JP5336341B2 - タッチパネル装置 - Google Patents
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Description
このようなタッチパネル装置では、タッチ位置の座標を以下の手順で検出するのが一般的である。
また、上記従来のタッチパネル装置にあっては、測定電圧Xp1,Xp2,Yp1,Yp2がタッチ位置の影響を受けるため、1点タッチ時に電圧Xp1,Yp1をXY座標として採用する方法では、高精度な座標検出を期待できない。
そこで、本発明は、比較的簡易に精度良くタッチ位置の座標を検出することができるタッチパネル装置を提供することを課題としている。
このように、2点間の距離に応じて前記第1の電圧検出手段で検出した電圧と前記第2の電圧検出手段で検出した電圧との比が変化することを利用して、2点間距離を検出するので、適正に2点間距離を検出することができる。また、座標検出や2点タッチ判定に用いる測定電圧を用いて2点間距離を検出するので、新たに2点間距離検出用の電圧測定を行う必要がない。したがって、その分電圧測定の回数を削減することができる。
(第1の実施形態)
(構成)
図1は、本発明におけるタッチパネル装置の構成を示す回路図である。
タッチパネル装置は、装置全体を制御する制御部10と、必要な情報を表示するためのLCDモジュール11と、LCDモジュール11上に設置されるタッチパネルTPとを備える。
タッチパネルTPは、2枚のタッチパネルTP1,TP2から構成される。タッチパネルTP1は、タッチパネルTP2上に微小な隙間を設けて重ね合わせる。タッチパネルTP1は、Y方向に伸びた一対の電極からなる端子Y1,Y2間に延設された抵抗膜を有する。また、タッチパネルTP2は、Y方向に直交するX方向に伸びた一対の電極からなる端子X1,X2間に延設された抵抗膜を有する。
また、このタッチパネル装置は、スイッチSW1〜SW8を備える。
スイッチSW1の一端は、所定の直流電圧を印加する電源VDDに接続され、その他端は、タッチパネルTP1の端子Y1に接続されている。スイッチSW2の一端は電源VDDに接続され、その他端は抵抗R1を介してタッチパネルTP1の端子Y1に接続されている。スイッチSW3の一端は接地接続され、その他端はタッチパネルTP1の端子Y2に接続されている。
さらに、スイッチSW7の一端はタッチパネルTP1の端子Y1に接続され、その他端はタッチパネルTP1の端子Y2に接続されている。また、スイッチSW8の一端はタッチパネルTP2の端子X1に接続され、その他端はタッチパネルTP2の端子X2に接続されている。
制御部10は、スイッチSW1〜SW8を開閉制御し、所定の接続状態で各端子X1,X2,Y1,Y2に発生した電圧XP,XN,YP,YNを取得する。ここで、制御部10は、図示しないADコンバータを備え、測定電圧をデジタルデータに変換する。
そして、制御部10は、これらの取得した電圧値をもとに、タッチパネルTP上で2点がタッチされたか否かを判定すると共に、1点がタッチされた場合にはそのタッチ位置(X座標,Y座標)、2点がタッチされた場合には2点の中心座標(X座標,Y座標)、2点間の距離(X方向距離,Y方向距離)及び2点の方向を検出し、出力する。
図2は、制御部10で実行する初期化処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップS1で、図3に示す状態での端子X1の電圧XP(電圧R_XP)を取得する。すなわち、スイッチSW5及びSW6を閉状態とし、それ以外のスイッチを開状態に制御することで、端子X1に抵抗R2を介して電源VDDの電圧を与えると共に、端子X2を接地接続する。このように、抵抗R2を介して端子X1,X2間に電源VDDの電圧を印加する。そして、この状態で、端子X1の電圧レベルを測定する。
次に、ステップS2では、図4に示す状態での端子Y1の電圧YP(電圧R_YP)を取得する。すなわち、スイッチSW2及びSW3を閉状態とし、それ以外のスイッチを開状態に制御することで、端子Y1に抵抗R1を介して電源VDDの電圧を与えると共に、端子Y2を接地接続する。このように、抵抗R1を介して端子Y1,Y2間に電源VDDの電圧を印加する。そして、この状態で、端子Y1の電圧レベルを測定する。
次に、ステップS3では、前記ステップS1で取得した電圧R_XPを基準電圧R_XP0に設定すると共に、前記ステップS2で取得した電圧R_YPを基準電圧R_YP0に設定する。
そして、ステップS4では、前記ステップS3で設定した基準電圧R_XP0,R_YP0をメモリ(不図示)に記憶して、初期化処理を終了する。
この初期化処理は、タッチパネルTPが1点タッチされている状態で実行する。
先ずステップS11で、図6に示す状態での端子Y1の電圧YP(電圧Xp21)を取得する。すなわち、スイッチSW4,SW6及びSW7を閉状態とし、それ以外のスイッチを開状態に制御することで、端子X1,X2間に電源VDDの電圧を印加すると共に、端子Y1,Y2を接続した短絡状態とする。そして、この状態での端子Y1の電圧レベルを測定する。なお、図6は、2点タッチした際の端子X1,X2間の回路構成を示している。
SRXY=4096・(RXp21+RYp21)/(Xp21+Yp21) ………(1)
なお、上記(1)式は、12bit(212=4096)の場合の算出式である。
そして、ステップS16では、前記ステップS15で算出した値SRXYをメモリ(不図示)に記憶して、初期化処理を終了する。
このタッチ処理は、通常操作時において、タッチパネルTPがタッチされているときに所定時間毎(2msec〜10msec毎)に実行する。先ずステップS21で、各種データを取得する。具体的には、電圧Xp21,Yp21,RXp21,RYp21を取得する。
次にステップS22に移行して、前記ステップS21で取得した各電圧と、メモリに記憶したSRXYとに基づいて、次式をもとにDXYを算出する。
一方、DXY>Dual_DXYであるときには2点タッチであると判定し、ステップS25に移行する。このステップS25では、電圧R_XP,R_YP,Yp1を取得する。
また、電圧Yp1は、図11に示す状態で測定した電圧XPである。すなわち、図4の状態に対し、スイッチSW2を開状態、スイッチSW1を閉状態として、端子Y1,Y2間に電源VDDの電圧を印加した状態で、他方のパネルの端子X1の電圧レベルを測定する。
ステップS27では、2点の方向を示す情報dYを“+1”に設定し、ステップS28に移行する。
ステップS30では電圧Z1PP,Z2PPを取得し、ステップS31に移行する。電圧Z1PP,Z2PPは、図13(a)に示す状態での電圧XNと、図13(b)に示す状態での電圧YNである。すなわち、端子Y1に直接電源VDDの電圧を与えると共に、端子X1を接地接続した状態で、端子X2及びY2の電圧レベルを測定する。そして、このようにして測定した電圧Z1PP,Z2PPを、電圧Z1,Z2として設定する。ここで、図13は、点A及び点Bを2点タッチした際の各端子間の回路構成を示しており、タッチパネルTP1側のタッチ入力点をA1,B1、タッチパネルTP2側のタッチ入力点をA2,B2としている。
すなわち、xa<xb且つya>ybのときはdY=+1、xa<xb且つya<ybのときはdY=−1となる。
ステップS31では、押圧パラメータXZ21を算出する。この押圧パラメータXZ21は、タッチ入力点の押圧力と相関関係のあるパラメータであり、当該押圧力が大きいほど小さくなる値である。ここでは、次式をもとに押圧パラメータXZ21を算出する。
XZ21=Xp21/4096(Z2/Z1−1) ………(3)
XDual=A・(R_XP0−R_XP−B)・(XZ21+C)+D ………(4)
ここで、A,B,C,Dはそれぞれ予め設定した定数である。
このように、基準電圧R_XP0と電圧R_XPとの差分に基づいて算出される2点間距離基準値A・(R_XP0−R_XP−B)を、押圧パラメータXZ21ともとに設定される補正係数(XZ21+C)で補正することで、X方向の2点間距離XDualを算出する。
YDual=A・(R_YP0−R_YP−B)・(XZ21+C)+D ………(5)
このように、基準電圧R_YP0と電圧R_YPとの差分に基づいて算出される2点間距離基準値A・(R_YP0−R_YP−B)を、押圧パラメータXZ21ともとに設定される補正係数(XZ21+C)で補正することで、Y方向の2点間距離YDualを算出する。
なお、上述した処理においては、各種データを取得する際に、平均化処理等を実施するようにしてもよい。平均化処理としては、例えば、6データを取得し、その6データのうち最大値及び最小値を削除した後、残りの4データの平均を取る処理を行う。これにより、測定データの信頼性を向上させることができる。
次に、本実施形態の動作について説明する。
今、操作者がタッチパネルTPをタッチしていない状態であるとすると、制御部10は、図2の初期化処理を実行開始し、図3に示す接続状態となるようにスイッチSW1〜SW8を制御して電圧R_XPを測定する(ステップS1)。次に、図4に示す接続状態となるようにスイッチSW1〜SW8を制御して電圧R_YPを測定する(ステップS2)。そして、測定した電圧を、それぞれ電圧R_XP0及び電圧R_YP0として設定し(ステップS3)、これらをメモリに格納する(ステップS4)。
このとき、操作者がタッチパネルTPの1点をタッチしているものとすると、前記(2)式をもとに算出するDXYが“0”となる。そのため、制御部10は1点タッチであると判断し、タッチ位置の座標Xp21,Yp21を出力して(ステップS24)タッチ処理を終了する。
このように、1点タッチのときはDXYが一定値となることを利用することで、2点タッチであるか否かを判定することができる。そして、2点タッチであると判定した場合には、2点の中心座標(Xp21,Yp21)、2点間の距離XDual,YDual及び2点の方向dYを出力する。
例えば、2点の中心のX座標を求める際には、図19の接続状態で電圧YP,YN(電圧Xp1,Xp2)を測定し、電圧Xp1と電圧Xp2との平均値を求める。すなわち、2点の中心のX座標を求めるためには、2回の電圧測定が必要となる。
また、タッチパネルTPを1点タッチしている場合、図19の接続状態で測定した電圧YP(電圧Xp1)をタッチ位置のX座標とするのが一般的である。
2点の方向dY=+1のとき、すなわちxa<xb且つya>ybのときに図12の接続状態で測定した電圧XP,YNは、共に点Aよりも点B側の接触抵抗値の影響を受け易い。一方、2点の方向dY=−1のとき、すなわちxa<xb且つya<ybのときは、図12(a)の接続状態で測定した電圧XPは点B、図12(b)の接続状態で測定した電圧YNは点Aの接触抵抗値の影響を受け易い。このように、影響を受け易い点が異なると2点間距離の算出精度を向上させることができない。
このように、2点の方向に応じて電圧Z1,Z2の測定方法を変更することで、2点タッチ時の各点の接触抵抗の影響を考慮した押圧パラメータを算出することができる。その結果、2点間距離の算出精度を向上させることができる。
このように、点Aの影響を受け易い押圧パラメータと点Bの影響を受け易い押圧パラメータの平均を取ることで、より2点間距離の算出精度を向上させることができる。
このように、上記実施形態では、一方のパネルの電極間に電源電圧を印加すると共に、他方のパネルの電極間を接続した状態(ショートさせた状態)で、当該接続点の電圧(Xp21,Yp21)を測定し、測定した電圧をタッチ位置の座標とする。そのため、電圧測定回数の削減と、座標検出精度の向上とを実現することができる。
さらに、一方のパネルの電極間に抵抗R1を介して電源電圧を印加すると共に、他方のパネルの電極間を接続した状態で電圧RXp21,RYp21を測定し、電圧Xp21,Yp21と電圧RXp21,RYp21との比に基づいて、2点タッチの判定を行う。このように、2点タッチ時には2点間の抵抗値がタッチパネルTP2側の抵抗が並列に見えることで減少することを利用し、上記比が1点タッチ時の値と異なっている場合には、2点タッチであると判定する。したがって、タッチパネル上の2点がタッチされているか否かを確実に判定することができる。
また、2点の方向に応じて電圧Z1,Z2の測定方法を変更するので、2点タッチ時の各点の接触抵抗の影響を考慮した押圧パラメータを用いて2点間距離を算出することができる。そのため、2点間距離の算出精度を向上させることができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、前述した第1の実施形態において、上記(4)及び(5)式に示すように、電圧R_XP0,R_YP0,R_XP,R_YPを用いて2点間距離を算出しているのに対し、電圧Xp21,Yp21,RXp21,RYp21を用いて2点間距離を算出するようにしたものである。
この第2の実施形態では、制御部10で図2に示す初期化処理は行わず、タッチパネルTPが1点タッチされている状態で、図5に示す初期化処理の代わりに図14に示す初期化処理を行う。
すなわち、図14に示す初期化処理では、図5におけるステップS16を、SRX0及びSRY0を算出するステップS41と、ステップS15で算出したSRXY、ステップS41で算出したSRX0及びSRY0をメモリに記憶するステップS42とに置換したことを除いては、図5と同様の処理を行う。したがって、図5と同様の処理を行うステップには図5と同一ステップ番号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。
SRX0=4096・RXp21/Xp21 ………(6)
次に、前記ステップS12で取得した電圧Yp21と、前記ステップS14で取得した電圧RYp21とに基づいて、次式をもとにSRY0を算出する。
SRY0=4096・RYp21/Yp21 ………(7)
このタッチ処理では、図10におけるステップS25,S33及びS34を、それぞれステップS51〜S53に置換したしたことを除いては、図10と同様の処理を行う。したがって、図10と同様の処理を行うステップには図10と同一ステップ番号を付し、処理の異なる部分を中心に説明する。
ステップS51では、電圧Yp1のみを取得する。
また、ステップS52では、次式をもとにX方向の2点間距離XDualを算出する。
XDual=A・(SRX0−4096・RXp21/Xp21−B)・(XZ21+C)+D ………(8)
ステップS52では、次式をもとにY方向の2点間距離YDualを算出する。
YDual=A・(SRY0−4096・RYp21/Yp21−B)・(XZ21+C)+D ………(9)
以上のように、2点間の距離に応じてRXp21/Xp21やRYp21/Yp21が変化することを利用して、2点間距離XDual及びYDualを算出する。
次に、本発明の第2の実施形態の動作について説明する。
今、操作者がタッチパネルTP上の2点をタッチしているものとする。このとき、2点間距離が比較的短いものとすると、2点タッチ時のRXp21/Xp21やRYp21/Yp21は、1点タッチ時のRXp21/Xp21(=SRX0)やRYp21/Yp21(=SRY0)に比較的近い値となる。
そのため、制御部10は、上記(8)及び(9)式をもとに、2点間距離XDual及びYDualを比較的小さい値に算出する(ステップS53,S54)。
以上のように、2点間の距離に応じて電圧比RXp21/Xp21やRYp21/Yp21が変化することを利用するので、適正に2点間距離を算出することができる。
このように、上記第2の実施形態では、タッチ位置の座標検出や2点タッチの判定に用いる電圧Xp21,Yp21,RXp21,RYp21を用いて2点間距離を算出するので、2点間距離の算出のためだけに用いる電圧(R_XP,R_YP)を測定する必要がない。したがって、上述した第1の実施形態と比較して、電圧の測定回数を削減することができる。
なお、上記各実施形態においては、2点間距離XDual,YDualを算出した後、これら2点間距離XDual,YDualを用いて、図16に示す2点タッチのジェスチャ(拡大、縮小、回転)を判定するようにしてもよい。この場合、上述した図10や図15のタッチ処理を実行した後、図17に示すジェスチャ判断処理を実行する。
先ずステップS61で、次式をもとに2点間距離の変化量DualMoveを算出する。
DualMove=XDual−XDual0+YDual−YDual0 ………(10)
ここで、XDual0,YDual0は前回のサンプリングで算出した2点間距離XDual,YDualである。
ステップS63では、Y方向の2点間距離YDualが前回値YDual0より大きいか否かを判定し、YDual>YDual0である場合には、Y方向の2点間距離が増加していると判断してステップS64に移行し、YDual≦YDual0である場合には後述するステップS70に移行する。
ステップS66では、Y方向の2点間距離YDualが前回値YDual0より小さいか否かを判定し、YDual<YDual0である場合には、Y方向の2点間距離が減少していると判断してステップS67に移行し、YDual≧YDual0である場合には後述するステップS70に移行する。
図18に示すように、回転判断処理では、先ずステップS71でX方向変化量dXp=Xp−Xp0を算出する。ここで、Xp0は、前回のサンプリングで算出したX座標Xpである。
次にステップS72では、Y方向変化量dYp=Yp−Yp0を算出する。ここで、Yp0は、前回のサンプリングで算出したY座標Ypである。
なお、ジェスチャ判断のみを行うタッチパネル装置とする場合には、2点間距離の算出に用いる定数を、A=1,D=0とすることもできる。これにより2点間距離の算出処理を簡潔にすることができる。
Claims (3)
- 一対の電極端子が対向する端辺部にそれぞれ設けられた2枚の抵抗膜を、上下で前記電極端子が直交するように互いに接触可能に近接対向させて構成したタッチパネルを備えるタッチパネル装置であって、
一方の抵抗膜の一対の電極端子間に電源電圧を印加し、且つ他方の抵抗膜の一対の電極端子間を短絡した状態で、前記他方の抵抗膜の一対の電極端子のうち何れか一方の電極端子の電圧を検出する第1の電圧検出手段と、
前記第1の電圧検出手段で検出した電圧に基づいて、前記タッチパネル上のタッチ入力の座標を検出する座標検出手段と、
前記一方の抵抗膜の一対の電極端子間に抵抗を介して電源電圧を印加し、且つ前記他方の抵抗膜の一対の電極端子間を短絡した状態で、前記他方の抵抗膜の一対の電極端子のうち何れか一方の電極端子の電圧を検出する第2の電圧検出手段と、
前記第1の電圧検出手段で検出した電圧と前記第2の電圧検出手段で検出した電圧との比に基づいて、前記タッチパネル上で2点がタッチされたか否かを判定する2点タッチ判定手段と、を備えることを特徴とするタッチパネル装置。 - 前記2点タッチ判定手段で2点がタッチされたと判定したとき、前記第1の電圧検出手段で検出した電圧と前記第2の電圧検出手段で検出した電圧との比に基づいて、タッチされた2点間の距離を検出する2点間距離検出手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル装置。
- 前記2点タッチ判定手段で2点がタッチされたと判定したとき、タッチ入力の押圧力を検出する押圧力検出手段をさらに備え、
前記2点間距離検出手段は、
前記タッチパネルが1点タッチされているときに前記第1の電圧検出手段で検出した電圧と前記第2の電圧検出手段で検出した電圧との比と、前記タッチパネルが2点タッチされているときに前記第1の電圧検出手段で検出した電圧と前記第2の電圧検出手段で検出した電圧との比との差分に基づいて、前記2点間の距離の基準値を算出する基準値算出手段と、
前記押圧力検出手段で検出した押圧力が小さいほど、前記基準値算出手段で算出した前記2点間の距離の基準値を増加補正する補正手段と、を備えることを特徴とする請求項2に記載のタッチパネル装置。
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