JP2008097494A - 座標入力装置および座標検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力を低減できるようにした座標入力装置および座標検出方法を提供する。
【解決手段】 座標入力装置１は、操作面１０Ａの裏に導電層体１１を有する電極シート１０と、表面に抵抗体３３が形成された抵抗体基板３０と、前記電極シート１０と抵抗体基板３０との間に設けられたスペーサ２０とを有し、抵抗体３３の一端が電源５０の電圧Ｖccに接続され、前記導電層体１１が基準抵抗４０を介して接地電位に接続されている。押下時に導電層体１１と抵抗体３３とが接触して出力電圧Ｖｏが出力されるが、非押下時は導電層体１１と抵抗体３３とが離れている。これにより、非押下時における消費電力の低減が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、指示体の座標位置をＸＹ平面座標上で検出する座標入力装置に係わり、特に抵抗体を用いて座標検出を行う座標入力装置および座標検出方法に関する。

従来より、ノートパソコンなどの携帯型のコンピュータ端末装置には、タッチパッドと呼ばれる座標入力装置が搭載されている。このタッチパッドは、マウスなどと同様に端末装置の画面上に表示されたカーソルやポインタを操作するポインティングデバイスであり、ユーザの指やペン先などで操作面に触れたときに、その接触点をセンサで検知し、その接触点の座標値又は接触点の移動により座標値の変位に応じてカーソルやポインタを操作するものである。

以下の特許文献には、抵抗体をジグザグ状（蛇行状）または櫛状などに配線した抵抗体シートと、前記抵抗体と対向する面側に導電膜が設けられた導電シートとから構成される座標入力装置が開示されている。
実開平１−６８５４１号公報 特開昭５９−１０５１８５号公報 特開昭６１−２９２７３０号公報 特開２００４−７０７７１号公報

しかしながら、上記いずれ引用文献に記載された座標入力装置では、常に抵抗体に対して所定の電圧または電流を与えておくことが必要である。したがって、常に抵抗体では電力が消費されていることになるので、消費電力を低減しにくいという問題がある。このため、バッテリーで駆動される、モバイル型ノートパソコンなどの携帯型のコンピュータ端末装置には不向きであるという問題がある。

また上記いずれ引用文献に記載された座標入力装置は、押圧された１点の座標を検出するものであり、２点が同時に押圧されたとき２点の座標をそれぞれ検出することは不可能であった。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、未使用には電源ラインから切り離されるようにして消費電力を低減できるようにした座標入力装置を提供することを目的としている。

また本発明は、２点が同時に押圧された場合であっても、２点の座標をそれぞれ検出することを可能とした座標検出方法を提供することを目的としている。

本発明は、所定の平面領域を有する基板上に、互いに重なることなく一定の間隔を置いて配線された少なくとも一本以上の直線または曲線で形成された抵抗体が設けられた抵抗体基板と、可撓性を有するシートの一面に形成された導電体層を有するとともに前記導電体層が前記抵抗体に対向配置された電極シートと、一端が前記導電体層に接続された基準抵抗と、前記抵抗体基板と前記電極シートとの間に設けられ、非押下時には前記抵抗体と前記導電体層との間に所定の間隔を形成して絶縁状態を保持するとともに、押下時には前記導電体層と前記抵抗体との導通状態を許容するスペーサと、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、押下時（操作時）のみに導電体層と抵抗体とが接触し、非押下時（非操作時）には導電体層と抵抗体とは接触することがないため、座標入力装置全体の消費電力を低減することができる。

上記においては、例えば、前記抵抗体が、ジグザグ状に形成された一本の抵抗線の両端に折り返し部が設けられており、一方の端部の折り返し部と他方の端部の折り返し部との間に設けられたすべての抵抗線が同じ抵抗値で形成され、且つ前記折り返し部が導体で形成されているものである。

上記手段によれば、抵抗体を用いた平面型の座標入力装置を構成することができる。しかも折り返し部を導体で形成したことから、折り返し部の抵抗値が局部的に大きくまたは小さく形成されることがない。よって、抵抗体の長さに対する抵抗値の直線性を良くすることができる。このため、このような抵抗体を用いて求めた出力電圧の検出精度を高めることができる。

または、前記抵抗体が、半径の異なる複数の円弧状の抵抗線を、円の中心と外周との間に所定のピッチで同心円状に配置したものであり、前記抵抗線の一端を先端とし、他端を終端としたときに、内側の抵抗線の先端とその外側に位置する直近の抵抗線の終端とが導電性の連結線を介して連結されるものである。
このような構成でも、抵抗体を用いた平面型の座標入力装置を構成することができる。

あるいは、前記抵抗体が、所定の間隔で並ぶ複数の抵抗線と、前記抵抗線の一端を先端とし、他端を終端としたときに、隣り合う抵抗線の前記先端どうしが所定の抵抗値を有する連結線で連結されるものである。この場合には、すべての前記抵抗線とすべての前記連結線とが同じ抵抗値で形成されるものが好ましい。

上記手段では、櫛状の抵抗体を用いた場合であっても、ジグザグ状の抵抗体同様に、検出精度の高い平面型の座標入力装置とすることができる。

さらには、前記抵抗体が、半径の異なる複数の円弧状の抵抗線を、円の中心と外周との間に所定のピッチで同心円状に配置したものであり、前記抵抗線の一端を先端とし、他端を終端としたときに、内側の抵抗線の先端とその外側に位置する直近の抵抗線の先端とが所定の抵抗値を有する連結線を介して連結されるものである。この場合には、前記連結線の抵抗値が、その連結線の外周側に位置する直近の抵抗線と同じ抵抗値に設定されるものが好ましい。

このように、抵抗体を同心円状に形成しても、抵抗体を用いた平面型の座標入力装置を構成することができる。

また上記においては、前記スペーサが枠状に形成されるものである。
上記手段では、抵抗体と導電体層との間を、非押圧時には絶縁状態に確実に設定し、押圧時には導通接触状態に確実に設定することができる。

あるいは、前記スペーサが絶縁シートで形成されており、この絶縁シートには、前記電極シートが撓み変形させられたときに、前記抵抗体と導電体層とを接続せしめる開口穴が形成されているものである。

上記手段によれば、抵抗体と導電体層とは、予め定めた開口穴を介してのみ接触することができ、抵抗体と導電体層との接触位置を限定することができる。よって、消費電力の低減および動作処理の高速化などを図ることができる。

また本発明は、前記いずれかに記載の座標入力装置を用いた座標検出方法であって、
前記抵抗体の一方の端部を始端、他方の端部を終端および前記基準抵抗の他方の端部を接地電位としたときに、
（ａ）所定の電圧を、前記抵抗体の始端に印加し、前記接地電位に対する前記基準抵抗の一端の電位を第１の電圧として検出する工程と、
（ｂ）所定の電圧を、前記抵抗体の終端に印加し、前記接地電位に対する前記基準抵抗の一端の電位を第２の電圧として検出する工程と、
（ｃ）前記第１の電圧から第１の接触点の座標を求め、前記第２の電圧から第２の接触点の座標を求める工程と、
を有することを特徴とするものである。

上記手段によれば、操作面に対して同時に接触した２点の座標位置を検出することができる。このため、様々なアプリケーションも用いることができる。

本発明の座標入力装置によれば、非押圧時には電極シート側の導電体層と抵抗体基板側の抵抗体とが離れており、押圧時のみに接触する構成であるので、消費電力することができる。

また本発明の座標検出方法によれば、操作面に対して２点が同時に押圧された操作が行われた場合でも、２点の座標をそれぞれ検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る座標入力装置の全体の構成を示す概略構成図である。

図１に示すように、本発明の座標入力装置１は、主にユーザの指やペン先などのような指示体２により操作される操作面を有している電極シート１０と、この電極シート１０に対して対向配置された抵抗体基板３０とを有し、前記電極シート１０と抵抗体基板３０との間に設けられたスペーサ２０とから構成されている。このような、座標入力装置１は、例えばノート型コンピュータ（ノートＰＣ）の操作面にキーボートとともに併設されている。

電極シート１０は、例えばＰＥＴなど可撓性のフィルムシートを母材としており、その表面（Ｚ１側の面）には操作面１０Ａが設けられている。電極シート１０の下面（Ｚ２側の面）には金、銀または銅、あるいはこれらを含む合金などを薄膜状に成膜して、あるいは樹脂と混合して形成した導電体層１１が所定の面積で形成されている。この導電体層１１は電極として機能するものであり、電極を形成する導電体層１１のほぼ一面すべてが同電位に形成されている。

抵抗体基板３０は、例えばガラスエポキシ樹脂など絶縁性の基板３１を有しており、この基板３１の表面（対向面）３２の所定の平面領域内には抵抗体３３が露出された状態で形成されている。なお、抵抗体３３の詳細については各実施の形態として後述する。

スペーサ２０は絶縁材料で形成されており、抵抗体３３が形成された抵抗体基板３０の対向面（上面）と、導電体層１１が形成された電極シートの対向面（下面）との間に設けられている。図１に示す実施の形態のスペーサ２０は枠形状をしており、その内側は板厚方向に貫通する開口部２０ａが形成されている。抵抗体３３と導電体層１１とは開口部２０ａを介して対向するとともに、一定（スペーサ２０の板厚寸法分）の間隔が保持されている。

このため、非押下時には前記間隔が保持されるため、導電体層１１と抵抗体３３との間の絶縁状態が維持される。一方、電極シート１０の操作面１０ＡをＺ２方向に押下した押下時には、前記電極シート１０が撓み変形させられるため、前記導電体層１１が抵抗体３３の表面に接触し導通する。なお、以下においては、電極シート１０の操作面１０Ａに対する押下点をＰ０とし、導電体層１１と抵抗体３３との接触点をＰ１、あるいはＰ２として説明する。

電極シート１０には、所定の抵抗値Ｒｄを有する基準抵抗４０の一端４１側が接続されている。前記抵抗体３３の一端は電圧Ｖccからなる電源５０の＋端子５１に接続されている。なお、この実施の形態では前記基準抵抗４０の他端４２と前記電源５０の−端子（図示せず）はともにＧＮＤに接続されており、基準となる接地電位（０[ｖ]）に保持されている。そして、前記基準抵抗４０の一端４１に、この座標入力装置１の出力端子Ｔが接続されており、この出力端子Ｔから出力電圧Ｖｏが出力される。

非押下時では、導電体層１１と抵抗体３３とが非接触状態にある。このため、前記抵抗体３３および基準抵抗４０には電圧は印加されず、したがって電流も流れないため、消費電力をほぼ０とすることができる。このとき、出力端子Ｔは前記基準抵抗４０を介して接地電位に接続されているため、座標入力装置１の出力電圧Ｖｏの出力はほぼ０[ｖ]である。

一方、押下時では、導電体層１１と抵抗体３３とが接触点Ｐ１で接触する。このとき、抵抗体３３と基準抵抗４０の両端に電圧Ｖccが印加されて電流が流れるため、抵抗体３３と基準抵抗４０において電力が消費される。

前記抵抗体３３の一方の端部（始端）３３Ａ１と前記接触点Ｐ１までの抵抗値をＲｓとすると、前記座標入力装置の出力電圧Ｖｏは、基準抵抗４０の抵抗値Ｒｄと抵抗体３３Ａの抵抗値Ｒｓとによる抵抗分割比Ｒｄ／（Ｒｓ＋Ｒｄ）により、Ｖｏ＝Ｒｄ／（Ｒｓ＋Ｒｄ）・Ｖccに決定される。

このように、本願発明では、電流は非押下時には流れず、押下時のみに流れるようになるため、座標入力装置１の消費電力を低減することができる。よって、座標入力装置１を搭載したモバイルＰＣなどにおいては、バッテリー寿命を長持ちさせることが可能となる。

次に、抵抗体３３の具体的な実施形態について説明する。
図２は本発明の第１の実施の形態に係る抵抗体を示す平面図、図３Ａは接触点Ｐ１のＸ方向における位置と出力電圧Ｖｏとの関係を示すグラフ、図３Ｂは接触点Ｐ１のＸ方向の位置とＹ方向の位置との関係を示すグラフである。また図４は第１の実施の形態の変形例を示す抵抗体の平面図である。

図２に第１の実施の形態として示す抵抗体３３Ａは、一本の抵抗線３３ａが複数の折り返し部３３ｂでジグザグ状（または蛇行状）に折り返されるとともに、互いに重なることなく一定の間隔を置いて形成されたものである。

ここで、抵抗線３３ａが延びる方向がＹ方向であり、折り返された抵抗線３３ａが重なった状態で延びる方向がＸ方向である。なお、前記複数の折り返し部３３ｂはＹ方向の両端に設けられている。また最も右側に位置する抵抗線３３ａの先端が、抵抗体３３Ａの始端３３Ａ１であり、最も左側に位置する抵抗線３３ａの末端が、抵抗体３３Ａの終端３３Ａ２である。

前記抵抗線３３ａは、例えば銀・カーボンンと樹脂とを混合する、あるいはインジウム錫酸化物を蒸着するなどして形成されている。抵抗線３３ａの幅寸法は、例えば１００μｍ程度であり、図示Ｘ方向のパターン幅（ピッチ寸法）は１００μｍ程度である。したがって、前記基板３１の表面（対向面）３２には、多数のジグザグ線からなる抵抗線３３ａが密集する状態で配線されている。

ここで、横軸を接触点Ｐ１のＸ方向における位置、縦軸を出力端子Ｔにおける出力電圧Ｖｏとすると、両者の関係は図３Ａに示すような関係になる。なお、図３Ａ中に示す符号Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・Ｊは、図２にてＹ方向の一方の折り返し部３３ｂと他方の折り返し部３３ｂとの間に設けられる１０の各抵抗線３３ａを示しており、符号Ａが最も始端３３Ａ１側に位置する抵抗線３３ａであり、この隣の抵抗線３３ａが符号Ｂである。そして、符号Ｊが最も終端３３Ａ２側の抵抗線３３ａを示しているが、なお、前記符号はＡないしＪの１０個に限られるものではなく、これよりも多くても良いし少なくてもよい。

図３Ａに示すように、指示体２を操作面１０Ａ上でＹ方向に滑らせると、すなわち押下点Ｐ０（接触点Ｐ１）を抵抗体３３Ａの始端３３Ａ１から終端３３Ａ２に向かって抵抗線３３ａに沿って移動させると、それに逆比例して前記出力電圧Ｖｏが小さくなる。これは、始端３３Ａ１と接触点Ｐ１との間の抵抗値Ｒｓが、指示体２の移動距離に比例して増大し、前記抵抗分割比Ｒｄ／（Ｒｓ＋Ｒｄ）が比例して減少するからである。したがって、図３Ａの縦軸はＹ方向の座標位置をも示している。

なお、図３Ａ中の白丸印は、Ｙ方向の座標をＹ０ないしＹ１０で１０等分（図１参照）し、指示体２を一定の座標Ｙ５に一致させた状態でＸ１方向に順に移動させたときに、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・Ｊで示す各抵抗線３３ａと支持体２との各接触点Ｐ１における出力電圧Ｖｏをそれぞれ示している。

一方、接触点Ｐ１のＸ方向の位置とＹ方向の位置との関係は、図３Ｂに示すようになる。例えば、接触点Ｐ１がＡを、始端３３Ａ１から最初の折り返し部３３ｂまでＹ１０の方向に抵抗線３３ａ上を移動させたときには、接触点Ｐ１のＸ方向の座標位置は変わらないがＹ方向の座標位置はＹ０からＹ１０まで正の傾き（右肩上がり）で変化する。同様に、接触点Ｐ１が、Ｂの抵抗線３３ａ上を最初の折り返し部３３ｂから次の折り返し部３３ｂまでＹ０方向に移動するときには、接触点Ｐ１のＸ方向の座標位置は一定（Ｂのまま）であるが、Ｙ方向の座標位置は座標Ｙ１０からＹ０まで負の傾き（右肩下がり）で移動する。以下同様に、符号Ｃ，Ｅ，Ｇ，Ｉの範囲では接触点Ｐ１がＡの抵抗線３３ａ上を移動する場合と同様右肩上がりとなり、符号Ｄ，Ｆ，Ｈ，Ｊの範囲では接触点Ｐ１がＢの抵抗線３３ａ上を移動する場合と同様右肩下がりとなる。

そして、図３Ａに示すように、接触点Ｐ１のＸ座標と、出力電圧ＶｏおよびＹ座標とは一対一で対応する。このため、座標入力措置の出力電圧Ｖｏから、接触点Ｐ１の位置、すなわち指示体２の操作面１０Ａ上での座標を特定することができる。

ところで、ジグザグ線からなる抵抗線３３ａを形成する両端の折り返し部３３ｂは、ほぼ１８０度の角度で折り返すように配線されており、この部分では抵抗体３３Ａの線形性が崩れ抵抗値Ｒｓの大きさが局部的に大きくまたは小さく形成される場合がある。このため、実際の接触点Ｐ１の位置と出力電圧Ｖｏとの関係は、図３Ａに示すような直線にはならず、座標入力装置の精度が低下することがある。

そこで、図４に示す実施の形態はこの点を改良したものである。図４に示す実施の形態では、前記折り返し部３３ｂの代わりに、抵抗体３３Ａの端部に金、銀または銅等からなる、あるいはこれら金属と樹脂を混合した、十分低抵抗である導体性連結線（連結線）３４を形成し、隣り合う抵抗線３３ａの間を前記導体性連結線３４で連結している。このようにすると、抵抗体３３Ａの抵抗値Ｒｓの大きさが局部的に大きくまたは小さく形成されることなく安定させることができる。よって、接触点Ｐ１の位置と出力電圧Ｖｏとの関係を、図３Ａに示すような直線に近づけることが可能となり、より精度の高い座標入力装置とすることができる。

図５は本発明の第２の実施の形態に係る抵抗体を示す平面図、図６は第２の実施の形態に係る抵抗体を用いた場合の接触点Ｐ１のＸ方向位置と出力電圧Ｖｏとの関係を示すグラフである。

第２の実施の形態に示す抵抗体３３Ｂは櫛状または簾状をしている。すなわち、Ｙ方向に直線状に形成された複数の抵抗線３３ａがＸ方向に所定のパターン間隔（ピッチ）で並べられている。各抵抗線３３ａはすべて同じ長さおよび同じ幅寸法で形成されており、したがって個々の抵抗線３３ａの全長の抵抗値はすべて同じ一定の抵抗値Ｒａ（ただし、１０・Ｒａ＝Ｒｓ）を有している。

Ｘ方向において隣り合う抵抗線３３ａと抵抗線３３ａとの間は一方の端部のみが抵抗性連結線（連結線）３５を介して接続されており、他方の端部は開放端で形成されている。そして、前記抵抗性連結線３５は、前記各抵抗線３３ａと同じ大きさの抵抗（抵抗値Ｒａ）で形成されている。

指示体２による接触点Ｐ１の位置を符号Ａの抵抗線３３ａに沿って、Ｙ０側の始端３３Ａ１からＹ１０側の他方の開放端まで移動させると、Ａの抵抗線３３ａの抵抗値を直線的に変化させることができる。同様に、接触点Ｐ１を符号Ｂの抵抗線３３ａに沿って、Ｙ０側の一方の端部からＹ１０側の開放端まで移動させると、Ｂの抵抗線３３ａの抵抗値を直線的に変化させることができ、その他の抵抗線においても同様である。

ここで、抵抗性連結線３５を、仮に銅などの低抵抗の導電材料で形成した場合、前記接触点Ｐ１のＸ方向位置と出力電圧Ｖｏとの関係は図６の一点鎖線のような非連続的なグラフとなるため、指示体２（接触点Ｐ１）の位置を特定することが不可能である。

そこで、第２の実施の形態では、前記抵抗性連結線３５を低抵抗の導電材料よりも大きな抵抗値を有する抵抗材料で形成し、しかもその抵抗値の大きさを前記各抵抗線３３ａの全長の抵抗値と同じ値Ｒａに設定している。

このため、符号Ａの抵抗線３３ａの開放端の位置における電圧と、Ｂの抵抗線３３ａのＹ０側の先端の位置での電圧とが一致する。よって、接触点Ｐ１をＡの抵抗線３３ａの先端からＢの抵抗線３３ａの先端に移動させた場合、それはあたかも接触点Ｐ１をＡの抵抗線３３ａの先端からその開放端まで移動させた場合と同様の結果となる。すなわち、電気的にはＡの抵抗線３３ａの開放端とＢの先端とは等価となり、これはその他の抵抗線においても同様である。すなわち、第２の実施の形態に示す抵抗体３３Ｂでは、始端３３Ａ１側の位置する抵抗線３３ａの開放端の電位と、これに隣接する終端側の抵抗線３３ａの先端の電位とが同じであるため、各抵抗線３３ａがジグザグ線の場合同様に連続的に配線されているものと見なすことができる。したがって、接触点Ｐ１のＸ方向位置と出力電圧Ｖｏとの関係は、図６中の実線（図３Ａと同様）で示すような連続的なものとすることができる。よって、出力電圧Ｖｏから接触点Ｐ１のＸ、Ｙの座標を特定することが可能である。

なお、第２の実施の形態に示す抵抗体３３Ｂを用いた場合には、接触点Ｐ１のＹ方向の移動については、Ｙ方向に延びしろを有するＡないしＪの抵抗線３３ａで細かく検知し、Ｘ方向の移動については各抵抗線３３ａ間に設けた抵抗性連結線３５を用いて検知することができる。よって、第２の実施の形態に示す抵抗体３３Ｂを用いた場合においても、第１の実施の形態同様に精度の高い座標入力装置とすることが可能である。

図７は本発明の第３の実施の形態を示すに係る抵抗体を示す平面図、図８Ａは第３の実施の形態に係る抵抗体を用いた場合の接触点Ｐ１の周方向の位置と出力電圧Ｖｏとの関係を示すグラフ、図８Ｂは接触点Ｐ１の周方向の位置と角度位置との関係を示すグラフである。

第３の実施の形態に示す抵抗体６０Ａは、半径方向に一定のピッチで略同心円状に形成された複数の円弧状の抵抗線６１により形成されている。このような抵抗体６０Ａが、前記抵抗体基板３０を形成する基板３１の表面に露出する状態で形成されている。

なお、本実施の形態に示す抵抗体６０Ａは、最外周側に設けられた抵抗線６１を符号Ａの抵抗線６１とし、順に符号Ｂ，Ｃ，・・・・Ｊと１０本の抵抗線６１で形成した場合を示しているが、抵抗線６１の数は、これよりも多くてもよいし少なくともよい。

ＡないしＪの抵抗線６１は、上記同様例えば銀・カーボンと樹脂を混合する、あるいはインジウム錫酸化物を蒸着するなどして形成されている。抵抗線６１の幅寸法は、例えば１００μｍ程度であり、図示半径方向のパターン幅（ピッチ寸法）は１００μｍ程度である。

１本の抵抗線６１は、１つの円の一部に欠損部６４を有する円弧状である。前記欠損部６４を挟んで、１本の抵抗線６１の図示右側に位置する端部を先端６２、図示左側に位置する端部を末端６３とする。

１本の抵抗線６１は先端６２から末端６３までの長さ（全長）を有しており、これら全長は最外周側のＡの抵抗線６１が最も長く、中心のＪの抵抗線６１が最も短い。このため、ＡないしＪの各抵抗線６１の抵抗値は、最外周側のＡの抵抗線６１が最大であり、内周に向かうにしたがって順に小さくなり、中心のＪの抵抗線６１が最小である。

外周側の抵抗線６１の末端６３と、その内側に隣接する直近の抵抗線６１の先端６２とは金、銀又は銅等からなる、あるいはこれら金属と樹脂を混合した、十分低抵抗である導体性連結線６５でそれぞれ連結されている。すなわち、抵抗体６０Ａは、最外周側のＡの抵抗線６１の先端６２から中心側のＡの抵抗線６１の末端６３まで、その間に位置するＢないしＩの抵抗線６１を含んで全体として直列に接続されている。

そして、最外周側のＡの抵抗線６１の先端６２を、特に始端６２ａと呼び、最内周側のＪの抵抗線６１の末端６３を、特に終端６３ａと呼ぶことにすると、前記始端６２ａは電源５０の＋端子５１に接続されているが、前記終端６３ａはいずれにも接続されておらず電気的には浮いた状態にある。

このような抵抗体６０Ａを有する座標入力装置１において、指などの指示体２で操作面１０Ａを押圧して移動させると、電極シート１０と抵抗体６０Ａとがいずれかの接触点Ｐ１を介して接触する。このため、上記同様に記抵抗体６０Ａの始端６２ａと前記接触点Ｐ１までの抵抗値Ｒｓと基準抵抗４０の抵抗値Ｒｄとの抵抗分割比Ｒｄ／（Ｒｓ＋Ｒｄ）により、前記座標入力装置の出力電圧ＶｏをＶｏ＝Ｒｄ／（Ｒｓ＋Ｒｄ）・Ｖccとして出力される。

このため、指示体２を動かして接触点Ｐ１を、Ａの抵抗線６１の先端（始端６２ａ）からＪの抵抗線６１の末端（終端６３ａ）に向かって周方向に移動させると、接触点Ｐ1の周方向の位置と出力電圧Ｖｏとの関係は図８Ａのグラフとして示される。同時に、接触点Ｐ１の半径方向の位置と角度位置との関係は図８Ｂのグラフとして示される。

なお、図８Ａおよび図８Ｂの横軸は接触点Ｐ１の周方向の位置、すなわち接触点Ｐ１を、Ａの抵抗線６１の先端（始端６２ａ）からＪの抵抗線６１の末端（終端６３ａ）に向かって周方向右回りに移動させた場合として示している。したがって、横軸中の符号Ａ，Ｂ、Ｃ・・・Ｊは、各ＡないしＪの抵抗線６１の長さ（全長）に相当する。また図８Ｂでは、便宜上、角度位置を先端６２が並ぶ方向を０度の方向とし、且つ末端６３が並ぶ半径方向を３６０度の方向としている。０度と３６０度との間を周方向において均等に４分割した９０度ごとの方向がそれぞれＸ（＋）、Ｘ（−）、Ｙ（＋）、Ｙ２（−）の各方向である（図７参照）。

図８Ａに示すように、接触点Ｐ１の周方向の位置と出力電圧Ｖｏとは一対一で対応する。このため、上記同様この座標入力装置では出力電圧Ｖｏを得ることにより、接触点Ｐ１の位置、すなわち指示部の操作面１０Ａ上での位置を検出し、これから座標位置を特定することができる。

図９は本発明の第４の実施の形態に係る抵抗体の平面図である。第４の実施の形態に示す抵抗体６０Ｂは、図５に示す第２の実施の抵抗体３３Ｂの変形例であるとともに、図７に示す図第３の実施の形態に示す抵抗体６０Ａの変形例でもある。

すなわち、図７同様に複数の円弧状の抵抗線６１が同心円状に設けられている。ただし、各抵抗線６１の末端６３は図５同様の開放端で形成されている。一方、半径方向に隣り合う先端６２どうしは、所定の抵抗値からなる抵抗性連結線６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅ，６５ｆ，６５ｇ，６５ｈ，６５ｉを介して接続されている。

前記抵抗性連結線６５ａないし抵抗性連結線６５ｉの各抵抗値の大きさは異なる。すなわち、抵抗性連結線６５ａは前記Ａの抵抗線６１と同じ大きさの抵抗で形成され、抵抗性連結線６５ｂは前記Ｂの抵抗線６１と同じ大きさの抵抗で形成され、抵抗性連結線６５ｃは前記Ｃの抵抗線６１と同じ大きさの抵抗で形成されるというように、各抵抗性連結線６５ａないし５４Ｊの抵抗値はその外周に位置する直近の抵抗線６１と同じ値に設定されている。

このため、第２の実施の形態同様に、Ａの抵抗線６１の末端６３とＢの抵抗線６１の先端６２とが同じ電圧となり、以下同様にＩの抵抗線６１の末端６３とＪの抵抗線６１の先端６２とが同じ電圧となる。

よって、例えば接触点Ｐ１をＡの抵抗線６１の始端６２ａからＢの抵抗線６１の先端６２に半径方向に移動させた場合には、それはあたかも接触点Ｐ１をＡの抵抗線６１の始端６２ａから周方向右回りにＡの抵抗線６１の末端６３まで移動させた場合と等価となり、これはその他の抵抗線でも同様である。すなわち、電気的には、外周側に位置する抵抗線６１の末端６３とその内側に位置する直近の抵抗線６１の先端６２とが接続されているのと等価と見なせることになる。

この結果、第４の実施の形態に示す抵抗体６０Ｂを用いた場合でも、接触点Ｐ１の周方向の位置と出力電圧Ｖｏとの関係は図８Ａと同様となり、接触点Ｐ１の周方向の位置と角度位置との関係は図８Ｂと同様となる。よって、上記同様この座標入力装置１でも出力電圧Ｖｏを得ることにより、接触点Ｐ１の位置、すなわち指示部の操作面１０Ａ上での押下点Ｐ０を検出し、その座標位置を求めることが可能である。

次に、操作面で任意の２点が同時に押下された場合において、前記２点の座標位置を検出する方法を図１０、図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。

図１０は本発明の座標検出方法を示す説明図、図１１Ａは第１の工程における接触点Ｐ１のＸ方向における位置と出力電圧（第１の電圧）Ｖｏとの関係を示すグラフ、図１１Ｂは第２の工程における接触点Ｐ２のＸ方向における位置と出力電圧（第２の電圧）Ｖｏとの関係を示すグラフである。なお、図１１Ａの内容は上記図３Ａと同様である。

以下においては、第１の実施の形態に係る抵抗体を用いて説明するが、その他第２ないし第４の実施の形態やこれらの変形例を用いた場合も同様に適用可能である。また図１０に示すように、任意の２点の接触点Ｐ１，Ｐ２のうち、抵抗体３３Ａの始端３３Ａ１に近い方の接触点をＰ１とし、終端３３Ａ２側に近い方の接触点をＰ２とする。

この検出方法では、電源５０の電圧Ｖccが抵抗体３３Ａの始端３３Ａ１と終端３３Ａ２に対して切り換えられて印加される。切り換えは、例えば電源５０と始端３３Ａ１および終端３３Ａ２との間に設けられた切換部材５２などを用いることにより実現できる。

まず第１の工程では、切換部材５２を抵抗体３３Ａの始端３３Ａ１側（ａ側）に設定する。そして、抵抗体３３Ａの始端３３Ａ１と基準抵抗４０の他端４２との間に、基準抵抗４０の他端４２を接地電位（０基準）とする電圧Ｖccを印加し、このとき接地電位（０基準）に対する接触点Ｐ１の電位を検出する。

次に第２の工程では、切換部材５２を抵抗体３３Ａの終端３３Ａ２側（ｂ側）に切り換える。そして、抵抗体３３Ａの終端３３Ａ２と基準抵抗４０の他端４２との間に、基準抵抗４０の他端４２を接地電位（０基準）とする電圧Ｖccを印加し、このとき接地電位（０基準）に対する接触点Ｐ２の電位を検出する。

ここで、始端３３Ａ１から接触点Ｐ１までの抵抗値ｒ１と、始端３３Ａ１から接触点Ｐ２までの抵抗値ｒ２とを比較すると、接触点Ｐ１の方が始端３３Ａ１に近いため前者の方が小さい（ｒ１＜ｒ２）。よって、第１の工程で検出される出力電圧Ｖｏは、前者（始端３３Ａ１から接触点Ｐ１まで）の抵抗値ｒ１と基準抵抗４０の抵抗値Ｒｄとの抵抗分割比（ｒ１／（ｒ１＋Ｒｄ））により定まる。このため、第１の工程における接触点Ｐ１のＸ方向における位置と出力電圧（第１の電圧）Ｖｏとの関係は、上記図３Ａと同じ特性を示す図１１Ａとなる。

一方、終端３３Ａ２から接触点Ｐ１までの抵抗値ｒ１’と、終端３３Ａ２から接触点Ｐ２までの抵抗値ｒ２’とを比較すると、接触点Ｐ２の方が終端３３Ａ２に近いため後者の方が小さい（ｒ１’＞ｒ２’）。よって、第２の工程で検出される出力電圧Ｖｏは、後者（終端３３Ａ２から接触点Ｐ２まで）の抵抗値ｒ２’と基準抵抗４０の抵抗値Ｒｄとの抵抗分割比（ｒ２’／（ｒ２’＋Ｒｄ））により定まる。このため、第２の工程における接触点Ｐ２のＸ方向における位置と出力電圧（第２の電圧）Ｖｏとの関係は図１１Ｂに示すグラフとなる。

なお、図１１Ａと図１１Ｂのグラフは、第１の工程および第２の工程において、抵抗体３３Ａに対する電圧Ｖccの方向が異なるだけ（始端側に印加するか終端側に印加するか）である。このため、両グラフは基本的には右肩上がりか、または右肩下がりかの違いしかない。

第３の工程では、第１の工程で検出された出力電圧（第１の電圧）Ｖｏから接触点Ｐ１の座標を求め、且つ第２の工程で検出された出力電圧（第２の電圧）Ｖｏから接触点Ｐ２の座標を求めることにより、２つの接触点Ｐ１，Ｐ２をほぼ同時に求められる。

上記において、検出された出力電圧（第１の電圧）Ｖｏまたは出力電圧（第２の電圧）Ｖｏから２つの接触点Ｐ１，Ｐ２の各座標を求めるには、例えば図１２に示すような制御手段が使用される。図１２は出力電圧Ｖｏから接触点Ｐ１，Ｐ２の各座標を求める制御手段の構成を示すブロック図である。

図１２に示すように、制御手段８０は、出力電圧ＶｏからデジタルデータＤａに変換するＡ／Ｄ変換部材８１、デジタルデータＤａと各座標とを対応付けたテーブルを記憶したメモリ８２と、このメモリ８２にアクセスして出力電圧ＶｏのデジタルデータＤａから対応する座標を特定する制御部８３などを有するものとして構成されている。

ところで、上記の各実施の形態においては、電極シート１０の下面に設けられた前記導電体層１１が、抵抗体３３Ａ，３３Ｂ、６０Ａあるいは６０Ｂなどに対して任意の位置で接触することができる構成である。このため、前記メモリ８２内のテーブル数が増えると、メモリ８２の容量も増大するとともに制御部８３の負担も大きくなるため、結果として処理動作に時間がかかり消費電力の増大、あるいは検出精度が低くなるなどの弊害を招く。

そこで、このような弊害を防止するには、前記電極シート１０の導電体層１１と抵抗体３３Ａ，３３Ｂ、６０Ａあるいは６０Ｂとの接触位置を制限することが有効である。

図１３は接触位置を制限するための実施の形態としてスペーサの平面図を示しＡはスペーサの第１例、Ｂはスペーサの第２例である。なお、図１３のＡに示す四角形状のスペーサ２０Ａが、図２、図５、図４に示した抵抗体３３Ａ，３３Ｂ用であり、図１３のＢに示す円形状のスペーサ２０Ｂが上記図７、図９に示した抵抗体６０Ａ，６０Ｂ用である。

図１３のＡ，Ｂに示すスペーサ２０Ａ，Ｂは、ともにフィルム状の絶縁シート２１が用意され、前記絶縁シート２１上の予め定めた複数の接触位置に開口穴２１ａを形成したものである。

このため、操作面１０Ａ上の押下点Ｐ０が、前記いずれかの開口穴２１ａに対応するものである場合には、前記電極シート１０の導電体層１１と抵抗体３３Ａ，３３Ｂ、６０Ａあるいは６０Ｂとの間が前記開口穴２１ａを介して導通され、前記押下点Ｐ０に対する接触位置の出力電圧Ｖｏが出力される。

一方、操作面１０Ａ上の押下点Ｐ０が、前記いずれかの開口穴２１ａにも対応するものでない場合には、前記電極シート１０の導電体層１１と抵抗体３３Ａ，３３Ｂ、６０Ａあるいは６０Ｂとの間が非導通状態となるため、出力電圧Ｖｏは０[ｖ]が維持される。

よって、予め定めた所定の接触位置に対応する押下点Ｐ０が操作された場合に限り、その座標を検出することができる。

このように、上記実施の形態では、接触位置を制限し、接触位置に対応する押下点Ｐ０が押された場合に限り出力電圧Ｖｏが出力され、それ以外の場合には検出されないため、消費電力を低減することができ、さらには検出精度や検出速度を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る座標入力装置の全体の構成を示す概略構成図、 本発明の第１の実施の形態に係る抵抗体を示す平面図、 接触点Ｐ１のＸ方向における位置と出力電圧Ｖｏとの関係を示すグラフ、 接触点Ｐ１のＸ方向の位置とＹ方向の位置との関係を示すグラフ、 第１の実施の形態の変形例を示す抵抗体の平面図、 本発明の第２の実施の形態に係る抵抗体を示す平面図、 第２の実施の形態に係る抵抗体を用いた場合の接触点Ｐ１のＸ方向位置と出力電圧Ｖｏとの関係を示すグラフ、 本発明の第３の実施の形態を示すに係る抵抗体を示す平面図、 第３の実施の形態に係る抵抗体を用いた場合の接触点Ｐ１の周方向の位置と出力電圧Ｖｏとの関係を示すグラフ、 接触点Ｐ１の周方向の位置と角度位置との関係を示すグラフ、 本発明の第４の実施の形態に係る抵抗体の平面図、 第２の工程における接触点Ｐ２のＸ方向における位置と出力電圧（第２の電圧）Ｖｏとの関係を示すグラフ、 第１の工程における接触点Ｐ１のＸ方向における位置と出力電圧（第１の電圧）Ｖｏとの関係を示すグラフ、 第２の工程における接触点Ｐ２のＸ方向における位置と出力電圧（第２の電圧）Ｖｏとの関係を示すグラフ、 出力電圧Ｖｏから接触点Ｐ１，Ｐ２の各座標を求める制御手段の構成を示すブロック図、 接触位置を制限するための実施の形態としてスペーサの平面図、

符号の説明

１ 座標入力装置
１０ 電極シート
１１ 導電体層
２０ スペーサ
２１ａ 開口穴
３０ 抵抗体基板
３１ 基板
３３，３３Ａ，３３Ｂ，６０，７０ 抵抗体
３４ 導体性連結線（連結線）
３５ 抵抗性連結線（連結線）
４０ 基準抵抗
５０ 電源
６５ 導体性連結線
６５ａ〜６５ｉ 抵抗性連結線
８０ 制御手段
８１ Ａ／Ｄ変換部材
８２ メモリ
８３ 制御部
Ｒｓ 抵抗体の抵抗値
Ｒｄ 基準抵抗の抵抗値

Claims (10)

1. 所定の平面領域を有する基板上に、互いに重なることなく一定の間隔を置いて配線された少なくとも一本以上の直線または曲線で形成された抵抗体が設けられた抵抗体基板と、可撓性を有するシートの一面に形成された導電体層を有するとともに前記導電体層が前記抵抗体に対向配置された電極シートと、一端が前記導電体層に接続された基準抵抗と、前記抵抗体基板と前記電極シートとの間に設けられ、非押下時には前記抵抗体と前記導電体層との間に所定の間隔を形成して絶縁状態を保持するとともに、押下時には前記導電体層と前記抵抗体との導通状態を許容するスペーサと、を有することを特徴とする座標入力装置。
2. 前記抵抗体が、ジグザグ状に形成された一本の抵抗線の両端に折り返し部が設けられており、一方の端部の折り返し部と他方の端部の折り返し部との間に設けられたすべての抵抗線が同じ抵抗値で形成され、且つ前記折り返し部が導体で形成されている請求項１記載の座標入力装置。
3. 前記抵抗体が、半径の異なる複数の円弧状の抵抗線を、円の中心と外周との間に所定のピッチで同心円状に配置したものであり、前記抵抗線の一端を先端とし、他端を終端としたときに、内側の抵抗線の先端とその外側に位置する直近の抵抗線の終端とが導電性の連結線を介して連結される請求項１記載の座標入力装置。
4. 前記抵抗体が、所定の間隔で並ぶ複数の抵抗線と、前記抵抗線の一端を先端とし、他端を終端としたときに、隣り合う抵抗線の前記先端どうしが所定の抵抗値を有する連結線で連結される請求項１記載の座標入力装置。
5. すべての前記抵抗線とすべての前記連結線とが同じ抵抗値で形成される請求項４記載の座標入力装置。
6. 前記抵抗体が、半径の異なる複数の円弧状の抵抗線を、円の中心と外周との間に所定のピッチで同心円状に配置したものであり、前記抵抗線の一端を先端とし、他端を終端としたときに、内側の抵抗線の先端とその外側に位置する直近の抵抗線の先端とが所定の抵抗値を有する連結線を介して連結される請求項１記載の座標入力装置。
7. 前記連結線の抵抗値が、その連結線の外周側に位置する直近の抵抗線と同じ抵抗値に設定される請求項６記載の座標入力装置。
8. 前記スペーサが枠状に形成される請求項１ないし７のいずれかに記載の座標入力装置。
9. 前記スペーサが絶縁シートで形成されており、この絶縁シートには、前記電極シートが撓み変形させられたときに、前記抵抗体と導電体層とを接続せしめる開口穴が形成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の座標入力装置。
10. 前記請求項１ないし９のいずれかに記載の座標入力装置を用いた座標検出方法であって、
    前記抵抗体の一方の端部を始端、他方の端部を終端および前記基準抵抗の他方の端部を接地電位としたときに、
    （ａ）所定の電圧を、前記抵抗体の始端に印加し、前記接地電位に対する前記基準抵抗の一端の電位を第１の電圧として検出する工程と、
    （ｂ）所定の電圧を、前記抵抗体の終端に印加し、前記接地電位に対する前記基準抵抗の一端の電位を第２の電圧として検出する工程と、
    （ｃ）前記第１の電圧から第１の接触点の座標を求め、前記第２の電圧から第２の接触点の座標を求める工程と、
    を有することを特徴とする座標検出方法。

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