(57)【要約】【課題】簡単な回路構成でマイクロコントローラの負荷を軽減できるタッチパネル装置を実現すること。【解決手段】マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素の選択的な押し下げ状態をマイクロコントローラで検出するように構成されたタッチパネル装置において、  前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げ状態を共通に検出する押し下げ状態検出手段を設け、この押し下げ状態検出手段の押し下げ状態検出信号を割り込み信号として、前記マイクロコントローラは押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することを特徴とするもの。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素の選択的な押し下げ状態をマイクロコントローラで検出するように構成されたタッチパネル装置において、
前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げ状態を共通に検出する押し下げ状態検出手段を設け、
この押し下げ状態検出手段の押し下げ状態検出信号を割り込み信号として、前記マイクロコントローラは押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記マイクロコントローラは入出力が変更できるポートと入力ハードウェア割り込みポートを備え、
前記押し下げ状態検出手段は、前記マイクロコントローラの出力ポート間の突合せを防止する複数のダイオードと、これらダイオードのいずれかに流れる電流に基づき前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げを状態遷移として共通に検出する検出回路とで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素は、互いに直交するようにマトリクス状に配列された複数の上部電極と下部電極とで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素は、機械式の接点スイッチで構成されていることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル装置に関し、詳しくは、複数のスイッチ要素がマトリクス状に配列されたタッチパネル装置におけるスイッチ要素に対するタッチの有無検出の改善に関するものである。
【０００２】
複数のスイッチ要素が組み込まれた測定器などの電子機器の操作パネルの一種に、複数の上部電極と下部電極が互いに直交するマトリクス状に配列されたタッチパネル装置がある。
【０００３】
図４は、このような従来のタッチパネル装置の一例を示す構成説明図である。図４において、複数の上部電極１と下部電極２はたとえば透明のＩＴＯ膜で形成されていて、互いに直交するマトリクス状に配列されている。図４では、説明を分かりやすくするために、上部電極１と下部電極２をそれぞれ４本ずつ設けて１６個の交点を形成した例を示している。
【０００４】
これら上部電極１１〜１４にはマイクロコントローラ３の出力ポートＯＰ(ポートＰ０〜Ｐ３)がそれぞれ接続され、下部電極２１〜２４にはマイクロコントローラ３の入力ポートＩＰ(ポートＰ４〜Ｐ７)がそれぞれ接続されている。
【０００５】
これら上部電極１と下部電極２で形成される１６個の各交点は、選択的に押し下げされない初期状態では電気的に非導通の非接触状態であり、オペレータが所望の交点位置を選択的に押し下げることで電気的に導通する接触状態になる。
【０００６】
各入力ポートＩＰと共通電位点間には、電気的に非導通な状態における入力ポートの電位をＬ電位として安定させるために、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が接続されている。
【０００７】
これら各交点の押し下げ状態は、図５のタイミングチャートに示すように、マイクロコントローラ３の出力ポートＯＰ(ポートＰ０〜Ｐ３)を順次Ｌ電位からＨ電位へと遷移させながら入力ポートＩＰ(ポートＰ４〜Ｐ７)のレベルを検出することにより、出力ポートＯＰに対応する位置座標として認識できる。
【０００８】
特許文献１には、タッチ位置を光センサで検出するように構成されたタッチ操作入力装置において、消費電力を低減するためのスリープ状態でいずれかの光センサの位置検出信号により、スリープ状態を解除する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−８２１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図４に示す従来の装置では、回路構成を簡素化するために、各交点における押し下げの検出を、マイクロコントローラで常時行うようにしている。
この結果、マイクロコントローラの負荷が高くなってしまうという問題がある。
【００１１】
これに対し、マイクロコントローラの負荷を下げるためには各交点における押し下げの検出時間間隔を長く取ることが考えられるが、応答性が悪くなってしまう。
【００１２】
また、斜線のハッチングで示すように、共通の下部電極（たとえば２１）上で上部電極１１および１２との交点が同時に押し下げられると、図５のｔｐに示すように出力レベルＨの出力ポートＯＰ０と出力Ｌレベルの出力ポートＯＰ１が接続される異なるレベルでの突き合わせ状態になり、消費電流が増加して機器動作に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００１３】
本発明は、これらの問題点を解決するものであり、その目的は、簡単な回路構成でマイクロコントローラの負荷を軽減できるタッチパネル装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、
マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素の選択的な押し下げ状態をマイクロコントローラで検出するように構成されたタッチパネル装置において、
前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げ状態を共通に検出する押し下げ状態検出手段を設け、
この押し下げ状態検出手段の押し下げ状態検出信号を割り込み信号として、前記マイクロコントローラは押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のタッチパネル装置において、
前記マイクロコントローラは入出力が変更できるポートと入力ハードウェア割り込みポートを備え、
前記押し下げ状態検出手段は、前記マイクロコントローラの出力ポート間の突合せを防止する複数のダイオードと、これらダイオードのいずれかに流れる電流に基づき前記複数のスイッチ要素のいずれかの選択的な押し下げを状態遷移として共通に検出する検出回路とで構成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のタッチパネル装置において、
前記マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素は、互いに直交するようにマトリクス状に配列された複数の上部電極と下部電極とで構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載のタッチパネル装置において、
前記マトリクス状に配列された複数のスイッチ要素は、機械式の接点スイッチで構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
これらにより、マイクロコントローラは複数のスイッチ要素のいずれかが押し下げられたときにのみ押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することになり、マイクロコントローラの負荷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】図１の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成説明図である。
【図４】従来のタッチパネル装置の一例を示す構成説明図である。
【図５】図４の動作を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成説明図であり、図４と共通する部分には同一の符号を付けている。図１と図４との相違点は、マイクロコントローラ３のポートＰ０〜Ｐ７は入出力が変更できるポートであり、ポートＰ０〜Ｐ３は出力ポートＯＰに設定され、ポートＰ０〜Ｐ７は入力ポートＩＰに設定されていること、ポートＰ８は入力ハードウェア割り込みポートであること、そして２点鎖線で囲んだブロックＡ、Ｂを追加した点にある。
【００２１】
図１において、部抵抗Ｒ1〜Ｒ４は押し下げ位置検出時にポートＰ４〜Ｐ７を入力ポートＩＰとしたときの電位安定用抵抗である。これら抵抗Ｒ1〜Ｒ４の一端はそれぞれ対応する入力ポートＩＰと下部電極２１〜２４の接続点に接続され、他端は共通電位点に接続されている。
【００２２】
ブロックＡにおいて、抵抗Ｒ５〜Ｒ８はデジタル式タッチパネルが押下されないときの検出ポートの電位安定用の抵抗である。これら抵抗Ｒ５〜Ｒ８の一端はそれぞれ対応する出力ポートＯＰと上部電極１１〜１４の接続点に接続され、他端は共通電位点に接続されている。
【００２３】
ブロックＢにおいて、ダイオードＤ１〜Ｄ４のアノードはそれぞれ対応する出力ポートＯＰと下部電極２１〜２４の接続点に接続され、カソードは抵抗Ｒ９を介してトランジスタＱ１のベースに接続されている。これらダイオードＤ１〜Ｄ４は、出力ポートＯＰ間における異なるレベルの突き合わせ防止用として機能する。
【００２４】
トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ１０を介してエミッタとともに共通電位点に接続されている。コレクタは抵抗Ｒ１１を介して電源ＶＣＣに接続されている。トランジスタＱ１は、ダイオードＤ１〜Ｄ４による電圧効果でマイクロコントローラ３のハードウェア入力割り込み対応ポート８への入力電位が中間電位となることを防止するレベル変換用トランジスタとして機能する。
【００２５】
このような構成において、出力ポートＯＰはＨレベルを出力してデジタル式タッチパネルにおけるいずれかの交点の押し下げを待機する。
【００２６】
デジタル式タッチパネルにおけるいずれかの交点を押し下げてデジタル式タッチパネルの上部電極１と下部電極２を接触させると、出力ポートＯＰからダイオードＤ１〜Ｄ４のいずれかと抵抗Ｒ９を経由してトランジスタＱ１のベースに電流が流れる。
【００２７】
これにより、トランジスタＱ１のベース電位が上昇し、トランジスタＱ１はオフ状態からオン状態に遷移する。抵抗Ｒ１０の電位がＨからＬへと遷移すると、マイクロコントローラ３のハードウェア入力割り込み対応ポートＰ８で状態遷移の割り込みを捉えることができる。
【００２８】
状態遷移を捉えたマイクロコントローラ３の割り込み処理により、デジタル式タッチパネルの押し下げ位置検出プログラムを待機状態から開始させるフラグをセットし、押し下げ位置検出プログラムによる押し下げ位置検出処理動作を実行する。
【００２９】
また、割り込み対応入力ポートＰ８のレベル状態を確認することで、押し下げが継続しているかどうかの判断も行うことができ、押し下げ中は押し下げ位置検出処理動作を継続できる。
【００３０】
図２はこのような図１の動作の流れを説明するフローチャートであり、（Ａ）は通常の処理の流れを示し、（Ｂ）は割り込み処理の流れを示している。
【００３１】
（Ａ）において、はじめにポートＰ０〜Ｐ３を出力ポートに設定し、全ての出力をＨレベルにして初期化する（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、検出要求の有無を判断する（ステップＳ２）。検出要求があれば出力ポートとしてポート番号ｎ＝０を設定し（ステップＳ３）、検出要求がなければ検出要求が入るまでアイドリングする待機処理に移行する（ステップＳ４）。
【００３３】
ポート番号ｎを出力ポートとしてその出力をＨレベルにする（ステップＳ５）。この状態における入力ポートＰ４〜Ｐ７のレベル状態を読み取り、データ（０）〜（３）の配列として図示しない所定のデータ格納領域に格納する（ステップＳ６）。
【００３４】
このような一連の処理動作を、ポート番号ｎ＝３になるまで（ステップＳ７）、ポート番号ｎを＋１ずつ更新しながら（ステップＳ８）繰り返して実行する。
【００３５】
ポート番号ｎが３になると（ステップＳ７）、ハードウェア入力割り込み対応ポートＰ８がＬレベルか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００３６】
ハードウェア入力割り込み対応ポートＰ８がＬレベルであれば検出要求をクリアして（ステップＳ１０）ステップＳ１に戻って初期化し、次の検出要求に対する一連の処理を実行する。ＬレベルでなければステップＳ２に戻って現在の検出要求に対する一連の処理をハードウェア入力割り込み対応ポートＰ８がＬレベルになるまで繰り返す。
【００３７】
割り込みを検出すると、（Ｂ）の処理を行う。すなわち、（Ｂ）において、ポートＰ０〜Ｐ３を入力ポートに設定し（ステップＳ１１）、次の検出要求をセットして（ステップＳ１２）、割り込み処理を終了する。そして、ステップＳ１に戻る。
【００３８】
このような構成により、マイクロコントローラ３は、デジタル式タッチパネルの交点のいずれかが押し下げられている間のみ押し下げ位置検出動作を行うことになり、常時押し下げ位置検出動作を行う従来の構成に比べて、マイクロコントローラ３の負荷を軽減することができる。
【００３９】
また、マイクロコントローラ３の出力ポートＯＰの出力レベルの違いに起因する突き合わせの発生を防止できる。
【００４０】
図３は本発明の他の実施例を示す構成説明図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図３の実施例では、図１の複数の上部電極１と下部電極２をマトリクス状に直交配列したスイッチ要素に代えて、機械式の接点スイッチ（以下スイッチという）ＳＷ１〜ＳＷ１６をマトリクス状に直交配列したものである。
【００４１】
具体的には、ポートＰ０にはスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の固定接点が共通に接続され、ポートＰ１にはスイッチＳＷ５〜ＳＷ８の固定接点が共通に接続され、ポートＰ２にはスイッチＳＷ９〜ＳＷ１２の固定接点が共通に接続され、ポートＰ３にはスイッチＳＷ１３〜ＳＷ１６の固定接点が共通に接続されている。
【００４２】
一方、ポートＰ４にはスイッチＳＷ４、ＳＷ８、ＳＷ１２、ＳＷ１６の可動接点が共通に接続され、ポートＰ５にはスイッチＳＷ３、ＳＷ７、ＳＷ１１、ＳＷ１５の可動接点が共通に接続され、ポートＰ６にはスイッチＳＷ２、ＳＷ６、ＳＷ１０、ＳＷ１４の可動接点が共通に接続され、ポートＰ７にはスイッチＳＷ１、ＳＷ５、ＳＷ９、ＳＷ１３の可動接点が共通に接続されている。
【００４３】
図３の構成においても、マイクロコントローラ３は、図１と同様にスイッチＳＷ１〜ＳＷ１６のいずれかが押し下げられている間のみ押し下げ位置検出動作を行うことになり、常時押し下げ位置検出動作を行う従来の構成に比べて、マイクロコントローラ３の負荷を軽減することができる。
【００４４】
なお、上記各実施例では、説明の便宜上から、スイッチ要素が４×４の直交するマトリクス状に配列された例を示したが、これに限るものではなく、ｍ×ｎの直交するマトリクス状に配列されたものであってもよい。
【００４５】
また、本発明のタッチパネル装置は、複数のスイッチ要素が組み込まれた測定器などの電子機器の操作パネルに限るものではなく、自動車の操作パネルや各種産業機器の操作パネルにも有効である。
【００４６】
以上説明したように、本発明によれば、マイクロコントローラは複数のスイッチ要素のいずれかが押し下げられたときにのみ押し下げられたスイッチ要素の位置を検出する処理を選択的に実行することができ、マイクロコントローラの負荷を軽減できるタッチパネル装置が実現できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  上部電極
２  下部電極
３  マイクロコントローラ
Ｐ０〜Ｐ８  ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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