JPH07160405A - タッチパネル入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、超音波方式タッチパネル入力装置に
おいて、速乾性のインクを使用したペンを用いペン入力
を可能にし、またタッチ幅を検出することにより、ペン
入力した部分を消去するなど、動作モードを変更可能に
するものである。 【構成】表面弾性波伝播可能なパネル及び表面弾性波の
送信・受信手段、表面弾性波の減衰を検出する回路手段
及び、その減衰幅により接触物の幅を検出する検出手段
により構成される。パネル上の表面弾性波吸収手段とし
て速乾性液体インクを使用したペンまたは、消去手段を
使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は指またはペン入力可能な
タッチパネル入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の技術は、指入力方式とペン
入力方式がある。その中で、指入力を対象とするもの、
特に超音波方式タッチパネルは、特開昭０６１−２３９
３２２で示されるように以下の様なものであった。その
制御ブロックを図２に示す。図２では、ＣＰＵ７により
制御され、バースト波を電気的に送信部２を通して発生
させる。送信部２により電気振動がある周波数で一定期
間起こる。その電気振動はパネル上のトランスデューサ
２７により機械振動に変換されパネル上には、表面弾性
波が送出される。送出された表面弾性波は直進性を持
ち、ほぼ直進的に進行する。直進的に進行する表面弾性
波はパネル上の第一の反射素子２６により一部は９０度
反射され、一部は透過する。透過した表面弾性波は次の
第一の反射素子２６により同様な作用を受ける。この様
にして反射作用を受けた表面弾性波はパネルの垂直軸に
対して平行にある時間差を持って進行する。ある時間差
を持った表面弾性波は、第二の反射素子により再度９０
度反射を受ける。そこで、再度反射を受けた表面弾性波
は一つの経路を通り、パネルの中央部に対して線対称に
配置されたトランスデューサ２７に受信される。この様
に受信用トランスデューサ２７で機械振動を再度電気振
動に変換され受信部３へ送られる。変換された電気振動
は、非常に小さいため、増幅器４により大きな振幅に変
換され、その信号は、検波器５によって整流される。こ
の様にして電気振動は図５に示すような波形に変換され
る。その波形をＡ／Ｄ変換器６によりディジタル化し、
ＲＡＭ９に格納する。図５は非タッチ時の受信波形であ
り、時間軸に対して示される受信波形は、パネル上の送
受信部分から反射素子２６に沿った位置に対応する。次
にタッチ時の受信波形を図６に示す。タッチされたパネ
ル上を通過する表面弾性波はタッチにより減衰を受ける
ため、その位置に対応する受信信号レベルは小さくな
る。このように非タッチ時の受信波形をＲＡＭ９に格納
し、タッチ時の受信波形と比較することによって、タッ
チ位置を確定することができる。そのタッチ位置は減衰
の箇所が最大になる部分で、その位置を細かく観察し求
めるか、受信波形を微分してゼロクロスする位置をタッ
チ位置としている。前述の説明は一次元のもので、これ
をＸ方向、Ｙ方向で検出を行うことによりパネル上のタ
ッチ位置を検出できる。また、タッチパネルの方式（ペ
ン入力方式）によっては、高さ検出としてＺ方向の位置
を検出できる。その方式への対応として、Ｘ，Ｙ方向の
検出位置に対応する表面弾性波の減衰量をＺ方向の検出
位置としている。

【０００３】次に、静電容量方式・電磁誘導方式のペン
入力方式のタッチパネルは、各方式とも専用ペンを使用
し、ペンから出力される高周波をパネル上の受信要素に
て受信し、その高周波の受信強度によりペンの指示する
位置を検出している。そのペンで位置の指定を行い、そ
の指定位置の確定及び取り消し、または装置の動作モー
ドの指定及び解除をペン先もしくは、その円筒部分にス
イッチを配置し、スイッチをオン状態にすることにより
行っている。そのスイッチをオン状態にすることで、ペ
ンから出力される周波数が変化する。その周波数変化を
パネル上にて検出することによりスイッチがオン状態に
変化したと、判断している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、指入力を前提としているため、パネル上で吸収
を伴うような材質（柔らかく弾力性を伴う）でペン入力
を行わせ直線を描いた場合、押した時点では安定な減衰
が得られるが、ペンを移動するとき十分な接触が得られ
ず、直線が切れてしまう。そこで、十分な接触を得るに
は、ペンを必要以上の力で押し付けてしまう。するとペ
ンの移動に伴い、ペンの持つ弾力性のため応力を受け歪
を生じ、移動中に復帰させる力が働く。そのため一旦ペ
ン入力時に曲線を描こうとすると、ペンを抑える力が弱
くなり歪を元へ戻す力が優るため復帰して安定な減衰が
得られないため、入力が途絶えたと判断してしまう。こ
のためにペン入力としては信頼性が確保できないという
問題を有する。

【０００５】次にＺ方向の位置を受信波形の減衰量で与
えているため、その信号の持つＳ／Ｎ比（信号強度／雑
音強度）のばらつき、受信波形のサンプリング間隔によ
り測定できる減衰量は大きく依存する。また、減衰量の
検出はあくまでもピーク値の検出によって推測してお
り、ピークが平坦になることにより誤差が増大する。そ
のため、ある幅以上のタッチがなされると減衰量は飽和
してしまい、一定値として出力され、幅に対する検出は
完全には行われないという問題を有する。

【０００６】次にペン入力方式では、指定した位置の確
定・取り消し、装置の動作モードの指定・解除動作には
ペン先もしくは円筒部分にスイッチを設けてあり、スイ
ッチを導通状態にすることによりペン先から発生する高
周波の周波数を変化させ、その変化をパネル側の受信部
で検出し、装置に対して通知するようになっている。こ
こで、ペン側で更に動作モードを追加しようとすると、
切り替えるためのスイッチ及びそのスイッチに対応する
高周波発振回路を追加することになる。そして、パネル
側でもそのスイッチの数に対応した周波数を受信するた
めの同調回路を設ける必要が生じる。このことは、機器
の小型化及び回路コストを高くするという問題を有す
る。

【０００７】本発明はこのような欠点を解決するために
なされたもので、指入力以外に安定なペン入力を可能に
する入力手段を提供する。タッチ幅を検出する手段を設
ける事により、その幅の変化を検出し、ある幅のタッチ
がなされた時は、入力モード、別の幅のタッチがなされ
た時は消去モードという様に、動作モードを変更できる
ようにする。しかもその動作モードの種類を増加させる
場合においても、ハードウェアを新たに増加させること
なく、動作モードの種類を追加することを可能とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るタッチ
パネル入力装置は、表面弾性波が伝播可能なパネルで、
かつパネル上の接触物によって表面弾性波減衰を伴うパ
ネルと、表面弾性波の送出手段、受信手段、その表面弾
性波の送受信回路、表面弾性波吸収が発生している箇所
を検出する回路手段により構成され、表面弾性波の減衰
が行われている幅を検出し、パネル上の接触物の接触幅
を検出する手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】第２の発明に係るタッチパネル入力装置
は、接触物を無色または、着色された速乾性の液体イン
クからなるペンにより構成したことを特徴とする。

【００１０】第３の発明に係るタッチパネル入力装置
は、表面弾性波の減衰が行われている幅の検出手段によ
り、接触物の幅が変わったことを検出し、動作モードを
切り替えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の上記の構成によれば、速乾性の液体イ
ンクを使用したペンを用いた場合、パネル上にペンによ
り一瞬液体インクを乗せた時、パネル上を通過する表面
弾性波はその液体インクにより減衰する。パネル上を通
過する表面弾性波は、柔らかい材質の接触の他に液体に
よっても減衰を受ける。液体インク付着位置を通過する
表面弾性波は減衰するので受信回路により成形される受
信波形は液体インクを乗せた位置に対応する時間に減衰
が生じる。その後、ペンを移動した時、前にパネル上に
付着した液体インクは乾燥して気化し、パネル上を通過
する表面弾性波は減衰が見られなくなる。着色された速
乾性のインクを使用した場合も同様である。但し、パネ
ル上に色素が付着するが、厚みが小さい点と色素自体の
粒が小さいため、ほぼ減衰は見られない。この様にして
速乾性の液体インクを使用したペンを用いることで、安
定なペン入力を可能になる。

【００１２】次に、減衰波形図６と非タッチ時の受信波
形図５との差をとると減衰量を示す図７の様になる。次
に図７の減衰量に対して、図５で示した非タッチ時の受
信波形の信号値で割って正規化したものが図８となる。
図８の波形に対して所定の閾値（スレショルドレベル）
を設定して、閾値を横切る減衰波形の幅ｔを検出でき
る。このような操作を行うことによりタッチ幅を安定か
つ正確に検出できるようになる。このようにしてタッチ
幅検出手段を構成することにより、タッチ幅を検出し、
その幅がＷ１であれば入力モード、幅がＷ２であれば消
去モードというように、タッチ幅を変化させることによ
り動作モードを変更することが可能となる。このように
してタッチ幅を検出することで、タッチ幅Ｗ１のペンに
て、タッチすると、タッチ幅Ｗ１であることをタッチパ
ネル入力装置は検出する。タッチ幅Ｗ１を入力モードと
タッチパネル入力装置に設定していれば、パネル上に文
字や絵などを描いた場合、そのタッチによる位置検出を
行い、その軌跡をデータとしてタッチパネル入力装置の
内部に格納する。または、外部の装置にデータを転送し
外部装置に格納する。次に描いた絵や文字を消去する場
合、タッチ幅Ｗ２をもつペン（消去手段）により、前述
で描いた軌跡のある部分をタッチする。すると、タッチ
パネル入力装置はタッチ幅が変化し、その幅がＷ２であ
ることを検出する。そのとき、タッチパネル入力装置で
その幅Ｗ２は消去モードと設定されていれば、そのタッ
チ位置を検出し、その幅内にあったデータを削除する。
または、外部装置にその位置データ・幅のデータを転送
し、データを消去することを通知する。以上の様にして
タッチ幅を検出することで、機器の動作モードを変更す
ることが可能となる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例におけるタッチ
パネル入力装置のブロック構成を示す図である。図１は
図２と同様に、送信部２によりパネル１上に表面弾性波
バーストを発生させる。図１では、パネル１上に発生し
た表面弾性波バーストは第一の反射素子２５により複数
の経路に分岐される。複数の経路に分岐した表面弾性波
バーストは第二の反射素子２５によりまた時間差をもっ
て、同一の経路に合流し、受信部３により受信される。
受信された波形は増幅器４により増幅され、検波器５に
より整流され、図５に示すような波形となる。その波形
をＡ／Ｄ変換器６によりディジタル化し、ＲＡＭ９に格
納する。以上の操作を非タッチ時とタッチ時に行う。減
衰があれば、タッチ位置として検出する。そして、その
減衰波形は、タッチ幅検出手段１１により、図６の減衰
波形は斜線部が減衰量となり、図５の非タッチ時の波形
との差をとると、図７に示す減衰量となる。図７に示す
減衰量の波形を、図５に示す非タッチ時の波形で割るこ
とにより図８に示す減衰率に変換される。この減衰率に
対してある閾値を設定し、閾値を横切る減衰幅ｔとす
る。その減衰幅は閾値が一定にしているので、タッチ幅
を安定に検出することが可能となる。減衰量を示す図７
により、減衰が最大となる点をタッチ位置とし、または
重心となる位置をタッチ位置として検出する。その位置
を水平軸・垂直軸で検出を行い、減衰幅の検出も行い、
通信手段１０を介してＰＣ等ホストにデータを転送す
る。

【００１４】次に、減衰幅を水平・垂直軸に対してＷ１
となるペン１１を用いる。また水平・垂直軸に対して減
衰幅Ｗ２の消去手段１２を用いた場合を述べる。尚、幅
Ｗ１＜Ｗ２である。ペン１１または、消去手段１２から
は、速乾性のインクがある幅で、パネル１上に載せられ
る。ペン１１によりパネル１上に速乾性のインクが載せ
られた瞬間は、その部分を通過する表面弾性波は減衰す
る。次に速乾性インクは、パネル上で揮発し、その部分
を通過する表面弾性波の減衰は見られなくなる。ペン１
１によりパネル上に文字または、図形を描いた場合、Ｃ
ＰＵ７はパネル１上でのタッチ幅がＷ１であることを検
出し、これは入力モードと判断する。次に減衰幅Ｗ２の
消去手段１２を用いパネル１上にタッチ入力を行う。装
置はパネル１上の減衰幅がＷ２であることを検出し、消
去手段１２よって入力された範囲を消去できる。このよ
うにタッチ幅を検出することにより動作モードが変更可
能となる。

【００１５】図３（ａ）は本発明の構成を電子黒板に応
用した実施例の一つであり、図３（ｂ）はその内部構成
を示す図である。図４（ａ）は従来の電子黒板の構成を
示した図であり、図４（ｂ）はその内部構成を示す図で
ある。図３では、図１で示されるペン１１及び消去手段
１２を用い、パネル１上に着色された速乾性の液体イン
クからなるペン１１を使用し、直接パネル１に文字また
は、図を描く。本実施例ではパネル１上に付着したイン
クにより表面弾性波の減衰した箇所を検出し、タッチ位
置・幅を認識し、タッチ・デタッチ（パネルからペンが
離れたことを示す。）を検出しそのデータを格納する。
この様にして、パネル以外の何の表示装置も使用せず
に、描いたデータを操作する者が目視で確認し、データ
としても格納できる。また間違った箇所はペン１１より
大きな幅を持つ消去手段１２を用い、パネル上の描かれ
た図・文字を消す作業と同時に内部の保持されたデータ
を消去可能になる。パネル１上の文字・図形をコピーす
る場合、従来の電子黒板では図８の様にパネル上の文字
・図形をスキャナー１５により読み取る必要がある。そ
のために、スキャナー１５をパネル上で移動するための
スキャナー駆動部１６、パネルを移動するためのスクリ
ーン回転機構１７を必要とする。スキャナー１５により
読み取ったデータをＣＰＵ７はプリンタコントロール１
８へ転送し、プリンタメカ１９により印字する。しか
し、本発明の実施例の図３の電子黒板では、既にデータ
は取り込まれているので、プリンタコントロール１８に
データを転送することで速く印刷可能である。しかも、
スキャナー１５、スキャナー駆動部１６、スクリーン回
転機構１７は不要となる。

【００１６】図９は本発明の第２の実施例であり、図３
のパネル１を取り付けたプロジェクタ２１とコンピュー
タ２２とプリンタ２３を用いシステム構成としてもので
ある。このシステムのペンに１１は無色の速乾性液体イ
ンクを使用する。無色なのでパネル上には描いたものは
残らない。それを補完するためにコンピュータ２２に連
動した、プロジェクタ２１を用いて描いたものをパネル
１の奥に位置するプロジェクタ２１の画面にコンピュー
タ２２で描き、実際に描いているものと同様にする。そ
の描いた事柄をプリンタ１３に出力する。図１０は本発
明の第３の実施例であり、図２の装置をＯＨＰ２５（オ
ーバーヘッドプロジェクター）に応用したものである。
図１０ではＯＨＰ２５上にＯＨＰ表示器２４を載せ、そ
の上にパネル１を載せた構成としている。この様にする
とプレゼンテーション時などにコンピュータ２２により
ＯＨＰ表示器２４に資料を表示しパネル上にペンで注釈
を付けながら説明する。その注釈をつけた部分をコンピ
ュータ２２により取り込むことが可能となる。その結果
をＯＨＰ表示器２４で表示した内容に重ね合わせてプリ
ンタ１３に出力する。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、速乾
性の液体インクからなるペンを使用することにより、表
面弾性波方式のタッチパネルに対して、指入力だけでな
く、ペン入力を可能にする。またタッチ幅を検出するこ
とにより動作モードの変更を可能にする利点を有する。
このことは、入力・消去という動作モードを例に取れ
ば、日常の描く作業と消去作業という動作とコンピュー
タにおける作業を入力ペンと消去ペンという指示物を提
供することで、同一化でき、ユーザーインターフェイス
を改善する利点をも有する。また、多数の状態を指定す
る必要がある装置の場合でも、本装置においては、ペン
の幅を変化させるのみでよく、パネル側を有する装置本
体には回路の追加等の必要は無いという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック構成図。

【図２】従来技術の例を示すブロック構成図。

【図３】本発明の他の実施例を示す電子黒板図及びその
構成を示すブロック図。

【図４】従来の電子黒板及びその構成を示すブロック
図。

【図５】図１、２のａの部分にて観測される非タッチ時
の受信波形を示す図。

【図６】図１、２のａの部分にて観測されるタッチ時の
受信波形を示す図。

【図７】図５の受信波形から図６の受信波形との差をと
り減衰量を示す図。

【図８】図７の減衰量に対して図５の受信波形で割っ
て、その減衰率を示す図。

【図９】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図１０】本発明の他の実施例を示す構成図。

【符号の説明】

１・・・パネル ２・・・送信部 ３・・・受信部 ４・・・増幅器 ５・・・検波器 ６・・・Ａ／Ｄ変換器 ７・・・ＣＰＵ ８・・・ＲＯＭ ９・・・ＲＡＭ １０・・通信手段 １１・・ペン １２・・消去手段 １３・・プリンタ １４・・スクリーン １５・・スキャナー １６・・スキャナー駆動部 １７・・スクリーン回転機構 １８・・プリンタコントロール部 １９・・プリンタメカ ２０・・タッチパネルコントローラ ２１・・プロジェクタ ２２・・コンピュータ ２４・・ＯＨＰ表示器 ２５・・ＯＨＰ ２６・・反射素子 ２７・・トランスデューサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面弾性波が伝播可能なパネルで、かつ
   パネル上の接触物によって表面弾性波減衰を伴うパネル
   と、表面弾性波の送出手段、受信手段、その表面弾性波
   の送受信回路、表面弾性波吸収が発生している箇所を検
   出する回路手段により構成され、表面弾性波の減衰が行
   われている幅を検出し、パネル上の接触物の接触幅を検
   出する手段を設けたことを特徴とするタッチパネル入力
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１の接触物を無色または、着色さ
   れた速乾性の液体インクからなるペンにより構成したこ
   とを特徴とするタッチパネル入力装置。
3. 【請求項３】 請求項１の表面弾性波の減衰が行われて
   いる幅の検出手段により、接触物の幅が変わったことを
   検出し、動作モードを切り替えることを特徴とするタッ
   チパネル入力装置。