JPH04108247U - タツチパネル式入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外光による誤動作を防止する。 【構成】 各受光部５〜８での外光受光量をＳ／Ｈ回路
２０〜２３で検出し、検出した外光受光量の大小を外光
受光量判別部２５ｄで判別する。この判別結果に基づ
き、切り替え制御部２５ｅは光量切り替え部９〜１２と
感度切り替え部１３〜１６に対する切り替え制御を行っ
て、外光受光量大と判別された受光部を低受光感度に切
り替えるとともに対応する発光部を高発光量に切り替
え、外光受光量小と判別された受光部を通常受光感度に
切り替えるとともに対応する発光部を通常発光量に切り
替える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はタッチパネル式入力装置に係り、特に光学式タッチパネルを備えたタ ッチパネル式入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

各種キー画像を表示する液晶パネル等の表示ユニット表面を指或いは指示ペン により指示すると、該指示されたポイントの座標値を検出し、該指示ポイントの 座標と各キー画像の表示領域データとから指示されたキー画像を識別してキーデ ータをホストコンピュータ等に入力するタッチパネル式データ入力装置がある。 かかるタッチパネル式データ入力装置に用いられる各種タッチパネルの中に光学 式（赤外線方式）がある。

【０００３】 図７は光学式タッチパネル周辺の分解斜視図、図８は光学式タッチパネルの断 面図である。光学式タッチパネルは、（１）表示面にデータ入力用の各種キー画 像を表示するＬＣＤ（液晶素子），ＣＲＴ，ＥＬ（エレクトリックルミネッセン ス）等の表示ユニット３１と、（２）該表示ユニットの表示面の前面に配設され た透光性パネル３２と、（３）透光性パネル表面の指示されたポイントの座標値 を光学的に検出する光学的座標検出部３３と、（４）光学的座標検出部３３の前 面に配設されて日光等の外光を遮光するフィルタ３４を有している。

【０００４】 光学的座標検出部３３は表示ユニット３１の外形に対応した大きさの枠３３ａ を有し、該枠の４辺の各対向には発光素子（赤外発光ダイオード）３５ａを含む 発光部３５（図９参照）と受光素子（フォトトランジスタ）３６ａを含む受光部 ３６（図９参照）が組みを成すようにして、Ｘ方向とＹ方向に各々複数組ずつ配 設されており、発光素子３５ａをＸ方向に順次１個ずつ発光させ、次いでＹ方向 に同様に１個ずつ発光させて透光性パネル３２の表面上をスキャンさせ、対応す る受光素子３６ａでの受光の有無を判別し、受光しなかった受光素子３６ａの位 置から光線の遮断された位置を特定し、これにより指示されたポイントのＸ方向 座標とＹ方向座標を検出できるようになっている。

【０００５】 従って、例えば各種キー画像を表示ユニット３１の表示面に表示させ、所定の キー画像が表示されている透光性パネル３２上のポイントが指示ペンで指示され たとき、該指示されたポイントの座標を検出し、検出された座標とキー画像の表 示領域データとから指示されたキー画像を識別してキーデータをホストコンピュ ータ等に入力する。このようにタッチパネル式データ入力装置では、所望のキー 画像を指示すれば自動的に指示されたキー画像が識別され、該キー画像に応じた キーデータが出力される。

【０００６】 光学的座標検出部３３の発光部３５の回路構成は図９の左側に示す如く、電流 制限抵抗Ｒ１、発光素子３５ａ、制御トランジスタＴｒがＶ_CCとアース間に直列 接続されてなり、制御トランジスタＴｒがオンすると、発光素子３５ａに電流が 流れて発光する。一方、受光部３６の回路構成は図９の右側に示す如く、電流− 電圧変換抵抗Ｒ２、受光素子３６ａがＶ_CCとアース間に直列接続されて成り、図 １０、図１１に示す如く光の受光がないとき受光素子３６ａに光電流は流れず、 出力電圧はＶ_CCである。受光があると図１０に示す如く受光量に比例した光電流 が流れ、出力電圧は図１１に示す如くＶ_CCと０Ｖの間の値となる。発光素子３５ ａが発光し走査光が入射したときの受光部３６の出力変化（図１２（１）参照） は波形整形回路３７で波形整形されて、パルス信号が出力される（図１２（２） 参照）。このパルス信号の有無で受光の有無を判別する。波形整形は、発光素子 ３５ａの非発光時の受光部３６の出力電圧から一定電圧Ｖ_r だけ低いスレッショ ールドレベルで行われるようになっている（図１２参照）。

【０００７】 ところで、日光などの外光に含まれる赤外線がフィルタ３４を通過して受光部 ３６に入射すると、発光素子３５ａが発光しなくても受光部３６の出力電圧は Ｖ_ccより低い値となる。図１１のａに示すように外光の受光量が小さいときは、 発光素子３５ａの発光時に出力電圧の変化量Ｖ_f1がＶ_r より大きくなるので、パ ルス信号出力が可能であるが（図１２（１）、（２）参照）、図１１のｂに示す ように外光の受光量が大きいときは、発光素子３５ａの発光時に出力電圧が飽和 して変化量がＶ_r より小さくなってしまい、パルス信号出力が不能となる（図１ ３（１）、（２）参照）。

【０００８】 すると、実際には操作者に指示されていないにも関わらず、受光が無かったと 判別されて、誤ったキーデータが出力されるなどの不具合が生じる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

以上から本考案の目的は、外光による誤動作を防止できるタッチパネル式入力 装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案においては、対向配置した発光部と受光部をＸ方向とＹ方向に複数組設 けた光学的座標検出手段を有するタッチパネル式入力装置において、各発光部の 発光量を個別に切り替える発光量切り替え手段と、各受光部の受光感度を個別に 切り替える受光感度切り替え手段と、各受光部での外光受光量を検出する外光受 光量検出手段と、検出した外光受光量の大小判別を行う判別手段と、判別手段で 外光受光量大と判別された受光部を低感度に切り替えるとともに対応する発光部 を高発光量に切り替え、外光受光量小と判別された受光部を通常感度に切り替え るとともに対応する発光部を通常発光量に切り替える切り替え制御手段を設けた ことにより達成される。

【００１１】

【作用】

本考案によれば、各受光部での外光受光量を検出し、検出した外光受光量の大 小判別を行って、外光受光量大と判別された受光部を低感度に切り替えるととも に対応する発光部を高発光量に切り替え、外光受光量小と判別された受光部を通 常感度に切り替えるとともに対応する発光部を通常発光量に切り替える。これに より、受光部に大きな外光が入っていても、受光部出力の飽和を招くことなく発 光部の発光時に波形整形に必要な出力変化量を確保して、誤動作を回避できると ともに、受光部に大きな外光が入っていないときは発光部の発光量を小さくして 発光素子の劣化速度を遅くすることができる。

【００１２】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例に係わるタッチパネル式入力装置の構成を示す要部 ブロック図である。

【００１３】 ３３Ａはフィルタ付光学式タッチパネル内のＸ×Ｙ＝２×２の大きさを有する 光学式座標検出部であり、１と２はＸ方向の発光部、３と４はＹ方向の発光部、 ５と６はＸ方向の受光部、７と８はＹ方向の受光部、９〜１２は各発光部毎に設 けられた光量切り替え部、１３〜１６は各受光部毎に設けられた感度切り替え部 である。発光部１，２は受光部５，６と所定間隔おいて対向しており、発光部３ ，４は受光部７，８と所定間隔おいて対向している。

【００１４】 発光部１、光量切り替え部９、受光部５、感度切り替え部１３の回路構成を図 ２に示す。制御トランジスタＴｒ、発光素子１ａ、電流制限抵抗Ｒ１で発光部１ が構成され、スイッチＳＷ１とともに直列接続されたのちＶ_CCとアース間に接続 されている。スイッチＳＷ１とＲ１には、直列接続されたスイッチＳＷ２と電流 制限抵抗Ｒ１′が並列に接続されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ２、Ｒ１′で光 量切り替え部９が構成されている。Ｒ１とＲ１′は同一の抵抗値である。一方、 受光素子５ａ、電流−電圧変換抵抗Ｒ２で受光部５が構成され、スイッチＳＷ３ とともに直列接続されたのちＶ_CCとアース間に接続されている。スイッチＳＷ３ とＲ２には、直列接続されたスイッチＳＷ４と電流−電圧変換抵抗Ｒ２′が並列 に接続されている。スイッチＳＷ３、ＳＷ４、Ｒ２′で感度切り替え部１３が構 成されている。Ｒ２とＲ２′は同一の抵抗値である。

【００１５】 外光量の少ない通常時はスイッチＳＷ１が閉，ＳＷ２が開とされ、制御トラン ジスタＴｒがオンするとＲ１で制限された通常の電流が流れて、発光素子１ａは 通常の量で発光し、外光量が一定以上になるとスイッチＳＷ１とＳＷ２のいずれ も閉とされ、制御トランジスタＴｒがオンするとＲ１の半分の抵抗値で制限され た大きな電流が流れて、発光素子１ａは通常の２倍の光量で発光する。また、通 常時はスイッチＳＷ３が閉，ＳＷ４が開とされ、受光素子５ａの光電流は抵抗Ｒ ２で電圧変換され、外光量が一定以上になるとスイッチＳＷ１とＳＷ２のいずれ も閉とされ、受光素子５ａの光電流は抵抗Ｒ２の半分の抵抗値で電圧変換されて 、感度が半分に低下される。他の発光部２〜４、光量切り替え部１０〜１２、受 光部５〜８、感度切り替え部１３〜１６も図２と全く同様に構成されている。

【００１６】 図１に戻って、１７は走査部であり、後述するタイミング回路から入力するク ロックに従い各発光部１〜４を順次走査する。１８はマルチプレクサであり、タ イミング回路から入力するクロックに従い各受光部５〜８の出力ＶＯ_X0、ＶＯ_X1 、ＶＯ_Y0、ＶＯ_Y1を時分割して出力する。１９は波形整形回路であり、マルチプ レクサ出力を波形整形したパルス信号を出力する。２０〜２３はＳ／Ｈ（サンプ ルアンドホールド）回路であり、タイミング回路から個別に入力するサンプルパ ルスＴＰ_X0、ＴＰ_X1、ＴＰ_Y0、ＴＰ_Y1に基づき各受光部５〜８の出力を個別に、 対応する発光部１〜４が発光していない期間にサンプルホールドする。２４はマ ルチプレクサであり、タイミング回路から入力するクロックに従い各Ｓ／Ｈ回路 ２０〜２３の出力を時分割して出力する。Ｓ／Ｈ回路２０〜２３は外光量検出手 段としての機能を有する。

【００１７】 ２５はマイコン構成のコントローラであり、２５ａは各種クロックやパルスを 発生するタイミング回路、２５ｂは波形整形回路１９から入力したパルス信号よ り指示座標を特定する指示座標特定部、２５ｃは特定された座標に対応するキー データをホストコンピュータ等へ出力するキーデータ出力部、２５ｄはマルチプ レクサ２４の出力に基づき各受光部５〜８での外光受光量の大小を個別に判別す る外光受光量判別部、２５ｅは外光受光量判別部２５ｄでの判別結果に基づき各 発光部１〜４の発光量と受光部５〜８の受光感度を個別に切り替え制御する切り 替え制御部である。

【００１８】 図３はコントローラ２５の発光量・感度切り替え処理とキーデータ入力処理を 説明する流れ図、図４は発光部と受光部の動作を示す線図、図５は受光部の出力 特性を示す線図、図６は走査光を入射したときの受光部の出力変化の様子を示す 線図であり、以下これらの図に従って説明する。

【００１９】 初めに初期設定処理でコントローラ２５の切り替え制御部２５ｅは各光量切り 替え部９〜１２に対し通常発光量への切り替え制御を行い（スイッチＳＷ１を閉 、ＳＷ２を開）、各発光部１〜４が通常光量で発光するようにし、また、各感度 切り替え部１３〜１６に対し通常感度への切り替え制御を行い（スイッチＳＷ３ を閉、ＳＷ４を開）、各受光部５〜８を通常感度とする（ステップ１０１）。

【００２０】 次いで、タイミング回路２５ａが各種クロックやパルスを発生し、走査部１７ による発光部１〜４の順次走査、マルチプレクサ１８、２４の時分割動作、Ｓ／ Ｈ２０〜２３のサンプルホールド動作を開始させる（ステップ１０２）。走査部 １７の各発光部１〜４に対する走査パルスＳＰ_X0、ＳＰ_X1、ＳＰ_Y0、ＳＰ_Y1は図 ４の如くであり、各発光部の制御トランジスタＴｒは走査パルスが入力されてい る間オンし、発光素子が通常光量で発光する。一方、受光部５〜８の出力電圧Ｖ Ｏ_X0、ＶＯ_X1、ＶＯ_Y0、ＶＯ_Y1は対応する発光部１〜４の非発光時は外光量に応 じた分だけＶ_CCより低い電圧を出力しており、対応する発光部が発光して走査光 が入射するとパルス状に出力電圧が変化する。各受光部５〜８は通常感度なので 、受光量に対する出力電圧の変化幅は大きい。各受光部５〜８の出力電圧はマル チプレクサ１８で時分割されたのち、波形整形回路１９で波形整形され、コント ローラ２５へ出力される。また、各受光部５〜８の出力電圧は対応する発光部の 非発光時に入力されるサンプルパルスＴＰ_X0、ＴＰ_X1、ＴＰ_Y0、ＴＰ_Y1に従いＳ ／Ｈ回路２０〜２３でサンプルホールドされる。Ｓ／Ｈ回路２０〜２３の出力電 圧は各受光部５〜８の外光受光量を示す。各Ｓ／Ｈ回路２０〜２３の出力電圧は マルチプレクサ２４で時分割されたのち、コントローラ２５へ出力される。

【００２１】 コントローラ２５の外光受光量判別部２５ｄはマルチプレクサ２４を介して各 受光部５〜８の外光受光量を示す電圧を入力し、外光受光量が所定の基準量Ｈよ り大か判別する（ステップ１０３）。これは、通常発光量・通常受光感度に切り 替えられている発光部・受光部の組に対しては受光部の出力特性が図５のＡとな るので、基準電圧Ｖ_H1より低いかの判別で行い、高光量・低感度に切り替えられ ている発光部・受光部の組に対しては受光部の出力特性が図５のＢとなるので、 基準電圧Ｖ_H2より低いかの判別で行う。初め全ての発光部・受光部の組が通常光 量・通常感度に切り替えられているので、Ｖ_H1より低いか判別する。

【００２２】 若し、受光部５にＨより大の外光が入っていてＳ／Ｈ回路２０の出力電圧が Ｖ_H1より低いとき、外光受光量判別部２５ｄはＸ＝０に関し、外光量が大と判別 し、判別結果を切り替え制御部２５ｅへ出力する。切り替え制御部２５ｅは、Ｘ ＝０の発光部１と受光部５が高光量・低感度に切り替え済みか判断する（ステッ プ１０４）。ここではＮＯなので、光量切り替え部９に対し切り替え制御を行っ て高光量で発光するようにし（スイッチＳＷ１とＳＷ２を閉）、感度切り替え部 １３に対し切り替え制御を行って低感度に切り替える（スイッチＳＷ３とＳＷ４ を閉、ステップ１０５）。これにより、通常発光量・通常受光感度のままでは外 光量がＨより多い状態で発光部１が発光しても（図５のａ参照）、受光部５の出 力電圧の飽和（０Ｖより下がらない）のため変化量が波形整形に必要なＶ_r に比 し小さくなる恐れがあるが（図５の特性Ａに対するＶ_g1、図６のＡ参照）、高発 光量・低受光感度とされることにより（図５のｂ参照）、受光部出力の飽和を招 くことなく発光部の発光時に波形整形に必要な出力変化量を確保できるようにな る（図５の特性Ｂに対するＶ_g2、図６のＢ参照）。

【００２３】 次いで、外光受光量判別部２５ｄは発光部・受光部の組の内、高発光量・低受 光感度に切り替えたものがあれば、Ｓ／Ｈ回路の出力をＶ_H2と比較して外光受光 量をチェックしてまだ外光受光量が大か判別する（ステップ１０６、１０７）。 まだＸ＝０の受光部５の外光受光量がＨを越えていれば高発光量、低受光感度の ままとする。

【００２４】 次いで、指示座標特定部２５ｂは波形整形回路１９から入力したパルス信号に 基づき、操作者による指示があるか判別し、あればＸ座標とＹ座標を特定する（ ステップ１０９、１１０）。若し、Ｘ＝０が指示されていなければ、発光部１の 発光時に受光部５の出力電圧がＶ_r より大きく変化して、確実にパルス信号が出 力されるので、指示座標特定部２５ｂが誤って指示ありと判別することはない。

【００２５】 指示座標特定部２５ｂで指示座標が特定されたときは、キーデータ出力部２５ ｃは該座標とキー画像の表示領域データを対比させて、対応するキーデータをホ ストコンピュータ等へ出力する（ステップ１１１）。そして、コントローラ２５ はステップ１０３側に戻り、前述した外光量チェック等の処理を繰り返す。

【００２６】 その後、受光部５に入射していた外光量が減りＨを下回ると、Ｓ／Ｈ回路２０ の出力電圧はＶ_H2を上回る。このとき、外光受光量判別部２５ｄはステップ１０ ７で受光部５に関し外光量が小となったと判別し、判別結果を切り替え制御部２ ５ｅへ出力する。該判別結果を入力した切り替え制御部２５ｅは光量切り替え部 ９に対し切り替え制御を行って通常光量で発光するようにし（スイッチＳＷ１を 閉、ＳＷ２を開）、感度切り替え部１３に対し切り替え制御を行って通常受光感 度に切り替える（スイッチＳＷ３を閉、ＳＷ４を開、ステップ１０８）。これに より、高光量のままでは発光部１の発光素子１ａの劣化が速いが、通常値に戻る ことで劣化速度も遅くなる。

【００２７】 他のＸ＝１、Ｙ＝０、Ｙ＝１の発光部・受光部の組に関しても、全く同様にし て受光部での外光受光量がＨより大のときは高発光量・低受光感度に切り替えら れ、Ｈより少ないときは通常光量・通常感度に切り替えられるので、操作者が指 示していないにも関わらず誤ってキーデータが出力されることはない。

【００２８】 なお、上記した実施例ではＸ×Ｙ＝２×２で説明したが、他の大きさであって も全く同様に適用できる。また、外光受光量が大のとき光量を２倍、感度を１／ ２倍に切り替えるようにしたが、光量を３倍、感度を１／３倍とするなど他の倍 率を用いてもよく、更に、外光受光量に応じて多段階（３段階以上）に倍率を切 り替えるようにしてもよい。

【００２９】

【考案の効果】

以上本考案によれば、各発光部の発光量を個別に切り替える発光量切り替え手 段と、各受光部の受光感度を個別に切り替える受光感度切り替え手段と、各受光 部での外光受光量を検出する外光受光量検出手段と、検出した外光受光量の大小 判別を行う判別手段と、判別手段で外光受光量大と判別された受光部を低感度に 切り替えるとともに対応する発光部を高発光量に切り替え、外光受光量小と判別 された受光部を通常感度に切り替えるとともに対応する発光部を通常発光量に切 り替える切り替え制御手段を設け、各受光部での外光受光量を検出し、検出した 外光受光量の大小判別を行って、外光受光量大と判別された受光部を低感度に切 り替えるとともに対応する発光部を高発光量に切り替え、外光受光量小と判別さ れた受光部を通常感度に切り替えるとともに対応する発光部を通常発光量に切り 替えるように構成したから、受光部に大きな外光が入っていても、受光部出力の 飽和を招くことなく発光部の発光時に波形整形に必要な出力変化量を確保して、 誤動作を回避できるとともに、受光部に大きな外光が入っていないときは発光部 の発光量を小さくして発光素子の劣化速度を遅くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るタッチパネル式入力装
置の要部ブロック図である。

【図２】図１における発光部周辺と受光部周辺の具体的
回路図である。

【図３】図１におけるコントローラの光量・感度切り替
え処理とキーデータ入力処理を説明する流れ図である。

【図４】図１における光学式座標入力部の動作を説明す
る線図である。

【図５】図１における受光部の出力特性を示す線図であ
る。

【図６】図１における受光部の出力波形を示す線図であ
る。

【図７】一般的な光学式タッチパネルを示す分解斜視図
である。

【図８】図７の断面図である。

【図９】図７における発光素子周辺と受光素子周辺の回
路図である。

【図１０】図９における受光素子の受光量−光電流特性
を示す線図である。

【図１１】図９における受光部の出力特性を示す線図で
ある。

【図１２】図９における外光受光量が小のときの動作を
説明する線図である。

【図１３】図９における外光受光量が大のときの動作を
説明する線図である。

【符号の説明】

１〜４ 発光部 ５〜８ 受光部 ９〜１２ 光量切り替え部 １３〜１６ 感度切り替え部 ２０〜２３ Ｓ／Ｈ回路 ２５ｄ 外光受光量判別部 ２５ｅ 切り替え制御部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配置した発光部と受光部をＸ方向と
   Ｙ方向に複数組設けた光学的座標検出手段を有するタッ
   チパネル式入力装置において、各発光部の発光量を個別
   に切り替える発光量切り替え手段と、各受光部の受光感
   度を個別に切り替える受光感度切り替え手段と、各受光
   部での外光受光量を検出する外光受光量検出手段と、検
   出した外光受光量の大小判別を行う判別手段と、判別手
   段で外光受光量大と判別された受光部を低感度に切り替
   えるとともに対応する発光部を高発光量に切り替え、外
   光受光量小と判別された受光部を通常感度に切り替える
   とともに対応する発光部を通常発光量に切り替える切り
   替え制御手段と、を設けたことを特徴とするタッチパネ
   ル式入力装置。