JP5327173B2 - タッチパネル表示器のタッチ位置検出回路 - Google Patents

Description

本発明は、例えばナビゲーション装置の表示画面などに使用されているタッチパネル表示器のタッチ位置検出回路に関するものである。

従来、タッチパネル表示器において、タッチ面を構成するタッチパッド（オーナメント）に荷重センサを設置し、ユーザがタッチ面を触ったときに加えられる荷重を荷重センサで検出することで、ユーザが触った位置（以下、タッチ位置という）の検出を行う接触感知表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような接触感知表示装置では、タッチパッドの四隅に荷重センサを設置し、四隅に設置した荷重センサそれぞれで荷重を検出すると共に、そのときの荷重に応じた各荷重センサの出力に基づいてタッチ位置を検出している。

特開平３−１１６２２０号公報

上記したタッチパッドの四隅に荷重センサを設置した形態とされる場合、タッチパネル表示器のタッチ位置検出回路では、各荷重センサに印加される荷重を電圧に変換した出力電圧を発生させ、その出力電圧の和を求めることにより、タッチ位置を検出することができる。例えば、タッチパッドの四隅のうち一つの位置を座標（０，０）と見立てたＸＹ座標平面を想定し、各荷重センサの出力の比率に基づいてタッチ位置をＸＹ座標として把握することができる。

ここで、荷重センサに加えられる荷重に対する出力電圧の特性は、図７に示されるような一次直線として表され、荷重に対して出力電圧が比例する関係となる。そして、荷重センサが歪みゲージなどで形成されることから、荷重と出力電圧との関係はタッチパネル表示器の温度（具体的には荷重センサの温度）に応じて変化する温特を有する。このため、例えば、室温（例えば２５℃）と高温（例えば８５℃）のとき、それぞれの場合での荷重と出力電圧の関係を求めておき、歪みゲージの出力を増幅するアンプにて、歪みゲージのゲインやオフセットを調整することで、各温度での特性が所望の特性となるように補正する。

しかしながら、タッチパッドをベース（基台）に組付ける際に、タッチパッドに対して締め付け力などが作用し、タッチパッドがタッチされていないにも拘わらず、荷重センサに荷重が掛かった状態となる。この荷重が組付け歪みとなって、組付け歪みに基づく特性変動が発生する。また、この締め付け力により、温特が変化するという組付け後温度歪みも発生する。すなわち、これら組付け歪みや組付け後温度歪みにより、タッチパッドに印加される荷重の大きさに対する出力電圧の関係、換言すればセンサ特性が所望の特性からずれてしまう。これにより、タッチ位置を正確に検出することができなくなるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、タッチパッドによる組付け歪みや組付け後温度歪によって、タッチパネル表示器に備えられる荷重センサのセンサ特性が所望の特性からずれることで、タッチ位置が正確に検出できなくなることを防止することを目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明では、Ｖ＝ａ（ｔ）×Ｆ＋ｂ（ｔ）と表せるＦ−Ｖ特性を有するひずみセンサをタッチパネルにｍ個配置したタッチパネルのタッチ位置検出装置において、それぞれの歪みセンサの少なくとも異なる第１温度ｔ１と第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性の傾きａｉ（ｔ１）とａｉ（ｔ２）（ただし、ｉ＝１〜ｍ）、および、それぞれの歪みセンサの少なくとも異なる第１温度ｔ１と第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性のゼロ点ｂｉ（ｔ１）、ｂｉ（ｔ２）を、演算装置に記憶させ、 タッチパネルに供えられた温度検出装置から出力される温度ｔ３と、タッチパネルに荷重を印加したときに得られるそれぞれの歪みセンサの出力電圧Ｖ１〜Ｖｍから、温度ｔ３のときの傾きａｉ（ｔ３）およびゼロ点ｂ（ｔ３）と、Ｖｉ＝ａｉ（ｔ３）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ３）の関係式を用いて、
Ｘ＝（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ
Ｙ＝（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ
Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４
としてタッチパネルが押された位置、荷重を検出することを特徴としている。

このようにすれば、タッチパッド（２）から荷重センサに作用する組付け歪みや組付け後温度歪みの影響があっても、正確なタッチ位置を検出することが可能となる。したがって、タッチパッドから荷重センサに作用する組付け歪みや組付け後温度歪みによって、タッチパネル表示器に備えられる荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）のセンサ特性が所望の特性からずれることで、タッチ位置が正確に検出できなくなることを防止することが可能となる。

例えば、請求項２に記載したように、温度ｔ３のときの傾きａｉ（ｔ３）およびゼロ点ｂｉ（ｔ３）は、傾きａｉ（ｔ３）＝ａｉ（ｔ１）＋（ａｉ（ｔ２）−ａｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）、ゼロ点ｂｉ（ｔ３）＝ｂｉ（ｔ１）＋（ｂｉ（ｔ２）−ｂｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）で表すことができる。

請求項３に記載の発明では、無負荷時の各センサの出力電圧Ｖｉ０と、任意の一点をＦ１で押したときの各センサにかかる荷重比Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄと各センサの出力電圧Ｖｉ１から計算した荷重Ｆ、歪みセンサの２点以上の温度で第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性の傾きａｉ（ｔ１）とａｉ（ｔ２）（ただし、ｉ＝１〜４）、歪みセンサの２点以上の第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性のゼロ点ｂｉ（ｔ１）、ｂｉ（ｔ２）を演算装置に記憶してあり、第３温度ｔ３でタッチパネルに荷重印加したときに得られる４つの歪みセンサの出力電圧Ｖ１〜Ｖ４と、温度検出装置からの出力温度ｔ３から、温度ｔ３での傾きａｉ（ｔ３）＝ａｉ（ｔ１）＋（ａｉ（ｔ２）−ａｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）、温度ｔ３でのゼロ点ｂｉ（ｔ３）＝ｂｉ（ｔ１）＋（ｂｉ（ｔ２）−ｂｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）、Ｖｉ＝ａｉ（ｔ３）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ３）の関係式を用いて、
Ｘ＝（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ
Ｙ＝（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ
Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４
としてタッチパネルが押された位置、荷重を演算することを特徴とする。

このようにしてタッチ位置などを求めることによっても、請求項１と同様の効果を得ることができる。また、Ｆ−Ｖ特性を取るときに、すべてを組みつけてからの無負荷時測定と任意の一点の荷重時測定だけで済むという効果も得ることができる。

この場合、請求項４に記載したように、任意の一点をＦ１で押したときの各センサにかかる荷重比Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄを１：１：１：１とすることで、タッチ位置の演算の更なる簡素化を図ることが可能になる。

請求項５に記載の発明では、Ｖ＝ａ（ｔ）Ｆ＋ｂ（ｔ）と表せるＦ−Ｖ特性を有する歪みセンサをタッチパネルの４隅に配置し、歪みセンサ単体の第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性の傾きａｉ（ｔ１）とａｉ（ｔ２）（ただし、ｉ＝１〜４）、タッチパネルに歪みセンサを組み付けた状態での歪みセンサの第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性のゼロ点ｂｉ（ｔ１）、ｂｉ（ｔ２）を演算装置に記憶してあり、第３温度ｔ３でタッチパネルに荷重印加したときに得られる４つの歪みセンサの出力電圧Ｖ１〜Ｖ４と、温度検出装置からの出力温度ｔ３から、 温度ｔ３での傾きａｉ（ｔ３）＝ａｉ（ｔ１）＋（ａｉ（ｔ２）−ａｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）、 温度ｔ３でのゼロ点ｂｉ（ｔ３）＝ｂｉ（ｔ１）＋（ｂｉ（ｔ２）−ｂｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）、Ｖｉ＝ａｉ（ｔ３）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ３）の関係式を用いて、
Ｘ＝（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ
Ｙ＝（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ
Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４
としてタッチパネルが押された位置、荷重を演算することを特徴としている。

このように、４つの歪みセンサをタッチパネルの４隅に配置することができる。このような場合にも、請求項１と同様の構成とすることで、同様の効果を得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかるタッチパネル表示器の斜視図である。 図１に示すタッチパネル表示器のタッチ位置検出回路の回路図である。 荷重と出力電圧との関係を示した特性図である。 荷重と出力電圧との関係を示した特性図である。 荷重と出力電圧との関係を示した特性図である。 荷重と出力電圧との関係を示した特性図である。 射影変換のイメージを示した模式図である。 温度と傾きａｉの関係を示したマップである。 温度と切片ｂｉの関係を示したマップである。 荷重センサに加えられる荷重に対する出力電圧の特性を示した図である。 サーミスタ１０ａの電位とサーミスタ１０ａの検出温度との関係を示した図である。 荷重位置を示すＸ，Ｙ座標のタッチパッド上の位置を示した図である。 本発明の第２実施形態で説明するＶｉ＝ａｉ×Ｆｉ＋ｂｉの変化の様子を示すマップである。 温度と傾きａｉの関係を示したマップである。 温度と切片ｂｉの関係を示したマップである。 本発明の第３実施形態にかかるタッチパネル表示器のタッチ位置検出回路の回路図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかるタッチパネル表示器の斜視図である。また、図２は、図１に示すタッチパネル表示器のタッチ位置検出回路の回路図である。以下、これらの図を参照して、タッチパネル表示器およびそのタッチ位置検出回路について説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかるタッチパネル表示器は、表示画面が備えられるベース１の上に、タッチパッド２を配置することで構成されている。ベース１およびタッチパッド２は、例えば長方形とされており、タッチパッド２を透明部材等で構成することで、ベース１に備えられた表示画面がタッチパッド２を透過して視認できるように構成される。そして、タッチパッド２とベース１の間におけるタッチパッド２の四隅（４箇所）には、荷重センサＳ１〜Ｓ４が備えられている。このため、ユーザがタッチパッド２の所望位置をタッチした時に、荷重センサＳ１〜Ｓ４にて荷重を検出できるようになっている。荷重センサＳ１からＳ４は、タッチパッド２、ベース１それぞれに対して、ねじで締め付けられる、あるいは、接着剤で貼り付けられるなどの方法で固定されている。

図２に示すように、タッチ位置検出回路は、荷重センサＳ１〜Ｓ４と、アンプＡ１〜Ａ４と温度検出部１０とマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２０とを有した構成とされている。

荷重センサＳ１〜Ｓ４は、例えば半導体式の歪みゲージ（ゲージ抵抗）などの歪みセンサで構成される。各荷重センサＳ１〜Ｓ４は、例えば図２に示すように、ゲージ抵抗をホイートストンブリッジ状に配置した構成とされ、ホイートストンブリッジに対して５Ｖ電源等から駆動電圧Ｖｃｃが印加されることで、ホイートストンブリッジの２つの中間点の電圧（以下、中間電圧という）を出力として発生させる。すなわち、中間電圧が荷重センサＳ１〜Ｓ４に加わる荷重に応じて変化するため、この中間電圧を出力として発生させている。例えば、一方の中間電位は、上流側のゲージ抵抗が引張応力を受けると共に下流側のゲージ抵抗が圧縮応力を受けることで変化し、他方の中間電圧は、上流側のゲージ抵抗が圧縮応力を受けると共に下流側のゲージ抵抗が引張応力を受けることで変化する。このため、２つの中間電圧を出力することでそれらの差、すなわち、荷重に応じた出力をアンプＡ１〜Ａ４に入力させている。

アンプＡ１〜Ａ４は、各荷重センサＳ１〜Ｓ４の２つの中間電圧を入力し、２つの中間電圧の電位差を差動増幅した出力を発生させる。より詳しくは、アンプＡ１〜Ａ４では、予め記憶させられたゲイン調整値およびオフセット補正値（ゼロ点補正値）のデータに基づいて、各荷重センサＳ１〜Ｓ４の２つの中間電圧のゲイン調整およびオフセット補正を行い、それらを行ったのち出力電圧としてマイコン２０に出力している。

温度検出部１０は、タッチパネル表示器の温度、つまり荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度に応じた検出信号をマイコン２０に伝えるものである。温度検出部１０は、例えばサーミスタ１０ａと抵抗１０ｂにて構成され、サーミスタ１０ａの抵抗値が温度に応じて変化することから、サーミスタ１０ａと抵抗１０ｂの間の電位を温度検出信号としてマイコン２０に入力することで、マイコン２０に荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度を伝えている。つまり、サーミスタ１０ａの電位から温度に変換する変換マップ（図８のようなサーミスタ１０ａの電位が低いほど検出温度が高い値となるような相関を有するマップ）をマイコン２０に持たせておけば、サーミスタ１０ａの電位から温度をマイコンが認識できる。

マイコン２０は、各荷重センサＳ１〜Ｓ４の出力をアンプＡ１〜Ａ４で差動増幅した出力電圧および温度検出部１０の温度検出信号に基づいて、タッチ位置の検出を行う。このマイコン２０には、後述するようなタッチパッド２をベース１に組付けた後の温度特性の変化に応じた荷重と出力電圧との関係を表したマップ（もしくは関係式）が記憶されている。このため、マイコン２０は、温度検出部１０の温度検出信号に基づいて荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度を検出し、予め記憶しておいたマップなどに基づいて、検出した温度におけるアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧と対応するタッチ位置を求めている。

このような構成のタッチ位置検出回路では、上述したように、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整値やオフセット補正値を求め、それを予めアンプＡ１〜Ａ４にデータとして記憶しておくことで、各荷重センサＳ１〜Ｓ４の２つの中間電圧のゲイン調整およびオフセット補正を行っている。また、タッチ位置検出回路では、タッチパッド２をベース１に組付けた後の温度特性の変化に応じた荷重と出力電圧との関係を表したマップ（もしくは関係式）をマイコン２０に記憶しておき、その記憶したマップなどに基づいて、タッチ位置の検出を行うようにしている。これらの具体的な手法について、以下に説明する。

まず、上記の説明に先立ち、タッチパネル表示器におけるタッチ位置検出回路での基本的なタッチ位置検出手法について説明する。

タッチ位置検出回路では、荷重センサＳ１〜Ｓ４の出力する２つの中間電圧をアンプＡ１〜Ａ４で差動増幅し、それをセンサ出力に相当する出力電圧として発生させている。ここで、タッチパッド２の所定位置をユーザがタッチした場合に各荷重センサＳ１〜Ｓ４の出力に応じて発生させられた出力電圧Ａ〜Ｄが、α［Ｖ］、β［Ｖ］、γ［Ｖ］、δ［Ｖ］であったとする。いま、一般に荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられた荷重をＦ１［Ｎ］〜Ｆ４［Ｎ］とすると、Ｆ１とα、Ｆ２とβ、Ｆ３とγ、Ｆ４とδの関係はそれぞれ１次関数で表される。

α ＝ ａ１×Ｆ１＋ｂ１ （１）
β ＝ ａ２×Ｆ２＋ｂ２ （２）
γ ＝ ａ３×Ｆ３＋ｂ３ （３）
δ ＝ ａ４×Ｆ４＋ｂ４ （４）
ただし、ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４は温度によって変化する。

さらに、例えば図１中におけるタッチパッド２の左下の荷重センサＳ２の配置場所をＸＹ座標の原点（０，０）とし、Ｘ座標、Ｙ座標を図９のように想定した場合に、タッチ位置のＸＹ座標は、
（（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ，（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ） （５）
で表すことができる。ただし、
Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４ （６）
とする。

（１）〜（４）の式をそれぞれＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４について解いた式を（５）に代入することによって、タッチ位置のＸＹ座標がα，β，γ，δ，ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４を用いて表される。

以上のことより、ある温度における上の（１）〜（４）の一次関数がわかっていれば、（５）、（６）の式により、タッチ位置を検出することが可能となる。このように、出力電圧Ａ〜Ｄに基づいて、タッチ位置の検出を行っているため、タッチ位置を検出する上で、出力電圧Ａ〜Ｄを増幅するアンプＡ１〜Ａ４でのゲイン調整やオフセット補正が的確に行えるようにすることは重要である。

続いて、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整やオフセット補正の手法やタッチパッド２をベース１に組付けた後の温度特性の変化に応じた荷重Ｆ１〜Ｆ４の演算手法について説明する。

上述したように、タッチパッド２をベース１に組付ける際に、タッチパッド２に対して締め付け力などが作用し、タッチパッド２がタッチされていないにも拘わらず、荷重センサＳ１〜Ｓ４に荷重が掛かった状態となる。この荷重が組付け歪みとなって、組付け歪みに基づく特性変動が発生する。また、タッチパッド２やベース１が温度によって伸縮することによって、タッチパッド２がタッチされていないにも拘わらず、荷重センサＳ１〜Ｓ４に掛かった荷重は温度が変化することによって変化する。これを組付け後温度歪みと呼ぶことにする。温度変化に伴って、この組付け後温度歪みも変化する。すなわち、これら組付け歪みや組付け後温度歪みにより、タッチパッド２に印加される荷重の大きさに対する出力電圧の関係、換言すればセンサ特性がセンサ単体でタッチパッド２に組み付けられる前の特性からずれてしまう。このセンサ特性のずれについて、図３（ａ）から図３（ｄ）に示す荷重と出力電圧との関係を示した特性図を参照して説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、タッチパッド２をベース１に組付ける前のＳｉ（ｉ＝１〜４）の荷重−アンプＡｉ（ｉ＝１〜４）の出力電圧（以下、Ｆ−Ｖという）特性は、ＸＹ座標軸を基準とした特性として表される。そして、室温（ここでは２５℃としている）時において荷重が０［Ｎ］のときに出力電圧が１．５［Ｖ］となり、所定の荷重Ｆ０［Ｎ］を加えたときに出力電圧が３．５［Ｖ］となるような、アンプＡｉ（ｉ＝１〜４）のゲイン調整値やオフセット補正値のデータを求める。ゲイン調整やオフセット補正については、外部に備えられた調整装置（図示せず）によって行い、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して個々に無荷重のときと荷重Ｆ０を掛けたとき、それぞれの出力電圧Ａ〜Ｄをモニタすることで行っている。このときのゲイン調整値やオフセット補正値は、室温において、荷重センサＳ１〜Ｓ４の製造誤差等の影響を無くすことができる値となる。

次に、高温（ここでは８５℃としている）時において荷重が０［Ｎ］のときのアンプＡｉ（ｉ＝１〜４）の出力電圧Ｖｉ２と、所定の荷重がＦ０［Ｎ］のときのアンプＡｉ（ｉ＝１〜４）の出力電圧Ｖｉ３を測定しておく。タッチパッド２をベース１に組付ける前における高温時のＦ−Ｖ特性はＦｉ＝０［Ｎ］、Ｖｉ＝Ｖｉ２［Ｖ］とＦｉ＝Ｆ０［Ｎ］、Ｖｉ＝Ｖｉ３［Ｖ］を通る。

次に、タッチパッド２を組付けた後、室温（２５℃）時においてタッチパッドへの荷重が０［Ｎ］のときのアンプＡｉ（ｉ＝１〜４）の出力電圧Ｖｉ４［Ｖ］を測定する。このとき、タッチパッド２を組付けるための締め付け力により、タッチパッド２がタッチされていない状態であっても締め付け力によって荷重センサＳ１〜Ｓ４に荷重が掛かった状態となる。
このため、組付け後室温時にセンサＳｉにかかるタッチ荷重ＦｉとアンプＡｉからの出力電圧ＶｉのＦ−Ｖ特性は、図３（ｂ）に示すように、組付け後室温時のＦ−Ｖ特性のＸＹ座標軸（図中で一転鎖線で示された軸）で、組付け前のセンサＳｉのＦ−Ｖ特性を見た状態となる。組付け後室温時のＦ−Ｖ特性のＸＹ軸は、組付け前のＦ−Ｖ特性のＸＹ座標軸（図３（ｂ）中の実線で示された軸）よりも、組付けによる歪み分、紙面右側（Ｘ軸方向）にずれた状態となる。

続いて、タッチパッド２を組付けた後、高温（８５℃）時において荷重が０［Ｎ］のときのアンプＡｉ（ｉ＝１〜４）の出力電圧Ｖｉ５［Ｖ］を測定する。図３（ｃ）に示すように、組付け後高温時のＦ−Ｖ特性のＸＹ軸を、組付け前高温時のＦ−Ｖ特性のＶｉ＝Ｖｉ５［Ｖ］のところを通るように紙面右側（Ｘ軸方向）にずらした状態とする。すると、組付け後高温時のＳｉにかかるタッチ荷重ＦｉとアンプＡｉの出力電圧の特性は、この組付け後高温時のＶ−Ｆ特性のＸＹ軸から組付け前高温時のＦ−Ｖ特性を見た特性となる。

これまでの測定により、タッチパッド２をベース１に組付けた後にＳｉにかかるタッチ荷重Ｆｉ［Ｎ］とアンプＡｉからの出力電圧Ｖｉ［Ｖ］は、室温のときには、Ｆｉ＝０［Ｎ］でＶｉ＝Ｖｉ４［Ｖ］を通り、傾きが（３．５−１．５）／Ｆ０［Ｖ／Ｎ］である直線になり、高温のときには、Ｆｉ＝０［Ｎ］でＶｉ＝Ｖｉ５［Ｎ］をとおり、傾きが（Ｖｉ３−Ｖｉ２）／Ｆ０［Ｖ／Ｎ］である直線になる（図３（ｄ））。

すなわち、アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧ＶｉがセンサＳｉへのタッチ荷重Ｆｉを変数として、傾きａｉ、切片（ゼロ点）ｂｉの次の数式１のような一次関数にて表せ、かつ、傾きａｉおよび切片ｂｉが荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度に基づいて変化するという関係がある。なお、添え字のｉは、荷重センサＳ１〜Ｓ４やアンプＡ１〜Ａ４のいずれかと対応した値であることを総括的に表した記号であって１〜４のいずれかの数字を表しており、ＶｉはＶ１〜Ｖ４、ａｉはａ１〜ａ４、ｂｉはｂ１〜ｂ４を表している。以下の説明においても、添え字のｉは、同様の意味を表しているものとする。

（数１）
Ｖｉ＝ａｉＦｉ＋ｂｉ
そして、上記のようにタッチパッド２の組付け後のＦ−Ｖ特性の変化が温度によって生じることを踏まえて、温度検出部１０にて検出される荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度に基づいて、その温度に応じた傾きａｉおよび切片ｂｉを計算することができる。このため、次式で表すような数式１をＦｉに基づく式に変換した数式２に対して傾きａｉおよび切片ｂｉと出力電圧Ｖｉを代入すれば、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重を正確に検出することができる。

（数２）
Ｆｉ＝（Ｖｉ−ｂｉ）／ａｉ
傾きａｉは室温で（３．５−１．５）／Ｆ０［Ｖ／Ｎ］、高温で（Ｖｉ３−Ｖｉ２）／Ｆ０［Ｖ／Ｎ］になるが、その間の温度で、ａｉが温度に対して直線的に変わっていくとすると、傾きａｉと温度の関係は、図５のようになる。また、切片ｂｉが室温でＶｉ４［Ｖ］、高温でＶｉ５［Ｖ］になるが、その間の温度で、ｂｉが温度に対して直線的に変わっていくとすると、切片ｂｉと温度の関係は図６のようになる。

上記のような知見に基づいて、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整やオフセット調整、および、タッチパッド２をベース１に組付けた後の温度特性の変化に応じた荷重Ｆ１〜Ｆ４の演算の手順を次に記述する。

最初に、荷重センサＳ１〜Ｓ４をベース１に設置し、荷重センサＳ１〜Ｓ４に対してアンプＡ１〜Ａ４をそれぞれ接続する。また、調整装置をアンプＡ１〜Ａ４およびマイコン２０に接続しておき、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整値やオフセット調整値の設定が行えるようにすると共に出力電圧Ｖ１〜Ｖ４がモニタできるようにし、かつ、マイコン２０に対して荷重Ｆの演算に用いるデータの記憶が行えるようにしておく。

次に、アンプＡ１〜Ａ４それぞれのゲイン調整値、オフセット調整値をＧ１０、Ｖｚ１０に設定する。これらゲイン調整値、オフセット調整値Ｇ１０、Ｖｚ１０は、調整初期の値として任意に定められる値である。

そして、室温（２５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して荷重を０とした状態（以下、無荷重という）でのアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ０（Ｖ１０、Ｖ２０、Ｖ３０、Ｖ４０）を調整装置にてモニタする。また、室温（２５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に所定の荷重Ｆ０を加えたときの各アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ１（Ｖ１１、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４１）を調整装置にて計測する。そして、調整装置にて、このときの各出力電圧Ｖｉ０（Ｖ１０〜Ｖ４０）、Ｖｉ１（Ｖ１１〜Ｖ４１）を記憶しておく。

この後、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整値、オフセット調整値を変化させて、無荷重のときの出力電圧Ｖｉ０が１．５［Ｖ］となり、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して所定の荷重Ｆ０を加えたときの出力電圧Ｖｉ１が３．５［Ｖ］となるようにする。そして、調整装置にて、このときのこれらゲイン調整値、オフセット調整値をＧｉ１、Ｖｚｉ１として記憶しておく。

続いて、高温（８５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して無荷重の状態でのアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ２（Ｖ１２、Ｖ２２、Ｖ３２、Ｖ４２）を調整装置にてモニタする。また、高温（８５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に所定の荷重Ｆ０を加えたときの各アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ３（Ｖ１３、Ｖ２３、Ｖ３３、Ｖ４３）を調整装置にて計測する。そして、調整装置にて、このときの各出力電圧Ｖｉ２（Ｖ１２〜Ｖ４２）、および、Ｖｉ３（Ｖ１３〜Ｖ４３）を記憶しておく。

今度は、タッチパッド２をベース１に組付けたのち、室温（２５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して無荷でのアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ４（Ｖ１４、Ｖ２４、Ｖ３４、Ｖ４４）を調整装置にてモニタする。このとき、実際にはタッチパッド２をベース１に組付けたときの組付け歪みが発生しているため、出力電圧Ｖｉ４はその組付け歪みに応じた値となる。

次に、高温（８５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して無荷重の状態でのアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ５（Ｖ１５、Ｖ２５、Ｖ３５、Ｖ４５）を調整装置にてモニタする。

このようにして、図３（ｂ）に示したような組付け前の室温時、および、高温時のＦ−Ｖ特性、図３（ｄ）に示したような組付け後室温時のＦ−Ｖ特性および組付け後高温時のＦ−Ｖ特性を得ることが可能となる。そして、上記した数式１のように、出力電圧Ｖｉが荷重Ｆを変数として傾きａｉ、切片ｂｉが数式１のような一次関数にて表せることから、次のようにして各荷重センサＳ１〜Ｓ４および各アンプＡ１〜Ａ４に対応する出力電圧Ｖｉと荷重Ｆｉの関係を表す一次関数を演算する。

すなわち、図３（ｄ）に示すように、室温（２５℃）のときの一次関数の傾きａｉは、無荷重のときから荷重Ｆ０を加えた時の出力電圧Ｖｉの変化であるため、（３．５−１．５）／Ｆ０となる。同様に、高温（８５℃）のときの一次関数の傾きａｉも、無荷重のときから荷重Ｆ０を加えた時の出力電圧Ｖｉの変化であるため、（Ｖｉ３−Ｖｉ２）／Ｆ１となる。また、室温（２５℃）および高温（８５℃）のときの切片ｂｉは、組付け後のＦ−Ｖ特性の室温時の切片ｂｉがＶｉ４となり、組付け後のＦ−Ｖ特性の高温時の切片ｂｉはＶｉ５となる。

これらをまとめると、傾きａｉと切片ｂｉについて、図５や図６に表すマップとすることができる。つまり、Ｘ軸を温度、Ｙ軸を傾きａｉとして、室温時と高温時の傾きａｉを直線で結んだマップおよび、Ｘ軸を温度、Ｙ軸を切片ｂｉとして、組付け後の室温時と高温時の切片ｂｉを直線で結んだマップを得ることができる。

したがって、図５や図６で示されるマップ、もしくは、その関係を示した関数式を利用することで荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度ｔに応じた傾きａｉおよび切片ｂｉを求めることができ、その温度ｔのときの荷重センサＳ１〜Ｓ４の荷重Ｆｉに対する出力電圧Ｖｉの一次関数を求めることができる。このため、数式１を荷重Ｆｉの式に変換した数式２に対して出力電圧Ｖｉと傾きａｉおよび切片ｂｉを代入することにより、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重Ｆｉを演算することができる。

そして、上述の基本的なタッチ位置検出手法として説明したように、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重Ｆｉの総和ΣＦｉがタッチパッド２に加えられた荷重Ｆとなり、さらに、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられた荷重Ｆ１〜Ｆ４に基づいて、タッチ位置のＸＹ座標（Ｘ’、Ｙ’）は、（（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ，（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ）で表すことができる。ここで、Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４である。
しおり
続いて、射影変換を行うための処理を行う。図４は、射影変換のイメージを示した模式図である。この図に示されるように、タッチパッド２の平面上における任意の４箇所のＸＹ座標を（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）として、これら各所を順番に所定の荷重Ｆ０で押すと、センサＳ１〜Ｓ４が意図した取り付け位置から誤差なく、取り付けられていれば、図４（ａ）に示すように、荷重Ｆ０で押したときの出力電圧から求められるタッチ場所が上記４箇所のＸＹ座標通りとなる。

しかしながら、たとえばセンサＳ１〜Ｓ４の取り付け位置に位置ズレがあると、図４（ｂ）に示すように、荷重Ｆ０で押したときの出力電圧から求められるタッチ場所が上記４箇所のＸＹ座標通りにならない。このため、本処理で、図４（ｂ）のように求められた４箇所のＸＹ座標を図４（ａ）に示した４箇所のＸＹ座標に合わせ込む必要がある。これをこの実施形態では射影変換によって行う。

つまり、組付け位置ズレなどの何らかの歪みの影響により、図４（ｂ）のようにタッチ場所が実際のタッチ場所である図４（ａ）の状態からずれることになる。このため、歪が無い場合とある場合それぞれの場合の各格子の対応付けを行っておけば、例えば、タッチ場所が図４（ｂ）においてＸＹ座標における最も左下側の格子（図中ハッチングを示した場所）と検出された場合に、実際のタッチ場所が図４（ａ）中のＸＹ座標における最も左下側の格子（図中ハッチングを示した場所）であるとマッピングすることができる。

したがって、まず、タッチパッド２の平面上における任意の４箇所のＸＹ座標をそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）として、それら各所を順番に所定の荷重Ｆ１で押す。そして、調整装置にて、このときの各アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧（Ａ１５，Ａ２５，Ａ３５，Ａ４５）、（Ａ１６，Ａ２６，Ａ３６，Ａ４６）、（Ａ１７，Ａ２７，Ａ３７，Ａ４７）、（Ａ１８，Ａ２８，Ａ３８，Ａ４８）を順番に計測する。このときの出力電圧（Ａ１５，Ａ２５，Ａ３５，Ａ４５）、（Ａ１６，Ａ２６，Ａ３６，Ａ４６）、（Ａ１７，Ａ２７，Ａ３７，Ａ４７）、（Ａ１８，Ａ２８，Ａ３８，Ａ４８）が図４（ｂ）に示される歪みの影響を受けた４箇所それぞれの各出力電圧となる。そして、このときの出力電圧（Ａ１５，Ａ２５，Ａ３５，Ａ４５）、（Ａ１６，Ａ２６，Ａ３６，Ａ４６）、（Ａ１７，Ａ２７，Ａ３７，Ａ４７）、（Ａ１８，Ａ２８，Ａ３８，Ａ４８）から計算した歪みの影響を受けている状態での４箇所のタッチ位置（Ｘ１’，Ｙ１’）、（Ｘ２’，Ｙ２’）、（Ｘ３’，Ｙ３’）、（Ｘ４’，Ｙ４’）を検出する。

そして、検出されたタッチ位置（Ｘ１’，Ｙ１’）、（Ｘ２’，Ｙ２’）、（Ｘ３’，Ｙ３’）、（Ｘ４’，Ｙ４’）から実際のタッチ位置（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）への射影変換を求める。そして、この射影変換に関するデータをマイコン２０に記憶しておく。これにより、マイコン２０にて、組付け位置ズレなどの歪みを加味した補正を行うことが可能となる。

射影変換は、
Ｘ＝（Ｃ１×Ｘ’＋Ｄ１×Ｙ’＋Ｅ１）／（Ｃ０×Ｘ’＋Ｄ０×Ｙ’＋Ｅ０）
Ｙ＝（Ｃ２×Ｘ’＋Ｄ２×Ｙ’＋Ｅ２）／（Ｃ０×Ｘ’＋Ｄ０×Ｙ’＋Ｅ０）
により表される。（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）を順番に所定の荷重Ｆ０で押したとき、センサＳ１〜Ｓ４への荷重Ｆ１〜Ｆ４から計算されたタッチ位置のＸＹ座標が（Ｘ’１，Ｙ’１）、（Ｘ’２，Ｙ’２）、（Ｘ’３，Ｙ’３）、（Ｘ’４，Ｙ’４）である。これらの対応する４点の射影変換の係数Ｃ０〜Ｃ２，Ｄ０〜Ｄ２，Ｅ０〜Ｅ２を求めればよい。

以上のようにして求められたＸＹ座標（Ｘ’、Ｙ’）は、組付け位置ズレなど歪みの影響を受けた図４（ｂ）に示される座標であるが、これを射影変換することにより、図４（ａ）に示される座標（Ｘ，Ｙ）に変換される。これにより、正確なタッチ位置を検出することができる。

この実施例では、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）を任意の４点としたが、この４点を（０，１）、（０，０）、（１，０）、（１，１）としてもよい。

したがって、調整装置で室温時と高温時の傾きａｉや図５に示したマップもしくはこのマップを示す関数式や、組付け後の室温時と高温時の切片ｂｉや図６に示したマップもしくはこのマップを示す関数式を演算し、それをマイコン２０に記憶させている。このため、マイコン２０は、温度検出部１０の温度検出信号（この例では、サーミスタ１０ａの電位）に基づいて荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度ｔを検出すると、その温度ｔに対応する傾きａｉや切片ｂｉを図５や図６に示したマップもしくはそのマップを示す関数式から求める。また、求めた傾きａｉや切片ｂｉと出力電圧Ｖｉを数式２に代入することで、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重Ｆｉを演算し、その荷重Ｆｉに基づいてタッチ位置の座標（Ｘ’，Ｙ’）を演算する。そして、その座標（Ｘ’，Ｙ’）を射影変換することで正確なタッチ位置の座標（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。

以上説明した本実施形態のタッチ位置検出回路により、タッチパッド２からセンサＳ１〜Ｓ４への組付け歪みなどの影響や温度変化によるセンサ特性への影響があっても、正確なタッチ位置を検出することが可能となる。したがって、組み付け歪みに基づいてタッチパネル表示器に備えられる荷重センサＳ１〜Ｓ４のセンサ特性が所望の特性からずれることで、タッチ位置が正確に検出できなくなることを防止することが可能となる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、荷重センサＳｉをベース１に取り付けた状態で、常温（２５℃）において、荷重センサＳｉが無負荷のときと所定の荷重Ｆ０印加のとき、アンプＡｉの出力電圧が１．５Ｖ、３．５Ｖとなるように設定し、高温（８５℃）において、荷重センサＳｉが無負荷の状態と所定の荷重Ｆ０印加の状態で、アンプＡｉの出力電圧Ｖｉ２、Ｖｉ３を測定していた。また、荷重センサＳｉをベース１に取り付け、タッチパッド２を取り付けた状態で、常温（２５℃）において、無負荷のときのアンプＡｉの出力電圧Ｖｉ４を測定し、高温（８５℃）において、無負荷のときのアンプＡｉの出力電圧Ｖｉ５を測定していた。これにより、荷重センサＳｉにベース１とタッチパッド２を取り付けた状態で、荷重センサＳｉにかかる荷重ＦｉとアンプＡｉの出力電圧Ｖｉの関係、Ｖｉ＝ａｉ（ｔ）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ）の変化の様子、図３（ｄ）、および、ａｉ（ｔ）、ｂｉ（ｔ）の温度に対する変化の様子、図５、図６を得ていた。

これに代わり、次のような方法をとり、Ｖｉ＝ａｉ×Ｆｉ＋ｂｉの変化の様子、図１０、ａｉ、ｂｉの温度に対する変化の様子、図１１、図１２（図６と同じ）を得る。

荷重センサＳｉをベース１に取り付け、さらにタッチパッド２を取り付けて、タッチパッド２上に荷重をかけたときに荷重センサＳｉへの荷重比がわかっている点をＰとする．（この例では、タッチパッドが長方形なので、荷重センサＳ１〜Ｓ４が長方形の頂点を長方形の２本の対角線の交点に対して縦横を均等に縮小した４点に取り付けてあるとし、タッチパッドの長方形の２本の対角線の交点をＰとすれば、この点を押した時には荷重センサＳｉに均等に力がかかる。）長方形の荷重センサＳｉをベース１に取り付け、さらにタッチパッド２を取り付けた状態で、常温と高温における、Ｐに４×Ｆ０の荷重をかけたときのアンプＡｉの出力電圧Ｖｉ６Ｖ、ｉ７、および、無負荷のときのアンプＡｉの出力電圧Ｖｉ４、Ｖｉ５を測定する．これにより、荷重センサＳｉにベース１とタッチパッド２を取り付けた状態で、荷重センサＳｉにかかる荷重ＦｉとアンプＡｉの出力電圧Ｖｉの関係、Ｖｉ＝ａｉ（ｔ）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ）のａｉ（ｔ）、ｂｉ（ｔ）の温度に対する変化の様子は図１１、図１２のようになる。

ここで、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整やオフセット調整、および、タッチパッド２をベース１に組付けた後の温度特性の変化に応じた荷重Ｆ１〜Ｆ４の演算の手順を次に記述する。

最初に、荷重センサＳ１〜Ｓ４をベース１に設置し、荷重センサＳ１〜Ｓ４に対してアンプＡ１〜Ａ４をそれぞれ接続する。また、調整装置をアンプＡ１〜Ａ４およびマイコン２０に接続しておき、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整値やオフセット調整値の設定が行えるようにすると共に出力電圧Ｖ１〜Ｖ４がモニタできるようにし、かつ、マイコン２０に対して荷重Ｆの演算に用いるデータの記憶が行えるようにしておく。

次に、アンプＡ１〜Ａ４それぞれのゲイン調整値、オフセット調整値をＧ１０、Ｖｚ１０に設定する。これらゲイン調整値、オフセット調整値Ｇ１０、Ｖｚ１０は、調整初期の値として任意に定められる値である。

そして、室温（２５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して荷重を０とした状態（以下、無荷重という）でのアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ０（Ｖ１０、Ｖ２０、Ｖ３０、Ｖ４０）を調整装置にてモニタする。また、室温（２５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に所定の荷重Ｆ０を加えたときの各アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ１（Ｖ１１、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４１）を調整装置にて計測する。そして、調整装置にて、このときの各出力電圧Ｖｉ０（Ｖ１０〜Ｖ４０）、Ｖｉ１（Ｖ１１〜Ｖ４１）を記憶しておく。

この後、アンプＡ１〜Ａ４のゲイン調整値、オフセット調整値を変化させて、無荷重のときの出力電圧Ｖｉ０が１．５［Ｖ］となり、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して所定の荷重Ｆ１を加えたときの出力電圧Ｖｉ１が３．５［Ｖ］となるようにする。そして、調整装置にて、このときのこれらゲイン調整値、オフセット調整値をＧｉ１、Ｖｚｉ１として記憶しておく。

今度は、タッチパッド２をベース１に組付けたのち、室温（２５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して無負荷でのアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ４（Ｖ１４、Ｖ２４、Ｖ３４、Ｖ４４）を調整装置にてモニタする。このとき、実際にはタッチパッド２をベース１に組付けたときの組付け歪みが発生しているため、出力電圧Ｖｉ４はその組付け歪みに応じた値となる。
次に、タッチパッド上に荷重をかけたときにセンサＳｉに均等に力がかかる点Ｐに４×Ｆ０（Ｎ）の荷重を印加したときの、アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ６（ｉ＝１〜４）を調整装置にてモニタする。このとき、実際にはタッチパッド２をベース１に組み付けたときの組み付けひずみが発生しているため、出力電圧Ｖｉ６はその組み付け歪みとＦ０の和に応じた値となる。

次に、高温（８５℃）において、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して無荷重の状態でのアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ５（Ｖ１５、Ｖ２５、Ｖ３５、Ｖ４５）を調整装置にてモニタする。

次に、タッチパッド上に荷重をかけたときにセンサＳｉに均等に力がかかる点Ｐに４×Ｆ０（Ｎ）の荷重を印加したときの、アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖｉ７（ｉ＝１〜４）を調整装置にてモニタする。このとき、実際にはタッチパッド２をベース１に組み付けたときの組み付けひずみが発生しているため、出力電圧Ｖｉ７はその組み付け歪みとＦ０の和に応じた値となる。

このようにして、図１０に示したような組付け後の室温時、および、高温時のＦ−Ｖ特性を得ることが可能となる。そして、上記したように、出力電圧Ｖｉが荷重Ｆを変数として傾きａｉ、切片ｂｉが数式１のような一次関数にて表せることから、次のようにして各荷重センサＳ１〜Ｓ４および各アンプＡ１〜Ａ４に対応する出力電圧Ｖｉと荷重Ｆｉの関係を表す一次関数を演算する。

すなわち、図１０に示すように、室温（２５℃）のときの一次関数の傾きａｉは、無荷重のときから荷重Ｆ０を加えた時の出力電圧Ｖｉの変化であるため、（Ｖｉ６−Ｖｉ４）／Ｆ０となる。同様に、高温（８５℃）のときの一次関数の傾きａｉも、無荷重のときから荷重Ｆ０を加えた時の出力電圧Ｖｉの変化であるため、（Ｖｉ７−Ｖｉ５）／Ｆ０となる。また、室温（２５℃）および高温（８５℃）のときの切片ｂｉは、組付け後のＦ−Ｖ特性の室温時の切片ｂｉがＶｉ４となり、組付け後のＦ−Ｖ特性の高温時の切片ｂｉはＶｉ５となる。

これらをまとめると、傾きａｉと切片ｂｉについて、図１１や図１２に表すマップとすることができる。つまり、Ｘ軸を温度、Ｙ軸を傾きａｉとして、室温時と高温時の傾きａｉを直線で結んだマップおよび、Ｘ軸を温度、Ｙ軸を切片ｂｉとして、組付け後の室温時と高温時の切片ｂｉを直線で結んだマップを得ることができる。

したがって、図１１や図１２で示されるマップ、もしくは、その関係を示した関数式を利用することで荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度ｔに応じた傾きａｉおよび切片ｂｉを求めることができ、その温度ｔのときの荷重センサＳ１〜Ｓ４の荷重Ｆｉに対する出力電圧Ｖｉの一次関数を求めることができる。このため、数式１を荷重Ｆｉの式に変換した数式２に対して出力電圧Ｖｉと傾きａｉおよび切片ｂｉを代入することにより、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重Ｆｉを演算することができる。

そして、上述の基本的なタッチ位置検出手法として説明したように、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重Ｆｉの総和ΣＦｉがタッチパッド２に加えられた荷重Ｆとなり、さらに、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられた荷重Ｆ１〜Ｆ４に基づいて、タッチ位置のＸＹ座標（Ｘ’、Ｙ’）は、（（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ，（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ）で表すことができる。ここで、Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４である。

続いて、射影変換を行うための処理を行う。図４は、射影変換のイメージを示した模式図である。この図に示されるように、タッチパッド２の平面上における任意の４箇所のＸＹ座標を（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）として、これら各所を順番に所定の荷重Ｆ０で押すと、センサＳ１〜Ｓ４が意図した取り付け位置から誤差なく、取り付けられていれば、図４（ａ）に示すように、荷重Ｆ０で押したときの出力電圧から求められるタッチ場所が上記４箇所のＸＹ座標通りとなる。

しかしながら、たとえばセンサＳ１〜Ｓ４の取り付け位置に位置ズレがあると、図４（ｂ）に示すように、荷重Ｆ０で押したときの出力電圧から求められるタッチ場所が上記４箇所のＸＹ座標通りにならない。このため、本処理で、図４（ｂ）のように求められた４箇所のＸＹ座標を図４（ａ）に示した４箇所のＸＹ座標に合わせ込む必要がある。これをこの実施形態では射影変換によって行う。

つまり、組付け位置ズレなどの何らかの歪みの影響により、図４（ｂ）のようにタッチ場所が実際のタッチ場所である図４（ａ）の状態からずれることになる。このため、歪が無い場合とある場合それぞれの場合の各格子の対応付けを行っておけば、例えば、タッチ場所が図４（ｂ）においてＸＹ座標における最も左下側の格子（図中ハッチングを示した場所）と検出された場合に、実際のタッチ場所が図４（ａ）中のＸＹ座標における最も左下側の格子（図中ハッチングを示した場所）であるとマッピングすることができる。

したがって、まず、タッチパッド２の平面上における任意の４箇所のＸＹ座標をそれぞれ（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）として、それら各所を順番に所定の荷重Ｆ１で押す。そして、調整装置にて、このときの各アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧（Ａ１５，Ａ２５，Ａ３５，Ａ４５）、（Ａ１６，Ａ２６，Ａ３６，Ａ４６）、（Ａ１７，Ａ２７，Ａ３７，Ａ４７）、（Ａ１８，Ａ２８，Ａ３８，Ａ４８）を順番に計測する。このときの出力電圧（Ａ１５，Ａ２５，Ａ３５，Ａ４５）、（Ａ１６，Ａ２６，Ａ３６，Ａ４６）、（Ａ１７，Ａ２７，Ａ３７，Ａ４７）、（Ａ１８，Ａ２８，Ａ３８，Ａ４８）が図４（ｂ）に示される歪みの影響を受けた４箇所それぞれの各出力電圧となる。そして、このときの出力電圧（Ａ１５，Ａ２５，Ａ３５，Ａ４５）、（Ａ１６，Ａ２６，Ａ３６，Ａ４６）、（Ａ１７，Ａ２７，Ａ３７，Ａ４７）、（Ａ１８，Ａ２８，Ａ３８，Ａ４８）から計算した歪みの影響を受けている状態での４箇所のタッチ位置（Ｘ１’，Ｙ１’）、（Ｘ２’，Ｙ２’）、（Ｘ３’，Ｙ３’）、（Ｘ４’，Ｙ４’）を検出する。

そして、検出されたタッチ位置（Ｘ１’，Ｙ１’）、（Ｘ２’，Ｙ２’）、（Ｘ３’，Ｙ３’）、（Ｘ４’，Ｙ４’）から実際のタッチ位置（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）への射影変換を求める。そして、この射影変換に関するデータをマイコン２０に記憶しておく。これにより、マイコン２０にて、組付け位置ズレなどの歪みを加味した補正を行うことが可能となる。

射影変換は、
Ｘ＝（Ｃ１×Ｘ’＋Ｄ１×Ｙ’＋Ｅ１）／（Ｃ０×Ｘ’＋Ｄ０×Ｙ’＋Ｅ０）
Ｙ＝（Ｃ２×Ｘ’＋Ｄ２×Ｙ’＋Ｅ２）／（Ｃ０×Ｘ’＋Ｄ０×Ｙ’＋Ｅ０）
により表される。（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）を順番に所定の荷重Ｆ０で押したとき、センサＳ１〜Ｓ４への荷重Ｆ１〜Ｆ４から計算されたタッチ位置のＸＹ座標が（Ｘ’１，Ｙ’１）、（Ｘ’２，Ｙ’２）、（Ｘ’３，Ｙ’３）、（Ｘ’４，Ｙ’４）である。これらの対応する４点の射影変換の係数Ｃ０〜Ｃ２、Ｄ０〜Ｄ２、Ｅ０〜Ｅ２を求めればよい。

以上のようにして求められたＸＹ座標（Ｘ’、Ｙ’）は、組付け位置ズレなど歪みの影響を受けた図４（ｂ）に示される座標であるが、これを射影変換することにより、図４（ａ）に示される座標（Ｘ，Ｙ）に変換される。これにより、正確なタッチ位置を検出することができる。

この実施例では、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、（Ｘ４，Ｙ４）を任意の４点としたが、この４点を（０，１）、（０，０）、（１，０）、（１，１）としてもよい。

したがって、調整装置で室温時と高温時の傾きａｉや図１１に示したマップもしくはこのマップを示す関数式や、組付け後の室温時と高温時の切片ｂｉや図１２に示したマップもしくはこのマップを示す関数式を演算し、それをマイコン２０に記憶させている。このため、マイコン２０は、温度検出部１０の温度検出信号（この例では、サーミスタ１０ａの電位）に基づいて荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度ｔを検出すると、その温度ｔに対応する傾きａｉや切片ｂｉを図１１や図１２に示したマップもしくはそのマップを示す関数式から求める。また、求めた傾きａｉや切片ｂｉと出力電圧Ｖｉを数式２に代入することで、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重Ｆｉを演算し、その荷重Ｆｉに基づいてタッチ位置の座標（Ｘ’，Ｙ’）を演算する。そして、その座標（Ｘ’，Ｙ’）を射影変換することで正確なタッチ位置の座標（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。

以上説明した本実施形態のタッチ位置検出回路により、タッチパッド２から荷重センサＳ１〜Ｓ４への組付け歪みなどの影響や温度変化によるセンサ特性への影響があっても、正確なタッチ位置を検出することが可能となる。したがって、組み付け歪みに基づいてタッチパネル表示器に備えられる荷重センサＳ１〜Ｓ４のセンサ特性が所望の特性からずれることで、タッチ位置が正確に検出できなくなることを防止することが可能となる。

（第３の実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態、あるいは、第２実施形態に対して、各荷重センサＳ１〜Ｓ４それぞれの温度を検出できるようにしたものであり、その他に関しては第１実施形態、あるいは、第２実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１３は、本実施形態にかかるタッチパネル表示器のタッチ位置検出回路の回路図である。本実施形態では、第１実施形態の図２に示したタッチ位置検出回路の回路構成を図１３のように変更する。その他の構成は第１実施形態と同様である。図１３において、温度検出部１０は、抵抗１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈとサーミスタ１０ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇからなる。それぞれ、サーミスタ１０ａおよび抵抗１０ｂはセンサＳ１の温度を、サーミスタ１０ｃおよび抵抗１０ｄはセンサＳ２の温度を、サーミスタ１０ｅおよび抵抗１０ｆはセンサＳ３の温度を、サーミスタ１０ｇおよび抵抗１０ｈはセンサＳ４の温度を検出するように配置されている。たとえば、サーミスタ１０ａは荷重センサＳ１に、サーミスタ１０ｃは荷重センサＳ２に、サーミスタ１０ｅは荷重センサＳ３に、サーミスタ１０ｇは荷重センサＳ４に接するように配置されている。各サーミスタ１０ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇは同じ温度特性のものを抵抗１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈは同じ抵抗値のものを用いるとすると、それぞれのサーミスタ１０ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇから出力される電位をＶａ、Ｖｃ、Ｖｅ、Ｖｇとすると、Ｖａと荷重センサＳ１の温度ｔｓ１、Ｖｃと荷重センサＳ２の温度ｔｓ２、Ｖｅと荷重センサＳ３の温度ｔｓ３、Ｖｇと荷重センサＳ４の温度ｔｓ４の関係は、すべて図８の曲線を描く。第１実施形態で説明した温度ｔを検出する代わりに、本実施形態では各荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度ｔｓ１〜ｔｓ４を検出する。

調整装置では、室温時と高温時の傾きａｉや図５に示したマップもしくはこのマップを示す関数式や、組付け後の室温時と高温時の切片ｂｉや図６に示したマップもしくはこのマップを示す関数式を演算し、それをマイコン２０に記憶させている。このため、マイコン２０は、温度検出部１０の温度検出信号（この例では、サーミスタ１０ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇの電位）に基づいて荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度ｔｓ１〜ｔｓ４を検出すると、その温度ｔｓｉに対応する傾きａｉや切片ｂｉを図５や図６に示したマップもしくはそのマップを示す関数式から求める。また、求めた傾きａｉや切片ｂｉと出力電圧Ｖｉを数式２に代入することで、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられている荷重Ｆｉを演算し、その荷重Ｆｉに基づいてタッチ位置の座標（Ｘ’，Ｙ’）を演算する。そして、その座標（Ｘ’，Ｙ’）を射影変換することで正確なタッチ位置の座標（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。

以上により、第１実施形態と同様に、組み付け歪みに基づいてタッチパネル表示器に備えられる荷重センサＳ１〜Ｓ４のセンサ特性が所望の特性からずれることで、タッチ位置が正確に検出できなくなることを防止できるのに加えて、荷重センサＳ１〜Ｓ４の温度が異なっても正確なタッチ位置を検出することができるようになる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、第１温度として室温（２５℃）、第２温度として高温（８５℃）を例に挙げて説明したが、これらの温度以外であっても構わない。また、第１所定電圧を１．５Ｖ、第２所定電圧を３．５Ｖとしたが、これらの電圧以外であっても構わない。さらに、演算装置としてマイコン２０を例に挙げて説明したが、各種データの記憶やそのデータを用いた演算やタッチ位置の検出が行える演算装置であれば、他のものであっても構わない。

１ ベース
２ タッチパッド（オーナメント）
１０ 温度検出部
２０ マイコン
Ｓ１〜Ｓ４ 荷重センサ
Ａ１〜Ａ４ アンプ

Claims (6)

1. 温度ｔでの印加される荷重Ｆに対する出力電圧Ｖの関係が、温度ｔでの傾きａ（ｔ）とゼロ点ｂ（ｔ）を用いてＶ＝ａ（ｔ）Ｆ＋ｂ（ｔ）と表せるＦ−Ｖ特性を有する歪みセンサをタッチパネルにｍ個配置したタッチパネルのタッチ位置検出装置において、
   それぞれの歪みセンサの少なくとも異なる第１温度ｔ１と第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性の傾きａｉ（ｔ１）とａｉ（ｔ２）（ただし、ｉ＝１〜ｍ）、および、
   それぞれの歪みセンサの少なくとも異なる第１温度ｔ１と第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性のゼロ点ｂｉ（ｔ１）、ｂｉ（ｔ２）を、演算装置に記憶させ、
   前記タッチパネルに供えられた温度検出装置から出力される温度ｔ３と、
   前記タッチパネルに荷重を印加したときに得られるそれぞれの歪みセンサの出力電圧Ｖ１〜Ｖｍから、
   温度ｔ３のときの傾きａｉ（ｔ３）およびゼロ点ｂ（ｔ３）と、
   Ｖｉ＝ａｉ（ｔ３）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ３）
   の関係式を用いて
   Ｘ＝（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ
   Ｙ＝（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ
   Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４
   として前記タッチパネルが押された位置、荷重を検出するタッチパネルのタッチ位置検出回路。
2. 前記温度ｔ３での傾きａｉ（ｔ３）およびゼロ点ｂｉ（ｔ３）は、
   傾きａｉ（ｔ３）＝ａｉ（ｔ１）＋（ａｉ（ｔ２）−ａｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）
   ゼロ点ｂｉ（ｔ３）＝ｂｉ（ｔ１）＋（ｂｉ（ｔ２）−ｂｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）
   で表されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルのタッチ位置検出回路。
3. 温度ｔでの印加される荷重Ｆに対する出力電圧Ｖの関係が、温度ｔでの傾きａ（ｔ）とゼロ点ｂ（ｔ）を用いてＶ＝ａ（ｔ）Ｆ＋ｂ（ｔ）と表せるＦ−Ｖ特性を有する歪みセンサをタッチパネルに複数個配置し、
   無負荷時の各センサの出力電圧Ｖｉ０と、
   任意の一点をＦ１で押したときの各センサにかかる荷重比Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄと各センサの出力電圧Ｖｉ１から計算した荷重Ｆ、
   前記歪みセンサの２点以上の温度で第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性の傾きａｉ（ｔ１）とａｉ（ｔ２）（ただし、ｉ＝１〜４）、および、
   前記歪みセンサの２点以上の第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性のゼロ点ｂｉ（ｔ１）、ｂｉ（ｔ２）を演算装置に記憶してあり、
   第３温度ｔ３でタッチパネルに荷重印加したときに得られる４つの歪みセンサの出力電圧Ｖ１〜Ｖ４と、温度検出装置からの出力温度ｔ３から、
   温度ｔ３での傾きａｉ（ｔ３）＝ａｉ（ｔ１）＋（ａｉ（ｔ２）−ａｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）、
   温度ｔ３でのゼロ点ｂｉ（ｔ３）＝ｂｉ（ｔ１）＋（ｂｉ（ｔ２）−ｂｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）
   Ｖｉ＝ａｉ（ｔ３）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ３）
   の関係式を用いて、
   Ｘ＝（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ
   Ｙ＝（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ
   Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４
   として前記タッチパネルが押された位置、荷重を演算するタッチパネルのタッチ位置検出回路。
4. 前記任意の一点をＦ１で押したときの各センサにかかる荷重比Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄを１：１：１：１とすることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネルのタッチ位置検出回路。
5. 温度ｔでの印加される荷重Ｆに対する出力電圧Ｖの関係が、温度ｔでの傾きａ（ｔ）とゼロ点ｂ（ｔ）を用いてＶ＝ａ（ｔ）Ｆ＋ｂ（ｔ）と表せるＦ−Ｖ特性を有する歪みセンサをタッチパネルの４隅に配置し、
   前記歪みセンサ単体の第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性の傾きａｉ（ｔ１）とａｉ（ｔ２）（ただし、ｉ＝１〜４）、および、
   前記タッチパネルに前記歪みセンサを組み付けた状態での歪みセンサの第１温度ｔ１、第２温度ｔ２でのＦ−Ｖ特性のゼロ点ｂｉ（ｔ１）、ｂｉ（ｔ２）を演算装置に記憶してあり、
   第３温度ｔ３でタッチパネルに荷重印加したときに得られる４つの歪みセンサの出力電圧Ｖ１〜Ｖ４と、温度検出装置からの出力温度ｔ３から、
   温度ｔ３での傾きａｉ（ｔ３）＝ａｉ（ｔ１）＋（ａｉ（ｔ２）−ａｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）、
   温度ｔ３でのゼロ点ｂｉ（ｔ３）＝ｂｉ（ｔ１）＋（ｂｉ（ｔ２）−ｂｉ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）×（ｔ３−ｔ１）
   Ｖｉ＝ａｉ（ｔ３）×Ｆｉ＋ｂｉ（ｔ３）
   の関係式を用いて、
   Ｘ＝（Ｆ３＋Ｆ４）／Ｆ
   Ｙ＝（Ｆ１＋Ｆ４）／Ｆ
   Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４
   として前記タッチパネルが押された位置、荷重を演算するタッチパネルのタッチ位置検出回路。
6. 表示画面が備えられるベース（１）の上に、該ベース（１）の４箇所それぞれに荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）を介してタッチパッド（２）を組み付けてなるタッチパネル表示器のタッチ位置検出回路であって、
   前記ベース（１）の４箇所に配置された前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）それぞれに対応して備えられ、該荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）が加えられた荷重に対応して出力する電圧を増幅するアンプ（Ａ１〜Ａ４）と、
   前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）の温度に対応する温度検出信号を出力する温度検出部（１０）と、
   前記アンプ（Ａ１〜Ａ４）にて増幅された電圧を出力電圧（Ｖｉ）として、該出力電圧（Ｖｉ）が入力されると共に、前記温度検出部（１０）の出力する前記温度検出信号を入力し、前記ベース（１）の４箇所に配置された前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）それぞれに加えられた荷重を演算すると共に、その演算結果に基づいて前記タッチパッド（２）のタッチ位置を検出する演算装置（２０）とを有し、
   前記アンプ（Ａ１〜Ａ４）のゲイン調整値、および、オフセット調整値は、前記タッチパッド（２）を前記ベース（１）に組み付ける前の状態において、第１温度時における前記ベース（１）の４箇所それぞれに配置された前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）に対して荷重を加えていない無荷重状態のときの出力電圧（Ｖｉ０）が第１所定電圧となり、かつ、前記第１温度時における前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）それぞれに対して所定の荷重（Ｆ０）を加えた荷重印加状態のときの出力電圧（Ｖｉ１）が前記第１所定電圧より大きな第２所定電圧となるように設定され、
   前記演算装置（２０）は、前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）に加えられる荷重（Ｆｉ）に対する前記出力電圧（Ｖｉ）の関係として、荷重（Ｆｉ）を変数とし、傾きがａｉで切片がｂｉの一次関数として表される特性を記憶しており、
   前記第１温度時における前記傾きａｉとして前記第２所定電圧と前記第１所定電圧との差を前記荷重印加状態のときに加えられる荷重（Ｆ０）で割った値として記憶していると共に、前記第１温度よりも高温な第２温度時における前記傾きａｉとして前記第２温度時に前記荷重印加状態としたときの出力電圧（Ｖｉ３）と前記第２温度時に前記無荷重状態としたときの出力電圧（Ｖｉ２）との差を前記荷重印加状態のときに加えられる荷重（Ｆ０）で割った値として記憶し、これら第１温度時における前記傾きａｉと前記第２温度時における前記傾きａｉとにより表される温度と傾きａｉとの関係と前記温度検出信号とに基づいて、該温度検出信号が表す温度での傾きａｉを演算し、
   かつ、前記演算装置（２０）は、前記第１温度時における前記切片ｂｉとして前記タッチパッド（２）を前記ベース（１）に組付けた後の状態において、前記第１温度における前記ベース（１）の４箇所それぞれに配置された前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）に対して荷重を加えていない無荷重状態のときの出力電圧（Ｖｉ４）を記憶していると共に、前記第２温度時における前記切片ｂｉとして前記タッチパッド（２）を前記ベース（１）に組み付けた後の状態で前記第２温度時に前記無荷重状態としたときの出力電圧（Ｖｉ５）を記憶し、これら第１温度時における前記切片ｂｉと前記第２温度時における前記切片ｂｉとにより表される温度と切片ｂｉとの関係と前記温度検出信号とに基づいて、該温度検出信号が表す温度での切片ｂｉを演算し、
   さらに、前記一次関数を前記荷重（Ｆｉ）に対する式に変換した式に対して、前記温度検出信号が表す温度での傾きａｉおよび切片ｂｉと前記アンプ（Ａ１〜Ａ４）が出力する出力電圧（Ｖｉ）を代入することにより、前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）に加えられている荷重（Ｆｉ）を演算すると共に、該荷重（Ｆｉ）に基づいて前記タッチパッド（２）が押されたときのタッチ位置の検出を行うことを特徴とするタッチパネル表示器のタッチ位置検出回路。

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