JP4961273B2 - 入力装置、入力システム - Google Patents

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、及び携帯情報端末などの情報処理装置等で使用可能な抵抗膜方式の入力装置に関する。

まず、図８を用いて従来の抵抗膜方式の入力装置の基本動作について説明する。図８は、従来の抵抗膜方式の入力装置の構成を示す斜視図である。

図８に示すように、抵抗膜方式の入力装置は、押圧されたときに互いに接触するように間隔を設けて重ねて配置されたＸ及びＹ抵抗膜３Ｘ、３Ｙを有するタッチパネル１を備えている。Ｘ抵抗膜３Ｘは、第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２を有し、Ｙ抵抗膜３Ｙは、第１及び第２Ｙ電極Ｙ１、Ｙ２を有している。第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２は、Ｘ抵抗膜３ＸのＸ方向の両端に配置され、第１及び第２Ｙ電極Ｙ１、Ｙ２は、Ｙ抵抗膜３ＹのＹ方向の両端に配置されている。

タッチパネル１上のＡ点を押圧すると、Ａ点においてＸ及びＹ抵抗膜３Ｘ、３Ｙが互いに接触する。この状態で第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２の間に電圧を印加すると、Ｘ抵抗膜３ＸでのＡ点の電位は、電極Ｘ１とＡ点間、電極Ｘ２とＡ点間の比率に応じて分圧された値になる。Ｘ及びＹ抵抗膜３Ｘ、３ＹがＡ点において接触しているのでＸ抵抗膜３ＸでのＡ点の電位がＹ抵抗膜３ＹでのＡ点に伝わり、この電位が第１及び第２Ｙ電極Ｙ１、Ｙ２にそのまま伝わる。従って、第１及び第２Ｙ電極Ｙ１、Ｙ２の電位の検出することによって、Ａ点のＸ座標を検出することができる。
また、Ａ点を押圧した状態でＹ抵抗膜３Ｙの第１及び第２Ｙ電極Ｙ１、Ｙ２の間に電圧を印加すると、Ｙ抵抗膜３ＹでのＡ点の電位は、電極Ｙ１とＡ点間、電極Ｙ２とＡ点間の比率に応じて分圧された値になる。Ｘ及びＹ抵抗膜３Ｘ、３ＹがＡ点において接触しているのでＹ抵抗膜３ＹでのＡ点の電位がＸ抵抗膜３ＸでのＡ点に伝わり、この電位が第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２にそのまま伝わる。従って、第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２の電位の検出することによって、Ａ点のＹ座標を検出することができる。
従って、電圧を印加する抵抗膜と電位を測定する抵抗膜を入れ替えることによってＡ点のＸ座標とＹ座標の両方を検出することができる。

ところで、タッチパネルの使用目的によっては、タッチパネルの複数点が同時に押圧されたことを検出したい場合がある。ここで、図９を用いて複数点同時入力の検出が可能な従来の抵抗膜方式の入力装置の基本動作について説明する（例えば、特許文献１を参照。）。図９は、複数点同時入力の検出が可能な従来の抵抗膜方式の入力装置の構成を示す斜視図である。

図９の構成では、第１Ｘ電極Ｘ１は、抵抗値がＲである抵抗素子を介して接地されており、第２Ｘ電極Ｘ２には電位Ｖｃｃが加えられている。第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２間の抵抗膜３Ｘの抵抗値がＸＲであるとすると、タッチパネル１に入力がない場合又は１点のみの入力がある場合、点Ｐの電位は、Ｒ・Ｖｃｃ／（Ｒ＋ＸＲ）となる。一方、タッチパネル上の２点Ａ、Ｂが押圧されると、点ＡＢ間ではＸ抵抗膜３ＸとＹ抵抗膜３Ｙの両方で電流が流れることになり（つまり、点ＡＢ間に並列抵抗が形成され）、その結果、第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２間の抵抗値が低下してＸＲよりも小さい値になり、点Ｐの電位が上昇する。従って、例えば、タッチパネル１に入力がない場合の点Ｐの電位を測定して参照電位として記憶しておき、その後の測定で得た点Ｐの電位を参照電位と比較することによって複数点同時入力の検出が可能になる。
特開２００１−３４４０６２号公報

しかし、特許文献１に記載した方法による複数点同時入力の検出には、第１Ｘ電極Ｘ１に、抵抗素子を接続する必要があり、その分だけ抵抗膜にかかる電位が分散されてしまうことから精度が落ちる。また、その分だけ入力装置の構成が複雑になる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で複数点同時入力の検出が可能な入力装置を提供するものである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の入力装置は、押圧されたときに互いに接触するように間隔を設けて重ねて配置された２枚の抵抗膜を有するタッチパネルと、前記抵抗膜の一方の所定方向の両端に互いに異なる電位を加える電圧供給手段と、前記抵抗膜の他方の前記所定方向と交差する方向の両端の電位をそれぞれ測定する電位測定手段と、前記電位測定手段が測定した両端の電位の差に基づいて複数点同時入力の有無を判定する判定手段とを有する。

本発明によれば、前記電位測定手段が測定した両端の電位の差に基づいて複数点同時入力の有無が判定されるので、特許文献１に記載の方法のように抵抗素子を別途設けることなく簡易な構成で複数点同時入力の検出が可能である。本明細書において「複数点同時入力」とは、複数点において２枚の抵抗膜が接触している瞬間が存在していることを意味し、複数点の入力を開始するタイミングは同じであってもずれていてもよい。例えば、同時に２点を押圧してもよく、１点を押圧した状態で別の１点を押圧してもよい。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。

前記各抵抗膜の両端にそれぞれ設けられたスイッチと、前記スイッチを制御することにより、両端に互いに異なる電位が加えられる前記抵抗膜の一方と、両端の電位がそれぞれ測定される前記抵抗膜の他方とを切り替える制御手段とをさらに備えてもよい。本実施形態によれば制御手段がスイッチを制御することによって両端に異なる電位が加えられる抵抗膜と、両端の電位が測定される抵抗膜とが切り替えられる。この場合、複数点同時入力をさらに確実に検出することができる。

本発明は、表示手段と、前記表示手段上に配置された上記入力装置とを備える入力システムも提供する。入力装置を表示手段上に配置することによって、表示手段に表示される内容に応じた処理を容易に行うことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。

１．入力装置の構成
図１及び図２を用いて本発明の一実施形態の抵抗膜方式の入力装置１０について説明する。図１は、本実施形態の入力装置１０の構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態の入力装置１０の制御系のブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の入力装置１０は、押圧されたときに互いに接触するように間隔を設けて重ねて配置されたＸ及びＹ抵抗膜３Ｘ、３Ｙを有するタッチパネル１を備えている。タッチパネル１は、液晶パネル等からなる表示部２上に配置されている。Ｘ抵抗膜３Ｘは、一例では、ガラス基板上に配置され、Ｙ抵抗膜３Ｙは、一例では、透明フィルム（例：ＰＥＴフィルム）上に配置される。この場合、ガラス基板と透明フィルムは、Ｘ抵抗膜３ＸとＹ抵抗膜３Ｙが間隔を隔てて対向するように重ねられる。Ｘ抵抗膜３Ｘ及びＹ抵抗膜３Ｙは、一例では、ＩＴＯ膜からなる。なお、Ｘ抵抗膜３Ｘ及びＹ抵抗膜３Ｙの配置や材料は、抵抗膜として機能する限り特に限定されない。

Ｘ抵抗膜３Ｘは、第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２を有し、Ｙ抵抗膜３Ｙは、第１及び第２Ｙ電極Ｙ１、Ｙ２を有している。第１及び第２Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２は、Ｘ抵抗膜３ＸのＸ方向の両端に配置され、第１及び第２Ｙ電極Ｙ１、Ｙ２は、Ｙ抵抗膜３ＹのＹ方向の両端に配置されている。Ｘ方向とＹ方向は、互いに交差し、好ましくは、直交する。

第１Ｘ電極Ｘ１及び第１Ｙ電極Ｙ１は、それぞれ、第１ＸスイッチＳＷｘ１及び第１ＹスイッチＳＷｙ１を介してＧＮＤに接続されている。第２Ｘ電極Ｘ２及び第２Ｙ電極Ｙ２は、それぞれ、第２ＸスイッチＳＷｘ２及び第２ＹスイッチＳＷｙ２を介して電位Ｖｃｃを与える電源に接続されている。各スイッチがＯＦＦのとき、各電極は、ハイインピーダンス状態になる。各スイッチがＯＮのとき、各電極の電位は、ＧＮＤ又はＶｃｃになる。なお、各電極に加えられる電位は、スイッチがＯＮ時にＸ電極Ｘ１、Ｘ２間とＹ電極間Ｙ１、Ｙ２に電圧が加わるように設定すればよく、ここで示したものに限定されない。スイッチがＯＮ時には、Ｘ電極Ｘ１、Ｘ２間とＹ電極間Ｙ１、Ｙ２に同じ電圧が加わるようにしてもよく、異なる電圧が加わるようにしてもよい。

各スイッチのＯＮ／ＯＦＦは、図２に示すようにＳＷ制御部５によって制御される。スイッチは、ＯＮ／ＯＦＦ（導通／非導通）が切り替え可能なものであればその種類は限定されず、リレーのような機械式スイッチであってもよく、バイポーラトランジスタやＦＥＴなどの電気式スイッチであってもよい。ＳＷ制御部５は、処理部７からの指示に従って動作する。

各電極Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、それぞれＡＤ変換部９に接続されており、各電極のアナログ電位Ｖｘ１、Ｖｘ２、Ｖｙ１、Ｖｙ２は、それぞれＡＤ変換部９でデジタル電位ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２に変換される。デジタル電位ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２は、処理部７にも送られると共にメモリ部１１に記憶される。

処理部７は、表示部２に表示される内容の制御も行う。処理部７のその他の処理の詳細は、後述する。

２．入力装置の動作
図３のフローチャートを用いて本実施形態の入力装置１０の動作について説明する。

入力装置１０の電源がＯＮになると、ＳＷ制御部５は、スイッチＳＷｘ１及びＳＷｘ２をＯＮにし、スイッチＳＷｙ１及びＳＷｙ２をＯＦＦにする（ステップＳ１）。これによって、電極Ｘ１の電位がＧＮＤになり、電極Ｘ２の電位がＶｃｃになり、電極Ｙ１及びＹ２がハイインピーダンス状態になる。この状態では、Ｘ抵抗膜３ＸのＸ方向の両端に互いに異なる電位が加えられ、Ｙ抵抗膜３ＹのＹ方向の両端の電位がそれぞれ測定される。

電極Ｙ１及びＹ２は、図２に示すようにＡＤ変換部９に接続されているので、電極Ｙ１及びＹ２からのアナログ電位Ｖｙ１及びＶｙ２は、ＡＤ変換部９でデジタル電位ｙ１及びｙ２に変換される（ステップＳ２）。デジタル電位ｙ１及びｙ２は、処理部７にも送られると共にメモリ部１１に記憶される。

次に、ＳＷ制御部５は、スイッチＳＷｘ１及びＳＷｘ２をＯＦＦにし、スイッチＳＷｙ１及びＳＷｙ２をＯＮにする（ステップＳ３）。これによって、電極Ｙ１の電位がＧＮＤになり、電極Ｙ２の電位がＶｃｃになり、電極Ｘ１及びＸ２がハイインピーダンス状態になる。この状態では、Ｙ抵抗膜３ＹのＹ方向の両端に互いに異なる電位が加えられ、Ｘ抵抗膜３ＸのＸ方向の両端の電位がそれぞれ測定される。従って、ＳＷ制御部５がスイッチを制御することによって両端に互いに異なる電位が加えられる抵抗膜と、両端の電位がそれぞれ測定される抵抗膜が切り替えられる。

電極Ｘ１及びＸ２は、図２に示すようにＡＤ変換部９に接続されているので、電極Ｘ１及びＸ２からのアナログ電位Ｖｘ１及びＶｘ２は、ＡＤ変換部９でデジタル電位ｘ１及びｘ２に変換される（ステップＳ４）。デジタル電位ｘ１及びｘ２は、処理部７にも送られると共にメモリ部１１に記憶される。

次に、処理部７は、（ｘ１-ｘ２）²＋（ｙ１-ｙ２）²を計算し、計算した値が所定の閾値γを超えているかどうかを判断する（ステップＳ５）。超えていない場合（ステップＳ５のＮ）には、複数点同時入力ではないと判断し、Ｘ＝（ｘ１＋ｘ２）／２及びＹ＝（ｙ１＋ｙ２）／２を計算し、Ｘ及びＹの値をメモリ部１１に保存する。保存した後、ステップＳ９に進む。

１点入力の場合は、実質的にｘ１＝ｘ２且つｙ１＝ｙ２になり、（ｘ１-ｘ２）²＋（ｙ１-ｙ２）²が実質的に０になるが、複数点同時入力がある場合は、ｘ１≠ｘ２且つｙ１≠ｙ２になり、（ｘ１-ｘ２）²＋（ｙ１-ｙ２）²が非ゼロの正の値を持つ。従って、（ｘ１-ｘ２）²＋（ｙ１-ｙ２）²が所定の閾値を超えているかどうかを判断することによって複数点同時入力の有無を判断することができる。複数点同時入力がある場合にｘ１≠ｘ２且つｙ１≠ｙ２になる点については、後で詳述する。

なお、ここでは、デジタル電位の差を用いているが、アナログ電位の差を用いて複数点同時入力の有無を判断してもよい。
また、ここでは、ｘ１−ｘ２とｙ１−ｙ２の両方に基づいて複数点同時入力の有無を判断しているが、ｘ１−ｘ２又はｙ１−ｙ２の何れか一方に基づいて複数点同時入力の有無を判断することもできる。但し、ｘ１−ｘ２とｙ１−ｙ２の両方に基づいて判断を行ったほうが判断の精度が向上する。ｘ１−ｘ２とｙ１−ｙ２の両方に基づく場合、例えば、（ｘ１−ｘ２)の絶対値がＸ閾値を超えているか、又は（ｙ１−ｙ２)の絶対値がＹ閾値を超えているかの何れかが満たされている場合に複数点同時入力があると判断してもよい。Ｘ閾値とＹ閾値は任意の値に設定することができ、互いに同じ値であってもよく異なる値であってもよい。

ステップＳ５で計算した値が所定の閾値γを超えている場合（ステップＳ５のＹ）、複数点同時入力であると判定し、処理部７は、メモリ部９から座標（Ｘ、Ｙ）を呼び出し（ステップＳ６）、図４に示すように、表示部２の座標（Ｘ、Ｙ）の位置に右クリックメニュー２ａを表示させる（ステップＳ７）。なお、図４は、点Ａを先に押圧し、そのままの状態で点Ｂを押圧することによって２点同時入力を行った場合を想定している。点Ａを押圧してから点Ｂを押圧するまでの間に点Ａの座標がメモリ部１１に保存されるので、右クリックメニュー２ａが点Ａの位置に表示されている。ここでは、複数点同時入力を検出した場合に、右クリックメニューを表示させているが、複数点同時入力を検出した場合に、これ以外のアクションを起こさせてもよい。

次に、電源ＯＦＦの指示があるかどうかを確認し（ステップＳ９）、指示がない場合（ステップＳ９のＮ）には、ステップＳ１に戻り、処理を継続する。指示がある場合（ステップＳ９のＹ）には、処理を終了する。

３．複数点同時入力がある場合にｘ１≠ｘ２且つｙ１≠ｙ２になる点について
複数点同時入力がある場合にｘ１≠ｘ２且つｙ１≠ｙ２になる点について説明する。ここでは、図５に示すように、座標（ａｘ、ａｙ）の点Ａ及び座標（ｂｘ、ｂｙ）の点Ｂの２点同時入力があった場合を例に挙げて説明する。０≦ａｘ、ａｙ、ｂｘ、ｂｙ≦１である。

タッチパネル１に点Ａ及び点Ｂの２点同時入力があった場合の、Ｘ抵抗膜３Ｘ上の等価回路を図６に示し、Ｙ抵抗膜３Ｙ上の等価回路を図７に示す。図６中でＲは、入力がない場合の第１Ｘ電極Ｘ１と第２Ｘ電極Ｘ２の間の抵抗値を示し、図７中でｒは、入力がない場合の第１Ｙ電極Ｙ１と第２Ｙ電極Ｙ２の間の抵抗値を示す。図６及び図７中でＲｚは、点ＡＢ間の合成抵抗値を示す。

図６の等価回路によると、点Ａの電位Ｖａと点Ｂの電位Ｖｂの差Ｖｂ−Ｖａは、
Ｖｂ−Ｖａ＝｛（ｂｘ−ａｘ）Ｒｚ・Ｖｃｃ｝／｛（ａｘ＋ｂｘ）Ｒ−（（ａｘ）²＋（ｂｘ）²）Ｒ＋Ｒｚ｝
となる。従って、ａｘ≠ｂｘのとき、電位差Ｖｂ−Ｖａ≠０となる。

また、図７の等価回路によると、Ｖｙ１及びＶｙ２は、ＶａとＶｂを分圧することによって求めることができ、
Ｖｙ１＝（ｂｙＶａ＋ａｙＶｂ）／（ａｙ＋ｂｙ）
Ｖｙ２＝｛（１−ｂｙ）Ｖａ＋（１−ａｙ）Ｖｂ｝／（２−ａｙ−ｂｙ）
Ｖｙ２−Ｖｙ１＝｛（ｂｙ−ａｙ）（Ｖｂ−Ｖａ）｝／｛（ａｙ＋ｂｙ）（２−ａｙ−ｂｙ）｝
となる。従って、ｂｙ−ａｙ≠０且つＶｂ−Ｖａ≠０のとき、電位差Ｖｙ２−Ｖｙ１≠０となる。

以上より、ａｘ≠ｂｘ且つａｙ≠ｂｙである場合に、Ｖｙ１≠Ｖｙ２となり、従って、ｙ１≠ｙ２となる。また、同様に、ａｘ≠ｂｘ且つａｙ≠ｂｙである場合に、Ｖｘ１≠Ｖｘ２となり、従って、ｘ１≠ｘ２となる。
従って、特定の条件が成立する場合を除けば２点同時入力があった場合にはｘ１≠ｘ２且つｙ１≠ｙ２になるといえる。

以上の通り、特定の条件が成立する場合を除けば複数点同時入力があった場合にｘ１≠ｘ２且つｙ１≠ｙ２になるといえる。

以上の実施形態で示した種々の特徴は、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。

本発明の一実施形態の入力装置の構成を示す斜視図である 本発明の一実施形態の入力装置の制御系のブロック図である。 本発明の一実施形態の入力装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の入力装置が複数点同時入力を検出したときに表示される右クリックメニューが表示された表示部を示す。 本発明の一実施形態の入力装置の構成を示す斜視図であり、点Ａ及び点Ｂの２点同時入力がある状態を示す。 図５の状態でのＸ抵抗膜３Ｘ上の等価回路を示す。 図５の状態でのＹ抵抗膜３Ｙ上の等価回路を示す。 従来の抵抗膜方式の入力装置の構成を示す斜視図である。 複数点同時入力の検出が可能な従来の抵抗膜方式の入力装置の構成を示す斜視図である

符号の説明

１：タッチパネル ２：表示部 ２ａ：右クリックメニュー ３Ｘ：Ｘ抵抗膜 ３Ｙ：Ｙ抵抗膜 ５：ＳＷ制御部 ７：処理部 ９：ＡＤ変換部 １０：入力装置 １１：メモリ部 Ｘ１：第１Ｘ電極 Ｘ２：第２Ｘ電極 Ｙ１：第１Ｙ電極 Ｙ２：第２Ｙ電極 ＳＷｘ１：第１Ｘスイッチ ＳＷｘ２：第２Ｘスイッチ ＳＷｙ１：第１Ｙスイッチ ＳＷｙ２：第２Ｙスイッチ

Claims (3)

1. 押圧されたときに互いに接触するように間隔を設けて重ねて配置された２枚の抵抗膜を有するタッチパネルと、
   前記抵抗膜の一方の所定方向の両端に互いに異なる電位を加える電圧供給手段と、
   前記抵抗膜の他方の前記所定方向と交差する方向の両端の電位をそれぞれ測定する電位測定手段と、
   前記電位測定手段が測定した両端の電位の差に基づいて複数点同時入力の有無を判定する判定手段と、
   記憶手段とを有し、
   上記判定手段が複数点同時入力でないと判定したとき、前記電位測定手段が測定した電位に基づいて前記タッチパネルが押圧された位置座標を計算し、得られた位置座標を前記記憶手段に記憶し、
   上記判定手段が複数点同時入力であると判定したとき、前記記憶手段に記憶された位置座標を呼び出し、アクションを起こさせる入力装置。
2. 前記各抵抗膜の両端にそれぞれ設けられたスイッチと、
   前記スイッチを制御することにより、両端に互いに異なる電位が加えられる前記抵抗膜の一方と、両端の電位がそれぞれ測定される前記抵抗膜の他方とを切り替える制御手段とをさらに備える請求項１に記載の入力装置。
3. 表示手段と、前記表示手段上に配置された請求項１又は２に記載の入力装置とを備える入力システム。

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