JP4336592B2 - 位置入力装置 - Google Patents
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Description
デジタル方式の位置入力装置は、透明絶縁体の表面に帯状透明抵抗体を複数平行に配置し、2枚の透明絶縁体を帯状透明抵抗体が対向し、かつ帯状透明抵抗体を直交させる方向で微少な間隔をもって重ね合わせることにより構成されている。
一方の透明絶縁体の上の帯状透明抵抗体に順次にスキャン信号が印加されており、押下指示されることにより指示位置で上下の帯状透明抵抗体が接触し、他方の帯状透明抵抗体にスキャン信号が出力され、それを受け取ることにより位置を割り出すものである。
一方の透明抵抗体に電圧を印加しておき、押下指示されることにより指示位置で上下の透明抵抗体が接触し、もう一方の透明抵抗体より検出される電圧により位置を割り出すものである。
601は下側透明絶縁体に形成された帯状透明抵抗体である。602は下側の帯状透明抵抗体601の長手方向の両端に電圧を印加するための電極である。603は電極を備えた下側透明絶縁体に形成された帯状透明抵抗体である(以下、下抵抗体という)。
621、622、623、624は上抵抗体または下抵抗体を高電位(以下、VCCという)または低電位(以下、GNDという)に接続するスイッチである。625はVCCの接続先を選択するスイッチである。631、632は検出された分圧値をデジタル値に変換するAD変換手段である。641はスイッチ621、622、623、624、625、AD変換手段631、632を制御する制御部である。
上抵抗体613の電極612の一方にはVCCに接続可能なスイッチ622が接続され、他方にはにはGNDに接続可能なスイッチ621が接続されている。同様に下抵抗体603についてもスイッチ623、624が接続されている。さらに、上抵抗体613および下抵抗体603の電極612、602の一方は全てAD変換手段632、631に接続されている。
本発明により、従来技術に比べ帯状透明抵抗体に電圧を印加するための切換手段数および、AD変換手段のチャンネル数を削減でき、部品点数を大幅に削減することができた。したがって、高精度な位置検出と複数の押下点の検出とを両立し小型で省スペースな位置入力装置を実現できることから、小型情報端末に搭載することが可能になり、さらに小型情報端末そのものをコストダウンすることができる。
また、演算処理手段による制御が簡単になるため、位置検出のサンプリング周波数を高くすることが可能となる。言い換えれば、同じサンプリング周波数を維持する場合は、演算処理手段の動作を遅くすることができ、システム全体の消費電力を低減するといった効果もある。
まず図1を用いて本発明による位置入力装置の詳細な動作を説明する。図1において、101は、下側の透明絶縁体に形成された帯状透明抵抗体111は、上側の透明絶縁体に形成された帯状透明抵抗体である。102は、下側の帯状透明抵抗体101に電圧を印加するための電極であり、帯状透明抵抗体の短手方向の両端に設けている。112は、上側の帯状透明抵抗体111に電圧を印加するための電極であり、102と同様に帯状透明抵抗体の短手方向の両端に設けている。
103は、下側の帯状透明抵抗体101の短手方向両端に電極102を付けた下抵抗体である。113は、上側の帯状透明抵抗体111の短手方向両端に電極112を付けた上抵抗体である。
下抵抗体103と上抵抗体113とは、それぞれ透明絶縁体からなる第1基板(下基板)と第2基板(上基板)とに設けているが、図1ではその透明絶縁体を省略している。
122は、上抵抗体113の電極112をVCCに接続可能なスイッチである。本発明では、PチャンネルFETを用いている。123は、上抵抗体113の電極112をGNDに接続可能なスイッチである。本発明では、NチャンネルFETを用いている。
121は、上抵抗体113および下抵抗体103の隣接した電極112、102同士を切断状態および接続状態にする切換手段である。本発明では、状態を制御する信号(以下、切換信号S101という)がVCCレベルで接続状態、GNDレベルで切断状態となる一般的なアナログスイッチを用いることとする。
132は、切換手段121が切断状態にあるとき、上抵抗体113または下抵抗体103の一方の電極に電圧を順次印加し、他方の電極からの出力を受け取るデジタルモード制御手段である。
133は、切換手段121が接続状態にあるとき上抵抗体113または下抵抗体103を通して出力される分圧をデジタル値に変換するAD変換手段である。
134は、切換手段121が接続状態にあるときスイッチ122、123、124、125、126の接続、切断を制御するアナログモード制御手段である。
135は、アナログデジタル切換手段131とデジタルモード制御手段132とAD変換手段133とアナログモード制御手段134とに書き込み読み出しの指示を出す演算処理手段である。本発明では、8bitのCPUを想定している。
136はスイッチ126が切断状態にあるとき、信号をGNDレベルに固定するための抵抗である。
演算処理手段135は、アナログデジタル切換回路131、デジタルモード制御回路132、AD変換手段133、アナログモード制御手段134に接続されている。
次に、図1を用いて本発明の動作を説明する。デジタル方式に切り換える場合、演算処理手段135は、指示信号S110を使いアナログデジタル切換手段131に切換信号S101をGNDレベルにするように指示を送る。これにより、切換手段121は、切断状態となる。同時に、アナログモード制御手段134に後述する方法で指示を送ることによりスイッチ122、124を制御するAN信号1S102およびAN信号3S104をVCCレベル、スイッチ123、125126を制御するAN信号2S103、AN信号4S105および押下制御信号S106をGNDレベルにする。これにより、スイッチ122、123、124、125、126は全て切断状態になり、その結果、上抵抗体113と下抵抗体103は電気的に全て独立したものになる。
ている電極102に指示位置に対応した分圧値が出力される。これをAD変換することにより演算処理手段135は縦方向の位置を割り出すことができる。
続いて、スイッチ122、123、126を切断、スイッチ124、125を接続することにより、上抵抗体113のスイッチ123に接続されている電極112に指示位置に対応した分圧値が出力される。これをAD変換することにより演算処理手段135は横方向の位置を割り出すことができる。
図2は、アナログデジタル切換手段131の回路例である。ここで、201はD型フリップフロップ(以下、DFFという)である。DFFは、CK端子信号の立ち上がりでD端子信号のレベルを取り込み、次にCK端子の立ち上がりが来るまでQ端子から取り込んだレベルを出力する働きがある。
211は、5入力NANDゲート(以下、NANDという)である。D0、A0からA3およびXWEは演算処理手段135の指示信号S110である。
D0は、演算処理手段135のデータ信号のビット0である。A0からA3は、演算処理手段135のアドレス信号のビット0から3である。XWEは、演算処理手段135のライトストローブ信号である。XWEは、通常VCCレベルであり、書き込み動作を行うときにGNDレベルに変化し、一定時間後VCCレベルに戻る。
図3はアナログモード制御手段134の回路例である。301から305はDFFである。311は5入力NANDである。図2と同様にD0からD4、A0からA3およびXWEは演算処理手段135の指示信号S110である。AN信号1から5はそれぞれ図1におけるS102からS106に対応している。
図4はデジタルモード制御手段132の回路例である。401から405はDFFである。411、412は5入力NANDである。421から428は3ステートバッファ(以下、BUFという)である。これは、コントロール信号S401およびS402がGNDレベル時、入力のレベルをそのまま出力し、VCCの時は出力をハイインピーダンスに
する働きがある。
D0からD4、A0からA3およびXWEは、図2と同様に演算処理手段135の指示信号S110である。XREは演算処理手段135のリードストローブ信号である。XREは、通常VCCレベルであり、演算処理手段135は、データ信号D0からD4のレベルを読み込む時に、XREをGNDレベルにし、一定時間後VCCレベルに戻す。これにより、演算処理手段135はXREの立ち上がりでD0からD4に出力されている信号レベルを取り込むことができる。DG出力1から4はスキャン信号であり、本発明では、図1におけるS109である。DG入力1から4は図1における検出信号S108である。
アナログ方式選択時は、DFF405にはVCCレベルを書き込み、BUF425から428をハイインピーダンスにする。
アナログ方式とデジタル方式との切り替えにおいては、帯状透明抵抗体の短手方向に電極を設ける構成とすることにより実現することができた。すなわち、複数の帯状透明抵抗体数を切換手段により接続し、あたかも一体の透明抵抗体として扱うことができたからである。これにより、従来のアナログ方式と同様な制御方法で高精度に押下した位置を検出することができる。
回路構成が少なくて済むため、本発明の位置入力装置は、省スペースを要求される小型機器に搭載することが可能となる。
102 電極
103 下抵抗体
111 帯状透明抵抗体
112 電極
113 上抵抗体
121 切換手段
122 スイッチ
123 スイッチ
124 スイッチ
125 スイッチ
126 スイッチ
131 アナログデジタル切換手段
132 デジタルモード制御手段
133 AD変換手段
134 アナログモード制御手段
135 演算処理手段
136 抵抗
Claims (4)
- 一方の面に複数の帯状透明抵抗体を並列に設けた下側基板と上側基板とを備え、該帯状透明抵抗体が対向し、かつ直交するように前記下側基板と前記上側基板とを配置した位置入力装置において、
各々の前記帯状透明抵抗体は、長手方向に沿って、短手方向両端部に電極を有し、該電極に電圧を印加するための全ての接続配線が、前記電極の同一方向にある一方の端部側から引き出され、前記接続配線には、隣接する前記電極同士を接続状態と切断状態とを切り換える切換手段、または高電位や低電位に接続可能なスイッチを備えることを特徴とする位置入力装置。 - 前記下側基板または前記上側基板における一方の最端部位に位置する前記電極には、高電位に接続可能な前記スイッチを設け、他方の最端部位に位置する前記電極には、低電位に接続可能な前記スイッチを設けることを特徴とする請求項1に記載の位置入力装置。
- 隣接する前記電極同士を切断状態に切り換えたときには、前記下側基板の前記帯状透明抵抗体および前記上側基板の前記帯状抵抗体は、電気的にすべて独立し、前記下側基板の前記帯状透明抵抗体、または前記上側基板の前記帯状抵抗体のどちらか一方の前記帯状抵抗体の前記電極に、順次電圧を入力し、他方の前記帯状抵抗体の前記電極から出力を受けとるように、デジタルモード制御手段が制御することを特徴とする請求項2に記載の位置入力装置。
- 隣接する前記電極同士を接続状態に切り換えたときには、前記下側基板の前記帯状透明抵抗体および前記上側基板の前記帯状抵抗体は、それぞれ一枚の抵抗体と同等となり、前記下側基板の前記帯状透明抵抗体、または前記上側基板の前記帯状抵抗体を通して出力される分圧を検出するように、アナログモード制御手段が制御することを特徴とする請求項2または3に記載の位置入力装置。
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