JP2565986B2 - タッチ座標入力装置 - Google Patents

タッチ座標入力装置

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JP2565986B2 JP16360688A JP16360688A JP2565986B2 JP 2565986 B2 JP2565986 B2 JP 2565986B2 JP 16360688 A JP16360688 A JP 16360688A JP 16360688 A JP16360688 A JP 16360688A JP 2565986 B2 JP2565986 B2 JP 2565986B2
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【発明の詳細な説明】 [目次] 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第6図) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用(第5図) 実施例(第1〜4図) 発明の効果 [概要] 抵抗膜が設けられたタッチパネルの各端子からみたイ
ンピーダンスを測定してタッチパネル上の接触位置座標
を求めるタッチ座標入力装置に関し、 指示物の容量が比較的大きくても高精度で位置座標を
検出することを目的とし、 基板上に抵抗膜を配置し、対向する一対以上の端子を
該抵抗膜に設けたタッチパネルと、各該対の両端子を同
電位に保って一方の該端子から見たインピーダンスと他
方の該端子から見たインピーダンスとを測定するインピ
ーダンス測定手段と、該タッチパネルへの指示物の接触
前及び接触中において測定された該インピーダンスを用
い該接触位置の座標を算出する接触位置座標演算手段
と、を有するタッチ座標入力装置において、測定された
該インピーダンスから該指示物のインピーダンスを求
め、該指示物のインピーダンスが所定値以上である場合
には該指示物のインピーダンス及び算出された該接触位
置座標に応じて該接触位置座標を補正する位置座標補正
手段を備えて構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は抵抗膜が設けられたタッチパネルの各端子か
らみたインピーダンスを測定してタッチパネル上の接触
位置座標を求めるタッチ座標入力装置に関する。
[従来の技術] 第6図は従来のタッチ座標入力装置(特開昭60-18191
3号公報)の原理構成を示す。
抵抗膜10の両端部には端子L、Rが設けられ、この端
子Lは演算増幅器で構成したボルテージホロア12の入力
端子に接続され、端子Rはボルテージホロア12の出力端
子に接続されており、端子Lと端子Rは同電位になって
いる。抵抗膜10上の指示点Pに人体の指14を接触させる
と、抵抗膜10には端子L及び端子Rから指示点P側へ電
流が流れ、両電流が指14を流れる。また、端子Rから指
示点Pへ流れた電流は、ボルテージホロア12の入力イン
ピーダンスが無限大とみなせるので、指示点Pから端子
L側には流れない。
したがって、LP間の電圧がRP間の電圧に等しくなり、
かつ、端子L側から見たインピーダンスはRP間の抵抗膜
10が切除されたものに等しい。
ここで、抵抗膜10には絶縁膜が被着されており、人体
及びこの絶縁膜の合成インピーダンス(本明細書では単
に指示物(人体を含む)のインピーダンスまたは容量と
いう。)は容量CBで近似することができる。また、抵
抗膜10の抵抗値はこの容量CBに比し充分小さい。した
がって、端子L側から見たインピーダンスは容量CX
なり、上記条件の下でこの容量CXを計算すると、 CX=CSX+CB{R1-X/(RX1-X)} ……(1) となる。
ここに、 RXは抵抗膜10のLP間の抵抗値、 R1-Xは抵抗膜10のRP間の抵抗値、 CSXは端子Lとアース間の浮遊容量である。
端子Lは可変発振器16の入力端子に接続されており、
可変発振器16はこの入力端子に接続されたコンデンサの
容量値に反比例する周波数のパルスを出力する。したが
って、一定時間内に可変発振器16から出力されるパルス
の個数Nを係数し、次式 C=K/N(Kは定数) ……(2) により容量CXを求めることができる。また、浮遊容量
SXは、CB=0、すなわち抵抗膜10に指14を接触する
前の容量CXに等しいので、これも測定することができ
る。
次に、ボルテージホロア12の入力端子を端子Rに接続
し、ボルテージホロア12の出力端子を端子Lに接続し、
可変発振器16の入力端子を端子Rに接続して端子R側か
ら見た容量C1-Xを測定すれば、このC1-Xは、 C1-X=CS1-X+CB{RX/(RX+R1-X)} ……
(3) となる。
ここに、CS1-Xは端子Rとアース間の浮遊容量であ
る。
L点の位置座標を0、R点の位置座標を1と規格化す
れば、指示点Pの位置座標Xは次式で表される。
X=R1-X/(RX+R1-X) ……(4) 上式(1)、(3)、(4)より、RX、R1-X 及びCBを消去して位置座標Xを求めると次式が得られ
る。
X=(C1-X−CS1-X)/{(CX−CSX)+(C1-X
S1-X)} ……(5) この(5)式によれば、人体容量を直接測定すること
なく指示点Pの位置座標Xを求めることができる。
このような抵抗膜10を用いたタッチ座標入力装置は、
位置センサをマトリックス状に配置したものに比し、高
精度で位置座標を検出することができる。
[発明が解決しようとする課題] ところが、人体容量が比較的大きい場合には、検出精
度が低くなる。
本発明の目的は、指示物の容量が比較的大きくても高
精度で位置座標を検出することができるタッチ座標入力
装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] この目的を達成するために、本発明に係るタッチ座標
入力装置は次の構成要素を備えている。
基板上に抵抗膜を配置し、対向する一対以上の端子
を該抵抗膜に設けたタッチパネル。
各該対の両端子を同電位に保って一方の該端子から
見たインピーダンスと他方の該端子から見たインピーダ
ンスとを測定するインピーダンス測定手段。
該タッチパネルへの指示物の接触前及び接触中にお
いて測定された該インピーダンスを用い該接触位置の座
標を算出する接触位置座標演算手段。
測定された該インピーダンスから該指示物のインピ
ーダンスを求め、該指示物のインピーダンスが所定値以
上である場合には該指示物のインピーダンス及び算出さ
れた該接触位置座標に応じて該接触位置座標を補正する
位置座標補正手段。
[作用] 実験を行ったところ、指示物容量CBが比較的大きい
場合には、第5図に示す如く、容量CBの増大とともに
座標検出誤差が大きくなることが分かった。また、この
誤差は、タッチパネルの中央点から接触位置が遠ざかる
程増大することが分かった。
このような座標検出誤差は、上式(1)、(3)を導
く際に、指示物のインピーダンスを容量CBのみで近似
し、抵抗成分を無視したことに基づくことが理論解析に
より分かった。
本発明では、上記位置座標補正手段を備えているの
で、指示物容量が比較的大きくても、高精度で位置座標
を検出することができる。
[実施例] 図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
第1図はタッチ座標入力装置の要部構成を示す。
タッチパネル18は、矩形のガラス基板上に透明抵抗膜
が被着され、さらにSiO2膜が被着され、この透明抵抗膜
の左右端部の対向する位置に端子Li、Ri(i=1〜
n、以下同じ。)が対をなして形成され、透明抵抗膜の
上下端部の対向する位置に端子Ui、Di(i=1〜m、
以下同じ。)が対をなして形成されている。
端子Li、Ri、Ui及びDiはそれぞれ、アナログスイ
ッチアレイ20、22、24及び26を構成する各スイッチ素子
の一端に接触されている。アナログスイッチアレイ20及
び24の各スイッチ素子の他端は共通に信号線S1に接続
され、アナログスイッチアレイ22及び26の各スイッチ素
子の他端は共通に信号線S2に接続されている。
以下において、例えば端子Li、Riに接続されるアナ
ログスイッチアレイ20、22のスイッチ素子が閉じている
とき、端子対(Li、Ri)が接続状態になっているとい
う。
信号線S1、S2は、連動する2個のスイッチ素子を備
えた切換スイッチ28が介してそれぞれ信号線S3、S4
は信号線S4、S3に切換接続される。この信号線S3
ボルテージホロア12及び可変発振器16の入力端子に接続
され、信号線S4はボルテージホロア12の出力端子に接
続されている。
可変発振器16の出力パルスは、モノマルチバイブレー
タ36の出力パルスによりアンドゲート38が開かれている
ときに、アンドゲート38を通ってカウンタ40により計数
される。このモノマルチバイブレータ36は、第4図に示
す如くタイミング発生器42からのトリガパスルの立ち下
がりでトリガされる。また、このトリガパスルの立ち上
がりでマイクロコンピュータ44によりカウンタ40の計数
値が読み込まれた後、カウンタ40の計数値がマイクロコ
ンピュータ44によりクリアされる。
タイミング発生器42はまた、信号線S5を介してアナ
ログスイッチアレイ20及び22へセレクト信号を供給し、
信号線S5及びインバータ32、34を介してそれぞれアナ
ログスイッチアレイ24、26へセレクト信号を供給し、信
号線S6を介してアナログスイッチアレイ20〜26へスイ
ッチ素子駆動パルスを供給する。これらアナログスイッ
チアレイ20〜24は、セレクト信号がハイレベルのとき
に、スイッチ素子駆動パルスによりいずれか1つのスイ
ッチ素子が順次閉じる。すなわち、スイッチ素子がスイ
ッチ素子駆動パルスにより走査される。したがって、端
子対(Li、Ri)、(Ui、Di)のいずれかが順次接続
状態になる。
この切換スイッチ28は、信号線S7を介しタイミング
発生器42から供給される切換パルスにより、第3図に示
す如く、セレクト信号がハイレベル及びロウレベルのと
きにそれぞれ2回切り換えられる。この各切換毎に、選
択されているアナログスイッチアレイ20、22またはアナ
ログスイッチアレイ24、26のスイッチ素子がスイッチ素
子駆動パルスにより1走査される。第4図に示す如く、
スイッチ素子駆動パルスの直後にトリガパスルが出力さ
れる。
これらセレクト信号、スイッチ素子駆動パルス及び切
換パルスはマイクロコンピュータ44へも供給され、マイ
クロコンピュータ44は、タッチパネル18のいづれの端子
対が接続状態になっているか及びいずれの端子側から見
たインピーダンスを測定しているかを知得する。
次に、第3、4図に示すタイミングチャートを参照
し、第2図に示すマイクロコンピュータ44の処理手順を
説明する。
初期状態として、セレクト信号がハイレベルでアナロ
グスイッチアレイ20、22が選択され、切換パルスがロウ
レベルで切換スイッチ28が第1図に示す状態になってお
り、端子対(Ln、Rn)が接続状態になっているものと
する。
(100)スイッチ素子駆動パルスにより端子対(L1
1)が接続状態になり、その直後のトリガパスルの立
ち上がりでカウンタ40の計数値がクリアされ、このトリ
ガパルスの立ち下がりでモノマルチバイブレータ36がト
リガされてその出力がハイレベルになり、アンドゲート
38が開かれ、可変発振器16からのパルスがカウンタ40に
より計数される。一定時間後にアンドゲート38が閉じら
れ、このときのカウンタ40の計数値Nは端子L1側から
見たインピーダンスの逆数に比例する。次のスイッチ駆
動パルスで端子対(L2、R2)が接続状態になり、その
直後のトリガパルスの立ち上がりでカウンタ40の計数値
Nがレジスタに読み込まれ、このトリガパルスの立ち上
がりでカウンタ40がクリアされ、次いでレジスタに記憶
されている該計数値Nから、端子L1側から見たインピ
ーダンスが上式(2)を用いて演算され、メモリに書き
込まれる。
同様にして、端子L2、L3・・・Ln側から見たイン
ピーダンスが測定、記憶される。
次に、切換パルスにより切換スイッチ28が切り換えら
れ、上記同様にして端子R1〜Rn側から見たインピーダ
ンスが測定、記憶される。
次にセレクト信号がロウレベルになってアナログスイ
ッチアレイ24、26が選択され、上記同様にして端子U1
〜Um、D1〜Dm側から見たインピーダンスが測定、記
憶される。
(102)記憶されているインピーダンスのすべてが一
定値以下であれば、タッチパネル18上に指14がタッチさ
れていないと判定され、ステップ100へ戻る。
タッチパネル18上に指14を接触させると、記憶さてい
るいずれかのインピーダンスが一定値以上となり、タッ
チ有りと判定され、 (104)上記ステップ100と同様にして各端子Li
i、Ui、Di側からみたインピーダンスを測定、記憶
する。
(106)次に、タッチ前及びタッチ中の記憶されてい
るインピーダンス及び上式(5)を用いて、指示位置の
座標(X、Y)を算出する。
(108)次に、ステップ104で測定されメモリに記憶さ
れているタッチ中のインピーダンスから、人体容量CB
を求める。
人体容量CBは上式(1)、(3)、(4)より、 CB=(CX−CSX)+(C1-X−CS1-X) ……(6) となる。この右辺は(5)式の分母に等しい。
人体容量CBが比較的大きな所定値C0以上であれば、 (110)次式により座標値(X、Y)を補正する。
X←X+KX(PCX−X)/PX0 ……(7) Y←Y+KY(PCY−Y)/PY0 ……(8) ここに、 PCXはX座標の中央値、 PX0はX座標の最大値(=2PCX)、 PCYはY座標の中央値、 PY0はY座標の最大値(=2PCY)であり、最大値が1.0
に規格化されている場合には中央値は0.5である。
X、KYは人体容量CBの関数であり、例えばKX=A
1(CB−C0)+A2(CB−C02+An(CB−C0n
……(9) で精度よく近似すことができる。係数A1、A2、・・・
nは実験値を用いて決定する。KYについても同様であ
る。
B<C0であれば上記補正を行わない。
(112)次に、このようにして求められた座標値(X、
Y)を出力する。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るタッチ座標入力装
置によれば、タッチパネルに設けられている抵抗膜に対
向する一対以上の端子を設け、各該対の両端子を同電位
に保って一方の該端子から見たインピーダンスと他方の
該端子から見たインピーダンスとを測定し、測定された
インピーダンスから指示物のインピーダンスを求め、指
示物のインピーダンスが所定値以上である場合には指示
物のインピーダンス及び算出された接触位置座標に応じ
て接触位置座標を補正するので、指示物容量が比較的大
きくても高精度で位置座標を検出することができるとい
う優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の一実施例に係り、 第1図はタッチ座標入力装置の要部構成を示す回路図、 第2図はマイクロコンピュータ44の処理手順を示すフロ
ーチャート、 第3図及び第4図は第1図に示す回路のタイミングチャ
ートである。 第5図は本発明の作用説明に供する線図である。 第6図は従来のタッチ座標入力装置の原理構成を示す回
路図である。 図中、 10は抵抗膜 12はボルテージホロア 16は可変発振器 18はタッチパネル 20〜26はアナログスイッチアレイ 28は切換スイッチ 32、34はインバータ 36はモノマルチバイブレータ 38はアンドゲート 40はカウンタ 42はタイミング発生器 44はマイクロコンピュータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に抵抗膜を配置し、対向する一対以
    上の端子を該抵抗膜に設けたタッチパネル(18)と、 各該対の両端子を同電位に保って一方の該端子から見た
    インピーダンスと他方の該端子から見たインピーダンス
    とを測定するインピーダンス測定手段(12、16、20〜4
    4)と、 該タッチパネルへの指示物の接触前及び接触中において
    測定された該インピーダンスを用い該接触位置の座標を
    算出する接触位置座標演算手段(44、106)と、 を有するタッチ座標入力装置において、 測定された該インピーダンスから該指示物のインピーダ
    ンスを求め、該指示物のインピーダンスが所定値以上で
    ある場合には該指示物のインピーダンス及び算出された
    該接触位置座標に応じて該接触位置座標を補正する位置
    座標補正手段(44、110) を備えたことを特徴とするタッチ座標入力装置。
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