JP6770397B2 - タッチパネル装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル装置に関する。

従来より、複数の電極をマトリクス状に配置し、タッチ入力の押圧力を検出するタッチパネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、圧電素子のような押圧力を検出するセンサをタッチパネルに組み込んで、タッチ入力の押圧力を検出する方法も知られている。

また、マルチタッチ（２点）入力を検出する抵抗膜方式のタッチパネルが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１５−４１１５９号公報 特許第５６４２５００号公報

上記特許文献１は、タッチパネルの１点が押下されている場合の押圧力を検出する方法を開示するが、タッチパネルの２点が同時に押下されている場合に、当該２点の押圧力を検出する方法を開示していない。

押圧力を検出する１つのセンサを利用する場合、１つのセンサではタッチパネルの２点のどちらが強く押下されたのかを検出することができない。複数のセンサを利用する場合、タッチパネルの製造コストが上昇し、複数のセンサを制御する複雑な制御処理が必要となる。

本発明の目的は、マルチタッチ入力による２点の押圧力を安価で容易に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にある。

上記目的を達成するため、明細書に開示されたタッチパネル装置は、第１の方向の両端に第１電極及び第２電極が設けられた第１抵抗膜と、前記第１の方向と直交する第２の方向の両端に第３電極及び第４電極が設けられた第２抵抗膜と、前記第１電極〜前記第４電極のそれぞれに接続される複数のスイッチと、前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第３電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第１電極と前記第４電極との間の電圧差を第１押圧力として測定する第１測定手段と、前記第１電極に電圧を印加し且つ前記第４電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第２電極と前記第３電極との間の電圧差を第２押圧力として測定する第２測定手段と、前記第１押圧力及び前記第２押圧力を２点の接触点座標とそれぞれ関連付けて外部装置に出力する関連付け手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、マルチタッチ入力による２点の押圧力を安価で容易に検出することができる。

（Ａ）は、本実施の形態に係るタッチパネル装置を示す図である。（Ｂ）は、ＣＰＵの機能を示す機能ブロック図である。 ＣＰＵで実行される処理を示すフローチャートである。 （Ａ）は、１点接触時の電圧検出部ＡＤＸ１での電圧検出を示す図である。（Ｂ）は、１点接触時の電圧検出部ＡＤＹ１での電圧検出を示す図である。（Ｃ）は、２点接触時の電圧検出部ＡＤＸ１での電圧検出を示す図である。（Ｄ）は、２点接触時の電圧検出部ＡＤＹ１での電圧検出を示す図である。 Ｘ軸方向の２点間の距離と電圧検出部ＡＤＸ１において検出される電圧との関係を示す距離算出用データを示す図である。 タッチパネル装置において２点が押下されている状態を示す図である。 （Ａ）は、電源電圧ＶｃｃをＸＬ電極に印加し、ＹＨ電極を接地しているときの等価回路を示す図である。（Ｂ）は、電源電圧ＶｃｃをＸＨ電極に印加し、ＹＬ電極を接地しているときの等価回路を示す図である。 タッチデータのフォーマットを示す図である。 ＣＰＵで実行される処理の第１変形例を示すフローチャートである。 ＣＰＵで実行される処理の第２変形例を示すフローチャートである。 タッチデータのフォーマットを示す図である。 コンピュータの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１（Ａ）は、本実施の形態に係るタッチパネル装置を示す図である。図１（Ａ）に示すように、タッチパネル装置１００は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９、抵抗Ｒ，Ｒｘ１，Ｒｙ１、抵抗膜１０，２０、制御部３０及び入出力部３６を備えている。抵抗膜１０は上部抵抗膜であり、抵抗膜２０は下部抵抗膜である。抵抗膜１０及び２０は互いに対向して配置されており、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置（不図示）と重なる。抵抗膜１０（第１抵抗膜）の１つの辺にはＸＨ電極１２（第１電極）が設けられ、別の１つの辺にはＸＨ電極１２と対向するＸＬ電極１４（第２電極）が設けられている。抵抗膜２０（第２抵抗膜）の１つの辺にはＹＨ電極２２（第３電極）が設けられ、別の１つの辺にはＹＨ電極２２と対向するＹＬ電極２４（第４電極）が設けられている。ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との対向する方向（Ｘ軸方向）は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４とが対向する方向（Ｙ軸方向）と交叉しており、例えば直交する。

抵抗膜１０及び２０は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）により形成された透明の導電膜である。抵抗膜１０及び２０は例えば同じ材料により形成され、電気抵抗は略均一に分布している。ＸＨ電極１２、ＸＬ電極１４、ＹＨ電極２２及びＹＬ電極２４は、例えば銅またはアルミニウムなどの金属により形成されている。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ９は、それぞれトランジスタにより構成されている。各スイッチのトランジスタのベースは制御部３０に接続されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ４及びＳＷ８のエミッタは、電源電圧Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ２のエミッタは、抵抗Ｒｘ１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ５のエミッタは抵抗Ｒｙ１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ３、ＳＷ６、ＳＷ７及びＳＷ９のエミッタは接地されている。電源電圧Ｖｃｃは例えば５Ｖである。

ＸＨ電極１２は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のコレクタに接続され、抵抗Ｒを介してスイッチＳＷ７のコレクタに接続されている。ＸＬ電極１４は、スイッチＳＷ３及びＳＷ８のコレクタに接続されている。ＹＨ電極２２は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５及びＳＷ９のコレクタに接続されている。ＹＬ電極２４は、スイッチＳＷ６のコレクタに接続されている。

制御部３０は、入出力部３６を介して外部装置としてのコンピュータ４０に接続されている。制御部３０で取得されたタッチ入力のデータは、入出力部３６を介してコンピュータ４０に送信される。

制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）３１、ＡＤ変換器３２及びメモリ３３を備える。ＣＰＵ３１は、第１測定手段、第２測定手段、関連付け手段、比較手段及び検出手段として機能する。ＡＤ変換器３２は、電圧検出部ＡＤＸ１、ＡＤＸ２、ＡＤＹ１及びＡＤＹ２を備える。電圧検出部ＡＤＸ１はＸＨ電極１２に接続され、電圧検出部ＡＤＸ２はＸＬ電極１４に接続されている。電圧検出部ＡＤＹ１はＹＨ電極２２に接続され、電圧検出部ＡＤＹ２はＹＬ電極２４に接続されている。メモリ３３は、電圧検出部ＡＤＸ１、ＡＤＸ２、ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で検出された電圧、及び座標検出に必要なデータなどを記憶する。

抵抗Ｒｘ１の電気抵抗は、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間における抵抗膜１０の電気抵抗と略同一である。抵抗Ｒｙ１の電気抵抗は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間における抵抗膜２０の電気抵抗と略同一である。

図１（Ｂ）は、ＣＰＵ３１の機能を示す機能ブロック図である。ＣＰＵ３１は、印加部３４及び検出部３５として機能する。印加部３４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ９に電圧を印加しスイッチＳＷ１〜ＳＷ９のオン／オフを制御することにより、各電極への電圧印加を制御する。検出部３５は、電圧検出部ＡＤＸ１、ＡＤＸ２、ＡＤＹ１及びＡＤＹ２が検出した電圧を取得し、これらの電圧に基づき、１点押下又は２点押下、２点押下の場合の中点座標、２点間距離、２点を結ぶ線分の方向、接触点の押圧力、及び接触点の座標を検出する。

図２は、ＣＰＵ３１で実行される接触点検出の処理を示すフローチャートである。

まず、ＣＰＵ３１は、Ｘ軸方向の電圧検出を行う（ステップＳ１）。具体的には、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして、電圧検出部ＡＤＸ１において電圧を測定する。この状態では、ＸＨ電極１２には抵抗Ｒｘ１を介しＶｃｃの電圧が印加され、ＸＬ電極１４は接地されるため、抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布が生じている。この状態において電圧検出部ＡＤＸ１により電圧を測定し、メモリ３３に測定した電圧を記憶する。尚、電圧検出部ＡＤＸ１において検出される電圧は、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の抵抗成分と抵抗Ｒｘ１とにより分圧された値となる。

次に、Ｙ軸方向の電圧検出を行う（ステップＳ２）。具体的には、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ５及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦにして、電圧検出部ＡＤＹ１において電圧を測定する。この状態では、ＹＨ電極２２には抵抗Ｒｙ１を介しＶｃｃの電圧が印加され、ＹＬ電極２４は接地されるため、抵抗膜２０のＹ軸方向に電位分布が生じている。この状態において電圧検出部ＡＤＹ１により電圧を測定し、メモリ３３に測定した電圧を記憶する。尚、電圧検出部ＡＤＹ１において検出される電圧は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の抵抗成分と抵抗Ｒｙ１とにより分圧された値となる。

次に、ＣＰＵ３１は、接触点が１点であるか又は２点であるかの判断を行う（ステップＳ３）。具体的には、ステップＳ１において電圧検出部ＡＤＸ１で測定した電圧及びステップＳ２において電圧検出部ＡＤＹ１で測定した電圧が、Ｖｃｃ／２であるか又はＶｃｃ／２未満であるかを判断する。電圧検出部ＡＤＸ１で測定した電圧及び電圧検出部ＡＤＹ１で測定した電圧がともにＶｃｃ／２である場合は、ＣＰＵ３１は接触点が１点であると判断する。一方、電圧検出部ＡＤＸ１で測定した電圧及び電圧検出部ＡＤＹ１で測定した電圧がともにＶｃｃ／２未満である場合は、ＣＰＵ３１は接触点が２点であると判断する。

例えば、図３（Ａ）に示されるように、抵抗膜１０と抵抗膜２０との接触点が点Ａのみである場合、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の抵抗値は抵抗成分Ｒ１及びＲ２の合計値であり、この合計値は抵抗Ｒｘ１の値と略等しい。よって、電圧検出部ＡＤＸ１において検出される電圧は、Ｖｃｃ／２となる。

また、図３（Ｂ）に示されるように、抵抗膜１０と抵抗膜２０との接触点が点Ａのみである場合、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の抵抗値は抵抗成分Ｒ３と抵抗成分Ｒ４との合計値であり、この合計値は抵抗Ｒｙ１の値と略等しい。よって、電圧検出部ＡＤＹ１において検出される電圧は、Ｖｃｃ／２となる。

一方、図３（Ｃ）に示されるように、抵抗膜１０と抵抗膜２０との接触点が点Ａ及び点Ｂの２点である場合、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の抵抗値は、抵抗成分Ｒ１１、抵抗成分Ｒ１２と抵抗成分Ｒ２２とが並列に接続された抵抗成分、及び抵抗成分Ｒ１３の合成抵抗値となる。抵抗成分Ｒ１２と抵抗成分Ｒ２２の並列抵抗成分を含むため、図３（Ｃ）の合成抵抗値は抵抗Ｒｘ１よりも低くなる。よって、電圧検出部ＡＤＸ１において検出される電圧は、Ｖｃｃ／２よりも低い電圧となる。

また、図３（Ｄ）に示されるように、抵抗膜１０と抵抗膜２０との接触点が点Ａと点Ｂの２点である場合、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の抵抗値は、抵抗成分Ｒ２１、抵抗成分Ｒ１２と抵抗成分Ｒ２２とが並列に接続された抵抗成分、及び抵抗成分Ｒ２３の合成抵抗値となる。従って、図３（Ｄ）の合成抵抗値は抵抗Ｒｙ１よりも低くなる。よって、電圧検出部ＡＤＹ１において検出される電圧は、Ｖｃｃ／２よりも低い電圧となる。

次に、ステップＳ３において接触点が１点であると判断された場合には、ＣＰＵ３１は、通常の位置検出方法により接触点の座標を検出する（ステップＳ４）。ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧検出部ＡＤＸ１で測定された電圧に基づいて、接触点のＸ座標を検出する。この際、ＣＰＵ３１は例えば、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の電位差に対するＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の距離の割合に、電圧検出部ＡＤＸ１で測定された電圧を乗算することで、ＸＨ電極１２から接触点までのＸ軸方向の距離を算出する。さらに、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ４及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧検出部ＡＤＹ１によって測定された電圧に基づいて、接触点のＹ座標を検出する。ここでは、ＣＰＵ３１は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の電位差に対するＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の距離の割合に、電圧検出部ＡＤＹ１で測定された電圧を乗算することで、ＹＨ電極２２から接触点までのＹ軸方向の距離を算出する。

次に、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ８及びＳＷ９をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧検出部ＡＤＸ１で測定された電圧と電圧検出部ＡＤＹ２で測定された電圧との電位差、即ち接触点の接触抵抗にかかる電圧を検出し、検出された電位差を押圧力としてメモリ３３に記憶する（ステップＳ５）。

その後、ＣＰＵ３１は、ステップＳ４で検出された接触点の座標とステップＳ５で検出された電位差とを関連付けしてタッチデータを生成して入出力部３６を介してコンピュータ４０に出力し（ステップＳ６）、本処理を終了する。

一方、ステップＳ３において接触点が２点であると判断された場合には、ＣＰＵ３１は、２点を結ぶ線分の傾きが、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向に平行であるか、又は斜め方向であるか否かを判定する（ステップＳ７）。

初期的な処理として、ＣＰＵ３１は接触点が０である又は１点である状態で、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして、抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布を形成し、電圧検出部ＡＤＸ１が電圧を測定する。ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＸ１で測定した電圧をメモリ３３に初期電圧α１として記憶する。同様に、接触点が０である又は１点である状態でスイッチＳＷ５及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦにして、抵抗膜２０のＹ軸方向に電位分布を形成し、電圧検出部ＡＤＹ１が電圧を測定する。ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＹ１で測定した電圧をメモリ３３に初期電圧α２として記憶する。このような初期電圧の設定は、例えば装置を使用し始める際、装置の製造時など、適当なタイミングで行うことができる。

ＣＰＵ３１は、ステップＳ１及びＳ２において測定された電圧と記憶されている初期電圧α１、α２とを比較することにより、２点を結ぶ線分が、Ｘ軸方向に平行であるか、Ｙ軸方向に平行であるか、あるいはＸ軸方向・Ｙ軸方向に対して斜め方向であるのかを判断する。

ステップＳ１において測定された電圧が初期電圧α１よりも低く、ステップＳ２において測定された電圧が初期電圧α２と略同じである場合には、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分がＸ軸方向と平行であると判断する。また、ステップＳ１において測定された電圧が初期電圧α１と略同じであり、ステップＳ２において測定された電圧が初期電圧α２よりも低い場合には、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分がＹ軸方向に平行であると判断する。更に、ステップＳ１において測定された電圧が初期電圧α１よりも低く、ステップＳ２において測定された電圧が初期電圧α２よりも低い場合には、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分は斜め方向であると判断する。

また、２点を結ぶ線分の傾きが、ＸＨ電極１２及びＹＬ電極２４に近い点ＡからＸＬ電極１４及びＹＨ電極２２に近い点Ｂに向かう右上がり方向であるか、又はＸＨ電極１２及びＹＨ電極２２に近い点ＡからＸＬ電極１４及びＹＬ電極２４に近い点Ｂに向かう右下がり方向であるかを判定するために、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦにして抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布を形成し、電圧検出部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で電圧を測定する。電圧検出部ＡＤＹ１において検出された電圧が電圧検出部ＡＤＹ２において検出された電圧よりも低い場合、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分の傾きは右上がりであると判断する。また、電圧検出部ＡＤＹ１において検出された電圧が電圧検出部ＡＤＹ２において検出された電圧よりも高い場合、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分の傾きは左上がりであると判断する。

次に、ＣＰＵ３１は、２点の中点座標を算出する（ステップＳ８）。具体的には、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布を形成し、電圧検出部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で電圧を測定する。ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＹ１において検出された電圧と電圧検出部ＡＤＹ２において検出された電圧との平均値を算出することにより、２点の中点に対応するＸ軸方向の電圧を取得し、この電圧に基づき中点のＸ座標を取得する。例えば、ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＹ１において検出された電圧と電圧検出部ＡＤＹ２において検出された電圧との間の電位差に対するＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の距離の割合に、上記算出された平均値を乗算することで、ＸＨ電極１２からのＸ軸方向の距離を取得する。

同様に、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ４及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして抵抗膜２０のＹ軸方向に電位分布を形成し、電圧検出部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で電圧を測定する。ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＸ１において検出された電圧と電圧検出部ＡＤＸ２において検出された電圧との平均値を算出することにより、２点の中点に対応するＹ軸方向の電圧を取得し、この電圧に基づき中点のＹ座標を取得する。例えば、ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＸ１において検出された電圧と電圧検出部ＡＤＸ２において検出された電圧との間の電位差に対するＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の距離の割合に、上記算出された平均値を乗算することで、ＹＨ電極２２からのＹ軸方向の距離を取得する。

次に、ＣＰＵ３１は、２点間の距離を算出する（ステップＳ９）。具体的には、ステップＳ１及びステップＳ２において測定された電圧に基づき、タッチパネル装置１００に接触している２点間の距離を算出する。

図４は、Ｘ軸方向の２点間の距離と電圧検出部ＡＤＸ１において検出される電圧との関係を示す距離算出用データを示す。この距離算出用データはメモリ３３に格納されている。

図４に示されるように、２点間の距離が広がるに従い、電圧検出部ＡＤＸ１において検出される電圧の値は低下する。また、電圧が印加されている方向、即ちＸ軸方向に平行な方向に２点が存在している場合と、Ｘ軸方向に平行な方向に２点が存在していない場合、即ち、右上がりまたは左上がりの方向に２点が存在している場合とでは、２点間の距離と電圧検出部ＡＤＸ１において検出される電圧との関係が異なる。

よって、ＣＰＵ３１は、ステップＳ６において検出された２点の位置関係、即ち、２点を結ぶ線分の傾きに応じて、図４に示す２点間の距離と電圧検出部ＡＤＸ１において検出された電圧との関係を選択し、選択された関係に基づきＸ軸方向における２点間の距離を得ることができる。

具体的には、２点がＸ軸方向に平行な直線上に存在している場合には、ＣＰＵ３１は、図４における線４１ａに示す曲線と電圧検出部ＡＤＸ１において検出された電圧とに基づき、Ｘ軸方向における２点間の距離を算出することができる。また、２点がＸ軸方向に平行な直線上にではなく、右上がりまたは左上がりの直線上に存在している場合には、図４における線４１ｂに示す曲線と電圧検出部ＡＤＸ１において検出された電圧に基づき、Ｘ軸方向における２点間の距離を算出することができる。

尚、メモリ３３は、Ｙ軸方向の２点間の距離と電圧検出部ＡＤＹ１において検出される電圧との関係を示す距離算出用データも備えている。ＣＰＵ３１は、Ｘ軸方向と同様の方法により、Ｙ軸方向の２点間の距離と電圧検出部ＡＤＹ１において検出される電圧との関係を示す距離算出用データと、電圧検出部ＡＤＹ１において検出された電圧とに基づきＹ軸方向の２点間の距離を得ることができる。

次に、ＣＰＵ３１は、２点の各座標を算出する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ３１は、２点の位置関係（２点を結ぶ線分の傾き）と、２点の中点の位置と、２点間の距離に基づいて、２点のそれぞれの座標を算出する。

具体的には、２点間のＸ軸方向の距離をＬｘ、２点間のＹ軸方向における距離をＬｙとして算出し、２点の中点座標を（Ｘｃ、Ｙｃ）として算出した場合、２点の座標は下記式（１）〜（４）のいずれかで表わされる。尚、式（１）は、２点が右上がりの直線上に存在している場合、式（２）は、２点が左上がりの直線上に存在している場合、式（３）は、２点がＸ軸方向の直線上にある場合、式（４）は、２点がＹ軸方向の直線上にある場合を示す。
（Ｘｃ＋Ｌｘ／２、Ｙｃ＋Ｌｙ／２）、（Ｘｃ−Ｌｘ／２、Ｙｃ−Ｌｙ／２）…（１）
（Ｘｃ＋Ｌｘ／２、Ｙｃ−Ｌｙ／２）、（Ｘｃ−Ｌｘ／２、Ｙｃ＋Ｌｙ／２）…（２）
（Ｘｃ＋Ｌｘ／２、Ｙｃ）、（Ｘｃ−Ｌｘ／２、Ｙｃ）…（３）
（Ｘｃ、Ｙｃ＋Ｌｙ／２）、（Ｘｃ、Ｙｃ−Ｌｙ／２）…（４）

次に、ＣＰＵ３１は、各接触点における押圧力を算出する（ステップＳ１１）。図５は、タッチパネル装置１００において２点が押下されている状態を示す図である。抵抗膜１０における第１接触点を点Ａとし、第２接触点を点Ｂとする。また、抵抗膜２０における第１接触点を点Ａ’とし、第２接触点を点Ｂ’とする。抵抗膜１０上の点Ａと点Ｂとの間の抵抗をＲ３１とし、ＸＨ電極１２と点Ａとの間の抵抗をＲ３２とし、ＸＬ電極１４と点Ｂとの間の抵抗をＲ３３とする。また、抵抗膜２０上の点Ａ’と点Ｂ’との間の抵抗をＲ３４とし、ＹＬ電極２４と点Ａ’との間の抵抗をＲ３５とし、ＹＨ電極２２と点Ｂ’との間の抵抗をＲ３６とする。更に、抵抗膜１０における点Ａと抵抗膜２０における点Ａ’との間の接触抵抗をＲｃ１とし、抵抗膜１０における点Ｂと抵抗膜２０における点Ｂ’との間の接触抵抗をＲｃ２とする。

ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ８及びＳＷ９をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして、電源電圧ＶｃｃをＸＬ電極１４に印加し、ＹＨ電極２２を接地する。このときの等価回路を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）において、抵抗Ｒ３２及びＲ３５はプローブとなるため、ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＸ１及び電圧検出部ＡＤＹ２で電圧値を測定することで、接触点点Ａと点Ａ’との間の接触抵抗Ｒｃ１の両端の電圧差を取得することができる。ＣＰＵ３１は、接触抵抗Ｒｃ１の両端に現れる電圧差を、押圧力としてメモリ３３に記憶する。

電圧検出部ＡＤＸ１で検出される電圧値をＶｘｈとし、電圧検出部ＡＤＹ２で検出される電圧値をＶｙｌとし、接触抵抗Ｒｃ１の両端の電圧差をΔＶ１とすると、ΔＶ１は下記式によって算出される。
ΔＶ１＝Ｖｘｈ−Ｖｙｌ
＝｛Ｉ・Ｒ３６＋Ｉ４（Ｒｃ１＋Ｒ３４）｝−｛Ｉ・Ｒ３６＋Ｉ４・Ｒ３４｝
＝Ｉ４・Ｒｃ１
つまり、電圧差ΔＶ１（＝Ｉ４・Ｒｃ１）が第１接触点の押圧力としてメモリ３３に記憶される。

次に、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして、電源電圧ＶｃｃをＸＨ電極１２に印加し、ＹＬ電極２４を接地する。このときの等価回路を図６（Ｂ）に示す。図６（Ｂ）において、抵抗Ｒ３３及びＲ３６はプローブとなるため、ＣＰＵ３１は、電圧検出部ＡＤＸ２及び電圧検出部ＡＤＹ１で電圧値を測定することで、接触点点Ｂと点Ｂ’との間の接触抵抗Ｒｃ２の両端の電圧差を取得することができる。ＣＰＵ３１は、接触抵抗Ｒｃ２の両端の電圧差を、押圧力としてメモリ３３に記憶する。

電圧検出部ＡＤＸ２で検出される電圧値をＶｘｌとし、電圧検出部ＡＤＹ１で検出される電圧値をＶｙｈとし、接触抵抗Ｒｃ２の両端の電圧差をΔＶ２とすると、ΔＶ２は下記式によって算出される。
ΔＶ２＝Ｖｘｌ−Ｖｙｈ
＝｛Ｉ・Ｒ３５＋Ｉ２（Ｒｃ２＋Ｒ３４）｝−｛Ｉ・Ｒ３５＋Ｉ２・Ｒ３４｝
＝Ｉ２・Ｒｃ２
つまり、電圧差ΔＶ２（＝Ｉ２・Ｒｃ２）が第２接触点の押圧力としてメモリ３３に記憶される。

ここで、接触抵抗Ｒｃ１の両端に現れる電圧差ΔＶ１及び接触抵抗Ｒｃ２の両端に現れる電圧差ΔＶ２を押圧力として測定できる理由を説明する。例えば、図５の点Ａが強く押下されると、抵抗膜１０と抵抗膜２０との接触面積が増大するので、接触抵抗Ｒｃ１の値が減少し、接触抵抗Ｒｃ１の両端の電圧差ΔＶ１も小さくなる。従って、押圧力が増加するにつれて、接触抵抗Ｒｃ１の両端に現れる電圧差ΔＶ１が小さくなる。このように、押圧力及び電圧差ΔＶ１（又は電圧差ΔＶ２）は一対一の関係にあるため、電圧差ΔＶ１（又は電圧差ΔＶ２）を押圧力として測定することができる。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０で算出された２点の座標とステップＳ１１で算出されたそれぞれの接触点における押圧力とを関連付けしたタッチデータを生成して、入出力部３６を介してコンピュータ４０に出力し（ステップＳ１２）、本処理を終了する。

ここで、２点の座標とそれぞれの押圧力との関連付けについて説明する。

ステップＳ７において、２つの接触点を結ぶ線分がＸ軸方向と平行であると判断した場合には、ＣＰＵ３１は、２点のうちＸＨ電極１２に近い１点の座標と接触抵抗Ｒｃ１の両端に現れる電圧差ΔＶ１を関連付けて、２点のうちＸＬ電極１４に近い１点の座標と接触抵抗Ｒｃ２の両端に現れる電圧差ΔＶ２を関連付ける。一方、ステップＳ７において、２つの接触点を結ぶ線分がＹ軸方向と平行であると判断した場合には、ＣＰＵ３１は、２点のうちＹＬ電極２４に近い１点の座標と接触抵抗Ｒｃ１の両端に現れる電圧差ΔＶ１を関連付けて、２点のうちＹＨ電極２２に近い１点の座標と接触抵抗Ｒｃ２の両端に現れる電圧差ΔＶ２を関連付ける。また、ステップＳ７において、２点を結ぶ線分が斜め方向であると判断すると判断した場合には、ＣＰＵ３１は、２点を結ぶ線分がＸ軸方向と平行であると判断した場合と同様に、２点の座標とそれぞれの押圧力を関連付ける。

図７は、タッチデータのフォーマットを示す図である。ＣＰＵ３１が作成するタッチデータは、タッチパネルのタッチオン及びタッチオフごとにコンピュータ４０に出力され、さらに接触点ごとに、接触点の識別子であるコンタクト番号、タッチオン及びタッチオフのいずれかを示すＯＮ／ＯＦＦ情報、Ｘ座標、Ｙ座標及び押圧力の情報を有する。２点のタッチ入力がある場合には、ＣＰＵ３１は、第１接触点のタッチデータと第２接触点のタッチデータを作成し、コンピュータ４０に出力する。

図８は、ＣＰＵ３１で実行される処理の第１変形例を示すフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ１１の処理は、図２のステップＳ１〜Ｓ１１の処理と同様なので、その説明は省略する。

図８のステップＳ１２において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０で算出された２点の座標とステップＳ１１で算出されたそれぞれの接触点における押圧力とを関連付けする。その後、ＣＰＵ３１は、２点の押圧力を互いに比較し（ステップＳ１３）、押圧力が大きい接触点のタッチデータに他の接触点よりも押圧力が大きいことを示すフラグを設定する（ステップＳ１４）。一方、押圧力が小さい接触点のタッチデータには、このようなフラグは設定されない。ＣＰＵ３１は、生成したタッチデータを入出力部３６を介してコンピュータ４０に出力し（ステップＳ１５）、本処理を終了する。

本処理により、タッチデータを受信したコンピュータ４０は、２つの接触点のうち、強く押下された接触点を判断することができる。

図９は、ＣＰＵ３１で実行される処理の第２変形例を示すフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ１１の処理は、図２のステップＳ１〜Ｓ１１の処理と同様なので、その説明は省略する。

上記ステップＳ１２において、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０で算出された２点の座標とステップＳ１１で算出されたそれぞれの接触点における押圧力とを関連付けする。その後、ＣＰＵ３１は、押圧力の測定が初回であるか、言い換えるとその接触点の押圧力をすでに測定したか否かを判定する（ステップＳ２１）。

押圧力の測定が初回である場合には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１１で算出された現在の押圧力を前回の押圧力としてメモリ３３に格納する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ３１は、タッチデータを入出力部３６を介してコンピュータ４０に出力し（ステップＳ２３）、本処理を終了する。

押圧力の測定が初回でない場合、つまりその接触点の押圧力測定がすでに行われている場合には（ステップＳ２１でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１１で算出された現在の押圧力からメモリ３３に格納されている前回の押圧力を減算することにより、押圧力の変化量を算出する（ステップＳ２４）。次いで、ＣＰＵ３１は、押圧力の変化量が予め設定した閾値を超えるか否かを判別する（ステップＳ２５）。押圧力の変化量が閾値を超える場合には（ステップＳ２５でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、押圧力が変化したことを示す押圧変化フラグをタッチデータにセットする（ステップＳ２６）。図１０に、押圧変化フラグがセットされるタッチデータのフォーマットの例を示す。その後、手順はステップＳ２２に進む。一方、押圧力の変化量が閾値を超えない場合には（ステップＳ２５でＮＯ）、手順はステップＳ２３に進む。この場合、タッチデータには押圧変化フラグが設定されない。尚、ステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、接触点ごとに実行される。

本処理により、タッチデータを受信したコンピュータ４０は、押圧変化フラグの有無に基づいて各接触点が強く押下されたか否かを判断することができる。例えばタッチパネル装置１００の下に配置されたモニタにボタンが表示され、操作者がボタンをタッチする場合、コンピュータはタッチパネルから受信したタッチデータの押圧変化フラグを参照してボタンの押圧力の変化を判別することで、ボタンを押下する操作が行われているかどうかを判定することができ、これによりボタン押下を確定する処理を実行することができる。

図１１は、コンピュータ４０の構成を示すブロック図である。

コンピュータ４０は、全体の動作を制御するＣＰＵ４１と、データを保存するメモリ４２と、アプリケーション４３ａを保存するハードデイスクドライブ（ＨＤＤ）４３と、タッチパネル装置１００の入出力部３６と通信するインターフェース（Ｉ／Ｆ）４４と、表示装置（ＬＣＤ）５０と接続するビデオＩ／Ｆ４５とを備えている。ＣＰＵ４１は、バス４６を介して、メモリ４２、ＨＤＤ４３、Ｉ／Ｆ４４及びビデオＩ／Ｆ４５に接続されている。ＣＰＵ４１は、タッチパネル装置１００の入出力部３６からＩ／Ｆ４４を介してタッチデータを受信する。ＣＰＵ４１は、アプリケーション４３ａを起動し、所定の処理を実行する。ＬＣＤ５０は、タッチパネル装置１００の抵抗膜１０，２０に直下に配置される。操作者は、抵抗膜１０，２０を介してＬＣＤ５０の画面を閲覧する。

ここで、例えば、操作者が、ＬＣＤ５０の画面に表示された物体を移動させて、その上で物体を回転させる際の操作を考える。

従来は、操作者は、指で物体をドラッグし、画面スクロールが開始される位置まで指を移動させる。そして、操作者は、所望の位置まで物体を移動した時点で、スクロールを解除するために画面スクロールしない位置へ指を再移動させる。そして、操作者は、所望の向きで物体を配置するために物体の回転操作を行う。この場合、画面スクロールの終了のために物体を移動させたい方向とは逆の方向に指などを動かさなければならず、直感的な操作が困難である。

これに対し、画面スクロールの操作を本実施例の押圧力に割り当てると、次のような操作になる。操作者は、２本の指で物体をドラッグし、物体を移動させたい方向に対応する位置の点を強く押下することで、物体を移動させることができる。この場合、コンピュータは２つの接触点での押圧力の大小関係から、操作者が物体を移動させたいと考えている方向を判別する。また、所望の位置に物体を移動させたのち、操作者は押圧力を元に戻して物体を回転させる操作を行う。この際、コンピュータは２つの接触点での押圧力変化を判別して、物体の移動が必要なくなったことを判別することができる。このように、本実施例では従来の方法に比べて逆方向への操作が発生せず、かつ、連続的な操作となることから、より直感的な操作が可能となる。

また、アプリケーション４３ａがタッチパネル装置１００での接触点における押圧力をＺ軸方向への入力に割り当てることで、物体をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるだけでなく、Ｚ軸方向に移動させることもできる。さらにアプリケーション４３ａは、タッチパネル装置１００から入力された押圧力を物体の回転動作に割り当てることもできる。

このように、タッチパネル装置１００から押圧力を出力することで、タッチパネル装置１００の入力バリエーションを増やし、タッチパネル装置１００の操作性をより向上させることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、タッチパネル装置１００のＣＰＵ３１は、抵抗膜１０が抵抗膜２０と２点で接触する場合に、ＸＬ電極１４に電圧を印加し且つＹＨ電極２２を接地するように複数のスイッチを制御し、ＸＨ電極１２とＹＬ電極２４との間の電圧差を第１押圧力として測定し（ステップＳ１１）、ＸＨ電極１２に電圧を印加し且つＹＬ電極２４を接地するように複数のスイッチを制御し、ＸＬ電極１４とＹＨ電極２２との間の電圧差を第２押圧力として測定し（ステップＳ１１）、第１押圧力及び第２押圧力を２点の座標とそれぞれ関連付けて、当該関連付けられたデータをコンピュータ４０に出力する（ステップＳ１２）。従って、マルチタッチ入力による２点の押圧力を安価で容易に検出することができる。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

ＳＷ１〜ＳＷ９ スイッチ
１０，２０ 抵抗膜
１２ ＸＨ電極
１４ ＸＬ電極
２２ ＹＨ電極
２４ ＹＬ電極
３０ 制御部
３１ ＣＰＵ
３６ 入出力部
４０ コンピュータ
１００ タッチパネル装置

Claims (5)

1. 第１の方向の両端に第１電極及び第２電極が設けられた第１抵抗膜と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向の両端に第３電極及び第４電極が設けられた第２抵抗膜と、
   前記第１電極〜前記第４電極のそれぞれに接続される複数のスイッチと、
   前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第３電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第１電極と前記第４電極との間の電圧差を第１押圧力として測定する第１測定手段と、
   前記第１電極に電圧を印加し且つ前記第４電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第２電極と前記第３電極との間の電圧差を第２押圧力として測定する第２測定手段と、
   前記第１押圧力及び前記第２押圧力を２点の接触点座標とそれぞれ関連付けて外部装置に出力する関連付け手段と
   を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
2. 前記関連付け手段は、２点の接触点を結ぶ線分の傾きが前記第１の方向と平行である場合、及び前記第１の方向並びに前記第２の方向と平行でない斜めの方向である場合には、前記２点のうち前記第１電極に近い１点の座標を前記第１押圧力と関連付け、前記２点のうち前記第２電極に近い１点の座標を前記第２押圧力と関連付け、
   前記２点を結ぶ線分の傾きが前記第２の方向と平行である場合には、前記２点のうち前記第４電極に近い１点の座標を前記第１押圧力と関連付け、前記２点のうち前記第３電極に近い１点の座標を前記第２押圧力と関連付け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。
3. 前記第１押圧力と前記第２押圧力との大きさを比較する比較手段をさらに備え、
   前記関連付け手段は、前記２点のうち押圧力が大きい点の接触点座標に、他の点の押圧力よりも大きいことを示すフラグを関連付けて前記外部装置に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル装置。
4. 前記第１押圧力の変化量及び前記第２押圧力の変化量を検出する検出手段と、
   前記関連付け手段は、前記第１押圧力の変化量が閾値を超えた場合に、前記第１押圧力の変化量が前記閾値を超えたことを示すフラグを前記第１押圧力が関連付けされた接触点座標に関連付けて前記外部装置に出力し、前記第２押圧力の変化量が前記閾値を超えた場合に、前記第２押圧力の変化量が閾値を超えたことを示すフラグを前記第２押圧力が関連付けされた接触点座標に関連付けて前記外部装置に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル装置。
5. 第１の方向の両端に第１電極及び第２電極が設けられた第１抵抗膜と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向の両端に第３電極及び第４電極が設けられた第２抵抗膜と、
   前記第１電極〜前記第４電極のそれぞれに接続される複数のスイッチと、
   前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第３電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第１電極と前記第４電極との間の電圧差を押圧力として測定する、又は前記第１電極に電圧を印加し且つ前記第４電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第２電極と前記第３電極との間の電圧差を押圧力として測定する測定手段と、
   前記測定手段で測定された前回の押圧力と現在の押圧力とから押圧力の変化量を算出する算出手段と、
   前記押圧力の変化量が閾値を超える場合に、前記現在の押圧力及び前記押圧力の変化量を接触点座標と関連付けて外部装置に出力する関連付け手段と
   を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
   

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