JP2641749B2 - タッチ座標検出装置 - Google Patents

タッチ座標検出装置

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【発明の詳細な説明】 〔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
を検出するタッチ座標検出装置に関し、 抵抗膜上の傷等の影響による接触位置座標の誤検出を
防止することを目的とし、 対向する一対の端子間に設けられた抵抗膜が夫々複数
個規則的に配列されたタッチパネルと、複数個の該抵抗
膜の夫々について各一対の端子を同電位に保って夫々測
定される一方の端子からみたインピーダンスと他方の端
子からみたインピーダンスに基づいて該タッチパネルへ
の指示体の接触前及び接触中における接触位置座標を演
算算出する接触位置座標演算手段とからなるタッチ座標
検出装置において、前記各一対の端子のうち一方の端子
に抵抗を介して第1の電源端子に接続し、かつ、他方の
端子に第2の電源端子を接続する手段と、前記抵抗の端
子電圧を測定する電圧測定回路とを具備するように構成
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はタッチ座標検出装置に係り、特に抵抗膜が設
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検出するタ
ッチ座標検出装置に関する。
〔従来の技術〕
第4図は本出願人が特開昭60−181913号公報で開示し
た従来のタッチ座標検出装置の原理構成図を示す。同図
中、10は基板上に設けられた抵抗膜で、タッチパネルを
構成しており、その両端に端子LとRが設けられてい
る。
端子Lは演算増幅器で構成したボルテージホロア11を
介して端子Rに接続される一方、可変発振器12の出力端
子13に接続されている。可変発振器12は正弦波を出力す
る第1の出力端子13と、パルスを出力する第2の出力端
子14とを有している。
端子Rは上記のボルテージホロア11の出力端子に接続
されている。従って、抵抗膜10上への接触が何もないと
きには、端子LとRの各電位は常に同電位になるため、
抵抗膜10には電流が流れない。
ここで、端子Lとアース間の浮遊容量をCSX,端子Rと
アース間の浮遊容量をCS1-Xとすると、端子Rがボルテ
ージホロア11の極めて小なる出力インピーダンスに接続
されているので無視できるから、端子L(端子13)から
みたインピーダンスはCSXとみなせる。
この状態において、第3図に示すように人間が指15を
抵抗膜10上の任意の位置Pに接触したものとすると、接
触位置Pは等価的に人体容量CBを介して接地されたこと
になる。端子L及びRの電位は可変発振器12の出力信号
電位で、通常は正又は負のいずれかの電位となっている
から、上記の指タッチにより端子L及びRにおける電位
(これらは指タッチ時も常に同電位である)と人体容量
CBの接地側電位(アース電位)との間に電位差が生じ、
端子Lと指15との間で電流が流れ、かつ、端子Rと指15
との間で電流が流れる。なお、ボルテージホロア11の入
力インピーダンスは理想的には無限大であるから、端子
Lからボルテージホロア11を経由して端子Rへ電流が流
れることはない。
ここで、接触位置Pと端子Lとの間の抵抗値をRX,接
触位置Pと端子Rとの間の抵抗値をR1-xとすると、浮遊
容量CS1-Xは極めて低いボルテージホロア11の出力イン
ピーダンスに接続されているので無視できるから、端子
Lからみたインピーダンスは、 CX=CSX+CB{R1-X/(RX+R1-X)} (1) で表わされる容量値CXとなる。
次に、ボルテージホロア11の入力端子を端子Rに切換
接続し、かつ、ボルテージホロア11の出力端子を端子L
に切換接続し、同様にして端子Rからみたインピーダン
スを求めると、 C1-X=CS1-X+CB{RX/(RX+R1-X)} (2) で表わされる容量値C1-Xが得られる。
また、端子L,Rの各位置座標を夫々‘0',‘1'に規格化
すると、接触位置Pの位置座標Xは、 X=R1-X/(RX+R1-X) (3) で表わされる。
従って、(1)〜(3)式から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−CS1-X)} (4) 他方、前記した可変発振器12は位相同期ループ(PL
L)の構成であり、ボルテージホロア11の入力端子に接
続されている端子13からみたインピーダンス(これは実
質的には前記合成容量値C1-X又はCXの逆数)に比例した
周波数で発振出力されるように構成されている。従っ
て、第4図に示した構成の場合には合成容量値CXに反比
例した周波数で可変発振器12は発振しており、このとき
の端子14からの発振出力パルスを一定期間計数すること
で、次式 C=K/N (5) (ただし、Nは上記の計数値、Kは定数) に基づき、そのときのCの値(ここではCX)を算出する
ことができる。
また、CSXは指15をタッチしていないとき(すなわ
ち、CB=0)に(5)式に基づいて算出することがで
き、更に端子L,Rとボルテージホロア11との入出力との
接続関係を逆にすることにより、上記と同様にしてC1-X
とCS1-Xとを夫々算出することができる。従って、これ
らより算出した各値を(4)式に代入することにより、
前記位置座標Xを算出することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに、上記の従来のタッチ座標検出装置では、抵
抗膜10の表面に何らかの原因で傷がついたり、その他の
異変が生じた場合には、その周辺部分の抵抗値が高くな
り、前記RX,R1-Xの値が正常なときの値と異なることと
なるため、前記容量Cの測定に誤差が生じ、結果として
抵抗膜10へのタッチ位置座標とその検出座標との間にず
れを起こすという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、抵抗膜上
の傷等の影響による接触位置座標の誤検出を防止するこ
とができるタッチ座標検出装置を提供することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理構成図を示す。同図中、1は抵
抗、2はアナログスイッチ、3は抵抗膜である。対向す
る一対の端子A,B間に設けられた抵抗膜3は、規則的に
配列されてタッチパネルを構成する。
抵抗膜3の一対の端子A,Bを同電位に保って夫々測定
される一方の端子Aからみたインピーダンスと他方の端
子Bからみたインピーダンスに基づいてタッチパネルへ
の指示体の接触前及び接触中における接触位置座標を演
算算出するタッチ座標検出装置において、本発明は一対
の端子A,Bのうち一方の端子Aに抵抗1を介して第1の
電源端子(Vcc入力端子)を接続し、他方の端子Bを第
2の電源端子(ここでは接地)を接続する手段と、抵抗
1の端子電圧を測定する電圧測定回路4とを設けたもの
である。
〔作用〕
アナログスイッチ2がオンの期間は前記した接触位置
座標の演算算出が行なわれ、アナログスイッチ2がオフ
の期間は本発明による電圧測定が行なわれる。
アナログスイッチ2がオフである期間に、端子Aが抵
抗1を介して電源電圧Vccの入力端子に接続され、か
つ、端子Bが接地される。このとき抵抗膜3の本来の抵
抗値を(RX+R1-X)、抵抗1の抵抗値をR0とすると、抵
抗1の端子電圧はR0・Vcc/(R0+RX+R1-X)で表わさ
れ、既知である。電圧測定回路4はこの正常時の端子電
圧に等しいか、あるいはそれより若干の余裕をもった基
準電圧を有し、上記抵抗1の測定端子電圧がこの基準電
圧以下になったときにアラームを発生する構成とされて
いる。
いま、例えば抵抗膜3の第1図にXで示す位置に傷等
が付いたものとすると、抵抗膜3の抵抗値は傷等によっ
てΔRX高くなり、(RX+R1-X+ΔRX)となる。一方、抵
抗1の抵抗値はR0で一定だから、抵抗1の端子電圧はR0
・Vcc/(R0+RX+R1-X+ΔRX)となり、前記基準電圧以
下となる。
これにより、電圧測定回路4はアラーム信号を発生し
てMPUに供給し、抵抗膜3の抵抗値が変化したことをMPU
に通知する。従って、MPUは次のインピーダンス測定開
始前に抵抗膜3の抵抗値が変化したことを知ることがで
きる。
〔実施例〕
第2図は本発明の一実施例の全体構成図を示す。図
中、21はタッチパネルで、第1図の抵抗膜3に相当する
抵抗膜が上下方向に平行にn個、左右方向に平行にm個
夫々配列され、かつ、それらが互いに直交して配置され
た構成とされており、また上下方向のn個の抵抗膜の左
右端部の対向する位置に端子L1〜LnとR1〜Rnとが対をな
して形成され、かつ、左右方向のm個の抵抗膜の上下端
部の対向する位置に端子U1〜UmとD1〜Dmとが対をなして
形成されている。
22,23,24,及び25は夫々アナログスイッチアレイで、
前記アナログスイッチ2に相当し、タイミング発生器26
からのセレクト信号がアナログスイッチアレイ22及び23
には直接に、またアナログスイッチアレイ24及び25には
インバータ27,28を介して夫々供給されることにより、
アナログスイッチアレイ22及び23が夫々選択される期間
とアナログスイッチアレイ24及び25が夫々選択される期
間とが交互に得られるように構成されている。
アナログスイッチアレイ22及び23,そして24及び25は
タイミング発生器26からのスイッチ素子駆動パルスによ
り、対向する一対のスイッチ素子が同時にオンとされ、
かつ、オンとなる一対のスイッチ素子が順次一方向へ走
査される。
また、29は切換スイッチで、タイミング発生器26から
の切換パルスにより、ボルテージホロア30(第4図に示
したボルテージホロア11に相当)の入力端子及び可変発
振器31の端子32を、アナログスイッチアレイ22,23,24及
び25に順番に切換接続する。
以上のことから、セレクト信号、切換パルス及びスイ
ッチ素子駆動パルスにより、ボルテージホロア30の入力
端子及び可変発振器31の端子32に接続される端子はまず
L1〜Lnが順次に一定期間ずつ接続され、次にR1〜Rn,U1
〜Um,D1〜Dmが夫々順次に一定期間ずつ接続され、か
つ、ボルテージホロア30の出力端子には、その入力端子
及び端子32に接続されている端子に対向する端子が一定
期間ずつ接続されることになる。
ただし、本実施例ではアナログスイッチアレイ22〜25
のすべてがオフとなっている期間が周期的に発生するよ
うに、スイッチ素子駆動パルス、セレクト信号及び切換
パルスが夫々設定されている。
他方、SW1及びSW2は夫々後述のマイクロコンピュータ
37の出力により互いに連動して切換わる切換スイッチ
で、各々接点l,r,u,d及びsを有している。切換スイッ
チSW1及びSW2の接点lは、前記端子L1〜Lnに共通接続さ
れており、同様に接点r,u及びdは夫々前記端子R1〜Rn,
U1〜Um及びD1〜Dmに共通接続されている。更に接点sは
どこにも接続されていない空接点とされている。
また、第2図に示すように、切換スイッチSW1は例え
ば接点l→r→u→d→s→l→…の順で切換接続され
るのに対し、切換スイッチSW2はSW1が接点lに接続され
ている期間は接点rに接続され、以下切換スイッチSW1
の切換えに連動して接点l→d→u→s→r→…の順で
切換接続される。すなわち、切換スイッチSW1とSW2はタ
ッチパネル21上の対向する辺の各端子同士を接続し、そ
の接続を順に切換えるようになされている。
切換スイッチSW1の共通端子cOは可変抵抗器VR(前記
抵抗1に相当)の一端と電圧測定回路39(前記電圧測定
回路4に相当)とに夫々接続されている。また、切換ス
イッチSW2の共通端子cOは接地されている。
前記アナログスイッチアレイ22〜25のすべてがオフと
なっている期間中は切換スイッチSW1及びSW2が接点l,r,
u及びdに切換接続され、また前記アナログスイッチア
レイ22〜25のいずれかがオンとなっている期間中は切換
スイッチSW1及びSW2は空接点sに接続され続け、通常の
接触位置座標検出動作に影響を与えないようにしてい
る。
そこで、まず前記アナログスイッチアレイ22〜25のい
ずれかがオンされて、接触位置座標を検出する場合の動
作につき説明するに、このときはタイミング発生器26は
第3図(A)に示すスイッチ素子駆動パルスに同期して
第3図(B)に示すトリガパルスを発生して単安定マル
チバイブレータ(以下、M.Mと記す)34に供給し、これ
をその立ち下がりでトリガする。M.M34はこのトリガの
度に第3図(C)に示す如く、一定期間TWハイレベルの
パルスを出力する。
上記の第3図(C)に示すパルスと可変発振器31の端
子33から取り出された第3図(D)に示す発振パルスと
は夫々2入力AND回路35に供給され、第3図(C)に示
すパルスのハイレベル期間TWだけ上記発振パルスがAND
回路35を通してカウンタ36に供給され、ここで計数され
る。カウンタ36は第3図(B)に示したトリガパルスが
供給されるマイクロコンピュータ37の出力パルスによ
り、上記トリガパルスの立ち下がり時点でクリアされる
構成とされている。また、マイクロコンピュータ37は上
記トリガパルスの立ち上がり時点でカウンタ36の計数値
Nを内部のレジスタに取り込む構成とされている。
従って、最初のスイッチ素子駆動パルスにより端子L1
がボルテージホロア30の入力端子に、端子R1が出力端子
に夫々接続されたものとすると、その接続状態でTWの一
定期間、発振パルスをカウンタ36により計数して得られ
た計数値が、前記トリガパルスの立ち上がりでマイクロ
コンピュータ37内のレジスタに取り込まれ、その直後の
前記トリガパルスの立ち下がりでカウンタ36がクリアさ
れる。
ここで可変発振器31の出力発振パルスの周期はタッチ
パネル21へのタッチ位置座標に応じた端子32からみた容
量(前記C1-X,CS1-X,CX,CSX)に比例して変化するよう
に構成されている(必要とあれば、本出願人の提案にな
る特開昭61−29273号公報を参照されたい)。
従って、クリア後に上記レジスタに記憶されていた計
数値により前記(5)式に基づいて端子L1からタッチパ
ネル21をみたインピーダンスを演算算出することがで
き、このインピーダンスが図示しないメモリに記憶され
る。
カウンタ36のこのクリア時点直前では次のスイッチ素
子駆動パルスにより端子L2,R2が夫々ボルテージホロア3
0の入力端子、出力端子に切換接続されており、このク
リア時点直後から再びカウンタ36により一定期間TW,前
記発振パルスの計数が行なわれる。
以下、上記と同様にして、タッチパネル21の左辺の端
子L3〜Lnをボルテージホロア30の入力端子に順次接続し
て各々の計数値を求め、次に右辺の端子R1〜Rn,上辺の
端子U1〜Um,下辺の端子D1〜Dmの順で順番にボルテージ
ホロア30の入力端子に切換接続すると共に、その都度計
数値とそれに基づくインピーダンス算出値とが得られ
る。
次に前記アナログスイッチアレイ22〜25のすべてがオ
フとなっている期間中の動作につき説明するに、このと
きはまず、端子L1〜Lnが切換スイッチSW1を介して可変
抵抗器38の一端に接続されると共に端子R1〜Rnが切換ス
イッチSW2を介して接地され、以下、一定期間毎に端子R
1〜Rn,U1〜Um及びD1〜Dmの順で順次切換スイッチSW1
介して可変抵抗器38の一端に接続され、かつ、端子L1
Ln,D1〜Dm及びU1〜Umの順で順次切換スイッチSW2を介し
て接地される。
いま、第2図に知す如く切換スイッチSW1が接点l
に、かつ、切換スイッチSW2が接点rに夫々接続されて
いるものとすると、端子L1〜Lnに接続されたタッチパネ
ル21上の対応するn個の抵抗膜の抵抗値に応じて電位測
定回路39で測定される可変抵抗器38の両端の端子電圧が
変化し、よって、それらn個の抵抗膜のどれかに傷や異
変があり、その付近の抵抗値が高くなったものとする
と、可変抵抗器38の両端の端子電圧が正常時より低くな
り、電圧測定回路39での設定基準電圧以下となる。
これにより、電圧測定回路39はアラーム信号を発生し
てマイクロコンピュータ37へ通知する。
これにより、マイクロコンピュータ37は以後の座標検
出動作以前にアラームを発生し、誤検出を未然に防止さ
せる。切換スイッチSW1,SW2が他の接点に接続されてい
る場合も、同様にして誤検出を未然に防止することがで
きる。
なお、可変抵抗器38は抵抗膜に傷等が無い正常時に、
電圧測定回路39で測定される可変抵抗器38の端子電圧が
正確に所定電位値となるように予め微調整される。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明によれば、インピーダンス測定開
始前にタッチパネル上の抵抗膜の抵抗値が変化したこと
を知ることができるようにしたため、抵抗膜に傷が付い
たり異変が生じたことに起因するタッチ位置座標の誤検
出による座標ズレを未然に防止することができる等の特
長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理構成図、 第2図は本発明の一実施例の全体構成図、 第3図は第2図の動作説明用タイムチャート、 第4図は従来のタッチ座標検出装置の原理構成図であ
る。 図において、 1は抵抗、 2はアナログスイッチ、 3は抵抗膜、 4,39は電圧測定回路、 21はタッチパネル、 37はマイクロコンピュータ、 SW1,SW2は切換スイッチ を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向する一対の端子(A,B)間に設けられ
    た抵抗膜(3)が夫々複数個規則的に配列されたタッチ
    パネルと、複数個の該抵抗膜(3)の夫々について各一
    対の端子(A,B)を同電位に保って夫々測定される一方
    の端子からみたインピーダンスと他方の端子からみたイ
    ンピーダンスに基づいて該タッチパネルへの指示体の接
    触前及び接触中における接触位置座標を演算算出する接
    触位置座標演算手段とからなるタッチ座標検出装置にお
    いて、 前記各一対の端子(A,B)のうち一方の端子に抵抗
    (1)を介して第1の電源端子に接続し、かつ、他方の
    端子に第2の電源端子を接続する手段と、 前記抵抗(1)の端子電圧を測定する電圧測定回路
    (4)と、 を具備したことを特徴とするタッチ座標検出装置。
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