JPH0950347A

JPH0950347A - タッチパネル入力装置

Info

Publication number: JPH0950347A
Application number: JP20454095A
Authority: JP
Inventors: 英三 ▲高▼橋; Eizo Takahashi; Chiharu Kaburagi; 千春鏑木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、タッチパネル入力装置及び前記装置
の搭載機器内部のスイッチング電源回路の起動・休止を
制御することにより、電源回路からのノイズを低減し、
各機能ブロックを自由に配置することによって、タッチ
位置検出性能を落とすこと無く、装置の小型化を実現す
る。【解決手段】タッチパネル１０と、タッチ位置検出信号
検波部６と、検波部６の出力をサンプリングする変換部
７と、電源８と、電源制御部１とを有し、変換部７の動
作中は電源制御部１からの制御信号に基づいて電源の動
作を休止する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は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、図３，図４に示す
様なものであった。図３は表面弾性波（超音波）方式タ
ッチパネル入力装置のブロック図である。図ではタッチ
パネル１０と各部を制御するＣＰＵ１、送信部２、Ｘ／
Ｙ方向切り替え部３、４、増幅部５、検波部６、Ａ／Ｄ
変換部７、ＲＡＭ９及びこれらに作動電圧を供給する電
源８によって構成されている。ここで、電源８は＋５Ｖ
を作動電圧としてＣＰＵ１、増幅部５、検波部６、Ａ／
Ｄ変換部７及びＲＡＭ９に供給する。また、＋１２Ｖ及
び−１２Ｖは表面弾性波の送信電圧として送信部２に供
給される。±１２Ｖ電源は＋５Ｖから昇圧型スイッチン
グ方式により、−１２Ｖは反転型スイッチング方式によ
りそれぞれ生成される。

【０００３】次にタッチパネル上のタッチ位置は次の様
にして検出される。ここでは、Ｘ方向の位置検出につい
て説明するが、Ｙ方向の位置検出も同様にして行われ
る。ＣＰＵ１によって制御される送信部２は、表面弾性
波を発生させる電気信号を送信手段ＴＸ１２又は送信手
段ＴＹ１１に送出する。送出方向はＸ／Ｙ方向切り替え
３によって選択され、この場合にはＸ方向、即ち送信手
段ＴＸ１２が選択されるものとする。

【０００４】パネル１０上に配置された送信手段ＴＸ１
２からパネル１０上にｔｗ１の期間送出された表面弾性
波は、パネル１０上に配置された反射素子群４０によっ
て一部は反射され、残りは透過されてパネル上のＸ軸に
平行な複数の経路に分岐する。各経路に分岐し進行する
表面弾性波は経路長が異なるのでこれに対応した時間差
を持つ。また、この時間差を持って反射素子群４０−４
１間を進行する表面弾性波は、パネル１０の経路上に柔
らかい材質の物質が接触している場合にはこれに吸収さ
れて減衰を受ける。そして、分岐した表面弾性波は更に
反射素子群４０とそれぞれ対峙して設けられた次の反射
素子群４１によってＸ軸に平行な方向に偏向され、パネ
ル上の受信手段ＲＸ１４に送信終了時刻からｔｗ２だけ
遅れて到達する。受信手段１４によって受信され、電気
信号に変換された表面弾性波はＸ／Ｙ方向切り替え部４
を通り、増幅部５によって増幅され、検波部６によって
検波される。検波された受信信号は、理想的には図５の
ｔｗ３間に示す様な波形になる。そして受信信号波形は
Ａ／Ｄ変換部７によってサンプリングされＲＡＭ９に格
納される。以上の処理を非タッチ時とタッチ時とについ
て行い、これらの信号波形を比較して減衰を示す箇所を
検出することによりタッチ位置を得る。

【０００５】図４は抵抗膜方式タッチパネル入力装置の
ブロック図である。タッチパネルは、抵抗膜１５、１
６、これらへ供給する電源を切り替えるＳＷ１、２、こ
れらを制御するＣＰＵ１、Ａ／Ｄ変換部７、及び各部に
電源を供給する電源１７によって構成されている。この
タッチパネルにつき、以下にＸ方向のタッチ位置の検出
方法を説明する。抵抗膜１５はＹ座標の検出及びＸ方向
検出時の信号伝達手段の役割をし、抵抗膜１６はＸ座標
の検出及びＹ方向検出時の信号伝達手段の役割をしてい
る。

【０００６】抵抗膜１５のＹ方向の両端に電極が接続さ
れており、ＳＷ１をＯＮ状態にすると抵抗膜の縦方向、
即ちＹ方向に、Ｘ座標に依存しない一様な電圧が印加さ
れる。また、ＳＷ２をＯＮ状態にすると抵抗膜１６のＸ
方向に、Ｙ座標に依存しない一様な電圧が印加される。
抵抗膜１５、１６は共に均一な抵抗分布を有するので抵
抗膜上の各位置における電圧は各方向の位置に比例す
る。タッチがなされると抵抗膜１６と抵抗膜１５とがタ
ッチ位置において接触し、抵抗膜１５には抵抗膜１６上
の接触位置に対応する電圧が信号として出力される。そ
してこの電圧をＡ／Ｄ変換部７によりサンプリングす
る。サンプリング値の最大値は抵抗膜１６の両端にかけ
られている電位差に対応する値であるので、サンプリン
グ値と最大値との比を用いてタッチ位置を検出すること
ができる。

【０００７】以上説明したように、従来のタッチパネル
入力装置の位置検出方法においては、その検出精度が被
サンプリング信号のＳ／Ｎ（信号／雑音）比に大きく影
響される。そのため装置に用いる電源としては、出力電
圧を安定化する方式としてドロッパー方式を採用したも
のが用いられる。また、図３中の電源８では、図４中の
電源１７に示す様なスイッチング方式の電源を用いる場
合には、スイッチングノイズを充分に抑制するため遮断
周波数の充分に低いフィルターをつける必要があった。
また、スイッチング方式の電源回路は、チョークコイル
を必要とし、外部に磁界を発生させる原因となるので、
電源からの輻射ノイズを低減するために、電源部分にシ
ールドを施し、且つなるべく遠いところに配置するなど
の対策が必要であった。

【０００８】

【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、タッチパネル入力装置を小型化する場合、また
は別の機器に搭載する場合には、以下の問題を有してい
た。第１に、使用する電源としてドロッパー方式を採用
した場合には効率が悪いので発熱量が多く、放熱を考慮
して電源のために大きな空間を用意する必要があり、機
器の小型化、省エネルギー化の妨げとなっていた。第２
にスイッチング方式の電源を使用した場合には、上述の
ように電源及び部品の配置に制約を受け、タッチパネル
制御と電源部分との間隔を充分に確保しなければならな
いことから、やはり装置を小型化する上で障害となって
いた。また、他の機器に搭載される場合には、供給電源
電圧が単一ということは希で多電源が必要な場合が多
く、スイッチング電源により多種の電圧を作ることが便
宜である。このように電源にスイッチング方式を採用
し、タッチパネル入力装置に内蔵した場合、タッチパネ
ル入力制御部分に充分なノイズ対策を施した場合であっ
ても、信号出力の最終段に当該信号の入力側から重畳さ
れるノイズは抑制することが出来ない。

【０００９】図５は表面弾性波方式タッチパネル入力装
置で電源を比較的離した場合の受信信号波形を示す。更
に図６は電源をタッチパネル入力装置に近づけた場合
で、ノイズの影響を受けた受信信号波形を示す。図８も
同様に抵抗膜方式タッチパネル入力装置で電源ノイズの
影響を受けた場合の信号波形を示す。このように、信号
にノイズが重畳した場合、タッチパネル入力装置では、
検出位置のバラツキを小さくするため、検出処理を繰り
返し行って平均化するなどしている。この場合には、タ
ッチパネル入力装置の検出速度が低下し、また消費電力
が増加する。更に、現在タッチパネル入力装置で扱われ
る信号の周波数帯域は数ＫＨｚ〜数百ＫＨｚである。一
方、スイッチング電源のスイッチング周波数は数十ＫＨ
ｚ〜数百ＫＨｚである。このように信号とノイズとの周
波数帯域が接近していることから、フィルタによってこ
れらを弁別してノイズを低減することは難しい。

【００１０】本発明はこのような欠点を解決するために
なされたものであり、入力電源の種類を増加することな
く、機器内部の電源ノイズを抑制し、Ｓ／Ｎ比を改善す
ることにより、タッチパネル入力装置の性能（分解能・
応答速度・消費電力）を損なうことなく、装置及び搭載
機器の小型化を実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のタッチパネル入力装置は、タッチパネルに
検出信号を送出する検出信号送信手段と、検出信号に対
応してタッチパネルから得られるタッチ位置検出信号を
サンプリングするサンプリング手段と、少なくとも当該
タッチパネルに入力装置に動作電力を供給する電源手段
と、電源手段の作動を許可及び禁止する電源制御手段と
を有し、電源制御手段はサンプリング手段の動作中は電
源手段の作動を禁止することを特徴とする。

【００１２】この場合において、電源制御手段は、検出
信号送信手段による検出信号の送出から所定の期間の経
過に基づいて電源手段の作動を禁止するとともに、作動
の禁止から所定の期間の経過に基づいて電源手段の作動
を許可するようにしてもよい。また、これらの場合に
おいて、電源手段を定電圧電源手段とした場合には、電
源手段の作動の禁止は、電源手段の出力電圧の帰還の停
止によって行われるとともに、電源手段の作動の許可
は、電源手段の出力電圧の帰還の回復によって行われる
ようにすることが望ましい。この場合において、電源手
段は出力容量を有し、その容量は電源手段の作動禁止期
間における出力電圧変動が、電源手段に接続される負荷
に許容される値より小さいことが望ましい。

【００１３】

【作用】本発明の上記の構成によれば、タッチパネルの
タッチ位置の検出を行う場合、検出を行うために送信回
路手段を通して、タッチパネルに検出信号が送られる。
タッチパネルに送られた検出信号により、タッチパネル
からタッチ位置を表す検出信号が出力される。その信号
をサンプリング手段で量子化し格納する。このサンプリ
ング期間に電源回路の動作を停止すると、電源手段によ
るスイッチング動作等が行われなくなる。従って受信信
号波形に重畳されていたノイズはその期間消滅し、純粋
な信号のみとなる。サンプリングが終了すると電源の動
作が再開される。但し、停止期間が長いと、再起動した
ときに出力電圧が安定するまでに長い時間が必要となる
ので、停止期間と動作期間のデューティ比を負荷の特性
を考慮して決定する。また、出力に容量を付加し、この
容量の値を負荷に対応して設定することにより電源の作
動を停止している期間の電圧変動を充分小さく抑えるこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態におけ
る表面弾性波方式タッチパネル入力装置の構成図で、図
７は図１の表面弾性波方式タッチパネル入力装置の構成
における各部の動作タイミングを示す図である。図１に
示すタッチパネル入力装置は、スイッチ３０をＯＮにし
て電源を投入し、各部に電圧が安定に供給されると動作
を開始する。動作が開始されると、ＣＰＵ１はパワーコ
ントロール１をＨＩレベル（トランジスタ３２をＯＮさ
せるのに充分な電位）にして＋１２Ｖ電源部分を起動
し、同時にパワーコントロール２をＬＯＷレベル（トラ
ンジスタ３３をＯＮさせるのに充分な電圧）にして−１
２Ｖ電源部分を起動する。これら正負の電源は表面弾性
波を発生させる送信手段ＴＸ１２及び送信手段ＴＹ１１
を作動させるために使用される。なお、これらの送信手
段としては、圧電素子の様な電気−機械変換素子を用
い、これに所定の周波数の交流電圧を印加することによ
り表面弾性波を発生することができる。

【００１５】電源の起動後、電源出力が所定の電圧に達
すると、ＣＰＵ１はＸ／Ｙ方向切り替え部３、４にて検
出方向を選択し、送信部２で発生させたバースト信号を
選択した方向に対応する送信手段に出力する（図７の例
ではＸ方向を選択）。表面弾性波を発生するためのバー
スト信号は、タッチパネル１０の送信手段ＴＸ１２及び
ＴＹ１１により表面弾性波に変換され送出される。ｔｗ
１の期間送出された表面弾性波は受信手段ＲＸ１４及び
ＲＹ１３により再び電気信号に変換され、Ｘ／Ｙ方向切
り替え部４で所定の方向として選択された後、信号処理
回路に入力される。信号処理回路では受信信号を増幅部
５により増幅し、検波部６により検波する。バースト信
号の送出を終了してから受信信号が発生し始めるまでの
期間ｔｗ２と受信信号の持続期間ｔｗ３とはタッチパネ
ルの大きさ及び表面弾性波の伝播速度により定まる値で
あり、既知であるので、ＣＰＵ１は受信信号が発生し始
めるタイミングでパワーコントロール１及びパワーコン
トロール２をそれぞれインアクティブなレベルに設定
し、その持続期間中（ｔｗ３）、電源の動作を休止す
る。

【００１６】電源の動作休止により当該電源が発生して
いたスイッチングノイズは消滅し、図７に示す増幅検波
後の波形に示す様に、受信信号の持続期間中（ｔｗ３）
は受信信号に重畳されていたノイズが消滅する。そこ
で、この期間にＣＰＵ１はＡ／Ｄ変換部７を動作させ、
受信信号をサンプリングして離散的量子化波形を得る。
そしてメモリへの波形の格納が終了すると、ＣＰＵ１は
パワーコントロール１及びパワコントロール２を再びア
クティブな状態に設定して電源動作を再起動する。こ
の期間、ｔｗ３は数百μｓであり、±１２Ｖ電源は次の
表面弾性波のパネルへの送信を開始するまでの時間は、
タッチパネルの応答速度にもよるが、数ｍｓと±１２Ｖ
の電圧が復帰するには十分な時間である。

【００１７】図２は本発明の他の実施形態であって、抵
抗膜方式タッチパネル入力装置の構成図である。抵抗膜
方式タッチパネル入力装置では表面弾性波を発生するた
めのアクチュエータが不要であるのでタッチパネルの制
御自体はより電圧の低い単一電源で実現することが可能
である。従って、本例では他の装置に組み込まれること
によって、液晶駆動用などの他の電圧を必要とする場合
を示すこととする。

【００１８】ＣＰＵ１は検出する座標の方向に応じてＳ
Ｗ１又はＳＷ２をＯＮ、ＯＦＦ制御する。いま、ＳＷ１
をＯＮにすると、抵抗膜１５にはＹ方向に電圧（＋５
Ｖ）が印加される。タッチが行われていれば、それによ
り抵抗膜１５が撓んで抵抗膜１６と接触し、これを通し
てタッチが行われた位置に対応する電圧信号がＡ／Ｄ変
換部７に入力される。もちろんタッチが行われていなけ
れば電圧信号はＲ３５によりＧＮＤレベルに設定されて
いる。

【００１９】図９は本例における各部の信号波形を示す
図である。パワーコントロール１がアクティブなレベル
の状態では、Ａ／Ｄ変換部７に入力される信号には電源
回路１７のスイッチングノイズが重畳されている。そこ
で、信号が安定しＡ／Ｄ変換動作を行う期間Ｔ１に、Ｃ
ＰＵ１はパワーコントロール１をインアクティブレベル
にし、電源の動作を休止させる。休止期間中に、ＣＰＵ
１はＡ／Ｄ変換部７を動作させ、信号をサンプリングす
る。この後、ＣＰＵ１はパワーコントロール１を再びア
クティブレベルにして電源の動作を再起動する。

【００２０】上記の場合、即ちＳＷ１をＯＮ、ＳＷ２を
ＯＦＦにしてＹ方向のタッチ位置検出を行う例では、ａ
部を通してＡ／Ｄ変換部７に入力される電圧信号は（図
９中のＡ／Ｄ変換部入力電圧）、Ａ／Ｄ変換を行う期間
Ｔ１の間、パワーコントロール１をインアクティブレベ
ルにすることによって電源８の発生するスイッチングノ
イズを除去される。同様にしてＸ方向のタッチ位置検出
はＳＷ１をＯＦＦ、ＳＷ２をＯＮにして行われる。この
場合、電源の動作を休止している期間Ｔ１，Ｔ２はいず
れも数十μｓであり、休止による電圧変動は、電圧供給
を受ける回路の動作には影響を与えない。従って、電源
の動作の休止とは供給電圧の安定化動作を休止するので
あり、電源の供給自体を休止するものではないことに注
意する必要がある。

【００２１】本実施形態では、電源動作を休止させる手
段として、電源用ＩＣの出力電圧フィードバック用端子
を操作し、電源用ＩＣを休止状態にするには、フィード
バック端子に内部基準電圧より高い電圧を供給すること
により可能である。（内部基準電圧はＩＣの動作電圧か
ら生成するので、一般的に動作電圧より低い）また、装
置によって高速応答性を要しない場合は、電源ＩＣ２９
の電源ＳＷ３０を電気的スイッチに置き換えて実現でき
る。また、電源ＩＣによっては、スイッチングトランジ
スタの最大ＯＮ時間を設定できるものもあり、その最大
ＯＮ時間設定を０にすることによっても実現できる。こ
の方法はＩＣに最大ＯＮ時間設定用の端子が付加されて
おり、その端子電圧のレベルにより設定可能となってい
る。この場合、その端子をどちらかに確定することで可
能となる。これらの方法は、電源用ＩＣの主電源（電源
端子）をＯＮ／ＯＦＦするよりは安定な休止・起動動作
が可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電源
としてスイッチング方式を採用した場合でも構成要素の
配置をノイズの影響を考慮せずに自由に行うことができ
るため、タッチパネル入力装置及びこれを搭載した機器
の小型化が実現できる。また、タッチ位置を検出する際
のＳ／Ｎ比を改善することが可能となるので、タッチパ
ネルの分解能を上げるための検出信号の重複取り込みや
それらの平均化の処理が不要となり、応答速度の向上及
び消費電力の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す表面弾性波方式タッ
チパネル入力装置の構成図。

【図２】本発明の他の実施形態を示す抵抗膜方式タッチ
パネル入力装置の構成図。

【図３】従来技術の例を示す表面弾性波方式タッチパネ
ル入力装置の構成図。

【図４】従来技術の例を示す抵抗膜方式タッチパネル入
力装置の構成図。

【図５】図３の構成で理想的な場合の受信波形を示す
図。

【図６】図３の構成により小型化した場合の信号波形を
示す図。

【図７】図１に示す例における受信波形を示す図。

【図８】図４の構成により小型化した場合の信号波形を
示す図。

【図９】図２に示す例における信号波形を示す図。

【符号の説明】１・・・ＣＰＵ２・・・送信部３・・・Ｘ／Ｙ方向切り替え４・・・Ｘ／Ｙ方向切り替え５・・・増幅部６・・・検波部７・・・Ａ／Ｄ変換部８・・・電源９・・・ＲＡＭ１０・・・タッチパネル１１・・・送信手段ＴＹ１２・・・送信手段ＴＸ１３・・・受信手段ＲＹ１４・・・受信手段ＲＸ１５・・・抵抗膜１６・・・抵抗膜１７・・・電源１８・・・Ｙ方向電源ＳＷ（＋）１９・・・Ｙ方向電源ＳＷ（−）２０・・・Ｘ方向電源ＳＷ（＋）２１・・・Ｘ方向電源ＳＷ（−）２２・・・コイル２３・・・入力電源２４・・・トランジスタ２５・・・整流ダイオード２６・・・コンデンサ２７・・・抵抗ａ２８・・・抵抗ｂ２９・・・電源ＩＣ３０・・・電源ＳＷ３２・・・トランジスタ３３・・・トランジスタ３５・・・抵抗３６・・・抵抗４０・・・反射素子群４１・・・反射素子群４２・・・反射素子群４３・・・反射素子群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タッチパネルに検出信号を送出する検出
信号送信手段と、前記検出信号に対応してタッチパネルから得られるタッ
チ位置検出信号をサンプリングするサンプリング手段
と、少なくとも当該タッチパネルに入力装置に動作電力を供
給する電源手段と、該電源手段の作動を許可及び禁止する電源制御手段とを
有し、該電源制御手段は前記サンプリング手段の動作中は前記
電源手段の作動を禁止することを特徴とするタッチパネ
ル入力装置。
【請求項２】請求項１記載のタッチパネル入力装置に
おいて、前記電源制御手段は、前記検出信号送信手段に
よる前記検出信号の送出から所定の期間の経過に基づい
て前記電源手段の作動を禁止するとともに、該作動の禁
止から所定の期間の経過に基づいて前記電源手段の作動
を許可することを特徴とするタッチパネル入力装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のタッチパネル入力
装置において、前記電源手段は定電圧電源手段であり、前記電源手段の作動の禁止は、前記電源手段の出力電圧
の帰還の停止によって行われるとともに、前記電源手段の作動の許可は、前記電源手段の出力電圧
の帰還の回復によって行われることを特徴とするタッチ
パネル入力装置。
【請求項４】請求項３記載のタッチパネル入力装置に
おいて、前記電源手段は出力容量を有し、該容量は前記
電源手段の作動禁止期間における出力電圧変動が、前記
電源手段に接続される負荷に許容される値より小さいこ
とを特徴とするタッチパネル入力装置。