JP5993242B2 - 振動機能付きタッチセンサ、電子機器、振動機能付きタッチセンサの押圧点座標決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動機能付きタッチセンサ、電子機器、振動機能付きタッチセンサの押圧点座標決定方法に関する。

タッチパネル上に液晶画面によってスイッチなどの操作部を表示して、ユーザの指での操作を可能としたユーザインタフェースが多くの分野で利用されている。

また、振動機能付きタッチセンサとして、ユーザに対して、タッチパネルを操作したときに実際の物理的なスイッチを動かしたような操作感を与えるために、振動を発生させるものが開発されている。その場合は、例えばタッチパネルの周囲に圧電アクチュエータを装着して、ユーザがタッチパネル上の操作ボタンを押した場合に振動又は音を発生させることで、実際の物理的なボタンの操作と同様の操作感を提供する（例えば、特許文献１を参照。）。
圧電アクチュエータは、例えば、チタン酸バリウム等のセラミックスからなる。セラミックスに圧力を加えると電圧が発生し、その反対に、セラミックスに電圧を印加するとセラミックスが変形を起こす。このような圧電効果を用いることで、圧電アクチュエータに振動を発生させている。

特開２０１１−３０２９０号公報

抵抗膜方式タッチパネルは、隙間を空けて配置された上部電極と下部電極とを有している。そして、指又はペンによってタッチパネルが押されると、上部電極と下部電極が接触することで、押圧点の座標が取得される。
しかし、振動機能付きタッチセンサではタッチパネルが振動するので、タッチパネルが押されていても押圧点において上部電極と下部電極が接触と離反を繰り返すことがある。その場合には、押圧点の座標が正しく取得されず、つまりタッチパネルに誤動作が生じる。

本発明の課題は、振動機能付きタッチセンサにおける誤動作を減らすことにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係る振動機能付きタッチセンサは、振動膜方式タッチパネルと、振動素子と、ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部と、信号変換部と、座標取得部と、座標記憶部と、座標決定部とを備えている。
振動素子は、抵抗膜方式タッチパネルを振動させる。
ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部は、振動素子により抵抗膜方式タッチパネルを振動させるｈａｐｔｉｃｓ信号を発生する。
信号変換部は、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点に応じて検出される抵抗膜方式タッチパネルの電圧を、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標に変換する。
座標取得部は、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を、信号変換部から所定のサンプリング周期Ｔｓで取得する。
座標記憶部は、座標取得部で取得した抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を記憶する。
座標決定部は、座標記憶部に記憶された、所定のサンプリング数のタッチパネルの押圧点の座標に基づいて、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標と決定する。
この振動機能付きタッチセンサでは、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を所定のサンプリング周期で所定のサンプリング数取得し、抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標がゼロ座標である場合は、取得したサンプリング数の座標のうちの最大値を押圧点の座標とする。一方、抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標が最大座標である場合は、取得したサンプリング数の座標のうちの最小値を押圧点の座標とする。
ここで、ゼロ座標とは、抵抗膜方式タッチパネルの座標の基準点を表す座標のことを言う。また、最大座標とは、抵抗膜方式タッチパネルが取りうる座標の最大値のことを言う。
これにより、抵抗膜方式タッチパネルの振動により、抵抗膜方式タッチパネルが本来の押圧点の座標とは異なる座標を出力した場合でも、本来の押圧点の座標を得ることができる。

サンプリング周期Ｔｓが、１０μｓ以上、抵抗膜方式タッチパネル振動時の振動周期Ｔｈの１／３以下であってもよい。
この振動機能付きタッチセンサでは、サンプリング周期を抵抗膜方式タッチパネルの振動周期の１／３以下とすることで、抵抗膜方式タッチパネルが振動している場合でも、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の最大値又は最小値を漏れなくサンプリングできる。また、μｓ以上とし、システムの処理能力を超えない程度のサンプリング周期とすることで、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を漏れなくサンプリングできる。

サンプリング数が、Ｔｈ／Ｔｓ個以上、１０×Ｔｈ／Ｔｓ個以下であってもよい。
この振動機能付きタッチセンサでは、サンプリング数をＴｈ／Ｔｓ個（抵抗膜方式タッチパネルの振動の１周期の間に取得されたサンプリング数）以上とすることにより、抵抗膜方式タッチパネルが振動している場合でも、少なくとも抵抗膜方式タッチパネルの振動１周期分の抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標が記憶されており、この記憶された座標には確実にサンプルされた押圧点の座標の最大値が含まれている。よって、座標記憶部に記憶された抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標から確実に実際の抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を得ることができる。また、１０×Ｔｈ／Ｔｓ個以下とすることにより、座標記憶部の記憶媒体の容量を多く使うことなく、かつ、演算速度が速くなるため、効率よく抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を求めることができる。

座標取得部は、ｈａｐｔｉｃｓ信号の振動周期に基づいて、サンプリング周期を決定してもよい。
この振動機能付きタッチセンサでは、ｈａｐｔｉｃｓ信号の振動周期に基づいてサンプリング周期を決定することで、抵抗膜方式タッチパネルの振動周期を取得する手段が不要となるため、より少ない部品点数で効率よくサンプリング周期を決定できる。

座標取得部は、ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部からのｈａｐｔｉｃｓ信号の送信開始と同期して、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の取得を開始してもよい。
この振動機能付きタッチセンサでは、ｈａｐｔｉｃｓ信号の送信開始と同期して抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の取得を開始することで、抵抗膜方式タッチパネルが振動して押圧点の座標の出力値が振動している場合、確実に押圧点の振動の０位相を捉えることができる。これにより、確実に少なくとも１周期分全体のデータを取得することができ、より確実に抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の最大値又は最小値を取得できる。

本発明の他の見地に係る電子機器は、上記の振動機能付きタッチセンサを有している。
この電子機器では、上記の振動機能付きタッチセンサを有することにより、電子機器の誤動作を減少させることができる。

本発明の他の見地に係る振動機能付きタッチセンサの押圧点座標決定方法は、以下のステップを備えている。
◎抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を、所定のサンプリング周期で取得する座標取得ステップ
◎座標取得ステップで取得した座標を記憶する座標記憶ステップ
◎座標記憶ステップで記憶された所定のサンプリング数の座標を比較し、抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標がゼロ座標の場合は、比較対象となった座標のうちの最大値を、抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標が最大座標の場合は、比較対象となった座標のうちの最小値を、押圧点の座標とする座標決定ステップ
この方法では、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を所定のサンプリング周期で所定のサンプリング数取得し、抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標がゼロ座標の場合は、取得した所定のサンプリング数の座標のうちの最大値を押圧点の座標とし、抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標が最大座標の場合は、取得した所定のサンプリング数の座標のうちの最小値を押圧点の座標とする。これにより、抵抗膜方式タッチパネルが本来の押圧点の座標とは異なる座標を出力した場合でも、本来の押圧点の座標を誤差なく出力できる。

本発明のタッチセンサでは、振動機能付きタッチセンサにおける誤動作を減らすことができる。

タブレット型コンピュータの平面図、Ａ−Ａ断面図、及びＢ−Ｂ断面図。 図１の部分拡大図。 他のタブレット型コンピュータのＢ−Ｂ断面図。 抵抗膜方式タッチパネルの模式的断面図。 タブレット型コンピュータの制御構成を示すブロック図。 信号変換部の構成を示すブロック図。 信号変換部の構成を示すブロック図。 信号変換部の構成を示すブロック図。 信号変換部の構成を示すブロック図。 コントローラの制御動作を示すフローチャート。 検出されたＸ座標の時間変化を示すグラフ。 検出されたＸ座標の時間変化を示すグラフ。 検出されたＸ座標の時間変化を示すグラフ。

（１）タブレット型コンピュータ
図１を用いて、本発明の一実施形態としてのタブレット型コンピュータ１（電子機器の一例）を説明する。図１は、タブレット型コンピュータの平面図、Ａ−Ａ断面図、及びＢ−Ｂ断面図である。

タブレット型コンピュータ１は、主に、ケース３と、ディスプレイ５と、抵抗膜方式タッチパネル７とを有している。ケース３は例えばプラスチック製の箱形部材である。ディスプレイ５は、例えば、液晶ディスプレイであり、ケース３内に配置されている。抵抗膜方式タッチパネル７は、ケース３に装着されている。

抵抗膜方式タッチパネル７は、一般に、透明導電膜が設けられた一対のフィルム又はガラスからなる。一対のフィルム又はガラスは、透明導電膜同士が互いに対向するように貼り合わされる。そして、指又はペンで押されたときに透明電極膜同士が接触することで、タッチパネル入力が行われる。なお、透明導電膜の一方がＸ座標回路を構成し、他方がＹ座標回路を構成する。
図４を用いて、抵抗膜方式タッチパネル７の構造を具体的に説明する。図４は、抵抗膜方式タッチパネルの模式的断面図である。具体的には、抵抗膜方式タッチパネル７は、図４に示すように、下部シート４１、下部電極４３と、上部シート４５と、上部電極４７とを有している。下部電極４３は、下部シート４１の上面に形成されている。上部シート４５は、上部電極４７の下面に形成されている。上部電極４７と下部電極４３との間には隙間が確保されている。図４に示すように人間の指が上部シート４５を下方に押すと、上部電極４７が下部電極４３に接触して、押圧点の座標が取得される。

（２）振動素子
タブレット型コンピュータ１は、さらに、振動素子９を有している。振動素子９は、圧電効果を実現するための部材であってもよい。また、振動素子９は、２つの振動素子（第１振動素子９Ａ及び第２振動素子９Ｂ）により構成されていてもよい。振動素子９が、２つの振動素子で構成されるとき、それぞれの振動素子（第１振動素子９Ａ及び第２振動素子９Ｂ）は、抵抗膜方式タッチパネル７の裏面に装着されていてもよい。この場合、第１振動素子９Ａ及び第２振動素子９Ｂは、図１に示すように、抵抗膜方式タッチパネル７の両端に離れて装着されている。

図２を用いて、振動素子９が圧電効果を実現するための部材であるときの振動素子９の構造を詳細に説明する。振動素子９は、ＤＭＡ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｍｏｄｅ Ａｃｔｕａｔｏｒ）であり、２枚の圧電素子を貼り合わせた構造であり、２枚の圧電素子のそれぞれに差動的な電圧を加えると伸縮方向が反対になるため反りが生ずる現象を利用している。振動素子９は、主に、第１金属板１１と、ピエゾ素子１３，１５とを有している。ピエゾ素子１３，１５は、第１金属板１１の両面に貼りつけられている。これら部材は、一方向に長く延びる短冊状の部材である。振動素子９は、さらに、樹脂成型物１７と、第２金属板１９とを有している。樹脂成型物１７はブロック状の部材であり、第１金属板１１の一端が固定されている。また、樹脂成型物１７は、第２金属板１９の一端側の平面に固定されている。第２金属板１９は、第１金属板１１と同様に一方向に長く延びる短冊状の部材である。振動素子９が抵抗膜方式タッチパネル７の裏面に装着されるとき、第２金属板１９は、両面テープ２１によって、抵抗膜方式タッチパネル７の裏面に固定されている。

以上のようにして、第１金属板１１及びピエゾ素子１３，１５からなる振動体が片持ち状態で抵抗膜方式タッチパネル７の裏面に固定されている。電圧が加えられるとピエゾ素子１３、１５は画面内方向に延伸することで、第１金属板１１に撓み振動が発生する。この振動は、樹脂成型物１７及び第２金属板１９を介して、抵抗膜方式タッチパネル７に伝達される。

なお、振動素子９の取り付け位置は、抵抗膜方式タッチパネル７の裏面に限定されない。例えば、図３に示すように、振動素子９をケース３の内壁に取り付けてもよい。この場合、抵抗膜方式タッチパネル７だけでなく、タブレット型コンピュータ１全体を振動できる。

また、振動素子９は、圧電効果を実現するための部材に限られず、圧電効果を実現するための部材以外の、振動機能付きタッチセンサに適用できる種々の振動素子であってよい。

例えば、振動素子９として、小型モータの回転軸にモータの回転軸から重心をずらした重りを取り付け、重りを小型モータにより回転させて振動を発生させる振動素子を用いてもよい。このような振動素子を用いると、圧電効果を用いる振動素子よりも大きな振動を発生できる。

（３）制御部
図５を用いて、タブレット型コンピュータ１の制御構成を説明する。図５は、タブレット型コンピュータ１の制御構成を示すブロック図である。
図５に示すように、タブレット型コンピュータ１は、抵抗膜方式タッチパネル７と、信号変換部２５と、コントローラ２３とを有している。信号変換部２５は、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点に応じた電圧の検出を行い、当該電圧を押圧点の座標値信号に変換してコントローラ２３に出力する。信号変換部２５は、例えば、アナログタッチパネルコントローラボードである。コントローラ２３は、信号変換部２５から座標信号が入力されると、それに基づいて情報処理を行い、さらに各種表示を行う。コントローラ２３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなりプログラムを実行するコンピュータである。

図６Ａ〜図６Ｄに、信号変換部２５の構成を示すブロック図を示す。図６Ａ〜図６Ｄに示すように、信号変換部２５は、Ａ／Ｄ変換器２５１と、プルダウン抵抗２５３ａ又はプルアップ抵抗２５３ｂと、第１接続端子２５５ａと、第２接続端子２５５ｂと、第３接続端子２５５ｃと、電圧−座標変換部２５７とを有する。
第１接続端子２５５ａは、電圧Ｖｃｃを出力しており、抵抗膜方式タッチパネル７の上部電極４７の一端の設けられた第１接続電極４７ａに接続されている。第３接続端子２５５ｃは、ＧＮＤに接続され、抵抗膜方式タッチパネル７の上部電極４７の他の一端に設けられた第２接続電極４７ｂに接続されている。これにより、上部電極４７には、第１接続電極４７ａから第２接続電極４７ｂの方向に電流が流れる。

Ａ／Ｄ変換器２５１は、一端が、第２接続端子２５５ｂを介して抵抗膜方式タッチパネル７の下部電極４３と接続され、他の一端がＧＮＤに接続されている。これにより、Ａ／Ｄ変換器２５１は、下部電極４３とＧＮＤ間のアナログ電圧を検出し、検出されたアナログ電圧をデジタル信号に変換する。電圧−座標変換部２５７は、Ａ／Ｄ変換器２５１と接続され、Ａ／Ｄ変換器２５１から出力されるデジタル信号（下部電極４３−ＧＮＤ間電圧）を抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標値信号に変換し、コントローラ２３に座標値信号を出力する。

プルダウン抵抗２５３ａ又はプルアップ抵抗２５３ｂは、抵抗膜方式タッチパネル７が押圧されていない（無押圧）時の検出電圧を決定する。プルダウン抵抗２５３ａは、図６Ａ及び図６Ｃに示すように、Ａ／Ｄ変換器２５１と並列に接続され、抵抗膜方式タッチパネル７無押圧時に、Ａ／Ｄ変換器２５１に０Ｖを検出させる。プルアップ抵抗２５３ｂは、図６Ｂ及び図６Ｄに示すように、Ａ／Ｄ変換器２５１のＧＮＤが接続された一端とは異なる側の一端と電圧Ｖｃｃの出力に接続され、抵抗膜方式タッチパネル７無押圧時に、Ａ／Ｄ変換器２５１にＶｃｃ（Ｖ）を検出させる。

プルダウン抵抗２５３ａ及びプルアップ抵抗２５３ｂは、抵抗膜方式タッチパネル７の下部電極４３及び上部電極４７よりも十分に高い抵抗値を有していてもよい。これにより、Ａ／Ｄ変換器２５１に入力される電圧値が、これらの抵抗に流れる電流の影響を受けにくくなる。そのため、複雑な補正をすることなく正確に下部電極４３と共通電極間の電圧値を測定できる。

コントローラ２３は、ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７と、座標取得部２９と、座標記憶部３１と、座標決定部３３とを有している。これら機能は、ソフトウェア及びハードウェアで実現される。

ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７は、振動機能付きタッチセンサ２２を振動させるｈａｐｔｉｃｓ信号を発生する。ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７は、第１振動素子９Ａ及び第２振動素子９Ｂに駆動信号を送信して、それらを振動させる。ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７は、マイクロコントローラからなり、第１振動素子９Ａ及び第２振動素子９Ｂにｈａｐｔｉｃｓ信号を送信できる。より具体的には、マイクロコントローラは、第１振動素子９Ａ及び第２振動素子９Ｂにｈａｐｔｉｃｓ信号を送信する一対のＤＡコンバータ（ＤＡＣ）を有している。

座標取得部２９は、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標を、信号変換部２５から所定のサンプリング周期Ｔｓで取得する。

座標記憶部３１は、座標取得部２９で取得した抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を記憶する。
座標決定部３３は、抵抗膜方式タッチパネル７無押圧時の座標がゼロ座標の場合は、座標記憶部に記憶された、所定のサンプリング数の抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標のうちの最大値を、抵抗膜方式タッチパネル７無押圧時の座標が最大座標の場合は、所定のサンプリング数の抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標のうちの最小値を、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標と決定する。

座標取得部２９、座標記憶部３１、及び座標決定部３３は、抵抗膜方式タッチパネル７に人間の指が触れると、抵抗膜方式タッチパネル７からの検出電圧に基づいて指が触れた位置を判定する入力位置判定機能を実現している。この判定情報を用いて、コントローラ２３は、タブレット型コンピュータ１としての機能を実行する。
上述の抵抗膜方式タッチパネル７と、第１振動素子９Ａ及び第２振動素子９Ｂと、素子駆動部ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７とによって、振動機能付きタッチセンサ２２が構成されている。

（４）抵抗膜方式タッチパネルの押圧点座標値取得動作
図６Ａ〜図６Ｄを参照しながら、抵抗膜方式タッチパネル７が押圧された時の押圧点の座標値取得動作を説明する。図６Ａ〜図６Ｂに示すように、指又はペンにより抵抗膜方式タッチパネル７が押圧点Ｐにおいて押圧されて、上部電極４７と下部電極４３が電気的に接触したとする。
この時、上部電極４７には、第１接続電極４７ａから第２接続電極４７ｂに向かって電流が流れているため、上部電極４７の第１接続電極４７ａから押圧点Ｐまでの距離と、押圧点Ｐから第２接続電極４７ｂまでの距離の比率に応じた電圧が、下部電極４３に接続されたＡ／Ｄ変換器２５１により検出される。例えば、第１接続電極４７ａから押圧点Ｐまでの距離と、押圧点Ｐから第２接続電極４７ｂまでの距離の比が、６：４であるとすると、Ａ／Ｄ変換器２５１により検出される電圧は０．４Ｖｃｃ（Ｖ）となる。
なお、プルダウン抵抗２５３ａ及びプルアップ抵抗２５３ｂの抵抗値が上部電極４７及び下部電極４３の抵抗値と比較して十分に大きい場合、図６Ａ及び図６Ｃのようにプルダウン抵抗２５３ａが接続されている場合でも、図６Ｂ及び図６Ｄのようにプルアップ抵抗２５３ｂが接続されている場合でも、押圧点Ｐに応じて検出される電圧は、ほぼ同じである。
上部電極４７と下部電極４３が離反している時にＡ／Ｄ変換器２５１により検出される電圧は、図６Ａ及び図６Ｃのようにプルダウン抵抗２５３ａが接続される場合と、図６Ｂ及び図６Ｄのようにプルアップ抵抗２５３ｂが接続される場合で異なる。
プルダウン抵抗２５３ａが接続される場合、下部電極４３がプルダウン抵抗２５３ａを介してＧＮＤと電気的に接続されているため、上部電極４７と下部電極４３が離反している時に検出される電圧は０Ｖとなる。一方、プルアップ抵抗２５３ｂが接続される場合、下部電極４３がプルアップ抵抗２５３ｂを介してＶｃｃの出力と電気的に接続されるため、上部電極４７と下部電極４３が離反している時に検出される電圧はＶｃｃ（Ｖ）となる。

次に、押圧点Ｐに応じて検出された電圧を、電圧−座標変換部２５７により押圧点Ｐの座標値に変換する。この時、プルダウン抵抗２５３ａが接続されるかプルアップ抵抗２５３ｂが接続されるか、及び、座標値の基準点（座標値が０である点）及び座標値の増加方向により以下に示す４種類の座標値決定方法が存在する。
以下の説明において、第１接続電極４７ａからの距離と、第２接続電極４７ｂからの距離の比が６：４になる押圧点Ｐがユーザにより押圧され、Ａ／Ｄ変換器２５１により０．４Ｖｃｃ（Ｖ）が検出されたと仮定する。また、座標値は０〜Ｃｍａｘの範囲にあると仮定する。

（Ａ）プルダウン抵抗が接続される場合
（Ａ−１）座標値の基準点が第２接続電極４７ｂで、座標値の増加方向が第２接続電極４７ｂから第１接続電極４７ａに向かう方向の場合（図６Ａ）
本条件における押圧点Ｐの座標値は０．４＊Ｃｍａｘとなる。すなわち、押圧点Ｐの座標値は、Ａ／Ｄ変換器２５１により検出される電圧をＶｄとすると、Ｖｄ／Ｖｃｃ＊Ｃｍａｘにより算出される。また、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時、Ｖｄ＝０Ｖとなるので、座標値は０（ゼロ座標）となる。

（Ａ−２）座標値の基準点が第１接続電極４７ａで、座標値の増加方向が第１接続電極４７ａから第２接続電極４７ｂに向かう方向の場合（図６Ｃ）
本条件における押圧点Ｐの座標値は０．６＊Ｃｍａｘとなる。すなわち、本条件における押圧点Ｐの座標値は、（Ｖｃｃ−Ｖｄ）／Ｖｃｃ＊Ｃｍａｘにより算出される。また、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時、座標値はＣｍａｘ（最大座標）となる。

（Ｂ）プルアップ抵抗が接続される場合
（Ｂ−１）座標値の基準点が第２接続電極４７ｂで、座標値の増加方向が第２接続電極４７ｂから第１接続電極４７ａに向かう方向の場合（図６Ｂ）
本条件における押圧点Ｐの座標値は０．４＊Ｃｍａｘとなる。すなわち、本条件における押圧点Ｐの座標値は、Ｖｄ／Ｖｃｃ＊Ｃｍａｘにより算出される。また、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時、Ｖｄ＝Ｖｃｃとなるので、座標値はＣｍａｘ（最大座標）となる。

（Ｂ−２）座標値の基準点が第１接続電極４７ａで、座標値の増加方向が第１接続電極４７ａから第２接続電極４７ｂに向かう方向の場合（図６Ｄ）
本条件における押圧点Ｐの座標値は０．６＊Ｃｍａｘとなる。すなわち、本条件における押圧点Ｐの座標値は、（Ｖｃｃ−Ｖｄ）／Ｖｃｃ＊Ｃｍａｘにより算出される。また、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時、座標値は０（ゼロ座標）となる。

なお、抵抗膜方式タッチパネル７が２次元の座標を検出する場合、もう一方の軸方向の座標値は、以下のようにして算出する。まず、下部電極４３の両端に信号変換部２５のＶｃｃの出力とＧＮＤを接続し、下部電極４３に図６Ａ〜図６Ｄの第１接続電極４７ａから第２接続電極４７ｂの方向とは垂直の方向（図６Ａ〜図６Ｄにおいては、紙面の法線方向）に電流を流す。また、上部電極４７には信号変換部２５のＡ／Ｄ変換器２５１を接続する。そして、下部電極４３と上部電極４７が接触した時にＡ／Ｄ変換器２５１により検出される電圧に基づいて、上記と同様にして座標値を算出する。

上記の例では、下部電極４３に電流が図６Ａ〜図６Ｄの第１接続電極４７ａから第２接続電極４７ｂの方向とは垂直の方向に流れるように、下部電極４３の両端にＶｃｃの出力とＧＮＤを接続し、上部電極４７に信号変換部２５のＡ／Ｄ変換器２５１を接続していたが、これに限られない。上部電極４７に電流が第１接続電極４７ａから第２接続電極４７ｂの方向とは垂直の方向に流れるように、上部電極４７の両端にＶｃｃの出力とＧＮＤを接続し、下部電極４３に信号変換部２５のＡ／Ｄ変換器２５１を接続してもう一方の軸方向の座標値を算出してもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換器２５１を下部電極４３から上部電極４７に、Ｖｃｃの出力とＧＮＤを上部電極４７から下部電極４３に接続しなおす必要がなくなるため、信号変換部２５の回路構成が単純になる。

（５）コントローラの制御動作
図７を用いて、コントローラ２３の制御動作を説明する。図７は、コントローラの制御動作を示すフローチャートである。
振動機能付きタッチセンサ２２の動作が開始されると、ステップＳ１では、座標取得部２９が押圧点の座標の取得を開始する。具体的には、座標取得部２９が、サンプリング周期Ｔｓで信号変換部からＸ座標、Ｙ座標を連続して取得する。
ステップＳ２では、座標記憶部３１は、押圧点の座標の記憶を開始する。具体的には、座標記憶部３１は、座標取得部２９から送信されてくるＸ座標、Ｙ座標を順番に記憶していく。

ステップＳ３では、所定数の座標が記憶されるのを待つ。
ステップＳ４では、抵抗膜方式タッチパネル７において無押圧時の座標値がゼロ座標であるか、最大座標であるかの判断を行う。無押圧時の座標値がゼロ座標である場合はステップＳ５へ、最大座標である場合はステップＳ７へ進む。
ステップＳ５では、所定数の座標から最大値が抽出される。具体的には、座標決定部３３が座標記憶部３１から所定数の座標から最大値を抽出する。
ステップＳ６では、座標の最大値が押圧点の座標として決定される。具体的には、座標決定部３３が押圧点を決定する。
ステップＳ７では、所定数の座標から最小値が抽出される。具体的には、座標決定部３３が座標記憶部３１から所定数の座標から最小値を抽出する。
ステップＳ８では、座標の最小値が押圧点の座標として決定される。具体的には、座標決定部３３が押圧点を決定する。

ステップＳ９では、振動機能付きタッチセンサ２２の動作が停止したか否かが判断される。「Ｙｅｓ」の場合は制御動作が終了し、「Ｎｏ」であればプロセスはステップＳ３に戻る。ステップＳ３に戻る際には、先の押圧点の座標の決定に用いられた座標は消去されてもよい。いずれにしても、次の押圧点の座標の決定には、先の決定に用いられた座標は用いられない。

（６）検出されたＸ座標の時間変化
次に、図８Ａ及び図８Ｂを用いて、座標取得部２９によって検出されるＸ座標の変化を説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、検出されたＸ座標の時間変化を示すグラフである。なお、Ｙ座標の場合もＸ座標の場合と同様であるので、Ｙ座標の説明は省略する。

図８及び図８Ｂに示すように、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時に、座標値がゼロ座標となる場合は、時間の経過に伴って、検出されるＸ座標値は、本来の値から下がって０になり、再び本来の値に戻るという変化を繰り返す（図８Ａ）。これは、ｈａｐｔｉｃｓ信号の出力によって、抵抗膜方式タッチパネル７が振動することで下部電極４３及び上部電極４７が接触と離反を繰り返すからである。
一方、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時に、座標値が最大座標となる場合は、時間の経過に伴って、検出されるＸ座標値は、本来の値から上がって最大座標になり、再び本来の値に戻るという変化を繰り返す（図８Ｂ）。
以上より、図８Ａ及び図８Ｂに示すサンプリングされたＸ座標の値は様々であるが、本実施形態では座標決定部３３が所定数サンプリングから、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時に座標値がゼロ座標となる場合には、最大値を抽出してそれをＸ座標と決定し、抵抗膜方式タッチパネル７が無押圧の時に座標値が最大座標となる場合には、最小値を抽出してそれをＸ座標と決定するので、本来のＸ座標が得られることになる。なお、ここで所定数サンプリングから平均値を抽出しても本来のＸ座標が得られないことは図より明らかである。

（７）各周期の関係
図９を用いて、サンプリング周期Ｔｓ、振動周期Ｔｈ、座標更新周期の関係について説明する。図９は、検出されたＸ座標の時間変化を示すグラフである。この実施形態では、サンプリング周期Ｔｓが、１０μｓ以上、抵抗膜方式タッチパネル７振動時の振動周期Ｔｈの１／３以下になっている。サンプリング周期Ｔｓを抵抗膜方式タッチパネル７の振動周期の１／３以下とすることで、抵抗膜方式タッチパネルが振動している場合でも、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の最大値又は最小値を漏れなくサンプリングできる。また、１０μｓ以上とし、システムの処理能力を超えない程度のサンプリング周期とすることで、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を漏れなくサンプリングできる。

また、サンプリング数が、Ｔｈ／Ｔｓ個以上、１０×Ｔｈ／Ｔｓ個以下に設定されている。この実施形態では、サンプリング数をＴｈ／Ｔｓ個（抵抗膜方式タッチパネルの振動の１周期の間に取得されたサンプリング数）以上とすることにより、抵抗膜方式タッチパネルが振動している場合でも、少なくとも抵抗膜方式タッチパネルの振動１周期分の抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標が記憶されており、この記憶された座標には確実にサンプルされた押圧点の座標の最大値又は最小値が含まれている。よって、座標記憶部に記憶された抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標から確実に実際の抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を得ることができる。また、１０×Ｔｈ／Ｔｓ個以下とすることにより、座標記憶部の記憶媒体の容量を多く使うことなく、かつ、演算速度が速くなるため、効率よく抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を求めることができる。

なお、座標更新周期＝サンプリング周期×サンプリング数なので、例えばサンプリング周期が（１／３）Ｔｈであり、サンプリング数が６であれば、座標更新周期は２Ｔｈになる。

座標取得部２９は、ｈａｐｔｉｃｓ信号の振動周期Ｔｈ（図５参照）に基づいて、サンプリング周期Ｔｓを決定してもよい。この場合は、抵抗膜方式タッチパネルの振動周期を取得する手段が不要となるため、より少ない部品点数で効率よくサンプリング周期を決定できる。

座標取得部２９は、ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７からのｈａｐｔｉｃｓ信号の送信開始と同期して（図５参照）、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標の取得を開始してもよい。
この場合は、ｈａｐｔｉｃｓ信号の送信開始と同期して抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の取得を開始することで、抵抗膜方式タッチパネルが振動して押圧点の座標の出力値が振動している場合、確実に押圧点の振動の０位相を捉えることができる。これにより、確実に少なくとも１周期分全体のデータを取得することができ、より確実に抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の最大値又は最小値を取得できる。

（８）実施形態の作用効果
上記実施形態は、下記のように表現可能である。
本発明の一見地に係る振動機能付きタッチセンサ２２（振動機能付きタッチセンサの一例）は、抵抗膜方式タッチパネル７（抵抗膜方式タッチパネルの一例）と、振動素子９（振動素子の一例）と、ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７（ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部の一例）と、信号変換部２５（信号変換部の一例）と、座標取得部２９（座標取得部の一例）と、座標記憶部３１（座標記憶部の一例）と、座標決定部３３（座標決定部の一例）とを備えている。振動素子９は、抵抗膜方式タッチパネル７を振動させる。ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部２７は、抵抗膜方式タッチパネル７を振動させるｈａｐｔｉｃｓ信号を発生する。信号変換部２５は、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点に応じて検出される抵抗膜方式タッチパネル７の電圧を、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標に変換する。座標取得部２９は、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標を、信号変換部２５から所定のサンプリング周期Ｔｓで取得する。座標記憶部３１は、座標取得部２９で取得した抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標を記憶する。座標決定部３３は、座標記憶部３１に記憶された、所定のサンプリング数のタッチパネルの押圧点の座標に基づいて、抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標と決定する。

この振動機能付きタッチセンサ２２では、抵抗膜方式タッチパネル７の押圧点の座標を所定のサンプリング周期Ｔｓで所定のサンプリング数取得し、抵抗膜方式タッチパネル７無押圧時の座標がゼロ座標である場合は、取得したサンプリング数の座標のうちの最大値を押圧点の座標とする。一方、抵抗膜方式タッチパネル７無押圧時の座標が最大座標である場合は、取得したサンプリング数の座標のうちの最小値を押圧点の座標とする。
これにより、抵抗膜方式タッチパネルの振動により、抵抗膜方式タッチパネルが本来の押圧点の座標とは異なる座標も出力した場合でも、本来の押圧点の座標を得ることができる。

（９）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

本発明は、振動機能付きタッチセンサ、電子機器、振動機能付きタッチセンサの押圧点座標決定方法に関する。

１ タブレット型コンピュータ
３ ケース
５ ディスプレイ
７ 抵抗膜方式タッチパネル
９ 振動素子
９Ａ 第１振動素子
９Ｂ 第２振動素子
１１ 第１金属板
１３ ピエゾ素子
１５ ピエゾ素子
１７ 樹脂成型物
１９ 第２金属板
２１ 両面テープ
２２ 振動機能付きタッチセンサ
２３ コントローラ
２５ 信号変換部
２５１ Ａ／Ｄ変換器
２５３ａ プルダウン抵抗
２５３ｂ プルアップ抵抗
２５５ａ 第１接続端子
２５５ｂ 第２接続端子
２５５ｃ 第３接続端子
２５７ 電圧−座標変換部
２７ ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部
２９ 座標取得部
３１ 座標記憶部
３３ 座標決定部
４１ 下部シート
４３ 下部電極
４５ 上部シート
４７ 上部電極
４７ａ 第１接続電極
４７ｂ 第２接続電極
Ｐ 押圧点

Claims (7)

1. 抵抗膜方式タッチパネルと、
   前記抵抗膜方式タッチパネルを振動させる振動素子と、
   前記振動素子により前記抵抗膜方式タッチパネルを振動させるｈａｐｔｉｃｓ信号を発生するｈａｐｔｉｃｓ信号発生部と、
   前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点に応じて検出される前記抵抗膜方式タッチパネルの電圧を前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標に変換する信号変換部と、
   前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を、前記信号変換部から所定のサンプリング周期Ｔｓで取得する座標取得部と、
   前記座標取得部で取得した前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を記憶する座標記憶部と、
   前記座標記憶部に記憶された、所定のサンプリング数の前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標に基づいて、前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を決定する座標決定部と、を備え、
   前記抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標がゼロ座標の場合は、前記座標決定部は、記憶された所定のサンプリング数の押圧点の座標のうちの最大値を前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標と決定し、前記抵抗膜方式タッチパネルの前記無押圧時の前記座標が最大座標の場合は、記憶された所定のサンプリング数の押圧点の座標のうちの最小値を前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標と決定する、振動機能付きタッチセンサ。
2. 前記サンプリング周期Ｔｓが、１０μｓ以上、前記抵抗膜方式タッチパネル振動時の振動周期Ｔｈの１／３以下である、請求項１に記載の振動機能付きタッチセンサ。
3. 前記サンプリング数が、Ｔｈ／Ｔｓ個以上、１０×Ｔｈ／Ｔｓ個以下である、請求項２に記載の振動機能付きタッチセンサ。
4. 前記座標取得部は、前記ｈａｐｔｉｃｓ信号の振動周期に基づいて、前記サンプリング周期を決定する、請求項１〜３のいずれかに記載の振動機能付きタッチセンサ。
5. 前記座標取得部は、前記ｈａｐｔｉｃｓ信号発生部からのｈａｐｔｉｃｓ信号の送信開始と同期して、前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標の取得を開始する、請求項４に記載の振動機能付きタッチセンサ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の振動機能付きタッチセンサを有する、電子機器。
7. 抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標を、所定のサンプリング周期で取得する座標取得ステップと、
   前記座標取得ステップで取得した座標を記憶する座標記憶ステップと、
   前記座標記憶ステップで記憶された所定のサンプリング数の前記座標を比較し、前記抵抗膜方式タッチパネルの無押圧時の座標がゼロ座標の場合は、比較対象となった前記座標のうちの最大値を、前記抵抗膜方式タッチパネルの前記無押圧時の前記座標が最大座標の場合は、比較対象となった前記座標のうちの最小値を、前記抵抗膜方式タッチパネルの押圧点の座標とする座標決定ステップと、
   備えた、振動機能付きタッチセンサの押圧点座標決定方法。

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