(57)【要約】      （修正有）【課題】座標入力パネルが使用される環境や時間によって変化する温度変化や経時変化によって、面抵抗体の面抵抗値と抵抗性周囲電極の抵抗値が変化することが原因で発生した入力ペン感度の変化を、自動で安定した入力ペン感度に補正する。【解決手段】座標入力パネル上の面抵抗体を取り囲む様に四角形の抵抗性周囲電極が形成され、前記抵抗性周囲電極の４頂点には座標入力パネルに対して電位勾配を形成するためのドライバ部が接続される静電容量結合型座標入力装置。入力ペンから検出された位置座標信号は演算ソフトを格納した信号処理部により座標を算出する。前記ドライバ部は駆動電位測定手段により計測された電位が一定になるように駆動電位を制御できる機能を備え、前記信号処理部は前記駆動電位測定手段により計測された電位に対応して、前記座標指示用入力ペンの座標位置信号の有効／無効を判定する閾値を可変する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標指示用入力ペンが当接または近づいた位置の座標を検出する静電容量結合型座標入力装置であって、前記座標入力パネル上には面抵抗体が設けられ、該面抵抗体を取り囲む様に四角形の抵抗性周囲電極が形成され、前記抵抗性周囲電極の４頂点には座標入力パネルに対して電位勾配を形成するためのドライバ部が接続され、前記ドライバ部の駆動電圧を測定するための駆動電位測定手段を備え、前記座標指示用入力ペンから検出された位置座標信号を、演算ソフトを格納した信号処理部により接続され座標を算出する座標入力装置であって、前記ドライバ部は前記駆動電位測定手段により計測された電位が一定になるように駆動電位を制御できる機能を備え、前記信号処理部は前記駆動電位測定手段により計測された電位に対応して、前記座標指示用入力ペンの座標位置信号の有効／無効を判定する閾値を可変することを特徴とする座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標指示用入力ペンが当接または近づいた位置の座標を検出する静電容量結合型座標入力装置関する。
【背景技術】
【０００２】
図１及び図２は静電容量結合型座標入力パネルの例を示す断面図及び平面図である。静電容量結合型座標入力パネル１（以下座標入力パネルと称する）はセンサー部となる透明絶縁性基材３を中心に構成している。座標指示用入力ペン（以下入力ペンと称する）９を、入力面となる透明絶縁性基材３の上部に当接または近づけ、透明絶縁性基材３の下部のセンサー部となる面抵抗体５と入力ペン９間で静電容量結合を行い、座標検出を行う物である。透明絶縁性基材３は、透明なガラスや樹脂を使うのが一般的である。
センサー部となる面抵抗体５は全面に透明でシート抵抗値が均一な面抵抗体が形成されている。透明な面抵抗体５は例えばスパッタ法によるＩＴＯ（インジウム酸化物）やＣＶＤ法による酸化スズ膜等の透明導電性材料が用いられている。
【０００３】
透明な面抵抗体５の上には、抵抗性周囲電極６が形成されている。抵抗性周囲電極６は、例えば導電性インキを使用し、所望のパターンに印刷・焼成し、形成する。必要に応じて抵抗性周囲電極６の各頂点には、引き出し線７（図２参照）を接続するための、引き出し線接続用端子部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとして、ハンダ付け可能な導電性インキを印刷・焼成したり、各頂点部分を除き絶縁性インキで保護する場合もある。
【０００４】
抵抗性周囲電極６の各頂点の引き出し線接続用端子部（以下端子部とする）６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄには、引き出し線７が接続され、引き出し線７は信号処理部１０に接続し、面抵抗体５のうち抵抗性周囲電極６に囲まれた部分に電位勾配を各方向から順次形成する。
ケーブル１１によって信号処理部１０に接続されている入力ペン９を使用して、座標入力パネル１上で形成された電位勾配の入力ペン９の位置での電位を計測し、その電位を使用して座標を算出する。
【０００５】
信号処理部１０には、入力ペン９からの電位信号を計測するための検出回路、検出された信号をデジタル化するための変換回路、座標入力パネル１に電位勾配を形成するためのドライバ回路、受信された信号を座標データに変換するためのＣＰＵ、及びその演算ソフト・記憶装置が含まれる。{特開２００１−４３００２号公報（特許文献１）参照}
【０００６】
座標入力パネル１で形成された電位勾配の入力ペン９の位置での電位の計測値の合計、つまり信号総量は、入力ペン９と座標入力パネル１上に配置された面抵抗体５の間の距離により変化する。この変化は、面抵抗体５と入力ペン９の距離によって、静電容量結合が変化するためであり、面抵抗体５と入力ペン９の距離が近いほど（入力ペン９−１：図１を参照）、入力ペン９を介して計測される電位は増加し、面抵抗体５と入力ペン９の距離が遠いほど（入力ペン９−２）、入力ペン９を介して計測される電位は減少する。
【０００７】
前記信号総量が小さくなるとＳＮ比が悪くなり、位置座標が安定しなくなる。実際には座標入力パネル１と入力ペン９の距離が１０ｃｍ程度離れると座標が安定しなくなった。        一般に静電容量結合方式の入力装置では、前述した課題を解決するために座標入力パネル１と入力ペン９の距離が例えば１０ｃｍ以下で検出するように信号総量に対して閾値を設定して、前記信号総量が閾値より大きい場合は操作者が入力していると判断して有効な入力ペン９の位置情報を出力する。（以下有効信号閾値とする）
【０００８】
しかしながら前述した信号総量が小さくなる要因は座標入力パネル１と入力ペン９の距離だけでない。それは上記座標入力パネルで使用されている面抵抗体５や、抵抗性周囲電極６で用いられる材料は、使用される環境の温度変化や、長年使用したときの経時変化でその抵抗値が変化する性質を持っている。
【０００９】
例えば前記面抵抗体５や、抵抗性周囲電極６の合成された抵抗値が小さくなると、抵抗性周囲電極６の各頂点の引き出し線接続用端子部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄに形成されるドライブ電圧が小さくなり、座標入力パネル１で形成される電位勾配の傾きが小さくなる。その結果入力ペン９から計測される電位の信号総量が小さくなり、設定された有効信号閾値より小さくなると、面抵抗体５と入力ペン９間の距離が同じ位置であっても操作者が入力していると判断できず、入力ペン９の位置情報を出力しなくなる、逆に前記合成された抵抗値が大きくなると、座標入力パネル１で形成される電位勾配の傾きが大きくなり、設定された有効信号閾値より大きくなると、座標入力パネル１と入力ペン９の距離が離れた位置であっても操作者が入力していると判断して、入力ペンの位置情報を出力してしまう。従って前記面抵抗体５や、抵抗性周囲電極６の合成された抵抗値が変化することで座標入力パネル１と入力ペン９間の有効な距離が安定しなくなる。つまり有効信号閾値を固定すると座標入力パネル１と入力ペン９間の有効な距離が変わることになり操作性が悪くなるという問題があった。（以下、座標入力パネル１と入力ペン９間の有効な距離を入力ペン感度とする。）
【００１０】
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−４３００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の静電容量結合方式の入力装置では、入力ペン感度が許容できる環境でしか使用することができず、経時変化により面抵抗体５や、抵抗性周囲電極６の抵抗の合成された抵抗値が変化して入力ペン感度の変化が発生した場合には、感度調整作業を再度実施し有効信号閾値を再設定する必要があった。
座標入力パネルで使用されている面抵抗体５や、抵抗性周囲電極６の材料や配合を変えて従来の設定された合成抵抗値を確保できない場合にも同じ課題が想定される。
本発明の目的は、座標入力パネル１が使用される環境や時間によって変化する温度変化や経時変化によって、面抵抗体５の面抵抗値と抵抗性周囲電極６の抵抗値が変化することが原因で発生した入力ペン感度の変化を、自動で安定した入力ペン感度に補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
座標指示用入力ペンが当接または近づいた位置の座標を検出する静電容量結合型座標入力装置であって、前記座標入力パネル上には面抵抗体が設けられ、該面抵抗体を取り囲む様に四角形の抵抗性周囲電極が形成され、前記抵抗性周囲電極の４頂点には座標入力パネルに対して電位勾配を形成するためのドライバ部が接続され、前記ドライバ部の駆動電圧を測定するための駆動電位測定手段を備え、前記座標指示用入力ペンから検出された位置座標信号を、演算ソフトを格納した信号処理部により接続され座標を算出する座標入力装置であって、前記ドライバ部は前記駆動電位測定手段により計測された電位が一定になるように駆動電位を制御できる機能を備え、前記信号処理部は前記駆動電位測定手段により計測された電位に対応して、前記座標指示用入力ペンの座標位置信号の有効／無効を判定する閾値を可変できることを特徴とする座標入力装置を提案するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明で得られた座標入力パネルを用いた結果、使用時の環境の温度が変化し、面抵抗体と抵抗性周囲電極の抵抗値が変化する場合でも、あるいは長期間使用し、面抵抗体と抵抗性周囲電極の抵抗値が変化してしまった場合でも、ドライブ駆動電圧を測定することで、自動で安定した入力ペン感度に補正することができた。
【００１５】
また、ドライブ駆動電圧を本来の電圧にすることで、ノイズにも強い自動で安定した入力ペン感度に補正することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】静電容量結合型座標入力パネルの断面図
【図２】静電容量結合型座標入力パネルの平面図
【図３】本発明のブロック図
【図４】ドライブ抵抗部の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って、本発明に係る実施の形態について詳説する。
図３は本発明の実施形態である座標入力装置のブロック図である。座標入力パネル１は図２で示された座標入力パネル１と同様にセンサー部となる透明絶縁性基材３を中心に構成している。
抵抗性周囲電極６の各頂点の引き出し線接続用端子部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄには、引き出し線７が接続され、引き出し線７はドライバ部２０に接続し、信号処理部２１からの制御信号３３に従い面抵抗体５のうち抵抗性周囲電極６に囲まれた部分である座標入力領域に電位勾配を各頂点の方向から順次形成する。入力ペン９を、入力面となる座標入力パネル１に当接または近づけ、透明絶縁性基材３の下部のセンサー部となる面抵抗体５と入力ペン９間で静電容量結合を行いケーブル１１によって信号処理部２１に接続され座標入力パネル１上で形成された電位勾配の入力ペン９の位置での電位を計測し、その電位を使用して座標を算出する。
【００１８】
ドライブ部２０には引き出し線７に接続された切り替えスイッチ部３０ａ〜３０ｄとドライブ抵抗部３１ａ〜３１ｄにより電位勾配を形成する。図３の場合は６Ａ端子にドライブ抵抗部３１ａと周囲電極６と面抵抗体５の合成抵抗値の分圧されたＡＣ信号を印加し、６Ｃ端子をグランドに接続することで６Ａ端子と６Ｃ端子間にＡＣ信号の直線的な電位勾配が形成される。
切り替えスイッチ部３０ａとドライブ抵抗部３１ａの間に接続されたドライブ電圧引き出し線３４は信号処理部２１でドライブ電圧を測定する。図３ではドライブ電圧引き出し線３４は１箇所のみ接続されているが、切り替えスイッチ部３０ａ〜３０ｄと抵抗部３１ａ〜３１ｄ間の４箇所全てに接続してもよい。
ドライブ抵抗部３１ａ〜３１ｄは信号処理部２１からの制御線３３により抵抗値を可変することができる。
【００１９】
信号処理部２１には、入力ペン９からの電位信号を計測するための受信回路、受信された信号をデジタル化するための変換回路、座標入力パネル１に電位勾配を形成するためのドライブ替え制御、ドライブ電圧測定回路、受信された信号を座標データに変換するためのＣＰＵ、及びその演算ソフト・有効信号閾値可変制御・記憶装置が含まれる。
【実施例】
【００２０】
上記図３の構成における座標入力装置の動作の実施例について説明する。
座標パネル１に電位勾配を与える。電位勾配はドライブ部２０に設けられているスイッチ３０ａ〜３０ｄを切替えて与えるのであるが、座標パネル１の向かい合う端子どうしで片一方にＡＣ信号を、もう一方をグランドに接続し、他の２辺は何も接続しない状態にする。図３はスイッチ３０aにＡＣ信号を接続し、３０ｃをグランドに接続し、３０ｂと３０ｄには何も接続しない状態を表しており、端子部６Ａから６Ｃに向かって直線的に下がる電位勾配になる。このとき端子部６Ａの電位はドライブ電圧引き出し線３４から信号処理部２１でドライブ電圧を測定し記憶しておく。
【００２１】
次にスイッチ３０ｃにＡＣ信号を接続し、３０ａをグランドに接続し、３０ｂと３０ｄには何も接続しない。次にスイッチ３０ｂにＡＣ信号を接続し、３０ｄをグランドに接続し、３０ａと３０ｃには何も接続しない。次にスイッチ３０ｄにＡＣ信号を接続し、３０ｂをグランドに接続し、３０ａと３０ｃには何も接続しない。前記切り替え動作をそれぞれ順次行っていく。
ドライブ電圧の測定は端子部６Ａの１箇所を記憶してもよいが、他端子６Ｂ〜６Ｄのドライブ電圧を測定し記憶しておくと後述する有効閾値の設定精度がさらによくなる。
【００２２】
座標パネル１にある６Ａ〜６Ｄの各端子電位勾配を与えた状態で入力ペン９が座標パネル１に当接または近づくと入力ペン９の座標パネル１上の位置に対応した６Ａ〜６Ｂからの電位が計測できる。
【００２３】
設計時あるいは生産時のドライブ電圧が１０Ｖとして、座標入力パネル１と入力ペン９間が１０ｃｍはなれたとき、座標入力パネル１で形成された電位勾配の入力ペン９の位置での電位の計測値の合計、つまり信号総量を１００とすると有効信号閾値を１００としてそれ以下の信号総量の場合は無効とする。つまり座標入力パネル１と入力ペン９間が１０ｃｍまで座標検出が有効な設定になる。（説明のため信号総量を無単位１００とした。）
【００２４】
面抵抗体５や、抵抗性周囲電極６の合成された抵抗値が小さくなりドライブ電圧が９Ｖに下がると設計時より１０％小さくなるので有効信号閾値も同比率で設計時の１００から９０に再設定し、入力ペン９の感度を設計時と同じに座標入力パネル１と入力ペン９間が１０ｃｍはなれたときまでを有効とする。
【００２５】
周囲電極６の１辺の抵抗値が全て同じならば１箇所のドライブ電圧測定でよいが、４辺全ての抵抗変化が想定されるならば４箇所のドライブ電圧を測定し、電圧平均値に対応して有効信号閾値を設定すれば、より精度が高い入力ペン９の感度設定ができる。
【００２６】
ドライブ電圧が１０Ｖから５Ｖに下がるとそれに対応して有効信号閾値を５０に設定すれば良いが、ドライブ電圧が半分以下になると入力ペン９から検出された電位がドライブ電圧に比例して小さくなりＳＮ比が無視できなくなる、つまり座標位置精度が悪くなってくる。ドライブ電圧は前記面抵抗体５と抵抗性周囲電極６の合成された抵抗値とドライブ抵抗部３１ａ〜３１ｄとの分圧された電位になるので、この場合はドライブ抵抗部３１ａ〜３１ｄの抵抗値を下げることで、ドライブ電圧を上げることができる。
【００２７】
例えば前記面抵抗体５と抵抗性周囲電極６の合成された抵抗値が１ＫΩから５００Ωに変化するとドライブ抵抗を５００Ωから２５０Ωに変更すれば元のドライブ電圧になる。
また確認のためのドライブ電圧が計測できるので、計測値に対応した有効信号閾値を設定できるようになる。
【００２８】
図４はドライブ抵抗部３１ａ〜３１ｄの実施例である。制御線３６−１をオンするとトランジスタ３５−１は抵抗器３７−１を介して座標入力パネルをドライブすることになる。制御線３５−１、３５−２をオンすると抵抗器３７−１と３７−２の合成された一番低い抵抗となりドライブ電圧が最大になる、実施例の回路では３種類の抵抗値を切り替えできるようになるため３段階のドライブ電圧を設定できるようになる。
本発明は、上記の実施例に限定されるものでなく、本発明の技術範囲において、種々の座標閾値の設定やドライブ電圧切り替え条件を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
使用時の環境の温度が変化し、面抵抗体と抵抗性周囲電極の抵抗値が変化する場合でも、あるいは長期間使用し、面抵抗体と抵抗性周囲電極の抵抗値が変化してしまった場合でも、ドライブ駆動電圧を測定することで、自動で安定した入力ペン感度に補正することができた。さらに、ドライブ駆動電圧を本来の電圧にすることで、ノイズにも強い自動で安定した入力ペン感度に補正することができる座標入力装置を実現できるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１  静電容量結合型座標入力パネル
３  透明絶縁性基材
５  面抵抗体
６  抵抗性周囲電極
６Ａ  引き出し線接続用端子部
６Ｂ  引き出し線接続用端子部
６Ｃ  引き出し線接続用端子部
６Ｄ  引き出し線接続用端子部
７  引き出し線
９  座標指示用入力ペン
９−１  座標指示用入力ペンが座標入力パネルに当接した状態
９−２  座標指示用入力ペンが座標入力パネルから離れた状態
１０  信号処理部
１１  入力ペンのケーブル
２０  ドライブ部
２１  信号処理部
３０ａ〜３０ｄ  切り替えスイッチ部
３１ａ〜３１ｄ  ドライブ抵抗部
３３  制御信号
３４  ドライブ電圧引き出し線
３５−１、３５−２  トランジスタ
３６−１、３６−２  ドライブ抵抗制御線
３７−１、３７−２  抵抗器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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