WO2012108182A1

WO2012108182A1 - タッチパネルの制御回路およびそれを用いたタッチパネル入力装置、電子機器

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Publication number: WO2012108182A1
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Inventors: 阿部　真一
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Abstract

　電圧生成部１０ａは、第１端子Ｐ１ｘ、第１抵抗膜ＲＦ１、第２端子Ｐ２ｘを含む経路の第１端子Ｐ１ｘ側の延長上に設けられた出力トランジスタ１４を有し、第１端子Ｐ１ｘに第１バイアス電圧Ｖｂ１を印加する。電流検出部３０ａは、出力トランジスタ１４とカレントミラー形式で接続された検出トランジスタ３８と、検出トランジスタ３８の経路上に設けられた検出抵抗Ｒｓと、検出抵抗Ｒｓの電圧降下Ｖｓと所定の電圧Ｖ_ＯＦＳとの差分を増幅し、パネル電流Ｉｐを示す値として出力する増幅回路５０と、を含む。

Description

タッチパネルの制御回路およびそれを用いたタッチパネル入力装置、電子機器

　本発明は、抵抗膜方式タッチパネルに関し、特に複数の点の同時接触（マルチタッチ）を検出する技術に関する。

　近年のコンピュータや携帯電話端末、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの電子機器は、指で接触することによって電子機器を操作するための入力装置を備えるものが主流となっている。こうした入力装置として、抵抗膜式のタッチパネル（タッチセンサ）などが知られている（特許文献１）。

特開２００９－４８２３３号公報

　近年、マルチタッチに対応したタッチパネルが要求されているが、それは静電センサ型のタッチパネルでのみ実現されており、抵抗膜方式のタッチパネルでは実現されていない。なぜなら抵抗膜方式のタッチパネルにおいては、パネルから出力される電圧にもとづいてユーザがタッチした位置（座標）が決定されるところ、２点をタッチした場合（マルチタッチ）のパネルの出力電圧と、１点をタッチした場合（シングルタッチ）のパネルの出力電圧を区別することができないからである。

　特許文献１には、マルチタッチの検出が可能なタッチパネル入力装置が開示されているが、マルチタッチを誤入力として扱っており、積極的にマルチタッチを有効な入力としては扱っておらず、したがってマルチタッチにともなう複数の点の座標を特定する技術は開示されていない。

　本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、マルチタッチに対応可能なタッチパネルの制御技術の提供にある。

　本発明のある態様は、タッチパネルの制御回路に関する。タッチパネルは、第１、第２、第３端子と、一辺が第１端子と接続され、それと対向する辺が第２端子と接続される第１抵抗膜と、第１抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が第３端子と接続される第２抵抗膜と、を有する。制御回路は、第１、第２端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加する電圧生成部と、第３端子に生ずるパネル電圧を検出する電圧検出部と、第１端子、第１抵抗膜、第２端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、パネル電圧およびパネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、を備える。電圧生成部は、第１端子、第１抵抗膜、第２端子を含む経路の第１端子側の延長上に設けられた出力トランジスタを有し、第１端子に第１バイアス電圧を印加するレギュレータを含む。電流検出部は、出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、を含む。

　ユーザがタッチパネルの複数の点にタッチすると、第１端子から第２端子に至る経路の合成抵抗値が減少し、それに応じたパネル電流が変化する。この態様によると、パネル電流をモニタすることにより、マルチタッチを好適に検出でき、さらに複数点の座標を決定することができる。また、パネル電流を検出するための検出抵抗が、第１端子、第１抵抗膜、第２端子を含む経路ではなく、それとは別の経路に設けられているため、パネル電圧に影響を与えることなく、パネル電流を検出できる。また所定の電圧を最適化することにより、増幅回路の出力電圧は、タッチパネルの接触に応じたパネル電流の変化量に比例した値となる。そしてタッチパネルの第１抵抗膜と第２抵抗膜の接触抵抗が大きい場合にも、マルチタッチを検出できる。

　本発明の別の態様もまた、制御回路である。この制御回路は、第１状態において第１、第２端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、第３、第４端子をハイインピーダンス状態とし、第２状態において第３、第４端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、第１、第２端子をハイインピーダンス状態とする電圧生成部と、第１状態において、第３、第４端子の一方に生ずるパネル電圧を検出し、第２状態において、第１、第２端子の一方に生ずるパネル電圧を検出する電圧検出部と、第１状態において、第１端子、第１抵抗膜、第２端子を含む経路に流れるパネル電流を検出し、第２状態において、第３端子、第２抵抗膜、第４端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、パネル電圧およびパネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、を備える。電圧生成部は、出力トランジスタを有し、第１バイアス電圧を生成するレギュレータと、その入力端子に第１バイアス電圧を受け、その第１出力端子に第１端子が接続され、その第２出力端子に第３端子が接続され、第１状態において第１出力端子側にオンし、第２状態において第２出力端子側にオンするセレクタと、を含む。電流検出部は、出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、を含む。

　この態様によると、Ｘ方向とＹ方向の両方についてマルチタッチおよび複数点の座標を決定できる。また、パネル電流を検出するための検出抵抗が、タッチパネルに直接接続されていないため、パネル電圧に影響を与えることなく、パネル電流を検出できる。また所定の電圧を最適化することにより、増幅回路の出力電圧は、タッチパネルの接触に応じたパネル電流の変化量に比例した値となる。そしてタッチパネルの第１抵抗膜と第２抵抗膜の接触抵抗が大きい場合にも、マルチタッチを検出できる。

　本発明のさらに別の態様もまた、制御回路である。この制御回路は、第１状態において第１、第２端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、第３、第４端子をハイインピーダンス状態とし、第２状態において第３、第４端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、第１、第２端子をハイインピーダンス状態とする電圧生成部と、第１状態において、第３、第４端子それぞれに生ずるパネル電圧を個別に検出し、第２状態において、第１、第２端子それぞれに生ずるパネル電圧を個別に検出する電圧検出部と、第１状態において、第１端子、第１抵抗膜、第２端子を含む経路に流れるパネル電流を検出し、第２状態において、第３端子、第２抵抗膜、第４端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、パネル電圧およびパネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、を備える。電圧生成部は、出力トランジスタを有し、第１バイアス電圧を生成するレギュレータと、その入力端子に第１バイアス電圧を受け、その第１出力端子に第１端子が接続され、その第２出力端子に第３端子が接続され、第１状態において第１出力端子側にオンし、第２状態において第２出力端子側にオンするセレクタと、を含む。電流検出部は、出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、を含む。

　増幅回路は、検出抵抗の電圧降下を受けるバッファと、演算増幅器と、バッファの出力と演算増幅器の第１入力端子との間に設けられた第１抵抗と、演算増幅器の第１入力端子と固定電圧端子の間に設けられた第２抵抗と、その一端に所定の電圧を受け、その他端が演算増幅器の第２入力端子と接続された第３抵抗と、演算増幅器の第２入力端子と演算増幅器の出力端子の間に設けられた第４抵抗と、を含んでもよい。

　電圧検出部は、パネル電圧を受けるバッファと、バッファの出力電圧をサンプルホールドし、サンプルホールドした値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、を含んでもよい。
　バッファを設けない場合、Ａ／Ｄコンバータの入力段のキャパシタがパネルの接触抵抗を介して充電されることになり、パネルの接触抵抗が大きいとサンプルホールドに要する時間が長くなる。そこで出力インピーダンスの小さなバッファを設けることにより、パネルの接触抵抗にかかわらず、サンプルホールド時間を短縮できる。

　電流検出部は、第１状態と第２状態において、出力トランジスタと検出トランジスタのミラー比を切りかえ可能に構成されてもよい。
　電流検出部は、第１状態と第２状態において、検出抵抗の抵抗値を切りかえ可能に構成されてもよい。
　タッチパネルの縦の長さと横の長さ（つまりアスペクト比）が大きく異なる場合、縦方向の合成抵抗と横方向の合成抵抗が異なり、パネル電流のレンジがＸ方向とＹ方向とで異なる場合が想定される。この場合に、ミラー比や検出抵抗の値を切りかえることにより、検出抵抗の電圧降下の範囲を揃えることができる。

　座標判定部は、パネル電流の値が所定の値より大きいとき、ユーザが複数の点を接触しているものと判定してもよい。

　ユーザが２点に接触しているとき、パネル電流の値にもとづいて２点の座標間隔を決定してもよい。パネル電流が大きいほど、２点の座標間隔が大きいと判定してもよい。
　ユーザが２点に接触すると、その２点の間は、第１抵抗膜と第２抵抗膜が並列に接続されるため、第１から第２端子に至る経路の合成抵抗が低下し、したがってパネル電流が増大する。２点の距離が離れるほど、第１抵抗膜と第２抵抗膜が並列に接続される距離が長くなるため、合成抵抗は小さくなり、パネル電流は大きくなる。したがって、パネル電流にもとづいて２点の座標間隔を決定することができる。

　ユーザがパネルに接触していないときに測定されたパネル電流と、接触したときのパネル電流の差分にもとづいて、２点の座標間隔を決定してもよい。

　座標判定部は、パネル電圧にもとづいて２点の中心座標を決定し、当該中心座標に２点の座標間隔に応じた値を加算することで、２点の一方の座標を決定し、中心座標から２点の座標間隔に応じた値を減算することで、２点の他方の座標を決定してもよい。

　本発明のさらに別の態様は、タッチパネル入力装置である。この入力装置は、タッチパネルと、タッチパネルを制御する上述のいずれかの制御回路と、を備える。

　本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、上述のタッチパネル入力装置を備える。

　なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本発明のある態様によれば、接触抵抗が大きなタッチパネルについても、マルチタッチ入力を正確に検出できる。

実施の形態に係るタッチパネル入力装置を備える電子機器の構成を示すブロック図である。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれシングルタッチ状態およびマルチタッチ状態における等価回路図を示す図である。図１の制御回路における処理のフローチャートである。図４（ａ）、（ｂ）は、マルチタッチ状態におけるパネル電流と点の関係を示す図である。図１の電流検出部の構成例を示す回路図である。図１の制御回路の別の構成例を示す回路図である。図１の制御回路のさらに別の構成例を示す回路図である。マルチタッチ状態における２点間の距離と、タッチパネルに流れる検出電流の関係を示す図である。図６の制御回路の変形例を示す回路図である。

　以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

　本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
　同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

　図１は、実施の形態に係るタッチパネル入力装置（単に入力装置という）２を備える電子機器１の構成を示すブロック図である。入力装置２は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）８の表層に配置され、タッチパネルとして機能する。入力装置２は、ユーザが指やペンなど（以下、指６）でタッチしたポイント（点）のＸ座標およびＹ座標を判定する。

　入力装置２は、タッチパネル４、制御回路１００を備える。タッチパネル４は４線式（４端子）の抵抗膜方式タッチパネルである。タッチパネル４の構成は一般的なものであるためここでは簡単に説明する。

　タッチパネル４は、第１端子Ｐ１ｘ～第４端子Ｐ２ｙ、第１抵抗膜ＲＦ１、第２抵抗膜ＲＦ２を備える。
　第１抵抗膜ＲＦ１および第２抵抗膜ＲＦ２は、Ｘ軸およびＹ軸に対して垂直なＺ軸方向にギャップを隔ててオーバーラップして配置される。第１抵抗膜ＲＦ１のＸ軸と垂直な一辺Ｅ１は、第１端子Ｐ１ｘと接続される。辺Ｅ１と対向する辺Ｅ２は、第２端子Ｐ２ｘと接続される。第３端子Ｐ１ｙは、第２抵抗膜ＲＦ２のＸ軸と平行な一辺Ｅ３と接続され、第４端子Ｐ２ｙは、第２抵抗膜ＲＦ２の辺Ｅ３と対向する一辺Ｅ４と接続される。
　以上がタッチパネル４の構成である。

　制御回路１００は、Ｘ方向の座標を検出する第１状態φｘと、Ｙ方向の座標を検出する第２状態φｙを時分割的にスイッチしながら、ユーザが接触した点の位置を判定する。

　制御回路１００は、第１端子Ｐｃ１ｘ～第４端子Ｐｃ２ｙ、電圧生成部１０、電圧検出部２０、電流検出部３０、演算部４０を備える。
　第１端子Ｐｃ１ｘ～第４端子Ｐｃ２ｙはそれぞれ、タッチパネル４側の対応する第１端子Ｐ１ｘ～第４端子Ｐ２ｙと接続される。

　はじめに、Ｘ方向の座標（Ｘ座標）を検出するための構成を説明する。
　電圧生成部１０は、第１状態φｘにおいて、第１端子Ｐ１ｘ、第２端子Ｐ２ｘそれぞれに所定の第１バイアス電圧Ｖｂ１、第２バイアス電圧Ｖｂ２を印加する。ここではＶｂ１＞Ｖｂ２とする。好ましくは第２バイアス電圧Ｖｂ２は接地電圧（０Ｖ）である。また第１状態において、電圧生成部１０は第３端子Ｐ１ｙ、第４端子Ｐ２ｙをハイインピーダンス状態とする。

　電圧検出部２０は、第１状態φｘにおいて第３端子Ｐ１ｙに生ずるパネル電圧ＶＰｘを検出する。電圧検出部２０は、Ａ／Ｄコンバータ２４を含み、検出したパネル電圧ＶＰｘをデジタル信号ＶＰｘ’に変換する。

　電流検出部３０は、第１状態φｘにおいて第１端子Ｐ１ｘ、第１抵抗膜ＲＦ１、第２端子Ｐ２ｘを含む経路に流れるパネル電流ＩＰｘを検出する。電流検出部３０は、パネル電流ＩＰｘを電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換部３２と、その電圧信号をデジタル信号ＶＰｘ’に変換するＡ／Ｄコンバータ３４を含む。

　演算部（座標判定部）４０は、パネル電圧ＶＰｘ’およびパネル電流ＩＰｘ’の値にもとづき、ユーザが接触した点ＰＵのＸ座標を判定する。

　続いてＹ方向の座標（Ｙ座標）を検出するための構成を説明する。
　電圧生成部１０は、第２状態φｙにおいて、第３端子Ｐ１ｙ、第４端子Ｐ２ｙそれぞれに所定の第１バイアス電圧Ｖｂ１、第２バイアス電圧Ｖｂ２を印加する。また第２状態φｙにおいて、電圧生成部１０は第１端子Ｐ１ｘ、第２端子Ｐ２ｘをハイインピーダンス状態とする。第１状態および第２状態それぞれにおける第１バイアス電圧Ｖｂ１は同じ値であってもよいし、異なっていてもよい。以下では、同じ値の場合を説明する。第２バイアス電圧Ｖｂ２も同様である。

　電圧検出部２０は、第２状態φｙにおいて第１端子Ｐ１ｘに生ずるパネル電圧ＶＰｙを検出する。Ａ／Ｄコンバータ２４は検出したパネル電圧ＶＰｙをデジタル信号ＶＰｙ’に変換する。電圧検出部２０には２入力のセレクタ２２が設けられており、第１入力（０）は第３端子Ｐ１ｙと接続され、第２入力（１）は第１端子Ｐ１ｘと接続される。セレクタ２２は、第１状態φｘにおいて第１入力（０）側にオンし、第２状態φｘにおいて第２入力（１）側にオンする。

　なお、電圧検出部２０は、第１状態φｘにおいて、第３端子Ｐ１ｙに代えて、あるいはそれに加えて、第４端子Ｐ２ｙに生ずる電圧をパネル電圧ＶＰｘとして測定してもよい。同様に電圧検出部２０は、第２状態φｙにおいて、第１端子Ｐ１ｘに代えて、あるいはそれに加えて、第２端子Ｐ２ｘに生ずる電圧をパネル電圧ＶＰｙとして測定してもよい。

　電流検出部３０は、第２状態φｙにおいて第３端子Ｐ１ｙ、第２抵抗膜ＲＦ２、第４端子Ｐ２ｙを含む経路に流れるパネル電流ＩＰｙを検出する。Ｉ／Ｖ変換部３２はパネル電流ＩＰｙを電圧信号に変換し、Ａ／Ｄコンバータ３４はデジタル値ＩＰｙ’に変換する。

　演算部（座標判定部）４０は、パネル電圧ＶＰｙ’およびパネル電流ＩＰｙ’の値にもとづき、ユーザが接触した点ＰＵのＹ座標を判定する。

　つまり第３端子Ｐ１ｙは、第１状態φｘにおいて、パネル電圧ＶＰｘを検出するための端子として機能し、第２状態φｙにおいて、バイアス電圧Ｖｂ２を第２抵抗膜ＲＦ２に印加するための端子として機能する。同様に第１端子Ｐ１ｘは、第２状態φｙにおいて、パネル電圧ＶＰｙを検出するための端子として機能し、第１状態φｘにおいて、バイアス電圧Ｖｂ１を第１抵抗膜ＲＦ１に印加するための端子として機能する。なお、第３端子Ｐ１ｙに代えて第４端子Ｐ２ｙをパネル電圧ＶＰｘを検出するための端子としてもよいし、第１端子Ｐ１ｘに代えて第２端子Ｐ１ｙをパネル電圧ＶＰｙを検出するための端子としてもよい。

　以上が制御回路１００の全体構成である。続いて、制御回路１００による座標検出の原理を説明する。ここでは第１状態φｘにおいてＸ座標を検出する際の原理について説明するが、Ｙ座標についても同様である。

　図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれシングルタッチ状態およびマルチタッチ状態における等価回路図を示す。なお等価回路に示される各抵抗は、実際には分布定数として生ずるものであるが、ここでは説明を簡潔にするため、個別の抵抗素子として示している。

（シングルタッチ状態）
　図２（ａ）を参照する。ユーザが１点ＰＵで接触すると、第１抵抗膜ＲＦ１は、第１端子Ｐ１ｘと点ＰＵ間の抵抗Ｒ１_１と、点ＰＵと第２端子Ｐ２ｘ間の抵抗Ｒ１_２に分割される。第１抵抗膜ＲＦ１と第２抵抗膜ＲＦ２は、点ＰＵにおいて接触し、その接触抵抗はＲｃである。第２抵抗膜ＲＦ２の点ＰＵから第３端子Ｐ１ｙに至る経路の抵抗はＲ２である。

　点ＰＵの電位は、バイアス電圧Ｖｂ１とＶｂ２を抵抗Ｒ１_１、Ｒ１_２で分圧したものであるから、点ＰＵのＸ座標を示す。ＰＵの電位は、第３端子Ｐ１ｙの電圧とほぼ等しい。つまり、第３端子Ｐ１ｙに生ずるパネル電圧ＶＰｘは、点ＰＵのＸ座標を示す。

　パネル電圧ＶＰｘからＸ座標を導出するアルゴリズムは、公知の技術を利用すればよく、本発明において特に限定されるものではない。

　第３端子Ｐ１ｙから制御回路１００側をみたインピーダンスは十分に高いため、パネル電流ＩＰｘは、第１端子Ｐ１ｘ、抵抗Ｒ１_１、Ｒ１_２、第２端子Ｐ２ｘの経路を流れる。つまり第１端子Ｐ１ｘと第２端子Ｐ２ｘの間のインピーダンスＺｓは、
　Ｚｓ＝Ｒ１_１＋Ｒ１_２
で与えられ、接触点ＰＵの位置によらずに一定と考えられ、さらにはユーザが接触していないときのインピーダンスＺｏともほぼ同じ値となる。
　Ｚｓ≒Ｚｏ
　以下、非接触状態とシングルタッチ状態のインピーダンスは特に区別せずに、基準インピーダンスＺｏと称す。

　シングルタッチ状態もしくは非接触状態において、第１端子Ｐ１ｘから第２端子Ｐ２ｘに流れるパネル電流ＩＰｘは、
　ＩＰｘｏ＝（Ｖｂ１－Ｖｂ２）／Ｚｏ
で与えられる。このパネル電流ＩＰｘｏを、基準パネル電流と称する。

（マルチタッチ状態）
　図２（ｂ）を参照する。ユーザが２点ＰＵ１、ＰＵ２で接触すると、第１抵抗膜ＲＦ１は、第１端子Ｐ１ｘと点ＰＵ１間の抵抗Ｒ１_１と、点ＰＵ１と点ＰＵ２の間の抵抗Ｒ１_２と、点ＰＵ２と第２端子Ｐ２ｘ間の抵抗Ｒ１_３に分割される。第１抵抗膜ＲＦ１と第２抵抗膜ＲＦ２は、点ＰＵ１、ＰＵ２において接触し、それぞれの接触抵抗はＲｃ_１、Ｒｃ_２である。
　第２抵抗膜ＲＦ２上において、点ＰＵ１とＰＵ２の間の抵抗はＲ２_１であり、点ＰＵ１から第３端子Ｐ１ｙに至る経路の抵抗はＲ２_２であり、点ＰＵ２から第３端子Ｐ１ｙに至る経路の抵抗はＲ２_３である。

　マルチタッチ状態におけるパネル電流ＩＰｘは、第１端子Ｐ１ｘと第２端子Ｐ２ｘの間の合成インピーダンスＺｍによって定まる。この合成インピーダンスＺｍと、非接触状態もしくはシングルタッチ状態のインピーダンスＺｏは、
　Ｚｍ＜Ｚｏ
が成り立つ。

　したがって、マルチタッチ状態におけるパネル電流ＩＰｘｍと基準パネル電流ＩＰｘｏの間には、
　ＩＰｘｍ＞ＩＰｘｏ
の関係が成り立つ。

　つまり、パネル電流ＩＰｘを監視し、基準パネル電流ＩＰｘｏと比較することにより、マルチタッチ状態とシングルタッチ状態（非接触状態）を区別することができる。

　点ＰＵ１、ＰＵ２の電位は、バイアス電圧Ｖｂ１とＶｂ２を抵抗Ｒ１_１、Ｒ１_２、Ｒ１_３およびその他の抵抗成分で分圧したものであるから、点ＰＵ１、ＰＵ２それぞれのＸ座標と相関を有する。そして、第３端子Ｐ１ｙに生ずるパネル電圧ＶＰｘも、２点ＰＵ１、ＰＵ２と相関を有しているから、マルチタッチ状態であることが既知であれば、パネル電圧ＶＰｘにもとづいて、点ＰＵ１、ＰＵ２の座標を推定することができる。

　さらに言えば、パネル電圧ＶＰｘにもとづき、シングルタッチ状態と同様のアルゴリズムによって決定したひとつのＸ座標Ｘ３は、ユーザが接触した点ＰＵ１、ＰＵ２の間のいずれかの点の座標を示す。つまり点ＰＵ１、ＰＵ２の真のＸ座標をＸ１、Ｘ２と書くとき、
　Ｘ１＜Ｘ３＜Ｘ２
が成り立つ。

　つまり、パネル電圧ＶＰｘにもとづいて導出された座標Ｘ３を利用すれば、点ＰＵ１、ＰＵ２の座標を推定することができる。推定アルゴリズムについては後述する。

　このように、実施の形態に係る制御回路１００によれば、パネル電圧ＶＰｘに加えて、パネル電流ＩＰｘを監視し、それらを組み合わせて処理することにより、シングルタッチのみでなくマルチタッチ状態におけるユーザの接触点の座標を決定することができる。

　続いて、演算部４０の具体的な構成例および処理について説明する。

　演算部４０は、マルチタッチ判定部４２、距離演算部４４、テーブル４６、座標生成部４８を備える。

　図３は、図１の制御回路１００における処理のフローチャートである。図３のフローは、Ｘ座標を判定する第１状態φｘを示す。なお、各ステップは、処理に支障を来さない範囲において入れ換えることが可能であり、あるいはいくつかのステップを同時並列的に処理してもよい。

　まず、電圧生成部１０によって第１端子Ｐ１ｘ、第２端子Ｐ２ｘにバイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２が印加される（Ｓ１００）。その状態で電圧検出部２０はパネル電圧ＶＰｘを測定し（Ｓ１０２）、電流検出部３０は、パネル電流ＩＰｘを測定する（Ｓ１０４）。
　演算部４０は、こうして得られたパネル電圧ＶＰｘ、パネル電流ＩＰｘに対応するデジタル値ＶＰｘ’、ＩＰｘ’を受ける。

　続いて、ユーザのタッチの有無が判定される（Ｓ１０６）。ユーザがＸ座標が小さい点（辺Ｅ１付近）に接触するとパネル電圧ＶＰｘは高くなり、Ｘ座標が大きい点（辺Ｅ２付近）に接触するとパネル電圧ＶＰｘは低くなる。非接触状態においては、第３端子Ｐ１ｙには電圧が印加されないため、パネル電圧ＶＰｘは０Ｖ付近となる。
　そこで座標生成部４８は、パネル電圧ＶＰｘを所定のしきい値電圧Ｖｔｈと比較することで、タッチの有無を判定する。しきい値電圧Ｖｔｈは、０Ｖ付近の値に設定される。

　ＶＰｘ＞Ｖｔｈのとき（Ｓ１０６のＹ）、接触状態と判定される。続いてマルチタッチ判定部４２によってマルチタッチの有無が判定される（Ｓ１１０）。マルチタッチの有無は、上述のようにパネル電流ＩＰｘを所定の基準電流ＩＰｘｏと比較することで判定される。

　マルチタッチ判定部４２は、ＩＰｘ＜ＩＰｘｏのとき（Ｓ１１０のＮ）、シングルタッチと判定し、その判定結果を座標生成部４８へと通知する。座標生成部４８は、パネル電圧ＶＰｘにもとづいてＸ座標を決定する（Ｓ１１８）。

　マルチタッチ判定部４２は、ＩＰｘ＞ＩＰｘｏのとき（Ｓ１１０のＹ）、マルチタッチと判定し、その判定結果を距離演算部４４および座標生成部４８へと通知する。

　マルチタッチと判定されると、距離演算部４４は２点ＰＵ１、ＰＵ２の距離ΔＸを決定する（Ｓ１１２）。

　本発明者は、２点ＰＵ１とＰＵ２の距離ΔＸとパネル電流ＩＰｘには相関関係があることを認識するに至った。すなわち、２点間の距離ΔＸがゼロのときは、シングルタッチと同じであるから、パネル電流ＩＰｘは基準電流ＩＰｘｏとほぼ同じである。
　図４（ａ）、（ｂ）は、マルチタッチ状態におけるパネル電流と点の関係を示す図である。

　２点間の距離ΔＸが大きくなるに従い、抵抗Ｒ１_２とＲ２_１が並列接続される距離が長くなるため、第１端子Ｐ１ｘと第２端子Ｐ２ｘの間の合成インピーダンスＺｍは低下し、それにともないパネル電流ＩＰｘは大きくなっていく。２点間の距離ΔＸが、パネルのＸ軸方向の長さＬｘに達したとき、パネル電流ＩＰｘは最小値ＩＰｘｍｉｎとなる。

　つまり、パネル電流ＩＰｘと２点の距離ΔＸは１対１で対応する。言い換えれば、パネル電流ＩＰｘと基準電流ＩＰｘｏの差分（ＩＰｘ－ＩＰｘｏ）は距離ΔＸと１対１で対応する。図４（ａ）は、差分電流（ＩＰｘ－ＩＰｘｏ）と距離ΔＸの関係を示す図である。

　図４（ａ）に示す特性は、タッチパネル４ごとに予め測定しておけばよく、あるいはシミュレーションによって導出してもよい。テーブル４６は、差分電流（ＩＰｘ－ＩＰｘｏ）と距離ΔＸの関係を格納する。
　距離演算部４４は、パネル電流ＩＰｘにもとづいて、テーブル４６を参照することで、対応する距離ΔＸを決定し、座標生成部４８へと出力する。なお、テーブル４６に代えて、図４（ａ）の特性の近似式を格納しておき、演算によって距離ΔＸを算出してもよい。

　座標生成部４８は、距離ΔＸを示すデータと、パネル電圧ＶＰｘを受ける。座標生成部４８は、パネル電圧ＶＰｘに対応するＸ座標Ｘ３を、シングルタッチと同様のアルゴリズム、あるいはそれと異なるアルゴリズムで算出する。そして、そのＸ座標Ｘ３を、２点の中心座標とする（Ｓ１１４）。

　座標生成部４８は、中心座標Ｘ３に２点の座標間隔ΔＸに応じた値（ここでは半分）ΔＸ／２を加算することで、２点の一方の座標ＰＵ２を決定し、中心座標Ｘ３から２点の座標間隔ΔＸに応じた値ΔＸ／２を減算することで、２点の他方の座標ＰＵ１を決定する（Ｓ１１６）。図４（ｂ）はこの処理を示す。その後、ステップＳ１００に戻る。

　ステップＳ１０６を再度参照すると、ＶＰｘ＜Ｖｔｈのとき（Ｓ１０６のＮ）、座標生成部４８は非接触状態と判定する。続いてステップＳ１０４において、マルチタッチ判定部４２は測定したパネル電流ＩＰｘを用いて基準パネル電流ＩＰｘｏを更新する（Ｓ１０８）。その後、ステップＳ１００に戻る。

　以上が制御回路１００による具体的な処理のフローである。

　入力装置２によれば、シングルタッチ、マルチタッチを好適に判別することができ、それぞれの状態における点の座標を生成することができる。さらに実施の形態に係る入力装置２は、以下の利点を有する。

　ステップＳ１０８において、基準パネル電流ＩＰｘｏを更新することにより、タッチパネル４の経年劣化や温度変動の影響を低減することができる。すなわち、劣化や温度変動に応じて第１抵抗膜ＲＦ１、第２抵抗膜ＲＦ２およびそれらの接触抵抗の値が変化すると、それに応じて基準電流ＩＰｘｏが変化する。したがって基準電流ＩＰｘｏを固定的に用いると、マルチタッチの誤検出の原因となったり、あるいは２点間の距離ΔＸに誤差が生ずる。これに対して、処理の途中において、基準電流ＩＰｘｏを更新することにより、こうした問題を好適に解決できる。

　また、マルチタッチ状態において、２点間の距離ΔＸを決定する際に、差分電流（ＩＰｘ－ＩＰｘｏ）を用いることには以下のメリットがある。上述のようにパネルのインピーダンスは経時的、あるいは温度変動にともなって変化するため、同じ座標にタッチしたときのパネル電流ＩＰｘの値も変化する。そこで、差分電流を算出すれば、経年劣化や温度変動の影響を低減することができ、正確な座標検出が可能となる。

　図５は、図１の電流検出部３０の構成例を示す回路図である。電流検出部３０は、検出抵抗Ｒｓｘ、Ｒｓｙ、バイパススイッチＳＷ１ｘ、ＳＷ１ｙおよびセレクタ３６、Ａ／Ｄコンバータ３４を含む。検出抵抗Ｒｓｘ、Ｒｓｙは、図１のＩ／Ｖ変換部３２に対応する。

　検出抵抗Ｒｓｘ、バイパススイッチＳＷ１ｘは、Ｘ軸方向の座標検出に利用され、検出抵抗Ｒｓｙ、バイパススイッチＳＷ１ｙは、Ｙ軸方向の座標検出に利用される。Ｘ軸とＹ軸に関して、同様に構成されるため、ここではＸ軸方向について説明する。

　検出抵抗Ｒｓｘは、第１端子Ｐ１ｘ、第１抵抗膜ＲＦ１、第２端子Ｐ２ｘを含む経路の延長上に設けられる。具体的には、検出抵抗Ｒｓｘの一端は接地されて電位が固定され、他端は第２端子Ｐｃ２ｘに接続される。
　バイパススイッチＳＷ１ｘは、対応する検出抵抗Ｒｓｘと並列に設けられる。具体的には、バイパススイッチＳＷ１ｘの一端は接地され、その他端は第２端子Ｐｃ２ｘと接続される。

　電圧検出部２０によりパネル電圧ＶＰｘを検出するとき、バイパススイッチＳＷｘをオンする。このとき、検出抵抗Ｒｓがタッチパネル４の合成インピーダンスに影響を与えないため、正確なパネル電圧ＶＰｘを測定できる。

　電流検出部３０によりパネル電流ＩＰｘを検出するとき、バイパススイッチＳＷｘをオフする。そうすると、検出抵抗Ｒｓｘには、パネル電流ＩＰｘに比例した電圧降下（Ｒｓｘ×ＩＰｘ）が発生する。セレクタ３６は、Ｘ軸方向の座標を検出するとき、端子（０）側にオンし、Ｙ軸方向の座標を検出するとき、端子（１）側にオンする。Ａ／Ｄコンバータ３４によって検出抵抗Ｒｓｘの電圧降下が、デジタル値に変換される。このデジタル値は、パネル電流ＩＰｘに応じた値をとる。

　なお、第２バイアス電圧Ｖｂ２が接地電圧であるとき、バイパススイッチＳＷ１ｘを、電圧生成部１０として機能させることができる。すなわち、第２端子Ｐ２ｘに第２バイアス電圧Ｖｂ２を印加するとき、バイパススイッチＳＷ１ｘをオンすればよい。バイパススイッチＳＷ１ｙも同様である。

　図６は、図１の制御回路の一部の別の構成例を示す回路図である。
　制御回路１００ａの電圧生成部１０ａは、レギュレータ１１、第１セレクタＳＥＬ１、第２セレクタＳＥＬ２を備える。

　レギュレータ１１および第１セレクタＳＥＬ１は、第１バイアス電圧Ｖｂ１を生成し、第１状態φｘにおいて第１端子Ｐ１ｘに、第２状態φｙにおいて第３端子Ｐ１ｙへと印加する。

　レギュレータ１１は、基準電圧Ｖｒｅｆに応じた第１バイアス電圧Ｖｂ１を生成する。レギュレータ１１は、演算増幅器１２、出力トランジスタ１４、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２を含む一般的なリニアレギュレータであるため、構成および動作の説明は省略する。第１バイアス電圧Ｖｂ１は、
　Ｖｂ１＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２
で与えられる。第１状態φｘと第２状態φｙとで、基準電圧Ｖｒｅｆの値を切りかえてもよい。

　第１セレクタＳＥＬ１は、その入力端子に第１バイアス電圧Ｖｂ１を受ける。第１セレクタＳＥＬ１の第１出力端子（０）には第１端子Ｐｃ１ｘが接続され、その第２出力端子（１）には第３端子Ｐｃ１ｙが接続される。第１セレクタＳＥＬ１は、第１状態φｘにおいて第１出力端子（０）側にオンし、第２状態φｙにおいて第２出力端子（１）側にオンする。たとえば第１セレクタＳＥＬ１は、相補的にオン、オフするスイッチＳＷａ１、ＳＷａ２を含む。

　第２セレクタＳＥＬ２は、第２バイアス電圧Ｖｂ２をタッチパネル４に与えるために設けられる。第２バイアス電圧Ｖｂ２は接地電圧であり、第２セレクタＳＥＬ２は、相補的にオン、オフするスイッチＳＷｂ１、ＳＷｂ２を含む。第１状態φｘにおいてスイッチＳＷｂ１がオンし、第２状態φｙにおいてスイッチＳＷｂ２がオンする。

　電流検出部３０ａは、検出トランジスタ３８、検出抵抗Ｒｓ、Ａ／Ｄコンバータ３４を含む。検出トランジスタ３８は、レギュレータ１１の出力トランジスタ１４とカレントミラー回路を形成するように接続される。検出トランジスタ３８には、出力トランジスタ１４に流れる電流、つまりパネル電流に比例した検出電流Ｉｓが流れる。カレントミラー回路のミラー比をＫ１と書くとき、
　Ｉｓ＝Ｋ１×ＩＰ
が成り立つ。

　検出抵抗Ｒｓは、検出トランジスタＲｓの経路上に設けられる。検出トランジスタＲｓには、検出電流Ｉｓに比例した電圧降下Ｖｓが生じ、これはパネル電流ＩＰに比例する。
　Ｖｓ＝Ｒｓ×Ｉｓ＝Ｒｓ×Ｋ１×ＩＰ

Ａ／Ｄコンバータ３４は、検出抵抗Ｒｓに生ずる電圧降下Ｖｓを、デジタル値に変換し、パネル電流ＩＰを示す信号ＩＰｘ’、ＩＰｙ’として出力する。

　図６の制御回路１００ａは、図５の電流検出部３０を利用した制御回路に比べて以下の利点を有する。

　図６の制御回路１００ａでは、パネル電流ＩＰを電圧に変換するための検出抵抗Ｒｓが、タッチパネル４に直接接続されていないため、パネル電圧ＶＰに影響を与えることなく、パネル電流ＩＰを検出できる。

　一方、図５の電流検出部３０を利用する場合、バイパススイッチＳＷ１ｘ（またはＳＷ１ｙ）をオンしてパネル電圧ＶＰｘ（またはＶＰｙ）を測定する状態と、バイパススイッチＳＷ１ｘ（またはＳＷ１ｙ）をオフしてパネル電流ＩＰｘ（またはＩＰｙ）を測定する状態を切りかえる必要があり、座標検出に時間がかかる場合がある。また対応するパネル電圧ＶＰｘとパネル電流ＩＰｘ（またはＶＰｙとＩＰｙ）が異なるタイミングで測定されるため、座標の測定精度が劣化する。
　これに対して、図６の制御回路１００ａは、パネル電圧とパネル電流を同時並列的に測定できるため、処理を高速化でき、高速性が要求されるアプリケーションに適している。また座標を確定するために必要な２つのパラメータ、すなわち電圧と電流を同時に取得できるため、高精度に座標を確定することができる。

　また、１点で接触したときのパネル電流と２点で接触したときのパネル電流の差分ΔＩが、パネルによっては非常に小さい場合がある。この場合、図５の制御回路１００において検出抵抗Ｒｓに生ずる電圧降下の変化ΔＶは、たとえば電流差がΔＩ＝２００μＡ、検出抵抗Ｒｓが２００Ωのとき、わずかΔＶ＝４０ｍＶとなる。これは、Ａ／Ｄコンバータ３４として高分解能が要求されることを意味し、設計が困難となり、あるいはコストアップの要因となる。

　これに対して図６の制御回路１００ａでは、ミラー比Ｋ１を最適化することにより、検出抵抗Ｒｓの電圧降下Ｖｓの変化量ΔＶを十分に確保でき、Ａ／Ｄコンバータ３４に要求される精度を下げることができる。

　電流検出部３０ａは、第１状態φｘと第２状態φｙにおいて、出力トランジスタ１４と検出トランジスタ３８のミラー比Ｋ１を切りかえてもよい。検出抵抗Ｒｓを可変抵抗とし、ミラー比の切りかえに代えて、あるいはそれに加えて、電流検出部３０ａは、第１状態φｘと第２状態φｙにおいて、検出抵抗Ｒｓの抵抗値を切りかえてもよい。

　タッチパネル４の縦の長さと横の長さ（つまりアスペクト比）が大きく異なる場合、縦方向の合成抵抗と横方向の合成抵抗が異なり、Ｘ方向のパネル電流ＩＰｘのレンジと、Ｙ方向のパネル電流ＩＰｙのレンジが異なる場合が想定される。この場合に、ミラー比Ｋ１や検出抵抗Ｒｓの値を、第１状態φｘと第２状態φｙで切りかえることにより、検出抵抗Ｒｓの電圧降下Ｖｓの電圧レンジを揃えることができ、共通のＡ／Ｄコンバータ３４によって高精度に処理することが可能となる。

　図６の出力トランジスタ１４および検出トランジスタ３８はカレントミラー回路を形成するが、これをカスコード型のカレントミラー回路としてもよい。この場合、電流を複製する精度、つまりミラー比の精度を高めることができる。

　図７は、図１の制御回路の変形例を示す回路図である。図７の制御回路１００ｂは、パネル電圧ＶＰの処理が図１のそれと異なっている。すなわち図１の電圧検出部２０は、第１状態φｘにおいて第３端子Ｐ１ｙに生ずるパネル電圧ＶＰｘを検出し、第２状態φｙにおいて第１端子Ｐ１ｘに生ずるパネル電圧ＶＰｙを検出する。これに対して図７の電圧検出部２０ｂは、第１状態φｘにおいて、第３端子Ｐ１ｙ、第４端子Ｐ２ｙそれぞれに生ずるパネル電圧ＶＰｘ＿１、ＶＰｘ＿２を個別に検出し、第２状態φ２において、第１端子Ｐ１ｘ、第２端子Ｐ２ｘそれぞれに生ずるパネル電圧ＶＰｙ＿１、ＶＰｙ＿２を個別に検出する。

　電圧検出部２０ｂは、スイッチＳＷ４～ＳＷ７およびＡ／Ｄコンバータ２４を含む。スイッチＳＷ４～ＳＷ７は、図１のセレクタ２２に対応する。
　第１状態φｘにおいて、まずスイッチＳＷ４がオン、残りがオフする。この状態において第３端子Ｐ１ｙのパネル電圧ＶＰｘ＿１が測定される。続いて、スイッチＳＷ５がオン、残りがオフする。この状態において第４端子Ｐ２ｙのパネル電圧ＶＰｘ＿２が測定される。後段の演算部４０（不図示）は、２つのパネル電圧ＶＰｘ＿１、ＶＰｘ＿２およびパネル電流ＩＰｘの値にもとづき、ユーザが接触した点ＰＵのＸ座標を判定する。

　同様に第２状態φｙにおいて、まずスイッチＳＷ６がオン、残りがオフする。この状態において第１端子Ｐ１ｘのパネル電圧ＶＰｙ＿１が測定される。続いて、スイッチＳＷ７がオン、残りがオフする。この状態において第２端子Ｐ２ｘのパネル電圧ＶＰｙ＿２が測定される。後段の演算部４０（不図示）は、２つのパネル電圧ＶＰｙ＿１、ＶＰｙ＿２およびパネル電流ＩＰｙの値にもとづき、ユーザが接触した点ＰＵのＹ座標を判定する。

　この変形例によれば、第１状態φｘ、第２状態φｙそれぞれにおいて、２端子のパネル電圧を測定し、Ｘ座標、Ｙ座標の決定に反映させることができ、座標の検出精度を高めることができる。

　また図７の変形例の特徴は図６の制御回路と組み合わせてもよい。

　制御回路１００の制御対象となるタッチパネル４の特性はさまざまである。そしてタッチパネル４の第１抵抗膜ＲＦ１と第２抵抗膜ＲＦ２の接触抵抗は、タッチパネル４の種類に応じて大きく変動する。特に安価なタッチパネル４は接触抵抗が大きくなる傾向にあり、接触抵抗が小さいものでは、数百Ω以下であるのに対して、接触抵抗が大きなものでは数１０ｋΩにも及ぶ。

　図８は、マルチタッチ状態における２点間の距離ΔＸと、タッチパネル４に流れる検出電流Ｉｐの関係を示す図である。（I）は接触抵抗が小さい場合、（II）は接触抵抗が大きい場合を示す。図２（ａ）から明らかなように、マルチタッチにより第２抵抗膜ＲＦ２の抵抗成分が、端子Ｐ１_ＸとＰ２_Ｘの間の合成抵抗に寄与する度合いは、接触抵抗Ｒｃ_１、Ｒｃ_２が小さいほど、高くなる。したがって接触抵抗が大きなパネルでは、マルチタッチを行ったときに流れるパネル電流Ｉｐは小さくなる。つまり、２点間の距離ΔＸの変化に対するパネル電流Ｉｐの変化が小さくなるため、２点間の距離ΔＸの検出が困難となる。

　以下では、接触抵抗が大きなタッチパネル４に対しても、２点間の距離ΔＸを検出可能な制御回路について説明する。
　図９は、図６の制御回路の変形例を示す回路図である。図９の制御回路１００ｃは、図６の構成に加えて、増幅回路５０、スイッチＳＷ８、およびバッファ６０を備える。

　増幅回路５０は、電流検出部３０ｃに設けられる。増幅回路５０は、検出抵抗Ｒｓに生ずる電圧降下（検出電圧）Ｖｓと、所定のオフセット電圧Ｖ_ＯＦＳとの差分を利得Ａで増幅し、パネル電流Ｉｐを示す電圧値Ｖ＿Ｉｐとして出力する。
　Ｖ＿Ｉｐ＝Ａ×（Ｖｓ－Ｖ_ＯＦＳ）　　…（１）

　具体的には増幅回路５０は、バッファ５２、演算増幅器５４、第１抵抗Ｒ１１～第４抵抗Ｒ１４、電圧源（Ｄ／Ａコンバータ）５６を含む。電圧源５６は、入力されたデジタル値に応じた所定の電圧Ｖａを生成する。バッファ５２は、検出抵抗Ｒｓに生ずる検出電圧Ｖｓを受けるボルテージフォロアである。第１抵抗Ｒ１１は、バッファ５２の出力と演算増幅器５４の第１入力端子との間に設けられる。第２抵抗Ｒ１２は、演算増幅器５４の第１入力端子と固定電圧端子（接地端子）の間に設けられる。第３抵抗Ｒ１３は、その一端に所定の電圧Ｖａを受け、その他端が演算増幅器５４の第２入力端子と接続される。第４抵抗Ｒ１４は、演算増幅器５４の第２入力端子と演算増幅器５４の出力端子の間に設けられる。

　この増幅回路５０においては、利得Ａおよびオフセット電圧Ｖ_ＯＦＳはそれぞれ、式（２）、（３）で与えられる。
　Ａ＝Ｒ１２・（Ｒ１３＋Ｒ１４）／（Ｒ１３・（Ｒ１１＋Ｒ１２））　　…（２）
　Ｖ_ＯＦＳ＝Ｒ１４・（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１２・（Ｒ１３＋Ｒ１４））×Ｖａ　…（３）

　ここでＲ１１＝Ｒ１３＝Ｒ１、Ｒ１２＝Ｒ１４＝Ｒ２のとき、式（２ａ）、（３ａ）、（４）が成り立つ。
　Ａ＝Ｒ２／Ｒ１　　…（２ａ）
　Ｖ_ＯＦＳ＝Ｖａ　　…（３ａ）
　Ｖ＿Ｉｐ＝Ｒ２／Ｒ１×（Ｖｓ－Ｖａ）　　…（４）

　電流検出部３０ｃは、Ａ／Ｄコンバータ２４の前段に設けられたバッファ６０を備える。バッファ６０は、セレクタ２２を介してパネル電圧ＶＰを受けるボルテージフォロアである。Ａ／Ｄコンバータ２４は、バッファ６０の出力電圧ＶＸをサンプルホールドし、サンプルホールドした値をデジタル値に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２４の入力段には、一般的にスイッチと、キャパシタが設けられる。

　スイッチＳＷ８は、増幅回路５０の入力と出力の間に設けられる。スイッチＳＷ８のオン状態において、増幅回路５０はバイパスされる。

　以上が制御回路１００ｃの構成である。続いてそのキャリブレーション動作の一例を説明する。まず、タッチパネル４の抵抗値に応じて、言い換えればパネル電流ＩＰに応じて検出抵抗Ｒｓの抵抗値が最適化される。これにより、検出電圧Ｖｓのレンジが最適化される。

　また電圧Ｖａすなわちオフセット電圧Ｖ_ＯＦＳが最適化される。タッチパネル４に接触しない状態においてタッチパネル４に初期電流Ｉ_ｉｎｉｔが流れるとき、検出抵抗Ｒｓには、式（５）の初期電圧Ｖ_ｉｎｉｔが発生する。
　Ｖ_ｉｎｉｔ＝Ｒｓ×Ｋ１×Ｉ_ｉｎｉｔ　　…（５）
　このときスイッチＳＷ８はオンし、Ｖ＿Ｉｐ＝Ｖ_ｉｎｉｔとなり、Ａ／Ｄコンバータ３４により初期電圧Ｖ_ｉｎｉｔに対応するデジタル値が測定され、Ｖａ＝Ｖ_ｉｎｉｔとなるように電圧源５６にデジタル値が与えられる。

　スイッチＳＷ８をオンする代わりに、Ｖａ＝０に設定してもよい。この場合、Ａ／Ｄコンバータ３４により式（６）の電圧値Ｖ＿Ｉｐが測定される。
　Ｖ＿Ｉｐ＝Ｒ２／Ｒ１×Ｖ_ｉｎｉｔ　　…（６）
　測定された電圧値Ｖ＿Ｉｐから初期電圧Ｖ_ｉｎｉｔを算出でき、Ｖａ＝Ｖ_ｉｎｉｔとなるように電圧源５６にデジタル値を与えてもよい。

　実動作状態において、タッチパネル４にユーザが接触したときの検出電圧Ｖｓは、
　Ｖｓ＝（Ｉ_ｉｎｉｔ＋ΔＩ）・Ｒｓ＝Ｖ_ｉｎｉｔ＋ΔＶ　　…（７）
となり、式（８）を得る。
　Ｖ＿Ｉｐ＝Ａ×（Ｖｓ－Ｖａ）＝Ａ×（Ｖ_ｉｎｉｔ＋ΔＶ－Ｖ_ｉｎｉｔ）＝Ａ×ΔＶ
　　…（８）
　つまり、Ｖ＿Ｉｐは、ユーザがタッチパネル４に接触したことによる電流の変化分ΔＩに比例した電圧となる。

　ユーザが接触したことによる電流変化量ΔＩは、接触抵抗が大きいほど小さくなる。この実施の形態では、電流変化量ΔＩに応じた電圧変化量ΔＶを、増幅回路５０によって増幅することにより、接触抵抗が大きなタッチパネル４であっても、２点間の距離ΔＸをより正確に検出することができる。

　またタッチパネル４の接触抵抗が大きい状況において、バッファ６０が設けられていない場合、Ａ／Ｄコンバータ２４の入力段のキャパシタが、タッチパネル４の抵抗成分を介して充電されることになる。したがって接触抵抗が大きい場合、充電速度が遅くなりサンプルホールドに要する時間が長くなる。サンプルホールド時間が長くなると、座標検出の応答速度が遅くなる。

　これに対して図９の制御回路１００ｃでは、出力インピーダンスが小さなバッファ６０を設けることにより、充電速度を速めることができる。これによりサンプルホールド時間を短くでき、ひいては座標検出の応答速度を速めることができる。

　以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

　マルチタッチ状態において、座標生成部４８はパネル電圧ＶＰｘに応じた座標Ｘ３を、２点ＰＵ１、ＰＵ２の中点であると推定して、もとの座標Ｘ１、Ｘ２を決定したが、本発明はそれに限定されず、さらに複雑なアルゴリズムを用いてもよい。

　実施の形態では、第１状態φｘと第２状態φｙにおいて、図１の制御回路１００の一部を共有する構成としたが、完全に別個に設けてもよい。また、Ｘ方向、Ｙ方向のみのいずれか一方のみに本発明を適用してもよい。

　実施の形態では、４端子のタッチパネル４を制御する場合を説明したが、本発明はそれに限定されず、その他のタッチパネル４にも適用することが可能である。

　また、実施の形態ではマルチタッチとして２点を例に説明したが、当業者であればそれを３点以上に拡張でき、それも本発明に含まれる。

　実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…電子機器、Ｐ１ｘ…第１端子、Ｐ１ｙ…第３端子、ＲＦ１…第１抵抗膜、Ｐｃ１…第１端子、ＳＷ１…バイパススイッチ、Ｒ１…第１抵抗、ＳＥＬ１…第１セレクタ、２…入力装置、Ｐ２ｘ…第２端子、Ｐ２ｙ…第４端子、ＲＦ２…第２抵抗膜、Ｐｃ２…第２端子、Ｒ２…第２抵抗、ＳＥＬ２…第２セレクタ、４…タッチパネル、６…指、８…ＬＣＤ、１０…電圧生成部、１１…レギュレータ、１２…演算増幅器、１４…出力トランジスタ、２０…電圧検出部、２２…セレクタ、２４…Ａ／Ｄコンバータ、３０…電流検出部、３２…Ｉ／Ｖ変換部、３４…Ａ／Ｄコンバータ、Ｒｓ…検出抵抗、３８…検出トランジスタ、４０…演算部、４２…マルチタッチ判定部、４４…距離演算部、４６…テーブル、４８…座標生成部、１００…制御回路、５０…増幅回路、５２…バッファ、５４…演算増幅器、Ｒ１１…第１抵抗、Ｒ１２…第２抵抗、Ｒ１３…第３抵抗、Ｒ１４…第４抵抗、６０…バッファ。

　本発明は、電子デバイスの入力装置に利用できる。

Claims

　第１、第２、第３端子と、一辺が前記第１端子と接続され、それと対向する辺が前記第２端子と接続される第１抵抗膜と、前記第１抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第３端子と接続される第２抵抗膜と、を有するタッチパネルの制御回路であって、
　前記第１、第２端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加する電圧生成部と、
　前記第３端子に生ずるパネル電圧を検出する電圧検出部と、
　前記第１端子、前記第１抵抗膜、前記第２端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、
　前記パネル電圧および前記パネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、
　を備え、
　前記電圧生成部は、
　前記第１端子、前記第１抵抗膜、前記第２端子を含む経路の前記第１端子側の延長上に設けられた出力トランジスタを有し、前記第１端子に前記第１バイアス電圧を印加するレギュレータを含み、
　前記電流検出部は、
　前記出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、
　当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
　前記検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、前記パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、
　を含むことを特徴とする制御回路。
　第１、第２、第３、第４端子と、その一辺が前記第１端子と接続され、それと対向する辺が前記第２端子と接続される第１抵抗膜と、前記第１抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第３端子と接続され、それと対向する辺が前記第４端子と接続される第２抵抗膜と、を有するタッチパネルの制御回路であって、
　第１状態において前記第１、第２端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、前記第３、第４端子をハイインピーダンス状態とし、第２状態において前記第３、第４端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、前記第１、第２端子をハイインピーダンス状態とする電圧生成部と、
　前記第１状態において、前記第３、第４端子の一方に生ずるパネル電圧を検出し、前記第２状態において、前記第１、第２端子の一方に生ずるパネル電圧を検出する電圧検出部と、
　前記第１状態において、前記第１端子、前記第１抵抗膜、前記第２端子を含む経路に流れるパネル電流を検出し、前記第２状態において、前記第３端子、前記第２抵抗膜、前記第４端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、
　前記パネル電圧および前記パネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、
　を備え、
　前記電圧生成部は、
　出力トランジスタを有し、前記第１バイアス電圧を生成するレギュレータと、
　その入力端子に前記第１バイアス電圧を受け、その第１出力端子に前記第１端子が接続され、その第２出力端子に前記第３端子が接続され、前記第１状態において前記第１出力端子側にオンし、前記第２状態において前記第２出力端子側にオンするセレクタと、
　を含み、
　前記電流検出部は、
　前記出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、
　当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
　前記検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、前記パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、
　を含むことを特徴とする制御回路。
　第１、第２、第３、第４端子と、その一辺が前記第１端子と接続され、それと対向する辺が前記第２端子と接続される第１抵抗膜と、前記第１抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第３端子と接続され、それと対向する辺が前記第４端子と接続される第２抵抗膜と、を有するタッチパネルの制御回路であって、
　第１状態において前記第１、第２端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、前記第３、第４端子をハイインピーダンス状態とし、第２状態において前記第３、第４端子それぞれに所定の第１、第２バイアス電圧を印加し、前記第１、第２端子をハイインピーダンス状態とする電圧生成部と、
　前記第１状態において、前記第３、第４端子それぞれに生ずるパネル電圧を個別に検出し、前記第２状態において、前記第１、第２端子それぞれに生ずるパネル電圧を個別に検出する電圧検出部と、
　前記第１状態において、前記第１端子、前記第１抵抗膜、前記第２端子を含む経路に流れるパネル電流を検出し、前記第２状態において、前記第３端子、前記第２抵抗膜、前記第４端子を含む経路に流れるパネル電流を検出する電流検出部と、
　前記パネル電圧および前記パネル電流の値にもとづき、ユーザが接触した座標を判定する座標判定部と、
　を備え、
　前記電圧生成部は、
　出力トランジスタを有し、前記第１バイアス電圧を生成するレギュレータと、
　その入力端子に前記第１バイアス電圧を受け、その第１出力端子に前記第１端子が接続され、その第２出力端子に前記第３端子が接続され、前記第１状態において前記第１出力端子側にオンし、前記第２状態において前記第２出力端子側にオンするセレクタと、
　を含み、
　前記電流検出部は、
　前記出力トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続された検出トランジスタと、
　当該検出トランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
　前記検出抵抗の電圧降下と所定の電圧との差分を増幅し、前記パネル電流を示す値として出力する増幅回路と、
　を含むことを特徴とする制御回路。
　前記増幅回路は、
　前記検出抵抗の電圧降下を受けるバッファと、
　演算増幅器と、
　前記バッファの出力と前記演算増幅器の第１入力端子との間に設けられた第１抵抗と、
　前記演算増幅器の前記第１入力端子と固定電圧端子の間に設けられた第２抵抗と、
　その一端に前記所定の電圧を受け、その他端が前記演算増幅器の第２入力端子と接続された第３抵抗と、
　前記演算増幅器の前記第２入力端子と前記演算増幅器の出力端子の間に設けられた第４抵抗と、
　を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制御回路。
　前記電圧検出部は、
　前記パネル電圧を受けるバッファと、
　前記バッファの出力電圧をサンプルホールドし、サンプルホールドした値をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータと、
　を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制御回路。
　前記電流検出部は、前記第１状態と前記第２状態において、前記出力トランジスタと前記検出トランジスタのミラー比を切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項２または３に記載の制御回路。
　前記電流検出部は、前記第１状態と前記第２状態において、前記検出抵抗の抵抗値を切りかえ可能に構成されることを特徴とする請求項２または３に記載の制御回路。
　前記座標判定部は、前記パネル電流の値が所定の値より大きいとき、ユーザが複数の点を接触しているものと判定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御回路。
　ユーザが２点に接触しているとき、前記パネル電流の値にもとづいて前記２点の座標間隔を決定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御回路。
　ユーザがパネルに接触していないときに測定された前記パネル電流と、接触したときの前記パネル電流の差分にもとづいて、前記２点の座標間隔を決定することを特徴とする請求項９に記載の制御回路。
　前記座標判定部は、
　前記パネル電圧にもとづいて前記２点の中心座標を決定し、当該中心座標に前記２点の座標間隔に応じた値を加算することで、前記２点の一方の座標を決定し、前記中心座標から前記２点の座標間隔に応じた値を減算することで、前記２点の他方の座標を決定することを特徴とする請求項９に記載の制御回路。
　第１、第２、第３端子と、一辺が前記第１端子と接続され、それと対向する辺が前記第２端子と接続される第１抵抗膜と、前記第１抵抗膜とギャップを隔てて配置され、その一辺が前記第３端子と接続される第２抵抗膜と、を有するタッチパネルと、
　前記タッチパネルを制御する請求項１から１１のいずれかに記載の制御回路と、
　を備えることを特徴とするタッチパネル入力装置。
　請求項１２に記載のタッチパネル入力装置を備えることを特徴とする電子機器。