JPH03189718A - タッチパネル及びその制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、タッチパネル、およびそれを制御する方法に
関する。

〔従来の技術〕

近年、タッチパネルは、ＣＲＴスクリーンとかフラット
パネルディスプレイのようなビデオディスプレイと組み
合わせて、広く使用されている。

現在使用されているタッチパネルの一つの形態として、
ディスプレイの前面に長方形のフレームを取り付け、か
つその外辺部に、エネルギービーム放射装置を複数設け
、そこから放射されたエネルギービームが、スクリーン
を横切り、対向して位置するビーム検出器へ投射される
ようにしたものがある。

指示針その他の外界物が、１本または複数のビームを遮
断すると、解析回路が遮断状態を感知し、スクリーン面
上の遮断位置を計算する。次にこの情報は、ビデオディ
スプレイを制御しているホストコンピュータへ転送され
る。従って、指示針や人の指を使って、スクリーン上で
書き込みやマークすることができるようになっている。

いろいろな種類のエネルギービームが利用されているが
１通常、赤外線ビームが用いられる。

赤外線ビームの利用に伴う一つの問題は、周囲光がある
ため、スクリーンを横切って放射されている特定ビーム
の遮断を感知する装置の能力に支障をきたすことである
。

周囲光による干渉の防止策として、赤外線ビームを、特
定周波数において変調させ、それにより、ビームがビデ
オスクリーンを横切って投光されている際に、電子回路
が、ビームの遮断状態を感知し、かつ解析できるように
する方法がある。

この種の装置の一例が、米国特許第４，８６８，９１２
号明細書に開示されている。しかし、同明細書に記載さ
れている装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）変調器によ
り、赤外線ビームを変調するようになっており、この変
調器は１回路に組み込まれる別の電子装置となっている
。　ＬＥＤ変調器は、アナログ正弦波信号を発生し、そ
れが、次段階で、装置内部の別の要素によってディジタ
ル信号へ変換されるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の第１の目的は、優れたタッチパネル、およびそ
れを制御する方法を提供することである。

本発明の第２の目的は、前記米国特許第４．８６８，９
１２号明細書に記載されているように、ビームを調節す
るのに、別の電気的要素を利用せずに、各種赤外線ビー
ムの発生を調節するための中実処理装置を利用した、優
れたタッチパネルを提供することである。

本発明の第３の目的は、優れたタッチパネル、および調
節が簡単にできるとともに、特別のやり方で、赤外線ビ
ームを変調するこが可能であるタッチパネルの制御方法
を提供することである。

本発明の第４の目的は、従来の装置よりも、簡単な電気
回路および少ない電気的要素を利用した優れたタッチパ
ネル、並びにその制御方法を提供することである。

本発明の第５の目的は、エネルギービームを調節するべ
く、初期の段階でディジタル変調信号を発生しつる中央
処理装置を使用した、優れたタッチパネルを提供するこ
とである。

本発明の第６の目的は、経済的に製造でき、長期間の使
用に耐え、かつ有効に作動する、優れたタッチパネルを
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるタッチパネルは、外辺部に投光部・受光部
の対を複数設けた長方形フレームを備えている。

投光部は、ディスプレイパネルを横切り、かつ、検出器
によって受けられる複数の赤外線ビームを発生する。

検出器は、受けた光を調べ、かつ比較器へ送られる電気
信号をつくる。比較器は、その信号を解析し、ビームに
遮断状態を生じているかいないかを判断する。もし、遮
断が生じていれば、比較器は、遮断信号を中央処理装置
へ送信し、中央処理装置は、前記遮断信号を調べ、かつ
スクリーン上の遮断位置を計算する。

中央処理装置はまた、投光部・受光部の対に接続されて
おり、−度に一つづつ、投光部・受光部の対の走査を制
御する。走査が行なわれている際、中央処理装置は、デ
ィジタル信号を発生し、この信号は１作動時の各投光を
変調する。

このビームの変調は、選択により変えることができるあ
る周波数でなされる。１０〜５００にＨｚの範囲の周波
数で、満足な結果が得られる。好適な周波数は、６０〜
９０ＫＨｚの範囲の周波数である。

中央処理装置は、上で述べたように、赤外線ビームの周
波数を変調しうるようにプログラムされている。また、
発生される特定のビームは、方形波になっている。つま
り、ビームは、ｃｐｕ、１子の中のプログラムによって
決められるある周波数において、オン及びオフが交互に
なっている。

従来の装置にも、赤外線ビームを変調するものが使用さ
れているが、それらの装置は、赤外線ビームに対して正
弦波形を発生するようになっている。

本発明は、正弦波形よりも、むしろ方形波を利用してい
る。また、従来の装置において、ビームを変調するため
の装置は、回路の中央処理装置とは異なり、別の電気的
要素からなっている。

本発明によるＣＰＵ素子の中のプログラムは、従来装置
のハードウェアではなく、むしろ変調を制御するように
なっている。

〔実施例〕

以下１本発明の好適実施例を詳細に説明する。

図に示すように、符号（ｌＯ）は、本発明によるタッチ
パネルアセンブリである。このタッチパネルアセンブリ
（ｌＯ）は、ディスプレイ面（１４）、ディスプレイ用
フレーム（１６）、および１対の側方取付はフランジ（
１８）を有するディスプレイパネル（１２）からなって
いる。

取付は孔（２０）は、取付はフランジを貫通するととも
に、タッチパネルに取り付けられるハウジングや他の装
置へのディスプレイの装着を可能にする。

電気絶縁性ガスケット（２２）が、フレーム（１６）に
固着されており、タッチフレーム（２４）は、ガスケッ
ト（２２）と係着される。

タッチフレーム（２４）は、長方形のプリント配線板フ
レーム（２６）を備えている。このフレーム（２６）は
、その−側に沿って複数の下方発光ダイオード（ＬＥＤ
）　（２８）を、また右側には、複数の右側ＬＥＤ　（
３０）を有している。

ＬＥＤは、内向きになっており、かつ電気的に付勢され
ると、フレーム（２４）内の空間に赤外線を放射するよ
うになっている。

複数の上方光変換器（３２）及び左側光変換器（３４）
が、それぞれ、　ＬＥＤ（２８）（３０）からの赤外線
ビームを受けるべく、フレームの上方及び左側に取り付
けられている。

装置の左側には、各光変換器（３２）　（３４）に接続
されている検出器用ケーブル（３６）が取り付けられて
いる。

ＬＥＤ用ケーブル（３８）は、フレームの底部に接続さ
れており、かつ各ＬＥＤ（２８）　（３０）へ専かれて
いるケーブルを含んでいる。

タッチフレーム（２４）に重合されているベゼルフレー
ム（４０）は、４つの内方傾斜レンズ（４２）を有し、
レンズの背後には、細長い溝（４４）が形成されている
。

溝（４４）には、第２図に示すように、ＬＥＤ（２８）
　（３０）及び光変換器（３２）　（３４）が収容され
ている。従って、ＬＥＤ　（２８）　（３０）から放射
される光は、レンズ（４２）を通過し、スクリーンを横
切って広がる。

フィルタープレート（４６）が、ディスプレイパネル（
１２）のディスプレイ面（１４）に重合されている。

ディスプレイパネル（１２）の背面には、制御基板（４
８）が取り付けられている。この制御基板（４８）は、
後に説明する複数の電気要素を含んでいる。

各種の要素は、ベゼルフレーム（４０）、タッチフレー
ム（２４）、ガスケット（２２）、ディスプレイパネル
（１２）、および制御基板（４８）に設けられている整
合孔を貫通するねじ（５０）によって、−緒に固着され
ている。

検出器用ケーブル（３６）及びＬＥＤ用ケーブル（３８
）は、それぞれ、コネクタ（３９）を備え、このコネク
タ（３９）は、第２図に示すように、制御基板（４８）
へ接続しうるようになっている。

第３図は、制御基板（４８）上の各種要素を示すブロッ
ク図である。これらの要素は、中央処理装置（ｃｐｓ）
（５２）を含んでいる。ＣＰＵ（５２）の好適なモデル
は、モトローラ社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）がモデル番号台
Ｃ６８７０１Ｓとして製造しているものである。

ＬＥＤ用陰極駆動手段（５４）、およびＬＥＤ用陰極駆
動手段（５６）は、それぞれＬＥＤ（２８）　（３０）
へ接続されている。

ＣＰＵ（５２）は、後で説明するように、ＬＥＤ（２８
）　（３０）の動作を変調する変調ライン（５８）を介
して、陰極駆動手段（５６）へ接続されている。

制御基板（４８）にはまた、検出器用デコーダ（６０）
及び検出器用マルチプレクサ（６２）が搭載されており
、かつそれらは、それぞれ、各光変換器（３２）（３４
）へ接続されている。

増幅器（６４）は、マルチプレクサ（６２）へ接続され
るとともに、比較器（６６）へ接続され、かつそれから
先はＣＰＵ（５２）へ接続されている。

トランシーバ（６８）がＣＰＬＩ（５２）に接続され、
かつホストコンピュータへ通じている。このトランシー
バ（６８）により、ホストコンピュータは、ＣＰＵ（５
２）からの信号を受信したり、ｃｐｕ（５２）へ送信し
たりすることができる。

リセット制御手段（７０）が、ユニットが作動できる状
態にしておくため、ＣＰＵ　（５２）へ接続されている
０発振器、即ちクロック回路（８０）が、通常の要領で
、ＣＰＵ　（５２）へ接続されている。

第４図に示すように、特別な一連の低値抵抗器（８２）
が、マルチプレクサ（６２）とコネクタ（３９）との間
の回路に接続されている。

従来の装置では、その目的のために、１５００オームと
いう高い値の抵抗器を使用している。しかし、抵抗器（
８２）の値が、２００オームというずっと低い値であっ
ても、スクリーン上に優れた鮮明度が得られることが分
かった。

ＣＰＵ（５２）は、付録中に含まれるでいるプログラム
と同じプログラムによって動作する。

このプログラムは、いくつかの機能を提供する。

そのうちの一つは、−度に一つづつ順次行なうことがで
きるように、陽極及び陰極の走査を制御する。

ｃｐｕ（５２）に記憶されているプログラムは、変調機
能も含んでおり、それにより、動作の際、各ＬＥＤ（２
８）　（３０）によって発生された信号が変調されるよ
うになっている。

第６図及び第７図は、ＣＰＵ（５２）の中のプログラム
によって発生される信号を示す。

光信号を符号（７２）で示す。それは、動作部（７４）
と非動作部（７６）からなっている。第７図から明らか
なように、信号（７２）の動作部は、複数の方形波に変
調され、この方形波は、オン状態及びオフ状態を、断続
的に繰り返す。

この動作部が変調される周波数は、本発明を実質的に損
ねることなく変えることができるが、好適な変調範囲は
、６０〜９０にＨｚである。

回路の変調部分は、信号（７２）の全サイクルの約０．
８％からなり、かつサイクルの残りの部分は、サイクル
の周期の９９．２％からなっている。信号の非動作部（
７６）が持続する間、他のＬＥＤ　（２８）　（３０）
は、−度に一つづつ作動される。

ＣＰＵ（５２）の中のプログラムは、比較器（６６）か
らの信号を受イｊし、それらの信号を解析し、かつトラ
ンシーバ（６８）からの出力信号をホストコンピュータ
へ送ることができる部分を含んでいる。

作動の際、ｃｐｕ（５２）により、ＬＥＤ用陽極駆動手
段（５４）及びＬＥＤ用陰極駆動手段（５６）は、順次
各種ＬＥＤ（２ｇ）　（３０）を作動させる。

ＣＰＵ（５２）の中のプログラムは、ＬＥＤの陰極を断
続的にオンにしたりオフにさせて、ＬＥＤを変調しうる
ように、変調ライン（５８）を介してディジタル変調信
号を送る。それにより、各ＬＥＤに対する、信号（７２
）の作動変調部（７４）を生じさせる。

同時に、コンピュータは、どちらかの光変換器（３２）
　（３４）が対応するＬＥＤ　（２８）　（３０）と同
時に作動するように、光変換器（３２）　（３４）の順
次作動を可能にする。

光変換器（３２）　（３４）によって検知された光信号
は、マルチプレクサ（６２）へ伝送され、そこから更に
増−幅器（６４）及び比較器（６６）へと伝送される電
気信号に変換される。

比較器は、光変換器から受取った信号を、所定の信号特
性と比較し、その信号が、ビデオディスプレイのパネル
（１４）を横切っている赤外線ビームの遮断を表わして
いるかどうかを判断する。

もし、遮断状態が起きていれば、比較器は、増幅器（６
４）から自分のところへ送られてきた信号の性質から、
然るべき信号を検出する。

次に、比較器は、遮断信号をＣＰＵ　（５２）へ伝送す
る。この遮断信号は、遮断状態が生じていることを、Ｃ
ＰＵ（５２）に知らせる。

ＣＩ）Ｕ（５２）の中のプログラムは、ＬＥＤ（２８）
　（３０）から放射され、かつ横断している赤外線ビー
ムが遮断されている位置を解析することにより、遮断位
置を計算する。ＣＰＵは、ホストコンピュータへ出力信
号を送信する。

ＬＥＤの光の出力を変調することにより、周囲光から生
じている信号と容易に識別しうる信号をつくることがで
きる。

周囲光も、光変換器によって検知されるが、光信号の変
調部分の周波数は、比較器（６６）によって簡単に識別
されるため、周囲光によって生ずる誤差は最小となる。

ＣＰＵにより光信号の変調を行なう利点は、変調信号を
つくるための要素を１回路に別に設ける必要がないとい
うことである。

更に、ＣＰＵによって発生されろうディジタル変調信号
により、光信号の特定タイミングを、より一層簡単に制
御することができ、またＣＰＵを再プログラムすること
により、信号の変調度を容易に変えることができる。

デコーダ駆動手段へ伝送される信号は、ハードウェア駆
動信号による場合のように、アナログ信号ではなくて、
ディジタル信号である。これにより、精度は更によくな
り、かつ、増幅器（６４）による変調信号の増幅を可能
にして、周囲光によって生じる雑音レベルに対する変調
信号レベルの比はよくなる。そのため、非常に良い識別
性が達成される。。

従って、本発明による装置は、少なくとも、前に述べた
目的のすべてを達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明におけるタッチパネルの分解斜視図で
ある。 第２図は、パネルディスプレイに組みつけられたタッチ
パネルの断面図である。 第３図は、本発明によるタッチパネルのブロック図であ
る。 第４図及び第５図は、本発明によるタッチパネルの回路
図である。 第６図は、ＣＰＵの中のプログラムによって発生される
波形図である。 第７図は、第６図の７−７線における拡大波形図である
。 （１０）タッチパネルアセンブリ （１２）ディスプレイパネル （１４）ディスプレイ面　　　（１６）フレーム（１８
）フランジ　　　　　　（２０）取付は孔（２２）ガス
ケット　　　　　（２４）タッチフレーム（２６）プリ
ント配線板フレーム （２８）　（３０）ＬＥＤ　　　　　　　　（３２）　
（３４）光変換器（３６）　（３８）ケーブル　　　　
（３９）コネクタ（４０）ベゼルフレーム　　　（４２
）レンズ（４４）溝　　　　　　　　　（４６）フィル
タープレート（４８）制御基板　　　　　　（５０）ね
じ（５２）ＣＰＬＩ　　　　　　　　　（５４）陽極駆
動手段（５６）陰極駆動手段　　　　（５８）変調ライ
ン（６０）デコーダ　　　　　　（６２）アルチプレク
サ（６４）増幅器　　　　　　　（６６）比較器（６８
）　トランシーバ （７２）光信号 （７６）非動作部 （８２）抵抗器 （７０）リセット制御手段 （７４）動作部 （８０）クロック回路 ＝ジず７

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）決められた外辺部を有するディスプレイ領域と、
   前記ディスプレイ領域の外辺部の少なくとも一部に配置
   された投光部・受光部の複数の対であって、前記各対が
   、エネルギービームを出すようになっている投光部と、
   前記エネルギービームを受光し、それに応じてビーム信
   号をつくるべく、前記ディスプレイ領域をはさんで、前
   記投光部と対向して置かれている受光部とからなってい
   るものと、 前記投光部へ接続され、かつ所定の周波数において、所
   定の周期をもって断続的にオン・オフされる変調エネル
   ギービームが生ずるように、前記各投光を一度に一つづ
   つ作動させるべく、前記投光部を順次走査しうるようプ
   ログラムされているコンピュータとを備え、 前記各受光部は、前記変調エネルギービームを感知し、
   かつ前記変調ビームが、妨害されずに投光部から受光部
   へ達する時にはいつでも、第１の電気的ビーム信号を発
   生するようになっており、また前記各受光部は、所定の
   周期が持続する間、投光部と受光部との間に変調ビーム
   を妨害するものがある時にはいつでも、前記第１ビーム
   信号とは異なる第２の電気的ビーム信号を発生するよう
   になっており、 更に、前記受光部及びコンピュータへ接続され、かつ自
   分が感知している前記第２信号に応じて、遮断信号を前
   記コンピュータへ送るようになっている遮断検出手段を
   含み、 前記コンピュータは、前記遮断検出手段から受信する遮
   断信号に応じて、ディスプレイ領域内の妨害物の位置を
   示す出力信号を発生するようにプログラムされているこ
   とを特徴とするタッチパネル。
2. （２）所定の周波数が、１０〜５００ＫＨｚの範囲であ
   ることを特徴とする請求項（１）記載のタッチパネル。
3. （３）所定の周波数が、６０〜９０ＫＨｚの範囲である
   ことを特徴とする請求項（１）記載のタッチパネル。
4. （４）遮断検出手段は、第１の電気的ビーム信号か、ま
   たは第２の電気的ビーム信号が任意の時間において存在
   しているかしていないかを判断する比較器であることを
   特徴とする請求項（１）〜（３）のいずれかに記載のタ
   ッチパネル。
5. （５）決められた外辺部を有するディスプレイ面に近接
   した対象物の位置を決めるようになっているタッチパネ
   ルを制御する方法であって、 複数の投光を選択的に走査し、かつ所定の変調周波数に
   おいて、所定の時間間隔をもって一度に一つづつ前記投
   光を付勢し、それにより、ディスプレイ面の外辺部の少
   なくとも一部に離隔して設けられている各投光部が、所
   定の変調周波数を有する変調ビームを、ディスプレイ面
   を横切って向けることができるようにするため、コンピ
   ュータを使用する段階と、 変調ビームを受けると、直ちに第１の検出信号を発生し
   、かつ対象物が変調ビームを遮断した時には、いつでも
   第２の検出信号を発生しうる複数の検出器により、変調
   ビームを感知する段階と、前記検出器へ接続され、かつ
   第２検出信号を感知すると、直ちに遮断信号を送信する
   遮断検出手段を使用する段階と、 前記コンピュータにより、前記遮断検出手段からの遮断
   信号を受け取ると、直ちにディスプレイ領域内の対象物
   の位置を示す出力信号を発生させる段階 とを有することを特徴とするタッチパネルの制御方法。