JPH0540567A - タツチ座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、タブレットや表示装置の画面上に設
けられるタッチ座標入力装置に関し、隣合う複数の線電
極を同時に面電極に接触させることによる座標検出精度
の低下を避け、座標検出精度を向上させることを目的と
する。 【構成】線電極１₁ 〜１_n の両端子間にスイッチ素子４
１〜４４を介して基準電圧を印加し、走査回路５でスイ
ッチ素子４１〜４４を順次サイクリックにオンにしかつ
隣合う複数のスイッチ素子を同時にオンにし、面電極２
の電圧に基づいて線電極１₁ 〜１_n の長手方向位置を検
出し、該検出時にスイッチ素子４₁ 〜４₄ のいずれがオ
ンになっているかに基づいて該長手方向に直角な方向の
位置を検出し、１つ又は連続して得られる複数の検出位
置に基づいてタッチ座標を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タブレットや表示装置
の画面上に設けられるタッチ座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、抵抗分割型のタッチ座標入力装
置の原理構成を示す。透明絶縁基板１０上には透明線状
膜電極１２が被着され、透明線状膜電極１２の長手方向
両端間にスイッチＳＷを介して基準電圧源２０が接続さ
れている。この透明線状膜電極１２には、点状の透明ス
ペーサ１４を介し、可撓性透明絶縁シート１６の一面に
透明面状膜電極１８が被着されたものが対向配置されて
いる。可撓性透明絶縁シート１６上をコードレスの入力
ペン２２又は指等で押圧すると、押圧点Ｐで透明面状膜
電極１８が透明線状膜電極１２に接触する。透明線状膜
電極１２の長さをＬ、透明線状膜電極１２の接地側一端
から接触点Ｐまでの距離をＸとし、基準電圧源２０の出
力電圧を基準電圧Ｖ_Rとすると、Ｘにほぼ比例した電圧
Ｖ_X＝（Ｘ／Ｌ）Ｖ_Rが透明面状膜電極１８から取り出さ
れる。したがって、この電圧Ｖ_Xを測定することによ
り、タッチ座標Ｘを求めることができる。

【０００３】接触点Ｐの紙面垂直方向のタッチ座標Ｙは
次のようにして求められる。すなわち、透明線状膜電極
１２は、図７に示す如く透明線状膜電極１２１〜１２５
が互いに平行に一定のピッチで配置されている。スイッ
チＳＷは、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ５からなり、それ
ぞれ一端が透明線状膜電極１２１〜１２５の一端に接続
され、他端が共通に基準電圧源２０の正側出力端に接続
されている。また、基準電圧源２０の負側出力端及び透
明線状膜電極１２１〜１２５の他端は共通に接地されて
いる。スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ５のうち１つだけをオ
ンにし、オンにするのをサイクリックに走査させ、透明
面状膜電極１８（図６）の電圧Ｖ_X検出時にスイッチ素
子ＳＷ１〜ＳＷ５のいずれがオンになっているかによ
り、タッチ座標Ｙを知得することができる。

【０００４】このタッチ座標Ｙの精度は、透明線状膜電
極１２の本数を増やすことにより向上させることができ
る。例えば、透明線状膜電極１２は実際には６４０本で
あり、透明線状膜電極１２１〜１２５のピッチは非常に
短い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、透明面状膜電
極１８（図６）と透明線状膜電極１２との接触点Ｐが、
図７（Ａ）の斜線部のように透明線状膜電極１２１〜１
２５の相互間隔よりも大きくなり、透明線状膜電極１２
１〜１２５の複数本が透明面状膜電極１８に接触する
と、位置座標Ｘの測定精度が低下する。すなわち、図７
（Ａ）の状態でスイッチ素子ＳＷ２又はスイッチ素子Ｓ
Ｗ３をオンにすると、Ｘ＝Ｌ／２での接触点Ｐの両側の
分割抵抗は、図７（Ｂ）に示す如く１：２となり、検出
されるタッチ座標ＸはＬ／３となる。また、タッチ座標
Ｙの検出精度も低下する。このような問題は、基準電圧
源２０として交流電圧源を用い透明面状膜電極１８の電
圧の位相の基準電圧の位相に対する遅れを検出してタッ
チ座標Ｘを検出する容量結合型のタッチ座標入力装置に
おいても、上記と同じ原因で生ずる。

【０００６】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、隣合う複数の線電極を同時に面電極に接触させるこ
とによる座標検出精度の低下を避け、座標検出精度を向
上させることが可能なタッチ座標入力装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその作用】図１は、本
発明に係るタッチ座標入力装置の原理構成を示す。

【０００８】このタッチ座標入力装置は、並置された複
数の線電極１₁ 〜１_n と面電極２とがスペーサを介して
対向配置され、線電極１₁ 〜１_n と面電極２とが押圧点
で接するタッチ座標入力板３と、線電極１₁ 〜１_n の両
端子間にスイッチ素子４₁〜４₄ を介して基準電圧を印
加し、スイッチ素子４₁ 〜４₄ を順次サイクリックにオ
ンにしかつ隣合う複数ｋのスイッチ素子を同時にオンに
する走査回路５と、面電極２の電圧に基づいて線電極１
₁〜１_n の長手方向位置座標を検出し、該検出時にスイ
ッチ素子４₁ 〜４₄ のいずれがオンになっているかに基
づいて該長手方向に直角な方向の位置座標を検出し、１
つ又は連続して得られる複数の検出位置座標に基づいて
タッチ座標を決定するタッチ座標決定手段６とを備えて
いる。

【０００９】例えば、ｋ＝２の場合、線電極１₂ だけを
面電極２と接触させると、スイッチ素子４₁ と４₂ を同
時にオンにしたときと、スイッチ素子４₂ と４₃ を同時
にオンにしたときとで、位置座標が検出される。この場
合、１回目又は２回目の検出位置座標或いは１回目と２
回目の検出位置座標の平均値のいずれかをタッチ座標と
する。また、線電極１₂ 及び１₃ だけを面電極２と接触
させると、スイッチ素子４₁ と４₂ を同時にオンにした
ときと、スイッチ素子４₂ と４₃ を同時にオンにしたと
きと、スイッチ素子４₃ と４₄ を同時にオンにしたとき
とで、位置座標が検出される。この場合、２回目の検出
位置座標をタッチ座標とするのが最も簡単であるが、１
回目又は３回目の検出位置座標を用いて演算によりタッ
チ座標を求め、或いは、この演算結果と２回目の検出位
置座標との平均値をタッチ座標とすることもできる。

【００１０】本発明によれば、隣合う複数の線電極を同
時に面電極に接触させることによる座標検出精度の低下
を避け、座標検出精度を向上させることが可能となる。

【００１１】本発明の第１態様では、タッチ座標決定手
段６は、位置座標が奇数ｉ回連続して検出された場合に
は、そのうちの（ｉ＋１）／２回目の検出位置座標をタ
ッチ座標とし、位置座標が偶数ｉ回連続して検出された
場合には、そのうちのｉ／２回目の検出位置座標とｉ／
２＋１回目の検出位置座標との平均値をタッチ座標とす
る。

【００１２】この構成の場合、タッチ座標を容易に決定
することができる。

【００１３】本発明の第２態様では、走査回路５は、例
えば図２に示す如く、クロック発生器３０と、クロック
発生器３０からのクロックＣＫを計数するカウンタ３２
と、カウンタ３２の計数値に基づいてスイッチ素子１２
１〜１２５を順次サイクリックにオンにしかつ同時に隣
合う複数のスイッチ素子１２１〜１２５をオンにするデ
コーダ３４とを備えている。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１５】（１）第１実施例 図２は、第１実施例の抵抗分割型タッチ座標入力装置の
概略構成を示す。図６及び図７と同一構成要素には、同
一符号を付してその説明を省略する。

【００１６】透明線状膜電極１２は、透明線状膜電極１
２１〜１２５の一端が基端部１２０で共通につながって
おり、櫛形になっている。基端部１２０上には、透明線
状膜電極１２１〜１２５の一端を同電位にするために、
金属膜電極２４が被着されている。透明線状膜電極１２
と透明面状膜電極１８との間には、図６に示すような点
状の透明スペーサ１４が介在している（図２では図示省
略）。

【００１７】一方、クロック発生器３０から出力される
クロックＣＫは、カウンタ３２のクロック入力端子に供
給されて計数され、その計数値Ｕはデコーダ３４及びマ
イクロコンピュータ３６に供給される。デコーダ３４の
出力により、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ５が図３（Ｂ）
〜（Ｆ）に示す如くオン・オフされ、クロックＣＫに同
期して隣合う２つが同時にオンになり、これがサイクリ
ックに走査される。

【００１８】また、透明面状膜電極１８は、抵抗Ｒを介
して接地されている。この抵抗Ｒの抵抗値は、透明線状
膜電極１２１〜１２５及び透明面状膜電極１８の各々の
両端間抵抗値よりも充分大きい。抵抗Ｒの端子間電圧Ｖ
_X及び基準電圧源２０の出力電圧Ｖ_Rは、それぞれ差動増
幅回路３８の反転入力端子及び非反転入力端子に供給さ
れ、両者の差Ｖ_R−Ｖ_Xが増幅されて、Ａ／Ｄ変換器４０
に供給される。差動増幅回路３８の増幅率は、タッチ座
標（Ｘ、Ｙ）の各成分の検出誤差が同程度になるように
調整される。Ａ／Ｄ変換器４０は、図３（Ｈ）に示す如
くクロック発生器３０からのクロックＣＫの立ち下がり
のタイミングでデジタル値に変換し、これをＶとしてマ
イクロコンピュータ３６に供給する。

【００１９】マイクロコンピュータ３６は、図４に示す
処理によりタッチ座標（Ｘ，Ｙ）を出力する。以下、括
弧内の数値は図４中のステップ識別番号を示す。

【００２０】（５０）カウンタ３２及びＡ／Ｄ変換器４
０からそれぞれＵ及びＶを読み込む。

【００２１】（５２）Ｖの値から、タッチがあったかど
うか、すなわち、透明面状膜電極１８と透明線状膜電極
１２との間に接触があったかどうかを判定する。

【００２２】（５４）タッチ無しと判定され、かつ、ｉ
＝０の場合には、上記ステップ５０へ戻る。変数ｉの初
期値は０である。

【００２３】（５６）ステップ５２でタッチ有りと判定
された場合には、変数ｉをインクリメントする。

【００２４】（５８）そして、Ｕの値を配列Ｕ［ｉ］に
代入し、Ｖの値を配列Ｖ［ｉ］に代入し、上記ステップ
５０へ戻る。

【００２５】ステップ５０〜５８の処理は、クロックＣ
Ｋの１サイクルで一回行う。したがって、図７（Ａ）に
示すような場合には、ｉ＝２となった後で、ステップ５
２においてタッチ無しと判定される。この場合、ステッ
プ５４でｉ≠０と判定され、次のステップ６０へ進む。

【００２６】（６０）変数ｉをゼロクリアする。

【００２７】（６２、６４）変数ｉが偶数の場合には、 Ｘ＝（Ｖ［ｉ／２］＋Ｖ［ｉ／２＋１］）／２、 Ｙ＝（Ｕ［ｉ／２］＋Ｕ［ｉ／２＋１］）／２ をタッチ座標とし、変数ｉが奇数の場合には、 Ｘ＝Ｖ［（ｉ＋１）／２］、 Ｙ＝Ｕ［（ｉ＋１）／２］ をタッチ座標とする。

【００２８】（６８）上記のようにして求めたタッチ座
標（Ｘ，Ｙ）を出力する。この出力は、次に更新される
まで保持される。

【００２９】このような処理を行うことにより、透明線
状膜電極１２の本数を増大させても、従来のような座標
検出精度の低下を避けることができる。さらに、Ｙ方向
位置検出精度は従来の２倍になる。Ｘ方向検出精度は、
透明線状膜電極１２１〜１２５の長手方向に沿った抵抗
率分布を均一にすることにより、精度を向上させること
ができる。したがって、高精度で位置座標を検出するこ
とが可能となる。

【００３０】（１）第２実施例 図５は、第２実施例の容量結合型タッチ座標入力装置の
概略構成を示す。図２と同一構成要素には、同一符号を
付してその説明を省略する。

【００３１】金属膜電極２４には、交流電圧源４２によ
りＶ₀ ｓｉｎωｔの基準電圧が印加され、透明線状膜電
極１２１〜１２５の先端にはそれぞれスイッチ素子ＳＷ
１〜ＳＷ５を介して交流電圧源４４によりＶ₀ ｓｉｎ
（ωｔ＋ψ）の基準電圧が印加される。透明面状膜電極
１８からは、次のような電圧Ｖ_X が取り出される。

【００３２】 Ｖ_X ＝Ａ｛（Ｌ−Ｘ）ｓｉｎωｔ＋Ｘｓｉｎ（ω＋ψ）｝ ＝Ｅｓｉｎ（ωｔ−θ） ・・・（１） 但し、 ｔａｎθ＝Ｘｓｉｎψ／（Ｌ−Ｘ＋Ｘｃｏｓψ） ・・・（２） である。

【００３３】式（２）において、Ｘ＝０でθ＝０、Ｘ＝
Ｌでθ＝ψとなり、Ｘが０からＬまで変化すると、θが
これに応じて０からψまで変化する。

【００３４】電圧Ｖ_X は位相検出回路４６に供給され、
位相検出回路４６は、交流電圧源４２の出力電圧Ｖ₀ ｓ
ｉｎωｔを基準信号として、位相θを検出する。この位
相θは、θ／Ｘ変換回路４８に供給され、式（２）に基
づいて位置Ｖに変換される。位置ＶはＡ／Ｄ変換器４０
に供給され、クロック発生器３０からのクロックＣＫの
立ち下がりのタイミングでデジタル化される。

【００３５】他の点は、上記第１実施例と同様である。

【００３６】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、上記各実施例において、カウンタ３２
としてジョンソンカウンタを用いれば、デコーダ３４の
構成が簡単になる。また、上記各実施例ではスイッチ素
子ＳＷ１〜ＳＷ５のうち同時に隣合う２つをオンにする
場合を説明したが、２つ以上であればよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るタッチ
座標入力装置によれば、線電極の本数を増大させても、
隣合う複数の線電極を同時に面電極に接触させることに
よる座標検出精度の低下を避け、座標検出精度を向上さ
せることが可能であるという効果を奏する。

【００３８】本発明の上記第１態様によれば、タッチ座
標を容易に決定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタッチ座標入力装置の原理構成図
である。

【図２】本発明の第１実施例の抵抗分割型タッチ座標入
力装置の概略構成図である。

【図３】図２の回路の動作を示すタイミングチャートで
ある。

【図４】タッチ座標決定手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】本発明の第２実施例の抵抗分割型タッチ座標入
力装置の概略構成図である。

【図６】従来の抵抗分割型タッチ座標入力装置の原理構
成図である。

【図７】従来の問題点説明図である。

【符号の説明】

１０ 透明絶縁基板 １２、１２１〜１２４ 透明線状膜電極 １４ 透明スペーサ １６ 可撓性透明絶縁シート １８ 透明面状膜電極 ２０ 基準電圧源 ２４ 金属膜電極 ＳＷ１〜ＳＷ５ スイッチ素子 ３２ カウンタ ３４ デコーダ ３６ マイクロコンピュータ ３８ 差動増幅回路 ４０ Ａ／Ｄ変換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並置された複数の線電極（１₁ 〜１_n ）
   と面電極（２）とがスペーサを介して対向配置され、該
   線電極と該面電極とが押圧点で接するタッチ座標入力板
   （３）と、 複数の該線電極の両端子間にスイッチ素子（４₁ 〜
   ４₄ ）を介して基準電圧を印加し、該スイッチ素子を順
   次サイクリックにオンにしかつ隣合う複数の該スイッチ
   素子を同時にオンにする走査回路（５）と、 該面電極の電圧に基づいて該線電極の長手方向位置座標
   を検出し、該検出時に該スイッチ素子のいずれがオンに
   なっているかに基づいて該長手方向に直角な方向の位置
   座標を検出し、１つ又は連続して得られる複数の検出位
   置座標に基づいてタッチ座標を決定するタッチ座標決定
   手段（６）と、 を有することを特徴とするタッチ座標入力装置。
2. 【請求項２】前記タッチ座標決定手段（６）は、位置座
   標が奇数ｉ回連続して検出された場合には、そのうちの
   （ｉ＋１）／２回目の検出位置座標をタッチ座標とし、
   位置座標が偶数ｉ回連続して検出された場合には、その
   うちのｉ／２回目の検出位置座標とｉ／２＋１回目の検
   出位置座標との平均値をタッチ座標とすることを特徴と
   する請求項１記載のタッチ座標入力装置。
3. 【請求項３】 前記走査回路（５）は、 クロック発生器（３０）と、 該クロック発生器からのクロックを計数するカウンタ
   （３２）と、 該カウンタの計数値に基づいて前記スイッチ素子（１２
   １〜１２５）を順次サイクリックにオンにしかつ同時に
   隣合う複数の該スイッチ素子をオンにするデコーダ（３
   ４）と、 を有することを特徴とする請求項１又は２記載のタッチ
   座標入力装置。