JP3711771B2

JP3711771B2 - タッチパネル制御装置及びタッチパネルの座標検出方法

Info

Publication number: JP3711771B2
Application number: JP33896098A
Authority: JP
Inventors: 康之木村
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000163208A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子手帳などの手書き入力機器の入力装置として用いられるタッチパネルにおいて、特に２枚の抵抗膜シートを有し、抵抗膜方式により押圧点に対応した電圧を座標位置として検出するタッチパネル制御装置及びタッチパネルの座標検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電子手帳などの手書き入力機器では、入力装置としてタッチパネルを用いるものがある。タッチパネルは、パネルに表示されているメニューを指などで押すことによって入力操作を行うものであり、抵抗膜方式、光学方式、静電容量方式などに分けられる。ここでは、抵抗膜方式のタッチパネルについて説明する。
【０００３】
図４に従来の抵抗膜方式のタッチパネルの構成を示す。また、図５にタッチパネルを押す強さとＡ／Ｄ変換器を動作させてから電圧が期待値に達するまでの時間との関係を示す。
【０００４】
図４に示すように、抵抗膜方式のタッチパネルは、２枚の抵抗膜シート１，２を有し、一方のシートに電圧をかけ、他方のシートにより、押圧点（パネル面上で指やペンなどが触れられているポイント）の電圧を座標位置として検出するものである。この場合、Ｘ，Ｙ軸の座標は時分割に電圧をかけて検出する。つまり、まず、抵抗膜シート２に電圧をかけ、抵抗膜シート１から押圧点のＸ座標としての電圧値を検出した後、抵抗膜シート１に電圧をかけ、抵抗膜シート２から押圧点のＹ座標としての電圧値を検出する。
【０００５】
ここで、電圧をかけ始めてから、パネル面上で指やペンなどが触れられているポイントの電圧を安定した期待値として検出できるまでには、ある程度の時間を要する。この時間は、図５に示すように、タッチパネルを強く押した場合と、タッチパネルを押す力が弱い場合とで差がある。タッチパネルを強く押している場合には、電圧値が期待値に達するまでの時間が十分短い。したがって、所定のタイミングで電圧値を検出（サンプリング）した場合に、期待値としての電圧を正確に得ることができる。しかし、タッチパネルを押す力が弱いと、電圧値が期待値に達するまでに時間がかかるため、同じタイミングで電圧値を検出した場合に、期待値としての電圧を正確に得ることができない。
【０００６】
そこで、従来の方式では、タッチパネルの抵抗膜シート１，２のそれぞれに対して、正方向と逆方向に電圧をかけることで、このような問題を解消している。
【０００７】
すなわち、図４に示すように、抵抗膜シート１，２には、それぞれ正方向と逆方向に電圧をかけるためのスイッチ１１〜１７が設けられている。スイッチ１１，１３，１５，１７はそれぞれ電源Ｖｃｃに接続され、スイッチ１２，１４，１６，１８はそれぞれＧＮＤに接続されている。
【０００８】
これらのスイッチ１１〜１７に▲１▼〜▲８▼の数字を付して説明すると、抵抗膜シート２に対しては、▲４▼，▲７▼のスイッチのみを閉じることによって、図中の左から右への方向（正方向）に電圧をかけることができ、▲３▼，▲８▼のスイッチのみを閉じることによって、図中の右から左への方向（逆方向）に電圧をかけることができる。また、抵抗膜シート１に対しては、▲１▼，▲６▼のスイッチのみを閉じることによって、図中の上から下への方向（正方向）に電圧をかけることができ、▲２▼，▲５▼のスイッチのみを閉じることによって、図中の下から上への方向（逆方向）に電圧をかけることができる。
【０００９】
このようなスイッチの制御により、Ｘ，Ｙの座標毎に、正方向に電圧をかけた場合の値と、逆方向から電圧をかけた場合の値の両方を取り、この２つの電圧値が示す座標値が一定範囲以内に納まっている場合にのみ、この座標値を有効とする。これにより、タッチパネルが弱く押されているときに、タッチパネルにかけられた電圧が期待値に達する前に検出された電圧値を無効として、正しく取り込めなかった座標（ノイズ）を除外する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来、タッチパネルのX，Ｙ座標ともに、正方向と逆方向に電圧をかけ、その２つの電圧値の比較から、不正確な座標（ノイズ）を検出して除外するようにしていた。しかしながら、このような方法では、２枚の抵抗膜シートのそれぞれに正方向と逆方向に電圧を時分割で印加しなければならないため、１つの抵抗膜シートに４個、計８個のスイッチを必要とする。このため、部品点数が多くなり、回路が大きくなるなどの問題があった。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、部品点数を増やすことなく、タッチパネルが弱く押された場合などに生じる不正確な座標の検出を可能とし、常に安定した入力座標を得ることのできるタッチパネル制御装置及びタッチパネルの座標検出方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るタッチパネル制御装置は、２枚の抵抗膜シートを対向させ、一方の抵抗膜シートに電圧をかけ、他方の抵抗膜シートから押圧点に対応した電圧値を取り出す抵抗膜方式のタッチパネル制御装置であって、前記一方の抵抗膜シートに電圧を印加し、電圧印加から第１の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第１の電圧検出手段と、前記第１の電圧検出手段による電圧検出後、当該抵抗膜シートの電荷を抜いてから、再び同方向に電圧を印加し、電圧印加から前記第１の時間より長い第２の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第２の電圧検出手段と、前記第１、第２の電圧検出手段によって検出された２つの電圧値の差が所定の範囲を超えた場合、前記検出された各電圧値を無効にする制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るタッチパネルの座標検出方法は、２枚の抵抗膜シートを対向させ、一方の抵抗膜シートに電圧をかけ、他方の抵抗膜シートから押圧点に対応した電圧値を取り出す抵抗膜方式のタッチパネルの座標検出方法であって、前記一方の抵抗膜シートに電圧を印加し、電圧印加から第１の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第１の電圧検出ステップと、前記第１の電圧検出ステップによる電圧検出後、当該抵抗膜シートの電荷を抜いてから、再び同方向に電圧を印加し、電圧印加から前記第１の時間より長い第２の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第２の電圧検出ステップと、前記第１、第２の電圧検出ステップによって検出された２つの電圧値の差が所定の範囲を超えた場合、前記検出された各電圧値を無効にする制御ステップとを具備したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態に係るタッチパネルの構成を示す図である。
【００１８】
このタッチパネルは、２枚の抵抗膜シート１，２を対向させ、一方の抵抗膜シートに電圧をかけ、他方の抵抗膜シートから押圧点に対応した電圧値を取り出す抵抗膜方式のタッチパネルである。抵抗膜シート１，２は、例えばガラスまたはポリエステル・フィルム上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜をコートした透明電極材からなる。この２枚の抵抗膜シート１，２の電極面を対向させ、その片面に２枚の電極の接触を防ぐための絶縁ドット・スペーサを形成してタッチパネルを構成する。このパネル面を指やペンなどで押すと、電極間が短絡し、そこに生じる電圧を検出することで、押圧点の位置座標を得ることができる。
【００１９】
ここで、本実施形態において、抵抗膜シート１の両端には、スイッチ２１およびスイッチ２３が設けられている。スイッチ２１は電源Ｖｃｃと接続され、スイッチ２３はＧＮＤに接続されており、このスイッチ２１，２３を閉じることで、抵抗膜シート１に正方向（図中の上から下方向）の電圧が印加される。同様に、抵抗膜シート２の両端には、スイッチ２４およびスイッチ２２が設けられている。スイッチ２４は電源Ｖｃｃと接続され、スイッチ２２はＧＮＤに接続されており、このスイッチ２４，２２を閉じることで、抵抗膜シート２に正方向（図中の左から右方向）の電圧が印加される。
【００２０】
Ｘ，Ｙ軸の座標は、時分割により交互に検出する。つまり、抵抗膜シート２に電圧をかけて、抵抗膜シート１から押圧点のＸ座標に対応した電圧値を取り出して検出する。次に、抵抗膜シート１に電圧をかけて、抵抗膜シート２から押圧点のＹ座標に対応した電圧値を取り出して検出する。
【００２１】
図２に、このタッチパネルに用いられる制御装置の構成を示す。
【００２２】
このタッチパネル制御装置は、例えば磁気ディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって実現される。
【００２３】
図２に示すように、このタッチパネル制御装置には、Ａ／Ｄ変換器３１、制御部３２、記憶部３３、タイマ３４が設けられている。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器３１は、タッチパネルの抵抗膜シート１，２から取り出されるＸ，Ｙ座標のアナログ電圧信号を入力とし、これをディジタル信号に変えて制御部３２に出力する。制御部３２は、タッチパネルの位置検出処理をソフトウェアにて実行するものであり、所定の処理手順に従ってスイッチ切換え信号を出力することにより抵抗膜シート１，２に時分割に電圧を印加し、Ａ／Ｄ変換器３１を通じて、押圧点に対応したＸ，Ｙ軸の座標位置を検出する。その際、電圧のチャージ時間を変えて、同じ方向から電圧をかけることによって、２回分の電圧検出を行い、その検出結果に基づいてタッチパネルが弱く押された場合などに生じる不正確な座標（ノイズ）を検出して無効とする処理を行う。
【００２５】
記憶部３３は、例えばＲＡＭなどの書き換え可能なメモリからなる。この記憶部３３には、１回目の電圧検出によって得られた電圧値（Ｘ軸またはＹ軸の座標）を格納するための第１の座標格納部３３ａと、２回目の電圧検出によって得られた電圧値（Ｘ軸またはＹ軸の座標）を格納するための第２の座標格納部３３ｂが設けられている。また、タイマ３４は、電圧のチャージ時間などを計るためのものである。
【００２６】
既に説明したように、抵抗膜シート１，２のそれぞれに電圧をかけ始めてから、パネル面上で指やペンなどが触れられているポイントの電圧を安定した期待値として検出できるまでには、ある程度の時間を要する。この時間は、図５に示すように、タッチパネルを強く押した場合と、タッチパネルを押す力が弱い場合とで差がある。
【００２７】
この場合、電圧を検出する時間（電圧検出時間）は一定であるため、タッチパネルを押す力の具合によって、検出した電圧値が期待値からずれることになる。電圧値が規定値からずれると、タッチパネル上で検出されたポイントの座標位置が、指やペンなどで押している位置と異なって認識されてしまい、ノイズとして現れることになる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、抵抗膜シート１，２のそれぞれに対し、電圧のチャージ時間を変えて同じ方向から電圧をかけることにより、各電圧印加毎に検出された押圧点に対応した電圧値の差から不正確な座標を検出して除外するようにしている。以下に、その具体的な処理動作について説明する。
【００２９】
図３はタッチパネルの位置検出処理の動作を示すフローチャートである。なお、この位置検出処理は、図２に示す制御部３２によって実行される。
【００３０】
今、図１に示すタッチパネルの抵抗膜シート１，２の両端に設けられたスイッチ２１〜２４に▲１▼〜▲４▼の数字を付して説明すると、制御部３２は、▲２▼，▲４▼のスイッチをオンとし、その他のスイッチをオフとするようなスイッチ切換え信号を出力することにより、抵抗膜シート２に正方向の電圧をかける（ステップＳ１）。その際、タイマ３４を起動して、Ａ時間だけ待つ（ステップＳ２）。この待ち時間Ａは、通常の押下によって、その押圧点での電圧値が期待値まで上昇するのに要する平均的な時間（図５に示す検出時間に相当）であり、予め決められている。
【００３１】
待ち時間Ａが経過すると、制御部３２は、抵抗膜シート１から押圧点に対応した電圧値をＡ／Ｄ変換器３１を通じて入力することにより、これをＸ軸方向の座標として検出し、そのときの電圧値（Ｘ座標値）をＤａｔａ１として、記憶部３３に設けられた第１の座標格納部３３ａに格納する（ステップＳ３）。
【００３２】
次に、制御部３２は、抵抗膜シート２に対して、再び同じ方向に電圧をかけて、Ｘ軸方向の電圧検出を行う（ステップＳ４〜Ｓ６）。この場合、図３のフローチャートには特に示していないが、▲２▼，▲４▼のスイッチを一旦ＯＦＦすることにより、前記ステップＳ１での電圧印加によって抵抗膜シート２に貯まった電荷を全て抜いてから、再び▲２▼，▲４▼のスイッチのみをＯＮして、抵抗膜シート２をチャージする（ステップＳ４）。
【００３３】
再チャージ後、Ｂ時間待ってから電圧検出を行う（ステップＳ５）。この待ち時間Ｂは、前記待ち時間Ａよりも遅く設定されている。Ｂ時間待った後、制御部３２は、抵抗膜シート１から押圧点に対応した電圧値をＡ／Ｄ変換器３１を通じて入力することにより、Ｘ軸方向の座標として検出し、そのときの電圧値（Ｘ座標値）をＤａｔａ２として、記憶部３３に設けられた第２の座標格納部３３ｂに格納する（ステップＳ６）。
【００３４】
このようにして、異なった電圧のチャージ時間でＸ軸方向の電圧検出を行った後、制御部３２は各電圧印加毎に検出された電圧値を用いてノイズであるかどうかの判定を行う。
【００３５】
すなわち、制御部３２は、記憶部３３の第１の座標格納部３３ａから１回目の電圧検出によって得られたＤａｔａ１を読み出すと共に、第２の座標格納部３３ａから２回目の電圧検出によって得られたＤａｔａ２を読み出し、｜Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２｜なる計算を行って両者の差分を取り、この差分値が予め決められたノイズ許容範囲内にあるかどうかをチェックする（ステップＳ７）。
【００３６】
ここで、Ｄａｔａ１とＤａｔａ２は、異なるチャージ時間でかけられた電圧の検出値である。したがって、タッチパネルが弱く押されるなどして、電圧が期待値になる前の上がり途中で検出されたとすると、Ｄａｔａ１とＤａｔａ２に差が生じることになる。
【００３７】
前記ステップＳ７の結果、両者の差分値がノイズ許容範囲内を超える場合には、制御部３２はタッチパネルが弱く押された場合での不正確な座標と判断し、今回取り込んだ各電圧値を無効とする（ステップＳ７→Ｓ１７）。X座標取得の際にその電圧値が無効になった場合には、Y座標の検出を行わずに、次のポイントの座標取得に移る。
【００３８】
また、前記ステップＳ７の結果、両者の差分値がノイズ許容範囲内にある場合には、制御部３２は正確な座標と判断し、今回取り込んだ各電圧値を有効として、Ｘ軸方向の座標を得る（ステップＳ７→Ｓ８）。この場合、（Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２）／２なる計算を行って、両データの平均値を最終的なＸ軸方向の座標とする。
【００３９】
X座標が有効と判断された場合は、続いてY座標の取得に移る。Y座標の取得も、前記X座標の場合と同様であり、タッチパネルが弱く押さえられている場合での検出結果は無効とする。
【００４０】
すなわち、Y座標を取得する場合には、まず、記憶部３３の第１の座標格納部３３ａおよび第２の座標格納部３３ｂを初期化しておく。この状態で、制御部３２は、▲１▼，▲３▼のスイッチをオンとし、その他のスイッチをオフとするようなスイッチ切換え信号を出力することにより、抵抗膜シート１に正方向の電圧をかける（ステップＳ９）。そして、タイマ３４の起動により、Ａ時間経過したら（ステップＳ１０）、抵抗膜シート２から押圧点に対応した電圧値をＡ／Ｄ変換器３１を通じて入力することにより、これをＹ軸方向の座標として検出し、そのときの電圧値（Ｙ座標値）をＤａｔａ１として、記憶部３３に設けられた第１の座標格納部３３ａに格納する（ステップＳ１１）。
【００４１】
次に、制御部３２は、抵抗膜シート１に対して、再び同じ方向に電圧をかけて、Ｙ軸方向の電圧検出を行う（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。この場合、▲１▼，▲３▼のスイッチを一旦ＯＦＦすることにより、前記ステップＳ９での電圧印加によって抵抗膜シート１に貯まった電荷を全て抜いてから、再び▲１▼，▲３▼スイッチのみをＯＮして、抵抗膜シート１をチャージする（ステップＳ１２）。
【００４２】
Ｂ時間経過後（ステップＳ１３）、制御部３２は、抵抗膜シート２から押圧点に対応した電圧値をＡ／Ｄ変換器３１を通じて入力することにより、Ｙ軸方向の座標として検出し、そのときの電圧値（Ｙ座標値）をＤａｔａ２として、記憶部３３に設けられた第２の座標格納部３３ｂに格納する（ステップＳ１４）。
【００４３】
このようにして、異なった電圧のチャージ時間でＹ軸方向の電圧検出を行った後、制御部３２は各電圧印加毎に検出された電圧値を用いてノイズであるかどうかの判定を行う。
【００４４】
すなわち、制御部３２は、記憶部３３の第１の座標格納部３３ａから１回目の電圧検出によって得られたＤａｔａ１を読み出すと共に、第２の座標格納部３３ａから２回目の電圧検出によって得られたＤａｔａ２を読み出し、｜Ｄａｔａ１−Ｄａｔａ２｜なる計算を行って両者の差分を取り、この差分値が予め決められたノイズ許容範囲内にあるかどうかをチェックする（ステップＳ１５）。
【００４５】
この結果、両者の差分値がノイズ許容範囲内を超える場合には、制御部３２はタッチパネルが弱く押された場合での不正確な座標と判断し、今回取り込んだ各電圧値を無効とする（ステップＳ１５→Ｓ１７）。また、両者の差分値がノイズ許容範囲内にある場合には、制御部３２は正確な座標と判断し、今回取り込んだ各電圧値を有効として、Ｙ軸方向の座標を得る（ステップＳ１５→Ｓ１６）。この場合、（Ｄａｔａ１＋Ｄａｔａ２）／２なる計算を行って、両データの平均値を最終的なＹ軸方向の座標とする。
【００４６】
このように、Ｘ座標、Ｙ座標共に、電圧のチャージ時間を変えて同一方向に電圧をかけて、各電圧印加毎の電圧値を取り込むことにより、それらの電圧差からタッチパネルが弱く押された場合での不正確な座標（ノイズ）を判断して無効とすることにより、常に正確な座標のみを入力位置として外部に出力することができる。
【００４７】
また、このような方法によって不正確な座標（ノイズ）を判断することで、従来のように逆方向に電圧をかけるためのスイッチを不要とし、その分、部品点数を減らして回路を縮小化することができる。
【００４８】
なお、前記実施形態では、１回目の電圧検出の後に、抵抗膜シートに貯まった電荷を抜いてから、再び同一方向の電圧をかけて２回目の電圧検出を行うようにしたが、例えば１回の電圧の印加により、そのときの電圧値を時間差をおいて検出するようにしても良い。この場合、電圧の増加が止まっていれば、電圧が期待値に達しているものと判断できる。すなわち、２回の検出によって得られる各電圧値の差が許容範囲内にあれば、電圧が期待値に達しており、有効である判断でき、許容範囲を超えていれば、電圧が期待値にたっしていないため、無効と判断することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、電圧印加から電圧検出までの時間を変えて同一方向に電圧をかけて、それぞれ検出した電圧値を取り込み、その差からタッチパネルが弱く押された場合の不正確な座標（ノイズ）を判断して無効とすることができ、安定した座標を取得することができる。また、逆方向に電圧をかける必要がないため、正方向と逆方向の両方に電圧を印加する方式に比べて、スイッチ数を減らして回路を縮小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチパネルの構成を示す図。
【図２】前記タッチパネルに用いられる制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】前記タッチパネルの位置検出処理の動作を示すフローチャート。
【図４】従来のタッチパネルの構成を示す図。
【図５】タッチパネルを押す強さとＡ／Ｄ変換器を動作させてから電圧が期待値に達するまでの時間との関係を示す図。
【符号の説明】
１…抵抗膜シート
２…抵抗膜シート
２１〜２４…スイッチ
３１…Ａ／Ｄ変換器
３２…制御部
３３…記憶部
３３ａ…第１の座標格納部
３３ｂ…第２の座標格納部
３４…タイマ

Claims

２枚の抵抗膜シートを対向させ、一方の抵抗膜シートに電圧をかけ、他方の抵抗膜シートから押圧点に対応した電圧値を取り出す抵抗膜方式のタッチパネル制御装置において、
前記一方の抵抗膜シートに電圧を印加し、電圧印加から第１の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第１の電圧検出手段と、
前記第１の電圧検出手段による電圧検出後、当該抵抗膜シートの電荷を抜いてから、再び同方向に電圧を印加し、電圧印加から前記第１の時間より長い第２の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第２の電圧検出手段と、
前記第１、第２の電圧検出手段によって検出された２つの電圧値の差が所定の範囲を超えた場合、前記検出された各電圧値を無効にする制御手段と
を具備したことを特徴とするタッチパネル制御装置。
２枚の抵抗膜シートを対向させ、一方の抵抗膜シートに電圧をかけ、他方の抵抗膜シートから押圧点に対応した電圧値を取り出す抵抗膜方式のタッチパネルの座標検出方法において、
前記一方の抵抗膜シートに電圧を印加し、電圧印加から第１の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第１の電圧検出ステップと、
前記第１の電圧検出ステップによる電圧検出後、当該抵抗膜シートの電荷を抜いてから、再び同方向に電圧を印加し、電圧印加から前記第１の時間より長い第２の時間経過後に押圧点に対応した電圧値を検出する第２の電圧検出ステップと、
前記第１、第２の電圧検出ステップによって検出された２つの電圧値の差が所定の範囲を超えた場合、前記検出された各電圧値を無効にする制御ステップと
を具備したことを特徴とするタッチパネルの座標検出方法。