JP3984670B2

JP3984670B2 - 座標検出装置

Info

Publication number: JP3984670B2
Application number: JP23658896A
Authority: JP
Inventors: 敏明田中; 茂美倉島
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JPH1083251A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力タッチパネルなどの座標検出装置に関する。
例えば、コンピュータなどへの情報入力装置として利用される入力タッチパネルやデジタイザ、タブレットなどの座標検出装置は、実際の入力位置座標と検出位置座標とに差異があり、検出誤差をできるだけ少なくすることが要望されている。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、特開昭４７−３６９２３号に開示された電気的タブレット（座標検出装置）の模式構成図である。これは、１０ＫΩ／□の面抵抗値を有する四角形平面状の抵抗膜２１と、この抵抗膜２１の周囲四辺に抵抗膜２１の面抵抗値よりかなり低い抵抗値１０Ω／□を有した枠状の周囲電極２２と、この周囲電極２２の四隅に設けた給電端子２３と、対辺両端の給電端子２３間に所定の電位を印加する駆動回路部２４と、導電体で構成された入力ペン７が押下した入力位置の電位を検出する検出回路部２５とを含んで構成されており、駆動回路部２４により、対辺両端の給電端子２３間に異なる電位を別々の時間に印加して直交する電界を発生させ、検出回路部２５はペン入力位置の電位からＸ，Ｙの位置座標値を検出し、外部に出力している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術では、周囲電極に囲まれた中央抵抗面の面抵抗値を、周囲電極の面抵抗値に対して十分大きな値、前記公知例では１０００倍に設定して検出誤差を少なくしているが、実際に均一な抵抗分布で高い面抵抗値を有する抵抗膜を得るのは難しく、一方、周囲電極の抵抗値をこのように低く設定すると、周囲電極に流す電流が大きくなりすぎ、消費電力の大きな装置になってしまうという問題がある。
【０００４】
そのため、前記公知例では周囲電極に囲まれた抵抗膜の面抵抗値を周囲電極の面抵抗値の１０００倍にしなくても検出誤差を少なくできる手法として、図１０に示すように、放物線状に予め予測される誤差を軽減する形状の周囲電極２７を形成しておくことが開示されている。しかし、これではペン入力領域が抵抗膜の更に狭い中央寄りの範囲に制限されてしまうという問題があった。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は入力位置座標と検出位置座標との誤差を補正演算し、できるだけ正確に入力位置座標を検出することのできる座標検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の座標検出装置においては、角形平面上の全面に設けられた面抵抗値を有する抵抗膜と、該抵抗膜の面抵抗値より低い抵抗値を有して該抵抗膜上の周囲四辺に設けられる周囲電極と、該周囲電極の四隅のそれぞれに接触する給電端子と、該給電端子間の該周囲電極の各辺の中央に該抵抗膜の最大歪み電圧を測定する中央電位測定端子とが設けられ、該給電端子間に異なる電位を別々の時間に印加して交叉する電界を発生させてペン入力位置座標を検出する座標検出装置において、
前記給電端子と中央電位測定端子とのそれぞれが接続する検出回路部を有し、該検出回路部により検出される検出位置座標と前記ペン入力位置座標とを放物線関数あるいは該放物線関数の近似関数に関連づけ、前記検出位置座標の誤差を補正演算する誤差補正演算部を具備したように構成する。
【０００７】
このように構成することにより、四隅の給電端子に所定の異なる電位を別々の時間に印加し、ペン入力位置における交叉する座標軸方向の電位を中央電位測定端子及び給電端子位置で検出することで、入力パネルの構成に依存して理論的に求められる、検出位置座標と入力位置座標とを放物線関数（あるいはこの放物線関数の近似関数）によって関連づけた誤差補正演算部により検出回路部が検出した検出位置座標の誤差を補正演算して外部に出力することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明の要旨を詳細に説明する。
図１(a),(b) は本発明による模式構成図と要部分解斜視図を示す。
【０００９】
本発明は、四角形平面のほぼ全面に略均一な面抵抗値を有してガラス基板１上に被着された抵抗膜２と、この抵抗膜２の周囲四辺の上面に帯状に接触して抵抗膜２の面抵抗値より低い抵抗値の周囲電極３、即ち３ａ〜３ｄと、導電膜５を下面に被着したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタール酸）フィルムなどでなる絶縁フィルム６と、この絶縁フィルム６の導電膜５と抵抗膜２とを所定間隔を保持して対面接着する両面テープなどの間隔材４と、周囲電極３ａ〜３ｄの四隅に設けた給電端子Ａ〜Ｄ〔(b) 図ではＡが隠れている）と、対辺両端の給電端子Ａ〜Ｄ間に所定の電位を印加する駆動回路部１０と、前記四辺の周囲電極３ａ〜３ｄのそれぞれの中央（あるいはその近傍の抵抗膜面でもよい）に中央電位測定端子Ｅ〜Ｈと、入力ペン７が押下した入力位置の電位を、導電膜５の一縁に設けた導電膜端子５ａ及び各給電端子Ａ〜Ｄ及び各中央電位測定端子Ｅ〜Ｈを通じて検出する検出回路部１１と、この中央電位測定端子Ｅ〜Ｈと四隅の給電端子Ａ〜Ｄとに接続して、放物線関数あるいはその近似関数を使用して検出位置座標と入力位置座標との誤差を算出して補正する誤差補正演算部１２とを具え構成する。
【００１０】
この誤差補正演算部１２は、放物線関数を格納したマイクロコンピュータでなり、外部の検出回路部１１の中に設け、検出された検出位置座標を補正演算する。図２は図１(b) の一部組立断面図を示し、入力ペン７の先端で絶縁フィルム６を押下している状態を示し、入力ペン７で直接、絶縁フィルム６の上面を押したとき、絶縁フィルム６側の導電膜５と抵抗膜２とが電気的に接触し、その接触位置の電位が導電膜５に伝わり、該導電膜５を経由し導電膜５の一縁に設けた導電膜端子５ａと各給電端子Ａ〜Ｄ及び各中央電位測定端子Ｅ〜Ｈを通じて入力ペン７が押下した入力（接触）位置での電位を検出する。
【００１１】
また、図１(b) に示したように、導電膜端子５ａと各給電端子Ａ〜Ｄ及び各中央電位測定端子Ｅ〜Ｈは、ガラス基板１の一辺の中央位置に設けた外部接続端子８に銀ペーストによる印刷配線９で接続し、図１(a) に示したように外部の検出回路部１１に電気接続される。
【００１２】
なお、前述した従来技術における入力ペンは導電性を有してペン後端の引出し導線から入力位置の電位を検出するようにしているが、この本実施例では導電膜５を経由し導電膜端子５ａから入力位置の電位を検出する。また、本実施例では周囲電極に囲まれた抵抗膜の面抵抗値を周囲電極の面抵抗値の約５０倍にして後述の図３に示す歪み程度に抑え、抵抗膜の製造を容易にしている。
【００１３】
いま、図１において、例えば１辺の周囲電極３ｃ両端の給電端子ＢとＤとに直流電位５Ｖ、周囲電極３ｂ両端の給電端子ＡとＣとに直流電位０Ｖを印加すると、周囲電極３ａ，３ｄに流れる電流Ｉ₀の他に模擬的に示した電流Ｉ_1,Ｉ₂〜Ｉ_nが抵抗膜２に流れ、入力位置座標と検出位置座標との間に誤差が生じる。
【００１４】
図３はこの検出座標値の誤差を示す。この図３は入力四角形領域全面を等間隔の直線で格子状に区画し、ペン入力してその入力位置を検出した座標点列を、表示画面にプロット表示した線図である。実際の入力位置は直線で区画された格子上の座標点であるが、検出位置座標には誤差が含まれているため放物線を描く。
【００１５】
つぎに、この誤差を補正演算するのに必要な放物線関数を求める。まず、Ｘ軸方向の座標点列の放物線関数を求める。
図１において、給電端子Ｂ、Ｄとにプラス電位（直流電位５Ｖ）を、ＡとＣにマイナス電位（直流電位０Ｖ）を印加し、図４(a) に示すように、周囲電極に囲まれた抵抗面全面をＹ軸に平行で等間隔の線で区画しペン入力し、Ｘ軸方向座標値を検出すると、検出座標値ｘは、図４(b) のように誤差を含んで放物線を描く。入力画面上の位置座標（Ｘ，Ｙ）で示した点Ｐ位置で検出される座標値を（ｘ，Ｙ）とすると、検出座標値ｘは、下記の(1) 式となりＹの放物線関数で表わされ、図４(a),(b) の図示例では検出位置座標点ｐは入力位置座標点ＰよりＸ軸に対し平行に左方にずれている。
【００１６】
同様に、Ｃ点とＤ点とにプラス電位を、Ａ点とＢ点にマイナス電位を印加し、図５(a) に示すように、周囲電極に囲まれた抵抗面全面をＸ軸に平行で等間隔の線で区画しペン入力し、Ｙ軸方向座標値を検出すると、検出座標値ｙは、図５(b) のように誤差を含んで放物線を描く。入力画面上の位置座標（Ｘ，Ｙ）で示した点Ｐ位置で検出される座標値を（Ｘ，ｙ）とすると、検出座標値ｙは、つぎの(2) 式となりＸの放物線関数で示され、図５(a),(b) の図示例では検出位置座標点ｐは入力位置座標点ＰよりＹ軸に対し平行に上方にずれている。
【００１７】
ここで、入力位置Ｐ点の座標（Ｘ，Ｙ）、検出位置ｐ点の座標（ｘ，ｙ）、抵抗面のＸ，Ｙ軸方向のそれぞれの１／２幅をＬ_x，Ｌ_y、Ｘ，Ｙ軸上のそれぞれの最大歪みをｗ_x，ｗ_yとおけば、
ｘ＝〔Ｌ_x−ｗ_x｛１−（Ｙ²／Ｌ_y ²）｝〕Ｘ／Ｌ_x・・・・・(1)
ｙ＝〔Ｌ_y−ｗ_y｛１−（Ｘ²／Ｌ_x ²）｝〕Ｙ／Ｌ_y・・・・・(2)
(1),(2) 式を変形すると、
ｘ／Ｘ＝１−（ｗ_x／Ｌ_x）｛１−（Ｙ／Ｌ_y）²｝・・・・・・(3)
ｙ／Ｙ＝１−（ｗ_y／Ｌ_y）｛１−（Ｘ／Ｌ_x）²｝・・・・・・(4)
ここで、Ｙ／Ｌ_y≒ｙ／Ｌ_y，Ｘ／Ｌ_x≒ｘ／Ｌ_xと近似
さらに、上式(3),(4) を変形して、Ｘ，Ｙで表示すると、
Ｘ＝ｘ／〔１−（ｗ_x／Ｌ_x）｛１−（Ｙ／Ｌ_y）²｝〕・・・(5)
Ｙ＝ｘ／〔１−（ｗ_y／Ｌ_y）｛１−（Ｘ／Ｌ_x）²｝〕・・・(6)
となり、(5),(6) 式の放物線関数から入力画面上の位置座標（Ｘ，Ｙ）を近似的に求めることができる。なお、或る座標検出装置における最大歪みｗ_x，ｗ_yは、周囲電極に囲まれた抵抗面の抵抗値と周囲電極の抵抗値の比率が既知であれば、理論的に定まるが、座標検出装置によってはばらつきを有するため、実際に測定を行う。
【００１８】
そのため、Ｂ点、Ｄ点の既知の電位と同時に、Ｂ，Ｄ点間の略中央（あるいはその近傍の抵抗膜面）に設けた中央電位測定端子Ｇ点の電位を測定し、同様にＣ点、Ｄ点の既知の電位と同時に、Ｃ，Ｄ点間の中央の中央電位測定端子Ｈ点の電位を測定することにより、図４(b) 及び図５(b) に示すように、その座標検出装置における最大歪みｗ_x，ｗ_yを知ることができ、周囲電極に平行な入力領域最外端部の検出座標値ｘ，ｙのそれぞれに対する放物線関数を求め、この関数を基準関数として、外部の誤差補正演算部により補正演算することで更に正確に補正することができる。
【００１９】
このように、四隅の電極の他に両隅電極間の中央に中央電位測定端子を設けてそこの（あるいはその近傍の抵抗膜面）電位を直接測定することにより、異なる座標検出装置において、周囲電極に囲まれた抵抗面の抵抗値と周囲電極の抵抗値との比率が一定でなくとも個々に座標検出装置の特性に合わせた補正ができ、より高い精度の座標検出ができる。
【００２０】
なお、他の実施例として、図６の模式構成図に示すように、図３に示した放物線より歪みは大きくなるが、図１に示した中央電位測定端子Ｅ〜Ｈを省略した構成にして検出した座標値を誤差補正演算部により補正演算してもよく、あるいはその他の実施例として、図３に示した放物線よりもっと歪みは大きくなるが、図７の模式構成図に示すように、抵抗膜の周囲四辺に周囲電極を設けることなく、抵抗膜２の四隅にのみ点電極Ａ’〜Ｄ’を設けた構成でもよく、またさらに他の実施例として、この図７に中央電位測定端子Ｅ’〜Ｈ’を設けた構成にして、同様に入力パネルの構成に依存して理論的に求められる、検出位置座標と入力位置座標とを放物線関数あるいはこの放物線関数の近似関数に関連づけた誤差補正演算部を使用して上記図１の技術と同様に補正演算することができる。勿論、図１の構成が検出精度としては最も良くなる。
【００２１】
また、上記説明の点電極あるいは給電端子に印加される給電電位は既知であるが、給電線の配線抵抗による電位ドロップの影響を避けるため、点電極あるいは給電端子の近傍の抵抗膜面に別の電位モニター端子を設け、そこの電位を直接測定する方がより高精度の電位（モニター電位）が測定できるため、より正確な補正演算が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、従来技術のように抵抗膜の周囲四辺に内方に湾曲させた周囲電極を設けることなく真っ直ぐな周囲電極、あるいは検出精度は劣るが製造の容易な周囲電極のないままの入力パネル構成で、検出位置座標に入力パネルの構成に依存して理論的に求められる放物線関数（あるいはその近似関数）による補正演算を施して正確な入力位置座標を出力することができ、さらに中央電位測定端子を付設し、中央位置の電位を測定することにより、座標検出装置毎の面抵抗ばらつきにより検出誤差を補正してより正確な入力位置座標を出力することができるといった産業上極めて有用な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の模式構成図及び要部分解斜視図
【図２】図１(b) の一部組立断面図
【図３】本発明による一実施例の検出座標値の誤差を示す図
【図４】本発明による一実施例のＸ軸座標値に生じる誤差を示す図
【図５】本発明による一実施例のＹ軸座標値に生じる誤差を示す図
【図６】本発明による他の実施例の模式構成図
【図７】本発明によるその他の実施例の模式構成図
【図８】本発明によるさらにその他の実施例の模式構成図
【図９】従来技術による座標検出装置の模式構成図
【図１０】図９における検出誤差を軽減する周囲電極の模式構成図
【符号の説明】
２：抵抗膜
３，３a 〜３d:周囲電極
１２：誤差補正演算部
Ａ〜Ｄ：給電端子
Ａ’〜Ｄ’：点電極
Ｅ〜Ｈ，Ｅ’〜Ｈ’：中央電位測定端子

Claims

角形平面上の全面に設けられた面抵抗値を有する抵抗膜と、該抵抗膜の面抵抗値より低い抵抗値を有して該抵抗膜上の周囲四辺に設けられる周囲電極と、該周囲電極の四隅のそれぞれに接触する給電端子と、該給電端子間の該周囲電極の各辺の中央に該抵抗膜の最大歪み電圧を測定する中央電位測定端子とが設けられ、該給電端子間に異なる電位を別々の時間に印加して交叉する電界を発生させてペン入力位置座標を検出する座標検出装置において、
前記給電端子と中央電位測定端子とのそれぞれが接続する検出回路部を有し、該検出回路部により検出される検出位置座標と前記ペン入力位置座標とを放物線関数あるいは該放物線関数の近似関数に関連づけ、前記検出位置座標の誤差を補正演算する誤差補正演算部を具備したことを特徴とする座標検出装置。
角形平面上の全面に設けられた面抵抗値を有する抵抗膜と、該抵抗膜の周囲四辺の四隅のそれぞれに接触する給電端子とを備え、該給電端子間に異なる電位を別々の時間に印加して交叉する電界を発生させてペン入力位置座標を検出する座標検出装置において、
前記給電端子間の各辺の中央に該抵抗膜と接触する中央電位測定端子を設けるとともに、該中央電位測定端子と前記給電端子とが検出回路部に接続されており、該検出回路部により検出された検出位置座標と実際の前記ペン入力位置座標とを放物線関数あるいは該放物線関数の近似関数によって関連づけ、前記検出位置座標の誤差を補正演算する誤差補正演算部を具備したことを特徴とする座標検出装置。