JP2006126997A

JP2006126997A - ３次元タッチパネル

Info

Publication number: JP2006126997A
Application number: JP2004311879A
Authority: JP
Inventors: Takashi Himezaki; 高志姫崎; Hideo Hiramatsu; 秀夫平松
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】この発明の課題は、特殊なパネルを使用することなく、押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）のみでなく、同時にＺ方向（圧力）を検出することができるタッチパネルを提供することにある。
【解決手段】ディスプレイに装着するパネルの四隅に、荷重を検出するセンサーを備えるように構成し、このセンサーからの出力をデジタル化するＡＤ変換部を備えるように構成する。
デジタル化された荷重データを用いて、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に変換する荷重および座標変換制御部を備えるように構成する。
。
【選択図】図１

Description

この発明は、ホストコンピュータへの入力装置であるタッチパネルに関し、Ｘ、Ｙ座標だけではなく、Ｚ軸（パネルへの押下圧力）まで同時に検知することができる３次元タッチパネルを実現するものである。

従来の情報端末機器で採用されているタッチパネルは、抵抗膜や静電容量方式にて押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）を検出できるようにしたものである。この方式では、押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）は検出できるものの、同時に押下した圧力（Ｚ方向）を検出することができなかった。

このような問題を解決するため、Ｘ、Ｙ座標は抵抗膜や静電容量方式を使用して検出し、Ｚ方向の圧力を別の方法で検出するタッチパネルが考案されている（特許文献１を参照）。

しかし、このような方式では、Ｘ、Ｙ座標を検出する抵抗膜や静電容量方式の特別なパネルが必要となり、パネルの透過率が低く、パネルの裏側のディスプレイの表示内容が見にくくなったり、パネルの値段が高価であったりといった問題があった。

特開平８−４４８８７号公報

前記のごとく、従来の技術では次のような問題点がある。
従来のタッチパネルは、抵抗膜や静電容量方式にて押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）のみを検出できるようにしたものであり、押下した圧力（Ｚ方向）を検出することができなかった。

このような問題を解決するため、Ｘ、Ｙ座標とＺ方向への圧力とを別々の方式で検出するようにしたタッチパネルが考案されているが、このような方式では、タッチパネルに抵抗膜や静電容量方式で使用される特殊なパネルが必要であり、パネルの透過率が低く、パネルの裏側にあるディスプレイの内容が見にくかったり、パネルの値段が高価であったりといった問題があった。

この発明の課題は、特殊なパネルを使用することなく、例えば板ガラス、アクリルパネルで、押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）のみでなく、同時にＺ方向（圧力）を検出することができるタッチパネルを提供することにある。

前記の問題点を解決するために、この発明では次に示す手段を取った。
ディスプレイに装着するパネルの四隅に、荷重を検出するセンサーを備えるように構成し、このセンサーからの出力をデジタル化するＡＤ変換部を備えるように構成する。

デジタル化された荷重データを用いて、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に変換する荷重および座標変換制御部を備えるように構成する。

この発明により、以下に示すような効果が期待できる。
従来のタッチパネルは、押下した画面の位置（Ｘ、Ｙ座標）のみを検出できるものであり、押下した圧力（Ｚ方向）を検出することができなかった。また、Ｚ方向を検出するように改良されたものについても、画面位置と圧力を別々の方式で検出するものであり、タッチパネルに抵抗膜や静電容量方式で使用される特殊なパネルが必要であり、パネルの透過率が低く、パネルの裏側のディスプレイの表示内容が見にくかったり、パネルの値段が高価であったりといった問題があった。

本発明を利用すれば、押下した画面位置（Ｘ、Ｙ座標）と押下した圧力（Ｚ方向）を特殊なパネルを使用せずに検出することが可能となり、安価で見やすい３次元タッチパネルを提供することができるようになる。

この発明は、次に示す実施の形態を取った。

ディスプレイを覆う透明なパネルの四隅に圧力センサーを備えるように構成する。

これにより、ディスプレイ上に表示された文字や図形をパネルを通して鮮明に見ることができ、さらに、いずれかの位置を押下した場合、パネルのどの位置（Ｘ、Ｙ座標）に荷重がかかったか、およびその荷重の量（Ｚ方向）を計測することができる。

これらの四隅のセンサーからの出力は、ＡＤ変換部に入力されるように構成する。

これにより、四隅のセンサーから出力されたアナログの圧力値をデジタルに変換して、ホストコンピュータに通知することができるようになる。

ＡＤ変換部から出力された四隅の圧力センサー値は、デジタルデータとして、ホストコンピュータ上にある荷重および座標変換制御部に伝えられるように構成している。

これにより、各センサーの荷重値から、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標を所定の計算式により求めることができるようにしている。

この発明による代表的な実施例を図によって説明する。なお、以下において、同じ箇所は同一の符号を付してあり、詳細な説明を省略することがある。

図１は本発明の実施例を示す。

同図に示すように、ディスプレイ２を覆うようにして透明なアクリル板などの四隅に圧力センサーを備えたパネル１を設けている。このパネル１は特殊な素材や加工が必要ではないので、安価で、しかも高い透過率によりディスプレイ２の表示内容も見やすいものとすることができる。

四隅に備えた圧力センサーからは、タッチパネルを押下したことによる荷重の変化を検出することができるようにしている。

これら４つの圧力センサーからのアナログ出力値は、それぞれＡＤ変換部３に入力され、デジタルの圧力値としてホストコンピュータ上の荷重および座標変換制御部４に伝送され、荷重および座標変換制御部４において押下位置（Ｘ、Ｙ座標）および荷重の量（Ｚ方向）に変換される。

変換方法については、圧力センサーＡ１０の荷重をΔＳ０、圧力センサーＢ１１の荷重をΔＳ１、圧力センサーＣ１２の荷重をΔＳ２、圧力センサーＤ１３の荷重をΔＳ３とし、荷重校正が実施されていたなら、基準重量とそのセンサー値から各センサーの補正をする。

各センサーのＸ、Ｙ軸上のベクトルを算出すると、図２のように求められる。次に各センサーの合計荷重（ＳｕｍＶ）とベクトル和（ΔＸ、ΔＹ）を算出する。

ＳｕｍＶ＝ΔＳ０＋ΔＳ１＋ΔＳ２＋ΔＳ３
ΔＸ＝ΔＳ０ｘ＋ΔＳ１ｘ＋ΔＳ２ｘ＋ΔＳ３ｘ
ΔＹ＝ΔＳ０ｙ＋ΔＳ１ｙ＋ΔＳ２ｙ＋ΔＳ３ｙ

荷重量（Ｖ）を算出する。
Ｖ＝√（ΔＸ^２＋ΔＹ^２）

荷重量（Ｖ）と合計加重（ＳｕｍＶ）の比率（ｒａｔｉｏ）から押下座標（ｃａｌｃＸ、ｃａｌｃＹ）を算出する。
ｒａｔｉｏ＝Ｖ／ＳｕｍＶ
ｃａｌｃＸ＝ｒａｔｉｏ×（ΔＸ／Ｖ）
ｃａｌｃＹ＝ｒａｔｉｏ×（ΔＹ／Ｖ）
※ ｃａｌｃＸ、ｃａｌｃＹ＝−１〜＋１の範囲
※ 合計荷重（ＳｕｍＶ）がＺ軸値となる。

このようにして、押下した位置（Ｘ、Ｙ座標）だけではなく、同時に押下した荷重（Ｚ軸値）も算出するようにしている。

本発明の全体構成図である。Ｘ軸、Ｙ軸上のベクトルの求め方説明図

符号の説明

１：パネル
２：ディスプレイ
３：ＡＤ変換部
４：荷重および座標変換制御部
１０：圧力センサーＡ
１１：圧力センサーＢ
１２：圧力センサーＣ
１３：圧力センサーＤ

Claims

コンピュータのディスプレイにパネルを装着し、指やペンなどでこのパネルに触れることで、画面上の位置を入力するタッチパネルにおいて、
パネルの四隅に圧力センサーと、
当該圧力センサーの出力値をデジタルデータとしてホストコンピュータに取り込むＡＤ変換部と、
当該デジタル化された圧力センサーの各出力値から所定の式により、押下された位置（Ｘ、Ｙ座標）と荷重（Ｚ方向）を同時に算出する荷重および座標変換制御部と、
を備えたことを特徴とする３次元タッチパネル。