JPH01205318A - 座標読取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−にの利用分野］ この発明は、キーボードや図形人力装置等に使用される
座標読取り装置に関する。

［従来の技術］ この種の座標読取り装置は、第４図に示すような絶縁基
板１の片面にその一端側にシート抵抗体２を配置すると
ともにその抵抗体２に一端を接続した多数の金属細線３
．３・・・を等間隔に配置してなるパネルを２枚使用し
、この各パネルＡ％Ｂを第５図に示すように互いのパネ
ルの金属細線３′。

３′が直交するようにして組合せて構成されるタッチパ
ネルを使用している。具体的には第６図に示すように上
パネルＡと下パネルＢに径が１０〜２０μｍ稈度の細線
３’、３’を０．５〜２．０ｍｍのピッチで配置し、か
つ各パネルＡ、Ｂ間に径が５０μｍ稈度のシリコンボー
ル４を数ｍｍのピッチで配置ｉ！４′して両パネルの間
隔を確保している。そして−ＬパネルＡは押圧されるた
めその厚みが０．２ｎｌＱ程度と薄く、かつ下パネルＢ
はその厚みが０．２〜２＋ｎｍ程度と比較的厚くなって
いる。

またこのタッチパネルを電気回路で示せば第７図に示す
ように、Ｙ軸シート抵抗２′に一端が等間隔に接続さ、
れた金属細線３′とＸ軸シート抵抗２′に一端がＡ、（
ｉ間隔に接続された金属細線３′とがマトリックス状に
配置され、上パネルＡの抑圧によりその押圧点に位置す
る金属細線３′、３“の交叉する部分が接触するように
なっている。

この金属細線の接触によってＸ座標とＹ座標を電気的に
検出することになるが、その原理を第８図に基いて説明
する。

例えばタッチパネルのＰ点で金属細線が接触したとし、
そのときＹ軸ンート抵抗ＲｙがｙＲｙと（１−ｙ）Ｒｙ
に分割され、またＸ軸シート抵抗ＲｘがｘＲｘと（１−
Ｘ）ＲＸに分割されたとする。またＹ軸シート抵抗Ｒｙ
に負荷抵抗ＲＬｙが並列に接続され、またＸ軸シート抵
抗Ｒｘに負荷抵抗ＲＬＸが・■列に接続され、かつＹ軸
シート抵抗Ｒｙと負荷抵抗ＲＬｙとの４し列回路に対し
て定電流源Ｉから電流を供給し、かつＸ軸シート祇抗Ｒ
ｘと負４ｉ７抵抗ＲＬｘとの一１１２列回路の一端が接
触検出抵抗Ｒ，を介して接地されているとする。

この回路においてＸ点座標検出電圧Ｖｘ、Ｙ点座標検出
電圧Ｖｙはそれぞれ、 Ｖｘ　−ｖｘ２−ｖｘＬ　Ｖｙ　−ｖｙｌ−ｖｙｌとな
る。なお、ＶＸ２．ＶＸＩは抵抗ＲＬＸの両端電圧、ｖ
ｙｌ、ｖｙｌは抵抗ＲＬｙの両端電圧である。

そして図中の各部の電流により ｖｘｌ−ｖｎ　　−ｘ　・Ｒｘ−ｔｘｌｖｘ２−ｖｎ　
−（１−ｘ）　・Ｒｘ−１ｘ２ｉ　ｘ２−　Ｖｘ　／　
ＲＬＸ ｖｙｌ−ｙ　ＩＩ　Ｒｙ　１１　ｉ　ｙｌ＋Ｘｎｖｙ２
−　　（１−ｙ）　　・Ｒｙ　　φｉｙ２＋ｘｎｉｙ２
＝Ｖｙ／ＲＬｙ となるので、 Ｖｘ　＝ｘ−Ｒｘ’　・１．　（Ｒｘ’　−Ｒｘ／／Ｒ
Ｌｘ）、　１≧Ｘ≧０Ｖｙ−ｙ−Ｒｙ’　−１，（Ｒｙ
’　−Ｒｙ／／ＲＬｙ　）　、　１≧ｙ≧０となる。よ
って接触点Ｐの座標に対応したタッチパネル内シート抵
抗ＲＸ、Ｒｙそれぞれの分割比（ｘ、ｙ）に比例した電
圧（ＶＸ、Ｖｙ）が得られる。

またこの式から負荷抵抗ＲＬＸ　、ＲＬｙは当方式にそ
れ程影響を与えないことが分る。但し、検出感度を規定
する。

しかし一方、シート抵抗Ｒｘ、Ｒｙ及び定電流源■のバ
ラツキは検出電圧に直接影響し、座標検出誤λの大きな
要因となる。

第９図は従来の具体的回路を示すものでタッチパネル１
１のＹ軸シート抵抗１２の両端電圧を演算増幅器１３に
入力している。なお、１４は負荷抵抗である。

そしてこの演算増幅器１３でＹ座標電圧ＯＹを検出して
サンプルホールド回路１５に供給している。

またタッチパネル１１のＸ軸シート抵抗１６の両端電圧
を演算増幅器１７に入力している。なお、１８は負荷抵
抗である。

そしてこの演算増幅器１７でＸ座標電圧ＯＸを検出して
サンプルホールド回路１９に供給している。

また前記Ｘ軸シート抵抗１６の一端を抵抗２０を介して
−Ｖｃｃ電源端子に接続し、かつＶｃｃ７１ｉ源端子と
−Ｖｃｃ電源端子との間に抵抗２１．２２の分圧回路を
接続し、抵抗１６と２０との分圧点電圧と抵抗２１．２
２の分圧点電圧を比較器２３で検出してタッチ検出を行
い、そのタッチ出力ＴをＩ１０ボート２４に供給してい
る。

前記各サンプルホールド回路１５．１９でサンプルホー
ルドされた電圧はそれぞれＡ／Ｄ　（アナログ／デジタ
ル）変換ＡＮ　２５＋　　２６でデジタル信号に変換さ
れ前記Ｉ１０ポート２４に入力されている。

前記Ｉ　／　Ｏポート２４は制御部本体を構成するＣＰ
Ｕ２７によってＲＯＭ２８に格納されているプログラム
データに基いて制御され人力されるデジタル信号がＲＡ
Ｍ２９に格納され、演算処理等が行われた後シリアルポ
ート３０を介してＸ座標及びＹ座標データがホストコン
ピュータ等の外部機器に出力されるようになっている。

しかして外部機器では人力される座標データによって所
望のデータ処理を行なうことになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしこのような装置ｉｔでは前述したシート抵抗や定
電流源のバラツキの他、前記演算増幅器１３゜１７の特
性のバラツキ及びＤＣオフセット電圧の影響を受けて座
標読取り誤差が発生するため、従来では装置が製造され
る毎に装置例々に演算増幅器のゲイン調゛祭やＤＣオフ
セット調整を行なわなければならず調整が面倒となって
生産性が低下する問題があった。

そこで本発明は、シート抵抗や定電流源のバラツキ、演
算増幅器の特性のバラツキ及びＤＣオフセット電圧の影
響による誤差の補正調整を自動的に行なうことによって
生産性を向上できる座標読取り装置を提供しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、一端が抵抗体に対して略等間隔に接続された
多数の金属細線を片面に配置してなる絶縁基板を１対、
その各金属細線が互いに所定の間隔を隔てて直交するよ
うに対向配置してなり、絶縁基板の任意点が押圧される
ことによってその押圧点に位置する金属細線を接触させ
るタッチパネルと、このタッチパネルの金属細線の接触
によって各絶縁基板の抵抗体の両端からそれぞれＸ座標
及びＹ座標に対応する電圧信号を検出する演算増幅器を
有する検出回路と、この検出回路が検出する電圧レベル
が最小となるＸ座標及びＹ座標間に接続された第１スイ
ッチ素子と、検出回路が険出する電圧レベルが最大とな
るＸ座標及びＹ座標間に接続された第２スイッチ素子と
、第１スイッチ素子をオンしたときの検出回路の検出７
に圧レベル及び第２スイッチ素子をオンしたときの検出
回路の検出電圧レベルを基準電圧レベルとして記憶する
レベル記憶１１段と、第１、第２スイッチ素子をオフ状
態にしてタッチパネルを押圧したときに検出回路か検出
するＸ座標及びＹ座標に対応する電圧信号レベルとレベ
ル記憶手段に記憶されている基準７ヒ圧レベルとからタ
ッチパネル上の物理的な座標値を浦１１：、する補正手
段とからなるものである。

［作用］ このような構成の本発明においては、予め第１スイッチ
素子をオン動作してＸ座標及びＹ座標に対応する電圧が
最小となる原点を押圧したときの状態を強制的に作りそ
のときの電圧レベルを検出回路で検出して最小値の基準
電圧レベルとして記憶させる。また予め第２スイッチ素
子をオン動作してＸ座標及びＹ座標に対応する電圧が最
大となる点を押圧したときの状態を強制的に作りそのと
きの電圧レベルを検出回路で険出して最大値の基準電圧
レベルとして記憶させる。

この状態で第１、第２スイッチ素子をオフ状態にしてタ
ッチパネルの各抑圧点の座標を検出する。

このとき検出回路が検出したＸ座標及びＹ座標に対応し
た検出電圧と記憶されている最小値の基準電圧レベルと
最大値の基僧電圧レベルによってタッチパネル１−の物
理的な座標値を補正し、より正確な座標読取りデータを
得る。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図において５１はＹ軸シート抵抗体５２及びＸ軸シ
ート抵抗体５３を設けるとともに抑圧操作によって接触
する金属細線５４．５５をマトリックス上に多数配置し
たタッチパネルである。前記各シート抵抗体５２．５３
にはそれぞれ負荷抵抗５６．５７が並列に接続されてい
る。

前記Ｙ軸シート抵抗体５２の一端Ｙｌは定電流源Ｉを介
してＶ　ｃｃ７［を原端子に接続するとともに第１の演
算増幅器５８の非反転入力端子（＋）に接続し、他端Ｙ
２は前記第１の演算増幅器５８の反転入力端子（−）に
接続している。

前記Ｘ軸シート抵抗体５３の一端Ｘｌは第２の演算増幅
器５９の非反転入力端子（＋）並びに比較器６０の非反
転入力端子（＋）に接続するとともに抵抗６１を介して
−ＶＣＣ電源端子に接続し、他端Ｘ２は前記第２の演算
増幅器５９の反転入力端子（−）に接続している。

またＶＣＣ電源端子と−ＶＣＣ電源端子との間に抵抗６
２．６３の分圧回路を接続し、その分圧点を前記比較器
６０の反転入力端子（−）に接続している。

前記Ｙ軸シート抵抗体５２の一端Ｙ１と前記Ｘ軸シート
抵抗体５３の一端Ｘ、との間には第１スイッチ素子とし
て第１のアナログスイッチ６４を接続し、前記Ｙ軸シー
ト抵抗体５２の他端Ｙ２と前記Ｘ軸シート抵抗体５３の
他端Ｘ２との間には第２スイッチ素子として第２のアナ
ログスイッチ６５を接続している。

前記第１の演算増幅器５８の出力０１・を第１のＳ／Ｈ
（サンプルホールド）回路６６に供給するとともに前記
第２の演算増幅器５９の出力ＯＸを第２のＳ／Ｈ回路６
７に供給している。そして前記各Ｓ／Ｈ回路６６．６７
の出力をそれぞれＡ／Ｄ　（アナログ／デジタル）変換
器６８．６９でデジタル信号に変換しＩ１０ポート７０
に供給している。また前記比較ＫＡ　６０の出力Ｔも前
記１１０ポー１−７０に供給している。

７１は制御部本体を構成するＣＰＵで、このＣＰＵ７１
はＲＯＭ７２に格納されているプログラムデータに基い
て前記Ｉ１０ポート７０を始めＲＡＭ７３、シリアルポ
ート７４等を制御するようにしている。前記シリアルポ
ート７４は外部機器であるホストコンピュータとでデー
タ通信を行なうためのポートである。

前記ＣＰＵ７１は前記Ｉ１０ポート７０を制御して前記
第１、第２のアナログスイッチ６４゜６５をオン、オフ
駆動する信号Ａ。、Ａ１を出力するとともに、Ｘ軸座標
、Ｙ軸座標のデータ及びタッチ出力Ｔを取込むようにな
っている。

前記ＣＰＵ７１は先ず第２図に示すイニシャライズ処理
を行なう。これはＩ１０ポート７０を制御して信号Ａ。

をオンし第１のアナログスイッチ６４をオン動作させる
。この状態で１１０ポート７０を介して各Ｓ／Ｈ回路６
６．６７を駆動し、Ａ／Ｄ変換器６９からＸ座標入力電
圧ＯＸに対応したデジタル信号を読取りＸ座標の最小値
の県南電圧レベルとしてＲＡＭ７Ｂに記憶させる。また
Ａ／Ｄ変換器６８からＹ座標入力端子ＯＹに対応したデ
ジタル信号を読取りＹ座標の最小値の基準電圧レベルと
してＲＡＭ７３に記憶させる。

続いて前記Ｉ１０ポート７０を介して信号ＡＯをオフし
て第１のアナログスイッチ６４をオフ動作させるととも
に信号Ａ１をオンして第２のアナログスイッチ６５をオ
ン動作させる。この状態で１１０ボート７０を介して各
Ｓ／Ｈ回路６６゜６７を駆動し、Ａ／Ｄ変換器６９から
Ｘ座標入力電圧ＯＸに対応したデジタル信号を読取りＸ
座標の最大値の基準電圧レベルとしてＲＡＭ７３に記憶
させる。またＡ／Ｄ変換器６８からＹ座標入力電圧０１
・に対応したデジタル信号を読取りＹ座標の最大値の基
弗電圧レベルとしてＲＡＭ７３に記憶させる。そして信
号Ａ、もオフさせて第２のアナログスイッチ６５をオフ
動作させる。

こうしたイニシャライズ処理が終了すると前記ＣＰＵ７
１は第３図に示す座標読取り処理を行なうことになる。

この処理はタッチパネル５１上の任意の点が押圧された
ときに比較器６０から得られるタッチ出力ＴのＯＮ信号
を読取って開始される。

これはタッチパネル５１の抑圧によって第２の演算増幅
器５９からのＸ座標電圧ＯＸと第１の演算増幅器５８か
らのＹ座標電圧Ｏ）をそれぞれＡ／Ｄ変換ａＷ６９．６
８からデジタル信号として取込む。そしてこのときのＸ
、Ｙ座標の電圧値ｖＸ　ｒ　Ｖ１’を一旦記憶させる。

続いて前記イニシャライズ処理によって記憶しているＸ
、Ｙ座標の最小値Ｖｘ　ｌ１ｉｎ　、　ＶＹ　ｍｉｎ及
び最大値ＶＸ　ｌ１ａｘ　、　　ｖ）’　ｌ１ａｘとか
らタッチパネル５１上の物理的位置を図中Ａ、Ｂの補正
演算を行なって求め、その結果を記憶してからそれを座
標読取りデータとしてシリアルポート３０を介してホス
トコンピュータへ出力するようにしている。

このような構成の本実施例においては、先ずイニシャラ
イズ処理によって第１のアナログスイッチ６４をオン動
作させてＹ軸シール抵抗体５２の一端Ｙ、とＸ軸シール
抵抗体５３の一端Ｘｌとを接続する原点座標の抑圧操作
に相当する座標電圧を得る。すなわちこのときのＸ座標
、Ｙ座標に対応する電圧は最小４ｉＶＸｗｉｎ　、　　
Ｖう１ｎとなり、これをＲＡ　Ｍ　７３に記憶する。

次に第１のアナログスイッチ６４をオフ動作させ第２の
アナログスイッチ６５をオン動作させてＹ軸シール抵抗
体５２の他端Ｙ２とＸ軸シール抵抗体５３の他端Ｘ２と
を接続する点の座標の抑圧操作に相当する座標電圧を得
る。すなわちこのときのＸ座標、Ｙ座標に対応する電圧
は最大値ＶＸ　ｍａｘ　、　　Ｖ′ｌｌ１ａｘとなり、
これをＲＡＭ７３に記憶する。

そして第１、第２のアナログスイッチ６４゜６５を共に
オフ状態にしてタッチパネル５１上の任意点が押圧され
たときの座標を読取ることになる。

このとき各演算増幅器５８．５９から出力される電圧Ｖ
、、ＶＸは ｖＹＩｗＧｙ幸ｙ十ｖｙｏＳｖＸ■ＧｘφＸ＋ｖｘ。

となる。

ここでＧＷ　ｍＲｘ　’　　・Ｉ−ｇｘ　　（但し、ｇ
ｘは第２の演算増幅器５９のゲイン） ａｙ−Ｒｙ’　　・Ｉ−ｇｙ　（但し、ｇｙは第１の演
算増幅器５８のゲイン） ＶＸＯ％　ＶｙｏはＤＣオフセット電圧である。

Ｌ方、Ｖｘ　ａｋｉｎ　−Ｖｘｏ　（ｘ−０）Ｖｖ　ｍ
１ｎ　−Ｖｙｏ　（ｙ−０） ＶＸ　ｗａｘ　−Ｇｘ　＋Ｖｘｏ　（ｘ−１）Ｖｙ　ａ
＋ａｘ　−Ｇｙ　＋Ｖｙｏ　（ｙ＝１）となり、これに
より ｘ　−（ＶＸ　−ＶＸ　１０１１１　）　／　（Ｖｘ　
ａ＋ａｘ　−ＶＸ　１Ｉｋｉｎ　）ｙ　−（Ｖｌ−−Ｖ
ｙ　ａｋｉｎ　）　／　（Ｖｙ　ａ＋ａｘ　−Ｖｙ　ａ
ｋｉｎ　）の補１Ｅ演算を行なうことになる。

この補正演算によりＧＸ　、　Ｇｙ　、　　ＶＸＯ，Ｖ
ｙｏのバラツキによる影響を除去できることが分る。ま
たシート抵抗５２．５３のバラツキや定電流源！のバラ
ツキがあっても最小値と最大値と検出電圧の比較によっ
て求めているので問題はない。

このように最明にアナログスイッチ６４．６５をオン動
作してＸ座標及びＹ座標の出力電圧が最小となる電圧と
最大となる電圧を読み取って記憶し、その後タッチパネ
ル５１の抑圧操作によって得られる座標の読み取り電圧
とその記憶された最小値及び最大値とから押圧点の物理
的位置を求めているので、最終的に求められる座標位置
は演算増幅器５８．５９のゲインやＤＣオフセット電圧
のバラツギによる影響が除去されたより正確な位置とな
る。従ってゲインやＤＣオフセットを調整操作によって
補正するような面倒な作業が不要となり、生産性を向上
できる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、シート抵抗や定
電流源のバラツキ、演算増幅器の特性のバラツキ及びＤ
Ｃオフセット電圧の影響による誤差の補正調整を自動的
に行なうことによって生産性を向上できる座標読取り装
置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は同実
施例のＣＰＵによるイニシャライズ処理を示す流れ図、
第３図は同実施例のＣＰＵによる座標読取り処理を示す
流れ図、第４図乃至第７図はタッチパネルの構成を示す
もので、第４図は部分斜視図、第５図は全体斜視図、第
６図は部分断面図、第７図は回路構成図、第８図はタッ
チパネルの動作原理を説明するための回路図、第９図は
従来例を示す回路図である。 ５１・・・タッチパネル、５２・・・Ｙ軸シート抵抗体
、５３・・・Ｘ軸シート抵抗体、５４．５５・・・金属
細線、５８．５９・・・演算増幅器、６４．６５・・・
アナログスイッチ、７１・・・ＣＰＵ、７２・・・ＲＯ
Ｍ、７３・・・ＡＭ０ 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図 Δ 入１ 第５図 Ｂ 第６図 丁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端が低抗体に対して略等間隔に接続された多数の金属
   細線を片面に配置してなる絶縁基板を１対、その各金属
   細線が互いに所定の間隔を隔てて直交するように対向配
   置してなり、前記絶縁基板の任意点が押圧されることに
   よってその押圧点に位置する金属細線を接触させるタッ
   チパネルと、このタッチパネルの金属細線の接触によっ
   て前記各絶縁基板の抵抗体の両端からそれぞれＸ座標及
   びＹ座標に対応する電圧信号を検出する演算増幅器を有
   する検出回路と、この検出回路が検出する電圧レベルが
   最小となるＸ座標及びＹ座標間に接続された第１スイッ
   チ素子と、前記検出回路が検出する電圧レベルが最大と
   なるＸ座標及びＹ座標間に接続された第２スイッチ素子
   と、前記第１スイッチ素子をオンしたときの前記検出回
   路の検出電圧レベル及び前記第２スイッチ素子をオンし
   たときの前記検出回路の検出電圧レベルを基準電圧レベ
   ルとして記憶するレベル記憶手段と、前記第１、第２ス
   イッチ素子をオフ状態にして前記タッチパネルを押圧し
   たときに前記検出回路が検出するＸ座標及びＹ座標に対
   応する電圧信号レベルと前記レベル記憶手段に記憶され
   ている基準電圧レベルとから前記タッチパネル上の物理
   的な座標値を補正する補正手段とからなることを特徴と
   する座標読取り装置。