveform of the low frequency signal output from the
図11(1)は、発振器4から透明導電膜32に出力される低周波信号および高周波信号の波形を示す。図11(2)は、スタイラスペン20がパネル部2に接触した場合に電流計3で検出される電流の波形を示す。図11(3)は、スタイラスペン20がパネル部2に接触した場合に積分回路5で積算される電流量(電流積算量)の変化の様子を示す図である。なお、図11(1)〜(3)の第2所定期間までの波形は、図9(1),(4),(5)の波形と同様である。図11に示すように、接触検知期間においてスタイラスペン20がパネル部2に接触したと判別された場合は、発振器4から透明導電膜32に出力される信号が低周波信号から高周波信号に切替えられ、発振器4から透明導電膜32に高周波信号が出力されている際に電流計3によって検出される電流値に基づいて、スタイラスペン20による接触位置の座標が検出される。このように、スタイラスペン20による接触であると判別された場合は、座標検知のための信号の周波数を低周波から高周波に切替えることで、静電容量結合に係るインピーダンスを低下させて電流が流れ易い状態とし、スタイラスペン20による接触位置が高速で検出されるようにしている。
FIG. 11 (1) shows the waveforms of the low frequency signal and high frequency signal output from the
<情報入力装置の動作>
図12は、情報入力装置50の動作処理フローを示すフローチャートである。本動作処理は、制御部5によって制御され、制御部5が操作部6から入力指示をうけたとき、ステップA1に移る。
<Operation of information input device>
FIG. 12 is a flowchart showing an operation processing flow of the
ステップA1では、発振器4により、透明導電膜32に対する低周波信号の出力が開始される。このとき、パネル部2上に均一な電界が生成され、パネル部2に対する何らかの接触を検知するために所定のサイクル(例えば、10μ秒)で繰り返して電流量の変化が監視される。
In step A1, the
ステップA2では、電流計3によって検出される電流量が所定量以上か否か判定される。ここでは、電流量が所定量未満であれば、ステップA2の判定が繰り返され、電流量が所定値以上の場合には、何かがパネル部2に接触しているものと判別されて、ステップA3に移る。
In step A2, it is determined whether or not the amount of current detected by the
ステップA3では、積分回路5により、電流計3で検出される電流量の積算が開始される。
In step A3, integration of the amount of current detected by the
ステップA4では、判別部12により、ステップA3における電流量の積算が開始されてから第1所定時間において、ステップA3で積算が開始された電流の積算量(電流積算量)が閾値に到達しているか否かが判別される。ここで、電流積算量が閾値に到達していれば、指による接触があるものと判別されて、ステップA7に移り、電流積算量が閾値に到達していなければ、ステップA5に移る。
In step A4, the integrated amount of current (current integrated amount) that has been integrated in step A3 reaches the threshold value in the first predetermined time after the
ステップA5では、判別部12により、ステップA3における電流量の積算が開始されてから第1所定時間経過後であって第2所定時間経過までに、ステップA3で積算が開始された電流の積算量(電流積算量)が閾値に到達しているか否かが判別される。ここで、電流積算量が閾値に到達していれば、スタイラスペン20による接触があるものと判別されて、ステップA6に移り、電流積算量が閾値に到達していなければ、ステップA2に戻る。
In step A5, the accumulated amount of current started to be accumulated in step A3 after the first predetermined time has elapsed and the second predetermined time has elapsed since the
ステップA6では、位置検出部13によって、発振器4から透明導電膜32に出力される信号が低周波信号から高周波信号に切替えられる。
In Step A6, the
ステップA7では、電流計3により、それぞれの周波数信号に応じて発生する電流を検出する。すなわち、指による接触があるものと判別された場合は、低周波信号に応じて発生する電流が検出され、スタイラスペン20による接触があるものと判別された場合は、高周波信号に応じて発生する電流が検出される。
In step A7, the
ステップA8では、位置検出部13によって、ステップA7において検出された電流値から指またはスタイラスペン20の接触位置の座標が検出されて、本動作フローが終了する。
In step A8, the
本発明によれば、指またはスタイラスペン20がパネル部2に接触した際に発生する電流の積算量が所定値に達するまでの時間に基づき、指の接触とスタイラスペン20の接触とが判別される。このため、指先による接触操作のみならず、指に保持したスタイラスペン20による記述での入力も可能となる。また、このような構成では、スタイラスペン20の構成の複雑化、およびスタイラスペン20の重量増加による負荷の増大も招かず、操作性が妨げられない快適な文字入力が可能となる。また、第1所定時間における電流の積算量が閾値に達した場合に、パネル部2に対する指の接触位置が検出され、第1所定時間経過後、第2所定時間までの間に電流の積算量が所定値に達した場合には、第1周波数信号よりも周波数が高い第2周波数信号がパネル部2に対して付与されて、スタイラスペン20の接触位置が検出される。このため、消費電力の上昇を抑えつつ、指またはスタイラスペン20での正確な入力が可能となる。
According to the present invention, the contact of the finger and the contact of the
すなわち、本実施形態では、指による接触の場合は信号の周波数を低い状態に維持し、スタイラスペン20による接触の場合は信号の周波数を高めることで、省電力化を実現しながら、スタイラスペン20および指先による両方の入力に対応して接触位置の検出を可能としている。
That is, in the present embodiment, the frequency of the signal is kept low in the case of contact with a finger, and the frequency of the signal is increased in the case of contact with the
<変形例>
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
<Modification>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the thing of the content demonstrated above.
◎例えば、上記実施形態では、低周波数信号が透明導電膜32に付与されている際の電流の積算量が、閾値に達するまでの時間に基づいて、パネル部2に対してスタイラスペン20および指のいずれが接触しているのかを判別したが、低周波数信号が透明導電膜32に付与されている際の電流の積算量が、閾値に到達すれば、指接触状態であると判別し、電流の積算量が閾値に到達しなければ、高周波数信号を透明導電膜32に付与し、電流の積算量が閾値に到達すれば、パネル部2に対してスタイラスペン20が接触しているペン接触状態であると判別してもよい。すなわち、電流の積算量が閾値に到達するまでの低周波数信号または高周波数信号を付与するタイミングに基づいて、パネル部2に対してスタイラスペン20および指のいずれが接触しているのかを判別してもよい。また、パネル部2に対する接触媒体の検知と接触位置の座標検知が同時にできるように、閾値に到達したときの電流の積算量に基づいて、指またはスタイラスペン20の接触位置の座標を検出してもよい。ここで、スタイラスペン20の接触位置の座標を検出するために用いる電流の積算量は、高周波数信号のみに基づく電流の積算量、あるいは低周波数信号および高周波数信号に基づく電流の積算量のいずれでもよい。
For example, in the above embodiment, the
◎また、上記実施形態では、スタイラスペン20による接触位置の検出を行うために、発振器4から透明導電膜32に付与される信号の周波数を高めたが、該信号の振幅を増大させて、スタイラスペン20による接触位置の検出を行ってもよい。
In the above embodiment, in order to detect the contact position by the
1 本体部
2 パネル部
3 電流計
4 発振器
5 積分回路
12 判別部
13 位置検出部
20 スタイラスペン
32 透明導電膜
50 情報入力装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
絶縁膜と導電膜とを有するパネル部と、
前記導電膜に対して、第1周波数信号を付与する信号付与部と、
前記絶縁膜への前記スタイラスペンまたは操作者の指の接触によって発生する静電容量結合に応じて発生する静電容量結合に起因して前記導電膜に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部によって検出された電流を積算する積算部と、
前記信号付与部によって前記信号が前記導電膜に付与されている際に、前記積算部によって積算される電流の積算量が所定値に達するタイミングに基づいて、前記パネル部に対して前記スタイラスペンおよび指のいずれが接触しているのかを判別する判別部と、
を備えることを特徴とする情報入力装置。 A stylus pen for entering text or line diagrams,
A panel portion having an insulating film and a conductive film;
A signal applying unit that applies a first frequency signal to the conductive film;
A current detection unit for detecting a current flowing in the conductive film due to capacitive coupling generated in response to capacitive coupling generated by contact of the stylus pen or an operator's finger with the insulating film;
An integration unit for integrating the current detected by the current detection unit;
When the signal is applied to the conductive film by the signal applying unit, the stylus pen and the panel unit are connected to the panel unit based on the timing at which the integrated amount of the current integrated by the integrating unit reaches a predetermined value. A discriminator for discriminating which of the fingers is in contact;
An information input device comprising:
前記判別部が、前記信号付与部によって第1周波数信号が前記導電膜に付与されている際に前記積算部によって積算される電流の積算量が前記所定値に達するまでの時間に基づいて、前記パネル部に対して前記スタイラスペンおよび指のいずれが接触しているのかを判別することを特徴とする情報入力装置。 The information input device according to claim 1,
Based on the time until the integrated amount of the current integrated by the integrating unit reaches the predetermined value when the determining unit is applying the first frequency signal to the conductive film by the signal applying unit, An information input device that determines which of the stylus pen and the finger is in contact with the panel unit.
前記判別部が、前記第1所定時間における前記積算量が前記所定値以上であることに応じて、前記パネル部に対して、指が接触している指接触状態であると判別し、
前記指接触状態である場合に、前記信号付与部によって前記第1周波数信号を前記導電膜に付与させつつ、前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記パネル部に対する指の接触位置を検出する位置検出部、
を更に備えることを特徴とする情報入力装置。 The information input device according to claim 2,
The determining unit determines that the finger is in contact with the panel unit in response to the integrated amount in the first predetermined time being equal to or greater than the predetermined value;
In the finger contact state, the signal applying unit applies the first frequency signal to the conductive film, and based on the current detected by the current detecting unit, the finger contact position with respect to the panel unit is determined. Position detection unit to detect,
An information input device further comprising:
前記判別部が、前記第1所定時間における前記積算量が前記所定値未満であり、かつ、前記第1所定時間よりも長い第2所定時間における前記積算量が、前記所定値以上であることに応じて、前記パネル部に対して前記スタイラスペンが接触しているスタイラスペン接触状態であると判別し、
前記位置検出部が、前記スタイラスペン接触状態である場合に、前記信号付与部によって、前記第1周波数信号よりも周波数が高い第2周波数信号を前記導電膜に付与させつつ、前記電流検出部によって検出される電流に基づいて、前記パネル部に対する前記スタイラスペンの接触位置を検出することを特徴とする情報入力装置。 The information input device according to claim 3,
The determination unit is configured such that the integrated amount at the first predetermined time is less than the predetermined value, and the integrated amount at a second predetermined time longer than the first predetermined time is equal to or greater than the predetermined value. Accordingly, it is determined that the stylus pen is in contact with the stylus pen with respect to the panel unit,
When the position detecting unit is in the stylus pen contact state, the signal applying unit applies a second frequency signal having a frequency higher than the first frequency signal to the conductive film, and the current detecting unit An information input device that detects a contact position of the stylus pen with respect to the panel unit based on a detected current.
前記判別部が、前記信号付与部によって第1周波数信号が前記導電膜に付与されている際に前記積算部によって積算される電流の第1積算量が前記所定値に到達すれば、前記パネル部に対して指が接触している指接触状態であると判別し、前記信号付与部によって第1周波数信号が前記導電膜に付与されている際に前記積算部によって積算される電流の第1積算量が前記所定値に到達しなければ、前記信号付与部によって前記第1周波数信号よりも高い周波数の第2周波数信号が前記導電膜に付与されつつ、前記積算部によって積算される電流の第2積算量が前記所定値に到達すれば、前記パネル部に対して前記スタイラスペンが接触しているペン接触状態であると判別することを特徴とする情報入力装置。 The information input device according to claim 1,
If the determination unit reaches the predetermined value when the first integrated amount of the current integrated by the integration unit when the first frequency signal is applied to the conductive film by the signal applying unit, the panel unit It is determined that the finger is in contact with the finger, and the first integration of the current integrated by the integration unit when the signal applying unit applies the first frequency signal to the conductive film. If the amount does not reach the predetermined value, a second frequency signal accumulated by the integrating unit is applied to the conductive film while a second frequency signal having a frequency higher than the first frequency signal is applied to the conductive film by the signal applying unit. When the integrated amount reaches the predetermined value, the information input device determines that the stylus pen is in contact with the panel unit and is in a pen contact state.
前記指接触である場合に、前記第1積算量に基づいて、前記パネル部に対する指の接触位置を検出する位置検出部、
を更に備えることを特徴とする情報入力装置。 The information input device according to claim 5,
In the case of the finger contact, a position detection unit that detects a finger contact position with respect to the panel unit based on the first integrated amount;
An information input device further comprising:
前記ペン接触である場合に、前記第2積算量に基づいて、前記パネル部に対する前記スタイラスペンの接触位置を検出する位置検出部、
を更に備えることを特徴とする情報入力装置。 The information input device according to claim 5,
A position detecting unit that detects a contact position of the stylus pen with respect to the panel unit based on the second integrated amount when the pen is in contact;
An information input device further comprising:
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