JPH1011219A

JPH1011219A - タッチパネル位置入力装置付き情報機器

Info

Publication number: JPH1011219A
Application number: JP18143296A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Yoshida; 昌和吉田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ディジタル値に変換された座標値が制限され
たビット数であっても座標値の解像度を向上させること
ができるアナログ方式タッチパネルを備えた情報機器を
提供する。【解決手段】表示装置の表示面に設置され、透明な抵
抗膜層を有する透明板を２枚積層したアナログ方式タッ
チパネル位置入力装置を備えた情報機器において、それ
ぞれの透明板には抵抗膜層と導通し、且つ各透明板の対
向する二つの辺に沿った２つの基本電極と、少なくとも
一方の透明板の二つの基本電極の間であって、該基本電
極と平行に抵抗膜層に導通した状態で設けられた一つま
たは複数の透明な付加電極と、少なくとも一方の透明板
に設けられた二つの基本電極のうち一方の基本電極を前
記付加電極に切換える電極切換え手段とを備え、タッチ
パネル位置入力装置の押下位置を検出する電圧を測定す
る際に二つの基本電極間における電圧を測定するか若し
くは一つの基本電極と付加電極間における電圧を測定す
るか切り替えることを可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示装置の表示面に
配設されたアナログ方式タッチパネル位置入力装置を備
えた情報機器に係り、特に入力される位置データの解像
度を高めることができるタッチパネル位置入力装置付き
情報機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】アナログ方式タッチパネル位置入力装置
（以下、タッチパネルと称す）は、図１０（ａ）に示
すように透明な板状の抵抗膜層２１を備えた二つの透明
板を積層しており、押圧位置に応じて抵抗値が変化し、
この抵抗値の変化を測定することにより位置測定を可能
としており、このようなタッチパネルの等価回路は図１
０（ｂ）の如く表すことができる。なお、図１０（ａ）
及び（ｂ）において、符号Ａ〜Ｄは端子、符号Ｑは接触
点を示しており、この接触点ＱのＸ座標（水平方向）は
ＡＢ間に電圧を与えたときの端子ＣまたはＤの電圧で与
えられ、Ｙ座標（垂直方向）はＣＤ間に電圧を与えたと
きの端子ＡまたはＢの電圧で与えられる。したがって、
入力ペンなどを動かしながら連続的に接触点Ｑを動か
し、その一連のＱ点の座標を電圧値として連続的に検出
することができる。しかし、このようなタッチパネルか
ら得られた座標値は様々な原因により誤差を含んでい
る。すなわち、このタッチパネルは、座標値誤差の原因
として、指先で押す力のばらつきに伴う二つの透明板の
接触領域の変化、接触抵抗の変化、抵抗膜層の抵抗値の
初期ばらつきおよび経年変化などを有している。さら
に、例えばタッチパネルの下面に配設される表示装置の
Ｘ方向（水平方向）の画素数が５１２の場合あって
も、座標値は一般に８ビット（０〜２５５）で表される
ことが多く、座標値の解像度が表示装置の解像度の２分
の１であるという問題を有している。このような座標値
誤差のうち、抵抗膜層の初期ばらつきおよび経年変化を
解決する方法としては、キャリブレーションによる方法
が提供されている。特開平５−８０９２２号公報に示さ
れたタッチパネルは、このようなキャリブレーションに
よる方法の一つであり、キャリブレーションを自動的に
実現する方法を提供している。また、特公平７−３６５
１号公報に示されたタッチ入力検出方式では、上記のよ
うな原因により誤差が発生することを前提として、エラ
ー検出方法に関する提案を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制限さ
れたビット数のＡＤ変換器を使用して座標値の解像度を
向上させる方法については従来技術においては提供され
ておらず、依然として座標値の解像度は表示装置の解像
度以下であるという問題点があり、上記特公平７−３６
５１号公報に示されたような誤差の発生を前提とした方
法も真の解決とはならない。そこで、本発明の課題は上
記のような従来技術の問題を解決し、ディジタル値に変
換された座標値が制限されたビット数であっても座標値
の解像度を向上させることができるアナログ方式タッチ
パネルを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、請求項１記載の発明では、表示装置の表示面に設
置され、透明な抵抗膜層を有する透明板を２枚積層した
アナログ方式タッチパネル位置入力装置を備えた情報機
器において、それぞれの透明板には抵抗膜層と導通し、
且つ対向する二つの辺に沿った２つの基本電極と、少な
くとも一方の透明板の二つの基本電極の間であって、該
基本電極と平行に抵抗膜層に導通した状態で設けられた
一つまたは複数の透明な付加電極と、少なくとも一方の
透明板に設けられた二つの基本電極のうち一方の基本電
極を前記付加電極に切換える電極切換え手段とを備え、
タッチパネル位置入力装置の押下位置を検出する電圧を
測定する際に二つの基本電極間における電圧を測定する
か若しくは一つの基本電極と付加電極間における電圧を
測定するか切り替えることを可能としたことを特徴とす
る。また、請求項２記載の発明では、請求項１のタッチ
パネル位置入力装置付き情報機器において、タッチパネ
ル位置入力装置へ供給する電力を変更可能に構成したこ
とを特徴とする。また、請求項３記載の発明では、請求
項２のタッチパネル位置入力装置付き情報機器におい
て、電圧測定時に付加電極と一方の基本電極との間の電
圧を測定するように電極切替手段を切り替えた際に、該
付加電極と基本電極間に供給する電力を少なくする低消
費モードに変更したことを特徴とする。

【０００５】

【作用】上記のような構成にしたので、請求項１記載の
発明では、例えば通常はタッチパネル上のタッチ位置が
２画素分ずれたとき検出座標値が１だけ変化するが、基
本電極と付加電極との間の電圧を測定する、すなわち、
タッチパネル上の入力可能範囲を半分にすることによっ
て、タッチ位置が１画素分ずれたとき検出座標値が１だ
け変化し、高精度な位置検出が可能となる。請求項２記
載の発明では、タッチパネル位置入力装置付き情報機器
の省電力化が可能になる。請求項３記載の発明では、タ
ッチパネルのタッチ位置の測定の際に、基本電極と付加
電極との間の電圧を測定する場合に、基本電極間の電圧
を測定する場合と比較して供給電力を低減することによ
って座標値の解像度を低下させずに省電力化が可能にな
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した形態例に基づ
き、本発明に係るタッチパネル位置入力装置付き情報機
器を詳細に説明する。図１は本発明に係るタッチパネル
位置入力装置付き情報機器の斜視図である。図示したよ
うに、この情報機器は、透明な部材により構成したタッ
チパネル１、液晶ディスプレイなどの表示装置２、電源
３、電源スイッチ４などを備えている。図２は図１に示
した情報機器の構成ブロック図であり、ＣＰＵ５、プロ
グラムを内蔵したＲＯＭ６、ＲＡＭ７、タッチパネル１
を制御するタッチパネル制御部８、表示装置２を制御す
る表示制御部９などを備えている。なお、図１および図
２からも明らかなようにタッチパネル１は表示装置２の
表示面上に配設されている。上記のような構成の情報機
器は次のように動作する。まず、ＣＰＵ５が、ＲＯＭ６
に内蔵されたプログラムに従って、表示させるデータ
（キースイッチを表示させるデータを含む）を表示制御
部９へ送り、該表示制御部９は前記データを表示装置２
へ送出し、該データに応じた内容が表示装置２に表示さ
れる。タッチパネル１は透明な部材により構成されてい
るため、利用者はタッチパネル１を介して表示装置２に
表示されたキースイッチを見ることができ、該表示され
たキースイッチを指で押すことにより表示されたキース
イッチに対応するタッチパネル１の一部分を押し、その
押された部分の座標値（入力位置座標データ）がタッチ
パネル制御部８により取得され、ＣＰＵ５に渡される。
こうして、ＣＰＵ５は取得した座標値からどのキースイ
ッチが押されたかを認識し、押されたキースイッチに対
応した処理を実行する。

【０００７】図３（ａ）は本発明の第１の形態例を示す
タッチパネル１の要部斜視図、（ｂ）はその説明図であ
る。また、図９（ａ）、（ｂ）には、従来のタッチパネ
ルの要部斜視図及びその説明図を図３（ａ）、（ｂ）と
の対比のために表示した。

【０００８】まず、従来のタッチパネルについて簡単に
説明すると、図９（ａ）に示すように、２枚の透明板１
１ａ、１２ａが対向し、且つ図には現われないがそれぞ
れの透明板１１ａ、１２ａの対向面には透明な抵抗膜層
が設けられている。また透明板１１ａの対向する２辺に
は引き出し線を有する透明電極Ｘ１、Ｘ２が抵抗膜層に
接触するように配設されている。なお、同図では透明電
極Ｘ１、Ｘ２が透明板１１ａの上面に配設されているよ
うに見えるが実際は下面に配設されている。また、透明
板１２ａの対向する２辺（透明板１１ａとは９０度ずれ
た対向辺）にも、同様に透明電極Ｙ１、Ｙ２が配設され
る。

【０００９】図９（ｂ）は上記した対向する上下の抵抗
膜層などを示す等価回路を含んだ説明図であり、図にお
いてＱは接触点である。また、４個のスイッチＳＷ１〜
ＳＷ４は、Ｘ方向（水平方向）の座標値を検出する場
合、図示のようにＳＷ１は電極Ｙ１が未接続状態になる
ようにし、ＳＷ２は電極Ｙ２がＸ座標ＡＤ変換器１３に
接続されるようにし、ＳＷ３はＸ１がグラウンド（ＧＮ
Ｄ）に接続されるようにし、ＳＷ４はＸ２が例えば＋５
Ｖ電源に接続されるようにする。上記において、４個の
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、タッチパネル制御部８によ
り制御可能なように、トランジスタなどで実現される。
また、Ｙ座標値を検出する場合は、上記各スイッチＳＷ
１〜ＳＷ４がＸ座標値を検出する場合の接点と反対側に
切換えられ、このとき電極Ｘ２はＹ座標ＡＤ変換器１４
に接続される。なお、二つのＡＤ変換器１３、１４はタ
ッチパネル制御部８内に設けられている。

【００１０】上記の従来のタッチパネルに対し、本発明
の第１の形態例では、図３（ａ）に一方の透明板１１を
示すように、基本電極Ｘ１、Ｘ２の間（図の例は中央
部）に、基本電極に平行に付加電極Ｘ３を備えている。
この付加電極Ｘ３は細長い透明な電極で、引き出し線を
有している。図３（ｂ）は本発明に係るタッチパネルの
等価回路を含む説明図であり、図９（ｂ）に示した従来
のタッチパネルの等価回路を含む説明図と比較するうえ
で対応している。なお、図３（ｂ）は図３（ａ）に対応
したＸ座標検出部のみを示している。同図においてＳＷ
３は電極Ｘ１のＧＮＤへの接続、Ｘ３のＧＮＤへの接
続、およびＸ１、Ｘ３共に未接続状態という三つの選択
が可能である。なお、Ｙ座標検出側の透明板（図示して
いない、図９の透明板１２ａに相当）についても図３と
同様の構成が可能である。

【００１１】図３（ｂ）に示したスイッチＳＷ３は、通
常モードで動作する場合、Ｘ座標読み取り時、Ｘ１とＧ
ＮＤが接続されるように切換えられる。このとき、この
形態例の透明板１１は図９（ａ）及び（ｂ）に示した透
明板１１ａと全く同じ状態になり、同様に動作する。す
なわち、＋５Ｖ電源から供給された電流がＳＷ４を介し
て透明板１１の抵抗膜層を流れ、電極Ｘ１からＳＷ３を
介してＧＮＤに流れ込む。Ｘ１、Ｘ２間の抵抗分布は均
一であるため、＋５Ｖ電源からＳＷ４、透明板１１の抵
抗膜層及びＳＷ３を介してＧＮＤに電流が流れると、Ｘ
１、Ｘ２間で直線的に電圧が変化し、したがってＱ点
（図９（ｂ）参照）のＸ座標値に比例した電圧がＸ座標
ＡＤ変換器１３（図９（ｂ）のＸ座標ＡＤ変換器１３と
同じ）に入力される。そのため、上記Ｘ座標ＡＤ変換器
１３のディジタル出力値のビット数を８ビットとする
と、Ｑ点がＸ１の位置ではディジタル出力値が０にな
り、中間点では１２８となり、Ｘ２の位置ではアナログ
電圧値が＋５Ｖでは２５５となるように設定される。こ
れは、タッチパネル１の下にある表示装置２のＸ方向画
素数を５１２とすると、２画素分Ｘ方向の位置がずれ
たとき、Ｘ座標ＡＤ変換器１３の出力値が１だけ変化す
ることを意味する。したがって、１画素分の位置の変化
はＡＤ変換器の出力値の変化分としては、０．５になる
が、出力値は整数であるので、０．５の誤差が発生して
しまう。

【００１２】それに対して、付加電極Ｘ３がＧＮＤに接
続された倍精度モードでは、タッチパネル１の左半分
（図３（ａ）の例の場合）は使用不可になるが、右半
分、つまり、表示装置２の右半分の画素数２５６が２５
６のディジタル出力値に対応付けられる。これは、＋５
Ｖ電源から供給された電流が付加電極Ｘ３へ流れ込み、
ＧＮＤへと流れるため、タッチパネル１のＸ方向の中間
点の電圧が０になり、右方へ位置がずれるに従って電圧
が直線的に増加し、電極Ｘ２の位置で＋５Ｖになるため
である。すなわち、表示装置の右半分の画素数２５６の
各画素位置に対してディジタル出力値は０から２５５の
範囲で変化するので、表示装置２の１画素分の位置変化
に対して、ディジタル出力値は１変化し、誤差が発生し
なくなる。

【００１３】図４に、上記形態例のＸ座標読み取り時の
動作フローを示す。以下、図４に従ってこの動作を説明
する。まず、ＣＰＵ５が倍精度モードか否かを判断する
（Ｓ１）。なお、モード設定は、例えば、プログラムに
従ってＣＰＵ５が右半分（または左半分）だけにメニュ
ーを表示したようなときは、タッチパネル１の左半分
（または右半分）の領域が押下されることがないと判断
できるので自動的に行うことができる。上記の判断の結
果、倍精度モードでなければ（Ｓ１、Ｎｏ）、Ｘ座標値
の読み取り時、ＣＰＵ５の指令により、タッチパネル制
御部８はＳＷ３の接続を電極Ｘ１側に切換え（Ｓ２）、
ＳＷ４の接続を＋５Ｖ電源側に切換え、ＳＷ１およびＳ
Ｗ２も前記のようにＸ座標値読み取り時の状態に切換え
る（Ｓ３）。そして、ＣＰＵ５はＸ座標ＡＤ変換器１３
の変換されたディジタル出力ａを取得する（Ｓ４）。さ
らに、ＣＰＵ５はａをｂ倍してＸ座標値を求める（Ｓ
５）。なお、ｂは、ｂ＝最大表示幅画素数／ａの最大値＝５１２／１２８＝
２である。つまり、座標値は表示装置の解像度に対応付け
ている。それに対して、倍精度モードの場合は（Ｓ１、
Ｙｅｓ）、ＳＷ３の接続を電極Ｘ３側に切換え（Ｓ
６）、その他のスイッチはステップＳ３と同様に設定す
る（Ｓ７）。そして、ステップＳ４と同様にしてａを取
得し（Ｓ８）、ａ×ｂ÷２＋最大表示幅画素数／２＝ａ＋１２８で表されるＸ座標を算出する（Ｓ９）。上記において、
最大表示幅画素数／２は有効表示領域開始点、つまり中
間点のＸ座標値である。

【００１４】このように、上記形態例によれば、付加電
極Ｘ３を備えることにより、自動的に状況に応じて有効
入力領域を制限し、ＡＤ変換器の最大値に対応する表示
領域（入力領域）を狭くすることができるので、位置変
化に対するＡＤ変換出力値の変化の比率を大きくでき、
それに応じて読み取り精度を向上することが可能であ
る。なお、上記の形態例は付加電極Ｘ３が１個の２倍精
度の場合で示したが、２個の付加電極Ｘ３により領域を
３分割した３倍精度、３個の付加電極Ｘ３による４倍精
度なども可能である。また、Ｘ座標値についてのみ示し
たが、同様にしてＹ座標値についても可能である。図５
（ａ）、（ｂ）は上述した第１の形態例における表示例
であり、（ａ）は有効入力領域を右半分して２倍精度の
有効性を示した説明図、（ｂ）図が有効入力領域を右端
側３分の１にして３倍精度の有効性を示した説明図であ
る。すなわち、この表示例では表示されたキーをタッチ
パネル１を介して押すことでキー入力を行っている。

【００１５】図６は本発明の第２の形態例を示す説明図
である。この形態例の情報機器は、図示したように、例
えばＳＷ４の切換え端子として、＋５Ｖ電源に直接接続
される端子Ｐ２の他に抵抗Ｒ２（図示の例では１ＫΩ）
を介して＋５Ｖ電源に接続される端子Ｐ１を備えてい
る。このように抵抗Ｒ２を介した電源供給により、状況
に応じて省電力化が可能になる。なお、図６において、
抵抗Ｒ１（図示の例では１ＫΩ）は透明板１１に設けら
れた抵抗膜層である。また、図６にはＸ座標検出部のみ
示しているがＹ座標検出部についても同様に構成されて
いる。上記のように構成することにより、通常電力モー
ド選択時においては、＋５Ｖ電源から直接電源を供給
し、低消費モード選択時においては、＋５Ｖ電源から抵
抗Ｒ２を介して電源を供給する。こうして、通常電力モ
ード選択時においては電極Ｘ２とＸ１の間を５ｍＡ（図
６の例の場合）の電流が流れるのに対して、低消費モー
ド選択時においては２．５ｍＡの電流しか流れないよう
になる。また、第２の形態例のように、抵抗Ｒ２を介し
て電源を供給する代りに、図７に示すように電圧変換器
１５を介して電源を供給しても同様の低電力化を実現で
きる。例えば、図示したように、電圧変換器１５への入
力電圧を＋５Ｖ、出力電圧を＋２．５Ｖとすると、電圧
変換器１５を介した電源供給時においてはＸ２とＸ１の
間を２．５ｍＡの電流が流れることになり、抵抗膜層Ｒ
１で消費される電力は抵抗Ｒ２を介した電源供給の場合
と同様になる。

【００１６】図８に、第２の形態例の動作フローを示
す。以下、図６〜図８によりこの形態例の動作を説明す
る。まず、ＣＰＵ５によって低消費モードか否かが判定
される（Ｓ１１）。例えば、ＣＰＵ５は、第１の形態例
で示した倍精度モードのとき低消費モードと判定する。
低消費モードのときは、上記のように抵抗膜層Ｒ１を流
れる電流が例えば半分になるので、出力電圧（例えばＸ
座標値）も半分になる。これにより、読み取り精度が低
下するが、倍精度のときに電流が半分になる低消費モー
ドにすれば、読み取り精度は通常の精度になる。こうし
て、低消費モードでないと判定された場合（Ｓ１１、Ｎ
ｏ）、タッチパネル制御部８はＳＷ３により電極Ｘ１を
ＧＮＤに接続させると共に、ＳＷ４により電極Ｘ２を＋
５Ｖ電源（Ｐ２端子）に直接接続させる（Ｓ１２）。ま
た、ＳＷ１およびＳＷ２を前記のように接続させる（Ｓ
１３）。そして、ＣＰＵ５はＸ座標ＡＤ変換器１３のデ
ィジタル出力ａを取得し（Ｓ１４）、Ｘ座標値＝ａ×ｂ
（Ｓ５と同じ）を算出する（Ｓ１５）。

【００１７】それに対して、低消費モードと判定されれ
ば（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、タッチパネル制御部８はＳＷ３
により電極Ｘ１をＧＮＤに接続させると共に、ＳＷ４に
より電極Ｘ２を電圧変換器１５の出力（Ｐ１端子）に接
続させる（Ｓ１６）。また、ＳＷ１およびＳＷ２を前記
のように接続させる（Ｓ１７）。そして、ＣＰＵ５はＸ
座標ＡＤ変換器１３のディジタル出力ａを取得し（Ｓ１
８）、Ｘ座標値＝ａ×ｂ×２を算出する（Ｓ１９）。こ
のように、ステップＳ１９においては通常電力モード時
の２倍にするのは電流を半分にした結果、ａの値が半分
になっているためである。このようにして、第２の形態
例によれば、タッチパネル１における電力消費を状況に
応じて少なくすることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項１記載の発明では、例えば通常はタッチパネル上
のタッチ位置が２画素分ずれたとき検出座標値が１だけ
変化するが、タッチパネル上の入力可能範囲を半分にす
ることにより、タッチ位置が１画素分ずれたとき検出座
標値が１だけ変化するように検出することができるた
め、タッチパネルの位置精度（座標値の解像度）が向上
する。また、請求項２記載の発明では、タッチパネル位
置入力装置の省電力化が可能になる。また、請求項３記
載の発明では、座標値の解像度を低下させずに省電力化
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施されるタッチパネル位置入力装置
付き情報機器の斜視図。

【図２】本発明が実施されるタッチパネル位置入力装置
付き情報機器の構成ブロック図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の形態例を示
すタッチパネル位置入力装置要部の斜視図および説明
図。

【図４】本発明の第１の形態例を示すタッチパネル位置
入力装置の動作フロー図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の形態例を示
すタッチパネル位置入力装置要部の説明図。

【図６】本発明の第２の形態例を示すタッチパネル位置
入力装置要部の説明図。

【図７】本発明の第２の形態例を示すタッチパネル位置
入力装置要部の他の説明図。

【図８】本発明の第２の形態例を示すタッチパネル位置
入力装置の動作フロー図。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は従来技術の一例を示すタッ
チパネル位置入力装置要部の斜視図および説明図。

【図１０】（ａ）及び（ｂ）は従来技術の一例を示すタ
ッチパネル位置入力装置要部の説明図。

【符号の説明】

１・・・タッチパネル位置入力装置、２・・・表示装
置、３・・・電源、４・・・電源スイッチ、５・・・Ｃ
ＰＵ、６・・・ＲＯＭ、７・・・ＲＡＭ、８・・・タッ
チパネル制御部、９・・・表示制御部、１１・・・透明
板、１３・・・Ｘ座標ＡＤ変換器、１４・・・Ｙ座標Ａ
Ｄ変換器、１５・・・電圧変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示装置の表示面に設置され、透明な抵
抗膜層を有する透明板を２枚積層したアナログ方式タッ
チパネル位置入力装置を備えた情報機器において、それ
ぞれの透明板には抵抗膜層と導通し、且つ各透明板の対
向する二つの辺に沿った２つの基本電極と、少なくとも
一方の透明板の二つの基本電極の間であって、該基本電
極と平行に抵抗膜層に導通した状態で設けられた一つま
たは複数の透明な付加電極と、少なくとも一方の透明板
に設けられた二つの基本電極のうち一方の基本電極を前
記付加電極に切換える電極切換え手段とを備え、タッチ
パネル位置入力装置の押下位置を検出する電圧を測定す
る際に二つの基本電極間における電圧を測定するか若し
くは一つの基本電極と付加電極間における電圧を測定す
るか切り替えることを可能としたことを特徴とするタッ
チパネル位置入力装置付き情報機器。
【請求項２】請求項１のタッチパネル位置入力装置付
き情報機器において、タッチパネル位置入力装置へ供給
する電力を変更可能に構成したことを特徴とするタッチ
パネル位置入力装置付き情報機器。
【請求項３】請求項２のタッチパネル位置入力装置付
き情報機器において、電圧測定時に付加電極と一方の基
本電極との間の電圧を測定するように電極切替手段を切
り替えた際に、該付加電極と基本電極間に供給する電力
を少なくする低消費モードに変更したことを特徴とする
タッチパネル位置入力装置付き情報機器。