JPH0820925B2

JPH0820925B2 - 座標決定装置

Info

Publication number: JPH0820925B2
Application number: JP23380991A
Authority: JP
Inventors: アンドリュー・ファビアン・コジク; デニス・モーガン・テーラー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: US5149918A; DE69105457T2; EP0483519B1; JPH06324786A; EP0483519A1; DE69105457D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板の上に配置された
ラインに沿った１つの点の座標を見つけるように適合さ
れたタッチ感知装置に関し、より詳しくは、指先または
導電性セグメントがラインに接触する結果として発生す
るラインのインピーダンス不連続性によって特徴づけら
れる点の場所を見つけるための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オペレータとコンピュータ・システムと
の対話は、キーボード、タッチ・パネル装置などの入力
装置によって、非常に容易になっている。特に視覚指向
のユーザーに対しては、当技術は、ユーザーが視覚的表
示を介してコンピュータ・システムと直接インターフェ
ースできるようにする視覚的対話手段によって、応えて
きた。事実、現在ではユーザーが選択できる多くのタッ
チ・コントロール技法が存在する。

【０００３】容量性タッチ装置として一般に参照される
タッチ制御装置の一形式は、座標の検出に使用される限
定領域を有する抵抗表面を採用している。米国特許第４
２９３７３４号に開示された、１つのこのような容量性
タッチ装置では、限定領域が、均一な比抵抗を有する矩
形で各エッジに１つの端子を有する抵抗表面である。２
軸形状のこの装置では、入出力位置がｘ軸とｙ軸のため
に設けられている。端子の２つを通過する電流の合計と
端子の４つすべてを通過する電流の合計との比は、１つ
のエッジからの距離に比例する。したがって、タッチさ
れた点のｘ座標及びｙ座標に比例する両出力電圧が、同
時に導き出される。

【０００４】当業者は認識できるように、米国特許第４
２９３７３４号の配置は、ブリッジ回路と全く同じ方法
で場所を検出する電流比手段を使用している。同様な方
法で、米国特許第４６８０４３０号に開示された容量性
タッチ装置によって、測定が達成され、この装置では、
電流比手段が個々のｘとｙの場所を判定するために採用
されている。

【０００５】米国特許第４４７６４６３号には、他の容
量性タッチ装置が開示されている。このシステムは、４
つの長く伸びた電極を有する導電性のタッチ感知被覆面
を使用するもので、これらの電極は前記被覆に接続さ
れ、１つの電極はタッチ感知被覆の各側に沿って設けら
れている。測定は、容量性タッチによってタッチ感知面
を含む抵抗・静電容量回路に導かれる、電気インピーダ
ンスの変化で行われる。タッチ場所は、ｘ−ｙ場所につ
いての測定を対応する容量比率変化と相関させることに
よって、決定される。

【０００６】タッチ感知面を有するさらに他のタッチ・
パネル装置が、米国特許第４６８０４２９号に開示され
ている。この特許は、複数の接触に関するインピーダン
ス感知が可能である。このシステムでは、表面に沿った
タッチ場所を、指と、タッチ感知面に交流電圧パネル走
査信号を選択的に印加することによって生成されるタッ
チ電流との、相互作用から決定することができる。

【０００７】容量性タッチ装置を採用して、抵抗面上の
座標位置を検出することは、明らかな欠点がある。特
に、典型的な容量性タッチ装置は、浮遊容量効果を最小
にするために、信号トレース間のスペースを十分広くし
た設計にしなければならない。したがって、オーバーレ
イ当たりのタッチ感知面の数は厳格に制約され、表示装
置上の情報領域を制限する。

【０００８】さらに、二次元以上での座標の決定は、典
型的には、２つまたはそれ以上の専用回路を用いて２つ
またはそれ以上の信号を処理することを含む。たとえ
ば、米国特許第４６８０４２９号の好ましい実施例で
は、タッチ場所を決定するためには、少なくとも３つの
電流を検出しなければならない。座標位置を決定する前
提としての多くの電流及び／又は電圧を決定すること
は、ハードウエアの複雑性を助長するのみならず、また
非常にエラーを発生しやすい。

【０００９】他の形式のタッチ制御技法が、座標検出を
達成するための波伝播の概念を開発した。たとえば、米
国特許第４６８９４４８号は、Ｕ形遅延線を有する２次
元位置座標決定装置を対象としている。導体を有するＰ
Ｃグリッドが、第１および第２の線形位置からなるＵ形
遅延線と共に使用される。このグリッドに円形磁束生成
装置が接触すると、ひずみ波が第１および第２の線形部
分から発生する。このひずみ波は、Ｕ形遅延線に沿って
センサー・コイルに向かって伝播する。ｘ座標及びｙ座
標に関する伝播時間は論理回路によって処理され、ｘ座
標及びｙ座標を得る。

【００１０】米国特許第４５０６３５４号に開示された
他の波伝播装置では、１対の超音波変換器を使用して各
種の対象のいずれの位置をも決定する装置を開示してい
る。ある好ましい実施例では、変換器はいくつかの周波
数でパルスを発し、受信手段が各パルスからのエコーを
感知する。選択されたエコーが、対象の変換器からの距
離を測定するために使用され、対象の位置を決定する。

【００１１】米国特許第４７００１７６号に開示された
さらに他の波伝播装置は、入出力変換器と共に表面弾性
波伝播を採用して、タッチ場所を検出する。広義には、
同特許に開示された配置は、吸収レンジング・システム
として考えてもよい。ある好ましい実施例では、波はタ
ッチ表面の一方の境界から他方の境界へ伝達される。タ
ッチ表面にひとつのフィンガチップを配置すると、表面
弾性波エネルギーは吸収され、タッチ領域を通じて伝播
する表面波バーストの振幅は減衰する。したがって、こ
の減衰は感知され、これによって作られたタイミング情
報は、複数のバースト伝播パッドのどれが乱されたかを
判定し、したがってタッチ場所を判定する。

【００１２】上述の波伝播装置が、一般的には容量性タ
ッチによって達成できないコンピュータ・システムとの
広い相互作用範囲を供給する一方で、波伝播装置はなお
いくつかの属性を所有し、これらの属性は多くの場合に
おいてその使用を特に不利なものにしている。たとえ
ば、米国特許第４６８９４４８号、同第４５０６３５４
号、及び同第４７００１７６号に開示された配置では、
適切に実現するには困難である可能性がある。これらの
特許の各々についての実現では、最適の結果を達成しよ
うとするためには、構成要素を正確に位置決めする必要
がある。米国特許第４７００１７６号及び同第４５０６
３５４号における変換器の、または米国特許第４６８９
４４８号における遅延線の不適切な位置決めは、動作を
ひどく損なわしめ、誤差の多い結果を作る。さらに、各
ネットワークに必要な構造品は高価であり、このため製
作費が高くなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記の検討から、波伝
播装置の有利な信号処理機構を追求し、しかも実現する
のに容量性タッチ装置よりも困難ではないようなタッチ
感知装置が求められている。同時に、改良されたタッチ
感知装置は容認できる動作に絶対必要なだけの少数の構
成要素を有し、それでも設計と動作の点で高度のフレキ
シビリティを提供するようなものでなければならない。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によって、座標を
決定することのできる装置が提供される。この座標決定
装置は、第１端と第２端を有する１本の信号導線を含
む。この信号導線に沿って測定信号を発生させるため
に、信号導線の第１端に信号発生器が接続されている。
測定信号は、これが妨害されないときには、複数の時間
間隔にわたって所定の特性を持つ。信号導線は、それに
沿って離間された場所でインピーダンスの変化ができる
ように構成されている。測定信号は、例えば、ある場所
で指先を信号導線に接触させることで妨害される。測定
信号が妨害される時間間隔を決定するための処理回路
が、信号導線の第１端に動作可能に接続されている。こ
の処理回路は、信号導線が接触される場所に時間間隔を
対応させるための相関手段を含む。ある例では、この相
関手段は、時間間隔に対応するプログラムで識別可能な
カウントを決定するカウンタを含む。

【００１５】ある好ましい実施例では、信号導線は、プ
ラスチック材料上に折り返し蛇行パターンをエッチング
した銅の切片である。接地線は信号導線の近くでエッチ
ングされ、それと平行であり、したがって２本の線に指
または導電性部材で触れることによって、不連続性を形
成することができる。さらに、信号導線は特性インピー
ダンスを有し、この特性インピーダンスとマッチする荷
重が信号導線の第２端に接続されている。インピーダン
ス・マッチングの結果、信号導線における好ましくない
反射が最少になる。

【００１６】ある好ましい動作形式では、信号導線の第
１端でパルスが発生し、パルス・エネルギーの第１部分
は線を伝播し、パルス・エネルギーの第２部分はカウン
タを通過して、カウントを開始する。装置の表面に触れ
るフィンガによってインピーダンスの不連続性が現れる
と、パルスが線を伝ってカウンタに反射する。反射した
パルスはカウンタを停止させ、こうしてコンピュータ・
システムが、プログラム識別可能なカウントに応答して
特定の作用をとることができる。

【００１７】

【実施例】図１では、本発明を実施するタッチ感知オー
バーレイが番号１０で示されている。このタッチ感知オ
ーバーレイ１０は基板１２を有し、この上に信号導線１
４と接地線１６が配置されている。好ましい実施例で
は、線１４、１６の各々は、銅クラッド・プラスチック
を使用して、透明媒体の上にマイクロストリップの折り
返し蛇行パターンをエッチングまたは「描く」ことによ
って実現される。線１４、１６を作るために銅以外の材
料を使用することが、本発明によって企画される。図示
された実施例で基板１２はポリエチレンテレフタレート
であるが、基板１２は、タッチ感知オーバーレイ１０の
動作を損なうことなく、他の可撓性または剛性の誘電性
材料で作ることもできる。

【００１８】各蛇行パターンは、連続様式に配置された
複数の細長いセグメント１７によって形成されている。
実験の目的で（図２及び図３）、上述のようなマイクロ
ストリップの蛇行パターンは、従来のコネクタ２０によ
ってプリント回路板（ＰＣＢ）１９のエッチングされた
導線１７を飛び越すことによって完成できる。

【００１９】図１に図示されているように、信号導線１
４は、信号発生器２４と相互接続された第１端２２を有
する。好ましい実施例では、信号発生器２４は従来のパ
ルス発生器である。信号導線１４の第２端２６は、イン
ピーダンス負荷２８と相互接続されている。

【００２０】負荷２８のインピーダンスすなわちＺｌｏ
ａｄは、信号導線１４の特性インピーダンスすなわちＺ
ｏにマッチしていることが好ましい。Ｚｏ（特性インピ
ーダンス）の大きさは、特に信号発生器２４のインピー
ダンスＺｓおよび信号導線１４の分布インピーダンスＺ
ｌｉｎｅにもよる。ＺｌｏａｄをＺｏにマッチすること
によって、信号導線１４の第２端２６によって発生する
反射はすべて最少になる。ＺｌｏａｄをＺｏにマッチす
ることが望ましいが、これはタッチ感知オーバーレイ１
０の動作に重要なものではない。すなわち、第２端２６
がオープンでＺｌｏａｄのインピーダンスが無限のとき
でも、本発明は実現可能である。

【００２１】第１端３２と第２端３４を有する接地線１
６は、物理的に信号導線１４と平行に、しかもその近く
に配置されている。好ましい実施例では、接地線１６は
信号導線１４に比較的近く位置決めされているので、線
１４、１６の個別部分を、フィンガチップすなわち何ら
かの導電性部材によって選択的に相互接続することがで
きる。最適の接地を達成するために、接地線１６の両端
３２、３４は地面に短絡される。

【００２２】図１ではさらに、信号導線１４は、カップ
ラ３７と線３８によってパルス増幅器・シェーパ３６に
結合されている。ある例では、パルス増幅器・シェーパ
３６は演算増幅器（図示せず）と整形回路（図示せず）
を含む。（もちろん、その他のよく知られた整形回路を
採用することもできる。）パルス増幅器・シェーパ３６
は線４１を使用してカウンタ４０と通信する。好ましい
実施例では、カウンタ４０は、線４２を使用して信号発
生器２４と通信するゲート発信器カウンタである。後で
詳述するように、指令信号は、反射遅延を表すプログラ
ム識別可能カウントに応答して、線４４のうちの１本を
通じて伝送される。線４４とコンピュータ・システムと
の間のインターフェースを実現するために採用される概
念的枠組みを次に説明する。

【００２３】タッチ感知オーバーレイ１０のための動作
理論は、図４によって概略的に理解できよう。大きさが
Ｅｏであり、番号４６で示す高速立上り時間パルスは、
信号導線１４の第１端２２に送られる。パルス４６は、
不連続性すなわちＺｄｉｓｃが両端２２、２６間の信号
導線１４に生じるまで、負荷２８による吸収のために信
号導線１４を通って第２端に移動する。指または導電性
部材が線１４、１６の１つまたは両方に接触する結果と
して生じる不連続性に応答して、線１４、１６は、１つ
の共通接地に接続された２つの並列インピーダンス（図
５）を有する回路の形になる。インピーダンスＺｄｉｓ
ｃの１つは指先または接続部材によって形成され、他の
インピーダンスＺｌｏａｄは負荷２８によって形成され
る。

【００２４】Ｚｄｉｓｃによる信号導線１４のインピー
ダンスの変化は、結果として、Ｅｒの大きさを有する反
射波すなわちパルス４８を生じる。図４に図示されてい
るように、パルス４６、４８の前縁間の反射遅延ΔＴ
は、指または接続セグメントが線１４、１６の１つまた
は両方に最初に接触する場所または時間間隔に対応す
る。本発明は、Ｚｄｉｓｃが容量性タッチ・スクリーン
によるように人体によって生じることができるので、接
地線１６を使用することなく実現できる。しかし、接地
線１６を使用すると、人体を接地線１６として使用する
ときには容易に達成されない信号解像度が可能となる。

【００２５】動作理論は、典型的なタッチ・スクリーン
配置とは少なくとも２つの点で対照区別される。第１
に、タッチ場所は、指先または導電性部材によって線セ
グメント１７に同時に単に接触することによって達成で
きる反射遅延に対応する。第２に、接地線１６があるの
で、反射遅延は、人体のインピーダンスによる影響がか
なりの範囲でなくなる。すなわち、Ｚｄｉｓｃを含む並
列分岐路が指先で形成され、電流は指全体でなく、指先
を介して流れる。したがって、反射パルスの分解能は、
ユーザーによってバラツキがある指全体あるいは体全体
のインピーダンスによって影響されない。

【００２６】反射信号の分解能は、平行線５１が配置さ
れている基板５０を有する短絡板４９（図６）をタッチ
感知オーバーレイ１０と重ね合わせることによって、増
加が可能である。線５１は線セグメント１７に実質的に
垂直に位置している。したがって、基板部分１２を押し
下げて、線セグメント１７の別個の部分を線５１の１本
のセグメント部分に接触させると、線セグメント１７の
別個の部分の間で短絡を行なうことができる。

【００２７】タッチ・スクリーン配置の動作を、図１及
び図７〜図１１でさらに説明する。まず、基準パルス
（図７）が信号導線１４を伝送され、それに沿って基準
信号が発生する。図７は、電圧が線３８に接続されたオ
シロスコープに表示されたときの、線１４の全長にわた
る電圧の大きさを示す。当業者には理解できるように、
基準電圧についての時間の横座標は、線１４の長さに模
擬的に対応する。理想的な状況下では、基準電圧は図７
の曲線よりも平坦であろうが、ＰＣＢ１９の使用は、そ
のコネクタ２０とともに、いくらか理想には不足の曲線
を作る。最も好ましい実施例では、タッチ感知オーバー
レイ１０は、基板の上に蛇行パターンにエッチングまた
は配置された２つの連続マイクロストリップであり、基
準電圧のためにより平坦な曲線を提供する。

【００２８】実験的な配置では、コネクタ２０によって
作られた小さな不連続性を使用して、信号導線１４を
「マーク」することができる。図８では、基準電圧は比
較的短い時間間隔について（トレース１８として）示さ
れ、図８のグラフにおける基準電圧は、ＰＣＢ１９（図
２）の上部に沿って表された２つの反射５６及び５８
（図７）の間に分布している。実験的な配置では、１つ
のトレースが信号導線１４の単一セグメント１７によっ
て画定されている。各トレースは、コネクタ２０の１つ
によって次に隣接するトレースに接続されている（図
３）。

【００２９】２つのコネクタ２０（図３）の基準電圧に
対する影響は、矢印５６と５８で指定されている。基準
電圧の曲線（反射パルス）上のコネクタ２０のわずか
な、しかしはっきりした乱れが、コネクタ２０の１つの
場所をマークするのに役立っている。最も好ましい実施
例すなわち図１の実施例の信号導線１４は、線１４の事
前指定された場所にインピーダンスを単に置くことによ
って、マークされることができる。

【００３０】図９では、信号導線１４と接地線１６に指
先でタッチすることに起因するトレース１８に沿った１
点における不連続性の影響が示されている。トレース１
８に沿って発生した不連続性は、結果として、測定信号
の反射妨害となり、これは基準特性６０によって示され
る。測定信号における妨害６０は、時間間隔に対応す
る。図１０に示すように、トレース１８に沿ったさらに
１つの点に接触すると、基準特性６４で指定された１点
で基準電圧妨害が発生し、これは図９の妨害６０よりさ
らに先にある。

【００３１】ある実施例では、所与の妨害についての時
間間隔は、オシロスコープの上で図形的に決定すること
ができる。代替として、時間間隔は、妨害のトレース上
の点に対応する時間を決定して、線３８に接続されたデ
ィジタル信号プロセッサで妨害された基準電圧を分析し
て、決定することができる。

【００３２】最も好ましい実施例（図１）では、時間間
隔、すなわち基準信号が妨害される瞬間は、パルス発生
器２４、パルス・シェーパ・増幅器３６ならびにカウン
タ４０を含む装置を使用して決定される。後述の検討か
らわかるように、この装置の使用は、反射遅延の特定の
コンピュータ機能との相関を可能にする。図１の装置で
は、パルス発生器２４は線４２を介してカウンタ４０に
よって合図され、パルス４６（図４）を信号導線１４に
送る。伝送されたパルス４６はカップラ３７においてサ
ンプル採取され、ここではパルス４６の一部がパルス・
シェーパ・増幅器３６に伝送され、パルス４６の他の部
分は信号導線１４に伝送される。パルス・シェーパ・増
幅器３６は、反射信号パルス４８の大きさを増加してそ
の信号雑音比を改善する必要がある場合に用いられる。

【００３３】パルス・シェーパ・増幅器３６ならびにゲ
ート発信器カウンタ４０の実施を、図１１に示す。図１
１に示すように、サンプリング・ゲート、アナログ・デ
ィジタル（ＡＤ）変換器、及びメモリ部分は、時間基準
回路と相互接続されて示されている。この時間基準は、
チップ上のクロックによって供給され、パルス増幅器と
シェーパ３６はサンプリング・ゲートとして働く。サン
プリング・ゲートは演算増幅器とシュミット・トリガで
実現され、ＡＤ変換器は従来の構成要素で製作される。
ゲート発信器カウンタ４０は、ＡＤ変換器とメモリ部分
によって実現される。認識できるように、時間基準は、
パルス増幅器・シェーパ３６のための仮想「鼓動」とし
て、またゲート発信器カウンタ４０として役立つ。

【００３４】図１２に、インピーダンス整合信号線１４
のための上記の高速立上り時間パルス４６を妨害された
状態で示す。すなわち、基準パルス４６はＲＬＣ特性を
有する指先によって妨害されるので、基準パルスと反射
パルスは組み合わせられて、振動部分を含む測定信号を
形成する。測定信号の振動部分は指先の影響を表わす。
図１２の曲線を、振幅サンプルの形でサンプリング・ゲ
ートから出力されたものとして、図１３に示す。図１３
の振幅サンプルはＡＤ変換器を通じて処理され、ＡＤ変
換器の構造を図１４に示す。

【００３５】図１５に、振幅サンプルをＡＤ変換器でデ
ィジタル化したものとして表示する。ディジタル化され
た振幅サンプルの計数は、メモリ部分において実施さ
れ、メモリ部分の内部構造を図１６に示す。図１６のリ
ングカウンタは「市販のもの」であり、ゲートは１例で
はカスケード式フリップフロップである。メモリ部分の
メモリ・サブ部分をコンパイルするために使用される構
成要素は、従来型のものである。

【００３６】動作において、図１５のディジタル化され
たパルスは、図１３の曲線の初期立上り時間を表すスパ
イクで始まり、所定の時間間隔ｔｏ毎にカウントされ
る。カウントされる各間隔について間隔カウントＮｉｎ
ｔが決定され、累積カウントすなわち全カウントＮｔｏ
ｔが複数の時間間隔を通じて累計される。カウント・プ
ロセスは、カウント間隔Ｎｉｎｔが所定の間隔カウント
Ｎｄｅｓと異なる値となるまで、またはＮｔｏｔの所定
値が達成されるまで続く。Ｎｔｏｔの所定値に到達した
場合には、計数プロセスは新規に始まる。任意の時間間
隔について、ＮｉｎｔがＮｄｅｓとは指定されたマージ
ン、すなわちｅＭＡＲだけ異なる場合には、計数プロセ
スは停止し、Ｎｔｏｔすなわちプログラム識別可能なカ
ウントに対応するカウントが、コンピュータなどの入出
力部分による使用のために、メモリに記憶される。

【００３７】動作の一例を図１５で理解することができ
る。各間隔ｔｏについて、サンプリング・ゲート（図１
１）におけるパルスの大きさがＥｏ、すなわちパルス４
６の大きさであるかぎり、間隔カウントすなわちＮｉｎ
ｔは３である。Ｅｏが反射波Ｅｒの大きさで補足される
と、間隔カウントはｅＭＡＲだけ増加して４となる。
Ｎｉｎｔの値がＮｄｅｓよりｅＭＡＲだけ異なるとすぐ
に、カウンタ４０はオフとなり、累積カウントつまりプ
ログラム識別可能カウント、すなわちＮｔｏｔは、この
瞬間まで累算される。次にプログラム識別可能カウント
が使用され、コンピュータ用の入出力情報を生成する。
後で理解されるように、上の例で選択された間隔カウン
トの値は任意であり、実際の動作では大きく変化する可
能性がある。

【００３８】図１７に、上述の回路の多くを含むネット
ワークを番号６６で示す。ネットワーク６６は、サンプ
リング回路６８、計数回路７０、及び入出力インターフ
ェース回路７２を含む。サンプリング回路６８は、線１
４ならびにトリガ７４およびパルス発生器２４に接続さ
れたカップラ３７を含む。

【００３９】計数回路７０は、時間基準発振器、サンプ
リング・ゲート、及び「時間間隔・距離変換回路７６」
を含み、これらのすべては結合して動作し、パルス増幅
器・シェーパ３６ならびにゲート発振器カウンタ４０の
機能を提供する。回路７０と図１１の実施例が等価であ
ることを示すために、括弧付き番号（１）〜（４）を用
いて共通構成部分を強調した。

【００４０】回路７６は、指先が線１４にタッチする時
間間隔に関するプログラム識別可能カウントを生成す
る。回路７６は、プログラム識別可能カウントを、線１
４の最初の点から指先が線１４に触れる点までの距離を
表す長さＬに変換するために、下記の式を使用する。

【００４１】Ｌ＝［（ｃ）（ｔ）］／［２．０（ε_R）
^1/2］ただし、ｃ＝真空中の光の速度ｔ＝（入射パルスと反射パルスの間の）時間 ε_R ＝比誘電率（誘電率）。

【００４２】回路７６は入出力インターフェース回路７
２と通信して、距離パラメータをコンピュータ使用のた
めに適切な入出力情報に変換する。当然認識されるよう
に、この情報を、入出力情報を生成するために座標の形
に置く必要はない。これは、情報を複数の軸について集
めなければならない従来の技術とは正反対である。

【００４３】入出力インターフェース回路７２は、コン
ピュータ関連ハードウエア論理とソフトウエアが、プロ
グラム識別可能カウントすなわち距離を入出力として取
り扱うことができるようにする。ＰＣ制御プログラム・
ブロックはカーソル位置肯定応答論理と共働してコンピ
ュータ用の割込みを提供し、このためパルスは信号導通
線１４を伝送されることができ、タッチ・ロケータ論理
はカーソル位置肯定応答論理によって座標に配位される
ことができることを、認識すべきである。

【００４４】上記の説明は、非常に簡単で、しかも効果
的なタッチ感知オーバーレイに向けられている。このオ
ーバーレイは、製作が容易であり、特に柔軟な設計様式
を持つ。さらに、オーバーレイ上で構成できる座標位置
の数は十分に大きくて、任意のタッチ・スクリーン配置
で要望される事実上すべてのオプションを提供する。最
後に、オーバーレイは、その座標決定能力に影響するこ
となく、２次元表面と３次元表面とで同じ機能で採用可
能である。オーバーレイは複数次元での座標決定の能力
を有し、それは実際は１つの測定値、すなわちその能力
を満たすための時間のみを使用することを、先ず留意す
べきである。

【００４５】

【発明の効果】当業者は多くの利点を理解できよう。

【００４６】本発明の１つの利点は、極めて経済的であ
ることである。特に、本発明では、必要なものは、ほと
んどプラスチック基板上の導電性材料の簡単なエッチン
グのみであるから、製造が簡単である。座標決定装置を
実現するには、エッチングされた板と共に、容易に入手
できるいくつかの構成要素のみを必要とする。実際に、
この装置を実現するために使用される論理は、１つのチ
ップの上で実現される能力がある。本発明は容量型装置
または波伝播装置よりも実施が安価で、現存のソフトウ
エアおよびマイクロコードで容易に確認されるキーボー
ド走査コードによって、自由選択で使用可能である。

【００４７】本発明の他の利点は、その設計上の柔軟性
によって、タッチ・オーバーレイ技術では通常見られな
い多くの機能を提供することである。第１に、本装置は
薄いプラスチック材料で製造されることができ、この材
料はポリエチレン・テレフタレートなどの非極性材料で
あることが望ましく、そのため既存のスクリーンに直接
適用できる。スクリーンに適用すると、本装置は、爆縮
を含むために追加安全オプションとして役立つ。第２
に、オーバーレイ上の信号導線の蛇行パターン構成の結
果として、オーバーレイは惑光防止フィルタとして役立
つことができる。第３に、信号導線はどのような誘電性
表面にも容易にエッチングできるので、オーバーレイの
適用では事実上寸法の制約はない。すなわち、オーバー
レイは小さなスクリーンに、大きなスクリーンと同様に
容易に適用できる。最後に、オーバーレイは３次元対象
物についての使用に適合することができ、３次元座標を
精密かつ正確に単一信号から決定する能力を有する。

【００４８】本発明のさらに他の利点は、それが高度の
性能を提供することである。オーバーレイ上に構成でき
る多くの座標位置の数は多く、任意のタッチ・スクリー
ン配置で望まれるような、事実上あらゆるオプションを
提供するのに十分である。実際に、非常に望ましい結果
を達成するには最低量の測定と処理が必要である。最後
に、この技法は適用が簡単で、理論的に十分に備ってい
るので、エラーが極めて少ない結果を達成することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるタッチ・スクリーン・オーバーレ
イの基本表示線図である。

【図２】タッチ・スクリーン・オーバーレイの原型を実
現するために使用されたプリント回路板の平面図であ
る。

【図３】図２のプリント回路板の透視側面図である。

【図４】タッチ・スクリーン・オーバーレイに沿って発
生したパルスの略図である。

【図５】タッチ感知オーバーレイの使用中に開発された
回路の略図である。

【図６】タッチ感知オーバーレイを重ね合せた短絡回路
の平面図である。

【図７】タッチ感知オーバーレイに沿って発生した基準
電圧の時間・大きさのグラフ図である。

【図８】タッチ感知オーバーレイの一部に沿って取られ
た基準電圧の時間・大きさのグラフ図である。

【図９】タッチ感知オーバーレイの第１点において妨害
された図８の基準信号を示す図である。

【図１０】タッチ感知オーバーレイの第２点において妨
害された図８の基準信号を示す図である。

【図１１】パルス増幅器・シェーパを実現するために使
用される回路、ならびにタッチ感知オーバーレイのため
のゲート発振器カウンタの両方を示す略図である。

【図１２】指先によって妨害されたタッチ感知オーバー
レイのグラフ・アナログ図である。

【図１３】振幅サンプルの形で処理された図１２の曲線
を示す図である。

【図１４】図１１の配置で使用されるアナログ・ディジ
タル変換器の内部構造の略図である。

【図１５】図１３の曲線をディジタル化した形で示す図
である。

【図１６】図１１の配置のメモリを実現するために使用
されたハードウエアの略図である。

【図１７】タッチ感知オーバーレイとコンピュータとを
インターフェースするために採用されたネットワークの
略図である。

【符号の説明】

１０タッチ感知オーバーレイ１２基板１４信号導線１６接地線２０コネクタ２２第１端２４信号発生器２６第２端２８負荷３２第１端３４第２端３６パルス増幅器・シェーパ３７カップラ４０発振器カウンタ４６反射信号パルス４８パルス４９短絡板５０基板６０妨害基準特性６８サンプリング回路７０計数回路７２入出力インターフェース回路７４トリガー７６時間間隔・距離変換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デニス・モーガン・テーラーアメリカ合衆国28212、ノースカロライナ州、シャーロット、ローレンス・オール・ロード 5610 (56)参考文献特開昭53−89321（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−115286（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１端と第２端を備えた１本の信号導線
と、第１端と第２端を備えた接地導線であって、上記信
号導線と平行に配置された接地導線と、上記信号導線及
び上記接地導線を折り返し蛇行パターンで支持するため
の支持手段とを備え、上記信号導線と上記接地導線がそ
の長さに沿った任意の点で導電性物体によって接触され
たときに上記第１端から見たインピーダンスが変化する
ようになっているタッチ感知導線配列と、上記信号導線の上記第１端に接続されて、上記一端に測
定信号を与える信号発生器であって、上記信号導線に導
電性物体が接触しないときは所定時間間隔にわたって所
定の電圧特性を呈するが上記信号導線と上記接地導線と
が導電性物体によって接触されたときには該接触された
点における反射により上記所定の電圧特性から所定の変
位を呈するような上記測定信号を与える信号発生器と、上記信号導線の上記第２端に接続された上記信号導線の
特性インピーダンスに等しいインピーダンスの電気的負
荷と、上記信号導線の上記第１端に接続され、測定信号の反射
による上記所定の変位を上記第１端において測定して上
記反射が生じる時間間隔を決定するための処理装置であ
って、該時間間隔を上記信号導線に沿った地点の１つと
対応させるための相関手段を含む処理装置と、からなる、座標決定装置。