(57)【要約】【課題】タッチパネルにおけるユーザの接触圧が弱い場合であっても、接触位置の検知精度を高めること。【解決手段】タッチパネル２を用いた入力装置１は、位置検知部２２の抵抗膜からなるとともに対向配置された一対の電極体に所定の電圧を印加して電極体が接触した接触位置を検知するようになっており、各電極体の両端部に設けられた対となる接続端子に対して所定の電圧を印加する第一検知パターンを設定して検知電圧を測定し、第一検知パターンの電圧を切り換えて印加する第二検知パターンを設定して検知電圧を測定し、第一及び第二検知パターンにより得られた検知電圧に基づいて接触位置を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗膜からなるとともに対向配置された一対の電極体にそれぞれ所定の電圧を印加して当該電極体が接触した接触位置を検知するタッチパネルを用いた入力装置であって、
各電極体の互いに直交する方向の両端部にそれぞれ設けられた対となる接続端子に対して所定の電圧を印加する第一検知パターン、及び当該第一検知パターンの電圧を切り換えて印加する第二検知パターンを設定する設定処理部と、前記第一及び第二検知パターンにより出力される検知電圧に基づいて前記接触位置を算出する検知処理部とを備えているタッチパネルを用いた入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載のタッチパネルを用いた入力装置において、
前記検知処理部は、前記第一検知パターンにより出力される前記検知電圧に基づいて算出される前記接触位置と前記第二検知パターンにより出力される前記検知電圧に基づいて算出される前記接触位置との平均値を前記接触位置として算出するタッチパネルを用いた入力装置。
【請求項３】
請求項２に記載のタッチパネルを用いた入力装置において、
前記検知処理部は、前記第一及び第二検知パターンにおいて得られた前記接触位置に重み付けをして平均値を算出するタッチパネルを用いた入力装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のタッチパネルを用いた入力装置において、
前記検知処理部は、前記検知電圧が所定の閾値以上と判定された場合に、前記第一及び第二検知パターンにより出力される検知電圧に基づいて前記接触位置を算出し、前記検知電圧が所定の閾値未満である場合に、前記第一検知パターンにより出力される検知電圧に基づいて前記接触位置を算出するタッチパネルを用いた入力装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のタッチパネルを用いた入力装置において、
前記検知処理部は、複数回サンプリングして得られた前記検知電圧の平均値を用いて前記接触位置を算出するタッチパネルを用いた入力装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載のタッチパネルを用いた入力装置において、
前記検知処理部は、複数回サンプリングして得られた前記検知電圧の最大値及び最小値を除いた値の平均値を用いて前記接触位置を算出するタッチパネルを用いた入力装置。
【請求項７】
請求項１から４のいずれかに記載のタッチパネルを用いた入力装置において、
前記検知処理部は、複数回サンプリングして得られた前記検知電圧の中央値を用いて前記接触位置を算出するタッチパネルを用いた入力装置。
【請求項８】
抵抗膜からなるとともに対向配置された一対の電極体にそれぞれ所定の電圧を印加して当該電極体が接触した接触位置を検知するタッチパネルを用いた接触位置検知方法であって、
各電極体の互いに直交する方向の両端部にそれぞれ設けられた対となる接続端子に対して所定の電圧を印加する第一検知パターンを設定して検知電圧を測定する工程と、前記第一検知パターンの電圧を切り換えて印加する第二検知パターンを設定して検知電圧を測定する工程と、前記第一及び第二検知パターンにより得られた検知電圧に基づいて前記接触位置を算出する工程と、を有するタッチパネルを用いた接触位置検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルを用いた入力装置及びタッチパネルを用いた接触位置検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置等の電子機器の高機能化及び複合化が進展し、プリンタ又は複合機といった従来の電子機器に比べて操作部についても高機能化が図られている。そのため、表示パネル（例えば、カラー液晶表示パネル）の上面にユーザが触れた位置を検知する位置検知部を備えたタッチパネルを用いた操作部を備えた電子機器が多くなってきている。こうしたタッチパネルを用いた入力装置では、表示パネルの画面上に各種機能を割振ったキーを表示し、表示画面をユーザが触れた時にその位置を検知することで、あらゆるキーの入力機能も実現できるようになっている。入力装置に使用されるタッチパネルに関しては、一対の抵抗膜を用いた方式が主流となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、（i）タッチ位置の各座標を検出する際に、一方の抵抗膜の電極間に一定電圧を加え、かつ、他方の抵抗膜の電極端子を開放し、（ii）他方の一つの電極端子を座標検出端子として、この端子を、抵抗を介してプルアップ、プルダウンし、（iii）プルアップ時とプルダウン時の座標検出端子の出力電圧を読み取り、その差が設定値より小さければ出力電圧に基づいて座標を検出し、大きければ座標データを廃棄するようにした、抵抗膜方式のタッチパネル装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
抵抗膜方式のタッチパネルでは、ユーザが触れた接触位置の検知時に、接触圧が強い場合には高精度で位置を検知することができるが、接触圧が弱い場合には本来押した場所とは異なる位置が検知されるおそれがあり、位置検知の精度が低くなる。そのため、押したキーが入力されないか、又は別のキーが入力されてしまう、といった誤検知が発生するという問題があった。特許文献１のタッチパネル装置では、位置検知の精度を向上させて誤検知を少なくしているが、接触圧が弱い場合において位置検知の精度を高めることは依然として困難である。
本発明は、こうした従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザが触れた接触位置の検知時に接触圧が弱い場合であっても、接触位置の検知精度を高めることができるタッチパネルを用いた入力装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るタッチパネルを用いた入力装置は、抵抗膜からなるとともに対向配置された一対の電極体にそれぞれ所定の電圧を印加して当該電極体が接触した接触位置を検知するタッチパネルを用いた入力装置であって、各電極体の互いに直交する方向の両端部にそれぞれ設けられた対となる接続端子に対して所定の電圧を印加する第一検知パターン、及び当該第一検知パターンの電圧を切り換えて印加する第二検知パターンを設定する設定処理部と、前記第一及び第二検知パターンにより出力される検知電圧に基づいて前記接触位置を算出する検知処理部とを備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、上記の構成を備えることで、ユーザが触れた接触位置の検知時に接触圧が弱い場合であっても、接触位置の検知精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態である入力装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】コントローラに関する機能ブロック構成図である。
【図３】位置検知部に関する概略構成図である。
【図４】各端子の設定パターンを示す表である。
【図５】ユーザの接触時におけるＸ検知１パターンの設定状態に関する説明図である。
【図６】図５に示す設定状態における等価回路図である。
【図７】ユーザの接触時におけるＸ検知２パターンの設定状態に関する説明図である。
【図８】図７に示す設定状態における等価回路図である。
【図９】ユーザの接触時におけるＹ検知１パターンの設定状態に関する説明図である。
【図１０】図９に示す設定状態における等価回路図である。
【図１１】ユーザの接触時におけるＹ検知２パターンの設定状態に関する説明図である。
【図１２】図１１に示す設定状態における等価回路図である。
【図１３】ユーザのタッチパネルへの接触を判定する場合の設定処理に関する説明図である。
【図１４】位置検知処理に関するフローである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態である入力装置の構成を示す概略構成図である。入力装置１は、ユーザが接触することにより入力操作を行なうタッチパネル２と、タッチパネル２の動作を制御するとともに、入力装置１が組み込まれた装置（上位装置）にユーザの入力内容を出力するコントローラ３とを備えている。タッチパネル２は、操作ボタン等のアイコンを表示する表示部２１（例えば、液晶表示パネル）と、表示部２１に重ねて配置されてユーザがその表面に触れると接触位置に応じた信号を出力する位置検知部２２とを備えている。
【０００９】
アイコンを表示する表示部２１としては、液晶表示パネル以外に、有機化合物から成る発光ダイオードで構成される有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイや、白色と黒色の粒子と流体を収めたマイクロカプセルを平面に並べ、その厚み方向に電界を印加することにより白色及び黒色粒子を移動させることで白と黒の表示を行なうマイクロカプセル方式の表示装置といった表示装置を用いることもできる。
【００１０】
図２は、コントローラ３に関する機能ブロック構成図である。コントローラ３は、表示部２１等の内部機能部及び上位装置との通信を行なう入出力部３１と、タッチパネル２の制御等を行なう処理部３２とを備えている。処理部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムが書き込まれたＲＯＭ（Read Only Memory）、データの一時記憶のためのＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する公知のコンピュータによりその機能を実現することができる。処理部３２は、位置検知部２２の端子に対して印加する電圧等の入力信号を設定する設定処理部３２１と、位置検知部２２の端子からの電圧等の出力信号に基づいてユーザの接触位置を算出する検知処理部３２２と、表示部２１にアイコン等の表示のための処理を行う表示処理部３２３とを備えている。
【００１１】
図３は、位置検知部２２に関する概略構成図である。この例では、位置検知部２２は、抵抗膜方式により構成されており、一対の抵抗膜からなるＸ電極体１０１及びＹ電極体１０３を備えている。Ｘ電極体１０１とＹ電極体１０３との間には、スペーサ（図示せず）が配置されて、両電極体が接触しないように所定の間隔が空けられている。そして、電極体の面方向に沿って互いに直交するＸ軸及びＹ軸を設定した場合、Ｘ電極体１０１は、Ｘ方向に比例分布する抵抗１０２（＝Ｒｘ）を有しており、Ｙ電極体１０３は、Ｙ方向に比例分布する抵抗１０４（＝Ｒｙ）を有している。
【００１２】
Ｘ電極体１０１のＸ方向の両端部には、それぞれ接続端子１０１ａ及び１０１ｂが設けられており、接続端子１０１ａは、コントローラ３の端子ＸＬと接続し、接続端子１０１ｂは、コントローラ３の端子ＸＲと接続している。Ｙ電極体１０３のＹ方向の両端部には、それぞれ接続端子１０３ａ及び１０３ｂが設けられており、接続端子１０３ａは、コントローラ３の端子ＹＴと接続し、接続端子１０３ｂは、コントローラ３の端子ＹＢと接続している。コントローラ３の端子ＸＬ及びＸＲには、所定の電圧が切換入力されるように入力電圧の印加制御が行われるようになっており、同様に、端子ＹＴ及びＹＢには、所定の電圧が切換入力されるように入力電圧の印加制御が行われるようになっている。そして、コントローラ３には、ＡＤコンバータに接続された端子ＸＡＤ及びＹＡＤが設けられており、端子ＸＡＤは、接続端子１０１ｂに接続して出力される電圧を検知するようになっている。また、端子ＹＡＤは、接続端子１０３ａに接続して出力される電圧を検知するようになっている。
【００１３】
図４は、各端子の設定パターンを示す表である。Ｘ座標位置を検知するための設定パターンとして、第一検知パターンであるＸ検知１パターン及び第二検知パターンであるＸ検知２パターンが設定される。Ｘ検知１パターンでは、端子ＸＬの入力電圧をＨｉｇｈに設定し、端子ＸＲの入力電圧をＬｏｗに設定する。この例では、入力電圧のＨｉｇｈを基準電圧値Ｖｃｃとし、Ｌｏｗを接地電圧（ＧＮＤ）としている。また、端子ＹＴ及びＹＢは、開放（Ｏｐｅｎ）状態に設定し、この設定状態で端子ＹＡＤの出力電圧を検知する。Ｘ検知２パターンでは、端子ＸＬの入力電圧をＬｏｗに設定し、端子ＸＲの入力電圧をＨｉｇｈに設定する。また、端子ＹＴ及びＹＢは、開放（Ｏｐｅｎ）状態に設定し、この設定状態で端子ＹＡＤの出力電圧を検知する。したがって、Ｘ検知１パターン及びＸ検知２パターンでは、端子ＸＬ及びＸＲの入力電圧をＨｉｇｈ及びＬｏｗに切り換えて設定するようになっている。また、端子ＹＴ及びＹＢを開放状態に設定することで、Ｙ電極体１０３側での電圧降下が発生しないようにしている。
【００１４】
Ｙ座標位置を検知するための設定パターンとして、第一検知パターンであるＹ検知１パターン及び第二検知パターンであるＹ検知２パターンが設定される。Ｙ検知１パターンでは、端子ＹＴの入力電圧をＨｉｇｈに設定し、端子ＹＢの入力電圧をＬｏｗに設定する。また、端子ＸＬ及びＸＲは、開放（Ｏｐｅｎ）状態に設定し、この設定状態で端子ＸＡＤの出力電圧を検知する。Ｙ検知２パターンでは、端子ＹＴの入力電圧をＬｏｗに設定し、端子ＹＢの入力電圧をＨｉｇｈに設定する。また、端子ＸＬ及びＸＲは、開放（Ｏｐｅｎ）状態に設定し、この設定状態で端子ＸＡＤの出力電圧を検知する。したがって、Ｙ検知１パターン及びＹ検知２パターンでは、端子ＹＴ及びＹＢの入力電圧をＨｉｇｈ及びＬｏｗに切り換えて設定するようになっている。また、端子ＸＬ及びＸＲを開放状態に設定することで、Ｘ電極体１０１側での電圧降下が発生しないようにしている。
【００１５】
図５は、ユーザの接触時におけるＸ検知１パターンの設定状態に関する説明図である。この例では、Ｘ電極体１０１の接触位置Ｓにおいてユーザが接触して、Ｘ電極体１０１及びＹ電極体１０３が電気的に接続された状態になっている。そのため、Ｘ電極体１０１では、接続端子１０１ａと接触位置Ｓとの間の抵抗１０２ａ（Ｒｘａ）及び接触位置Ｓと接続端子１０１ｂとの間の抵抗１０２ｂ（Ｒｘｂ）に分離される。また、Ｙ電極体１０３では、接続端子１０３ａと接触位置Ｓとの間の抵抗１０４ａ（Ｒｙａ）及び接触位置Ｓと接続端子１０３ｂとの間の抵抗１０４ｂ（Ｒｙｂ）に分離される。この場合
Ｒｘａ＋Ｒｘｂ＝Ｒｘ
Ｒｙａ＋Ｒｙｂ＝Ｒｙ
となる。また、接触位置Ｓでは、Ｘ電極体１０１とＹ電極体１０３との間に接触抵抗１０５（Ｒｚ）が生じる。接触抵抗１０５は、ユーザの操作時の接触圧により変化し、接触圧が強くＸ電極体１０１とＹ電極体１０３とがしっかりと接触した状態では低くなる。また、接触圧が弱くＸ電極体１０１とＹ電極体１０３とが十分接触していない状態では高くなる。
【００１６】
そして、コントローラ３の端子は、以下の通り設定される。
端子ＸＬ＝Ｈｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）
端子ＸＲ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）
端子ＹＴ＝Ｏｐｅｎ
端子ＹＢ＝Ｏｐｅｎ
端子ＸＡＤ＝Ｎ．Ｃ．（無接続）
端子ＹＡＤ＝検知電圧
【００１７】
接触位置ＳのＸ座標位置を検知する場合、接触位置Ｓに生じる電圧Ｖｘを、接触抵抗Ｒｚ及びＹ電極体１０３の抵抗Ｒｙａを通り、端子ＹＡＤの出力電圧として検知する。電圧Ｖｘを検知する際に、端子ＹＴ及びＹＢは開放状態（Ｏｐｅｎ）に設定されており、接触抵抗Ｒｚが無視できる程度の小さい値であれば、接触抵抗Ｒｚ及び抵抗Ｒｙａによる電圧降下が無視できるようになって、端子ＹＡＤの出力電圧を電圧Ｖｘとして検知することができる。そして、抵抗Ｒｘａ及びＲｘｂは、Ｘ方向の長さに比例した抵抗値であるため、検知電圧Ｖｘに基づいて接触位置のＸ座標位置を算出することができる。
【００１８】
図６は、図５に示す設定状態における等価回路図である。Ｘ電極体１０１の抵抗Ｒｘａ及びＲｘｂは直列接続されており、Ｙ電極体１０３の抵抗Ｒｙａ及びＲｙｂは直列接続されている。そして、抵抗Ｒｘａ及びＲｘｂの間と抵抗Ｒｙａ及びＲｙｂの間を接触抵抗Ｒｚを介して接続した回路構成となる。そして、抵抗Ｒｘａには、電圧Ｖｃｃが印加されており、抵抗Ｒｘｂは接地されている。また、抵抗Ｒｙａには、ＡＤコンバータが接続されており、ＡＤコンバータでは電圧Ｖａｄが検知される。抵抗Ｒｘａを流れる電流をＩｘａ、抵抗Ｒｘｂを流れる電流をＩｘｂ、及び、ＡＤコンバータへ流れる電流をＩｚとすると、ＡＤコンバータの電圧値Ｖａｄは、次の式（１）により算出される。
Ｖａｄ＝Ｖｘ−（Ｒｚ＋Ｒｙａ）＊Ｉｚ・・・（１）
【００１９】
電流Ｉｚに関しては、漏れ電流程度（数μＡ程度）の大きさである。接触抵抗Ｒｚが小さい（接触圧が強い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｙａに比べて無視できる程度に小さくなる。そして、抵抗Ｒｙａは数百Ω程度なので、式（１）の第二項による電圧降下は数ｍＶ程度となってほとんど無視できるようになり、接触圧が強い場合には、Ｖａｄ≒Ｖｘとなる。また、検知された電圧値Ｖｘに基づいて次の式（２）によりＸ座標位置Ｘｓが算出される。ここで、Ｘ電極体１０１のＸ座標の最大値をＸmaxとする。
Ｘmax：Ｘｓ＝Ｒｘ：Ｒｘｂ＝Ｖｃｃ：Ｖｘ
Ｘｓ＝Ｘmax＊Ｖｘ／Ｖｃｃ・・・（２）
したがって、Ｖａｄ≒Ｖｘであれば、ＡＤコンバータの検知電圧値を用いて、精度良く接触位置ＳのＸ座標位置を検知することができる。
【００２０】
一方、接触抵抗Ｒｚが大きい（接触圧が弱い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｙａよりも大きくなる。そして、接触抵抗Ｒｚが数百ｋΩ程度以上になると、漏れ電流による電圧降下が無視できなくなる。そのため、ＡＤコンバータで検知される電圧Ｖａｄは、式（１）に基づいて以下のようになる。
Ｖａｄ≒Ｖｘ−Ｒｚ＊Ｉｚ
そのため、接触圧が弱い場合には、接触抵抗による電圧降下が発生して、式（２）に基づいて算出される接触位置のＸ座標位置Ｘｓは、以下の式（３）で算出されるようになり、実際の接触位置のＸ座標位置よりも小さい座標位置が算出される。
Ｘｓ＝（Ｘmax＊Ｖｘ／Ｖｃｃ）−（Ｘmax＊Ｒｚ＊Ｉｚ／Ｖｃｃ）・・・（３）
【００２１】
図７は、ユーザの接触時におけるＸ検知２パターンの設定状態に関する説明図である。図５に示す接触状態と同一であり、Ｘ検知１パターンの設定状態において、端子ＸＬ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）及び端子ＸＲ＝Ｈｉｇｈ（Ｖｃｃ）を印加している点以外同じ設定状態となっている。すなわち、端子ＸＬ及びＸＲの入力電圧を切り換えて設定している。
【００２２】
図８は、図７に示す設定状態における等価回路図である。図６に示す等価回路と同様であるが、抵抗Ｒｘａに印加される入力電圧はＧＮＤとなり、抵抗Ｒｘｂに印加される入力電圧はＶｃｃとなり、電流Ｉｘａ及びＩｘｂの流れる方向が図６とは逆となっている点で異なる。この場合、接触位置Ｓに生じる電圧Ｖｘ’に基づいて、電圧ＡＤコンバータで検知される電圧値Ｖａｄは、次の式（４）により算出される。
Ｖａｄ＝Ｖｘ’−（Ｒｚ＋Ｒｙａ）＊Ｉｚ・・・（４）
【００２３】
電流Ｉｚに関しては、図６の場合と同様に、漏れ電流程度（数μＡ程度）の大きさである。接触抵抗Ｒｚが小さい（接触圧が強い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｙａに比べて無視できる程度に小さくなる。そして、抵抗Ｒｙａは数百Ω程度なので、式（４）の第二項による電圧降下は数ｍＶ程度となってほとんど無視できるようになり、接触圧が強い場合には、Ｖａｄ≒Ｖｘ’となる。また、検知された電圧値Ｖｘ’に基づいて次の式（５）によりＸ座標位置Ｘｓが算出される。ここで、Ｘ電極体１０１のＸ座標の最大値をＸmaxとする。
Ｘmax：Ｘｓ＝Ｒｘ：Ｒｘｂ＝Ｖｃｃ：（Ｖｃｃ−Ｖｘ’）
Ｘｓ＝Ｘmax＊（Ｖｃｃ−Ｖｘ’）／Ｖｃｃ・・・（５）
Ｖａｄ≒Ｖｘ’であれば、（Ｖｃｃ−Ｖｘ’）は抵抗Ｒｘｂの電圧値と同じとなる。そのため、図６で説明した電圧値Ｖｘと同じ電圧となるため（Ｖｘ＝Ｖｃｃ−Ｖｘ’）、式（５）は、式（２）と同一となる。
【００２４】
一方、接触抵抗Ｒｚが大きい（接触圧が弱い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｙａよりも大きくなる。そして、接触抵抗Ｒｚが数百ｋΩ程度以上になると、図６の場合と同様に、漏れ電流による電圧降下が無視できなくなる。そのため、ＡＤコンバータで検知される電圧Ｖａｄは、式（４）に基づいて以下のようになる。
Ｖａｄ≒Ｖｘ’−Ｒｚ＊Ｉｚ
そのため、接触圧が弱い場合には、接触抵抗による電圧降下が発生して、式（５）に基づいて算出されるＸ座標位置Ｘｓは、図６で説明したＸ座標位置とは逆方向にずれた実際の接触位置とは大きな座標位置となり、以下の式（６）で算出されるようになる。
Ｘｓ＝［Ｘmax＊（Ｖｃｃ−Ｖｘ’）／Ｖｃｃ］＋（Ｘmax＊Ｒｚ＊Ｉｚ／Ｖｃｃ）・・・（６）
Ｖｘ＝Ｖｃｃ−Ｖｘ’であるので、以下の式（７）が導かれる。
Ｘｓ＝（Ｘmax＊Ｖｘ／Ｖｃｃ）＋（Ｘmax＊Ｒｚ＊Ｉｚ／Ｖｃｃ）・・・（７）
【００２５】
したがって、式（３）で求めたＸ座標位置と式（７）で求めたＸ座標位置との平均値をとることで、ずれ量が相殺されるようになり、Ｘｓ＝Ｘmax＊Ｖｘ／Ｖｃｃとなって、接触圧が弱い場合でも精度よく接触位置のＸ座標位置を算出することができる。なお、平均値の算出については、タッチパネルのデバイス特性を考慮して、重み付けをした上で平均値を算出することもできる。
【００２６】
図９は、ユーザの接触時におけるＹ検知１パターンの設定状態に関する説明図である。図５に示す接触状態と同一となっており、Ｙ検知１パターンの設定状態では、コントローラ３の端子は、以下の通り設定される。
端子ＸＬ＝Ｏｐｅｎ
端子ＸＲ＝Ｏｐｅｎ
端子ＹＴ＝Ｈｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）
端子ＹＢ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）
端子ＸＡＤ＝検知電圧
端子ＹＡＤ＝Ｎ．Ｃ．（無接続）
【００２７】
接触位置ＳのＹ座標位置を検知する場合、接触位置Ｓに生じる電圧Ｖｙを、接触抵抗Ｒｚ及びＸ電極体１０１の抵抗Ｒｘｂを通り、端子ＸＡＤの出力電圧として検知する。電圧Ｖｙを検知する際に、端子ＸＬ及びＸＲは開放状態（Ｏｐｅｎ）に設定されており、接触抵抗Ｒｚが無視できる程度の小さい値であれば、接触抵抗Ｒｚ及び抵抗Ｒｘｂによる電圧降下が無視できるようになって、端子ＸＡＤの出力電圧を電圧Ｖｙとして検知することができる。そして、抵抗Ｒｙａ及びＲｙｂは、Ｙ方向の長さに比例した抵抗値であるため、検知電圧Ｖｙに基づいて接触位置のＹ座標位置を算出することができる。
【００２８】
図１０は、図９に示す設定状態における等価回路図である。図６に示す等価回路図と同様に各抵抗が接続されており、抵抗Ｒｙａには、電圧Ｖｃｃが印加されており、抵抗Ｒｙｂは接地されている。また、抵抗Ｒｘｂには、ＡＤコンバータが接続されており、ＡＤコンバータでは電圧Ｖａｄが検知される。抵抗Ｒｙａを流れる電流をＩｙａ、抵抗Ｒｙｂを流れる電流をＩｙｂ、及び、ＡＤコンバータへ流れる電流をＩｚとすると、ＡＤコンバータの電圧値Ｖａｄは、次の式（８）により算出される。
Ｖａｄ＝Ｖｙ−（Ｒｚ＋Ｒｘｂ）＊Ｉｚ・・・（８）
【００２９】
電流Ｉｚに関しては、漏れ電流程度（数μＡ程度）の大きさである。接触抵抗Ｒｚが小さい（接触圧が強い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｘｂに比べて無視できる程度に小さくなる。そして、抵抗Ｒｘｂは数百Ω程度なので、式（８）の第二項による電圧降下は数ｍＶ程度となってほとんど無視できるようになり、接触圧が強い場合には、Ｖａｄ≒Ｖｙとなる。また、検知された電圧値Ｖｙに基づいて次の式（９）によりＹ座標位置Ｙｓが算出される。ここで、Ｙ電極体１０３のＹ座標の最大値をＹmaxとする。
Ｙmax：Ｙｓ＝Ｒｙ：Ｒｙｂ＝Ｖｃｃ：Ｖｙ
Ｙｓ＝Ｙmax＊Ｖｙ／Ｖｃｃ・・・（９）
したがって、Ｖａｄ≒Ｖｙであれば、ＡＤコンバータの検知電圧値を用いて、精度良く接触位置ＳのＹ座標位置を検知することができる。
【００３０】
一方、接触抵抗Ｒｚが大きい（接触圧が弱い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｘｂよりも大きくなる。そして、接触抵抗Ｒｚが数百ｋΩ程度以上になると、漏れ電流による電圧降下が無視できなくなる。そのため、ＡＤコンバータで検知される電圧Ｖａｄは、式（８）に基づいて以下のようになる。
Ｖａｄ≒Ｖｙ−Ｒｚ＊Ｉｚ
そのため、接触圧が弱い場合には、接触抵抗による電圧降下が発生して、式（９）に基づいて算出される接触位置のＹ座標位置Ｙｓは、以下の式（１０）で算出されるようになり、実際の接触位置のＹ座標位置よりも小さい座標位置が算出される。
Ｙｓ＝（Ｙmax＊Ｖｙ／Ｖｃｃ）−（Ｙmax＊Ｒｚ＊Ｉｚ／Ｖｃｃ）・・・（１０）
【００３１】
図１１は、ユーザの接触時におけるＹ検知２パターンの設定状態に関する説明図である。図９に示す接触状態と同一であり、Ｙ検知２パターンの設定状態において、端子ＹＴ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）及び端子ＹＢ＝Ｈｉｇｈ（Ｖｃｃ）を印加している点以外同じ設定状態となっている。すなわち、端子ＹＴ及びＹＢの入力電圧を切り換えて設定している。
図１２は、図１１に示す設定状態における等価回路図である。図１０に示す等価回路と同様であるが、抵抗Ｒｙａに印加される入力電圧はＧＮＤとなり、抵抗Ｒｙｂに印加される入力電圧はＶｃｃとなり、電流Ｉｙａ及びＩｙｂの流れる方向が図１０とは逆となっている点で異なる。この場合、接触位置Ｓに生じる電圧Ｖｙ’に基づいて、電圧ＡＤコンバータで検知される電圧値Ｖａｄは、次の式（１１）により算出される。
Ｖａｄ＝Ｖｙ’−（Ｒｚ＋Ｒｘｂ）＊Ｉｚ・・・（１１）
【００３２】
電流Ｉｚに関しては、図１０の場合と同様に、漏れ電流程度（数μＡ程度）の大きさである。接触抵抗Ｒｚが小さい（接触圧が強い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｘｂに比べて無視できる程度に小さくなる。そして、抵抗Ｒｘｂは数百Ω程度なので、式（１１）の第二項による電圧降下は数ｍＶ程度となってほとんど無視できるようになり、接触圧が強い場合には、Ｖａｄ≒Ｖｙ’となる。また、検知された電圧値Ｖｙ’に基づいて次の式（１２）によりＹ座標位置Ｙｓが算出される。ここで、Ｙ電極体１０３のＹ座標の最大値をＹmaxとする。
Ｙmax：Ｙｓ＝Ｒｙ：Ｒｙｂ＝Ｖｃｃ：（Ｖｃｃ−Ｖｙ’）
Ｙｓ＝Ｙmax＊（Ｖｃｃ−Ｖｙ’）／Ｖｃｃ・・・（１２）
Ｖａｄ≒Ｖｙ’であれば、（Ｖｃｃ−Ｖｙ’）は抵抗Ｒｙｂの電圧値と同じとなる。そのため、図１０で説明した電圧値Ｖｙと同じ電圧となるため（Ｖｙ＝Ｖｃｃ−Ｖｙ’）、式（１２）は、式（９）と同一となる。
【００３３】
一方、接触抵抗Ｒｚが大きい（接触圧が弱い）場合、接触抵抗Ｒｚは抵抗Ｒｘｂよりも大きくなる。そして、接触抵抗Ｒｚが数百ｋΩ程度以上になると、図１０の場合と同様に、漏れ電流による電圧降下が無視できなくなる。そのため、ＡＤコンバータで検知される電圧Ｖａｄは、式（１１）に基づいて以下のようになる。
Ｖａｄ≒Ｖｙ’−Ｒｚ＊Ｉｚ
そのため、接触圧が弱い場合には、接触抵抗による電圧降下が発生して、式（１２）に基づいて算出されるＹ座標位置Ｙｓは、図１０で説明したＹ座標位置とは逆方向にずれた実際の接触位置とは大きな座標位置となり、以下の式（１３）で算出されるようになる。
Ｙｓ＝［Ｙmax＊（Ｖｃｃ−Ｖｙ’）／Ｖｃｃ］＋（Ｙmax＊Ｒｚ＊Ｉｚ／Ｖｃｃ）・・・（１３）
Ｖｙ＝Ｖｃｃ−Ｖｙ’であるので、以下の式（１４）が導かれる。
Ｙｓ＝（Ｙmax＊Ｖｙ／Ｖｃｃ）＋（Ｙmax＊Ｒｚ＊Ｉｚ／Ｖｃｃ）・・・（１４）
【００３４】
したがって、式（１０）で求めたＹ座標位置と式（１４）で求めたＹ座標位置との平均値をとることで、ずれ量が相殺されるようになり、Ｙｓ＝Ｙmax＊Ｖｙ／Ｖｃｃとなって、接触圧が弱い場合でも精度よく接触位置のＹ座標位置を算出することができる。なお、平均値の算出については、タッチパネルのデバイス特性を考慮して、重み付けをした上で平均値を算出することもできる。
【００３５】
以上説明したように、接触位置のＸ座標位置の検知では、Ｘ検知１パターンに示すように、Ｘ電極体１０１の両端部に対向配置された一対の接続端子の一方にＬｏｗ電圧（ＧＮＤ）を、他方にＨｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）をそれぞれ印加する。そして、接触位置においてＸ電極体１０１と電気的に接続されたＹ電極体１０３の両端部に対向配置された一方の接続端子から出力電圧を検知する。Ｈｉｇｈ電圧をＸ座標位置の原点とし、Ｌｏｗ電圧を表示部の画面のＸ座標位置の最大値として、検知電圧とＨｉｇｈ電圧の比率から接触位置のＸ座標位置を算出する。
【００３６】
接触位置における接触圧が弱い場合には、接触抵抗が大きくなるため、接触抵抗による電圧降下が生じるようになる。そのため、検知電圧が低下するようになり、算出されるＸ座標位置は実際の位置よりもずれた位置となる。そこで、Ｘ検知２パターンに示すように、Ｘ電極体１０１の一対の接続端子に印加する電圧を切り換えて、他方にＬｏｗ電圧（ＧＮＤ）を、一方にＨｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）をそれぞれ印加する。この場合、接触抵抗の電圧降下は、Ｘ検知１パターンと同じ値となり、算出されるＸ座標位置のずれ量は、Ｘ検知１パターンとは逆方向にずれるようになる。そのため、Ｘ検知１パターンで算出されたＸ座標位置及びＸ検知２パターンで算出されたＸ座標位置の平均値をとることで、ずれ量が相殺されて、Ｘ座標位置を精度よく算出することが可能となる。接触位置のＹ座標位置の検知においても、Ｙ検知１パターンで算出されたＹ座標位置及びＹ検知２パターンで算出されたＹ座標位置の平均値をとることで、ずれ量が相殺されて、Ｙ座標位置を精度よく算出することが可能となる。
【００３７】
図１３は、ユーザのタッチパネルへの接触を判定する場合の設定処理に関する説明図である。図５に示す接触状態と同一となっており、接触の判定を行う場合の設定状態では、コントローラ３の端子は、以下の通り設定される。
端子ＸＬ＝Ｏｐｅｎ
端子ＸＲ＝プルアップ出力（検知電圧）
端子ＹＴ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）
端子ＹＢ＝Ｏｐｅｎ
端子ＸＡＤ＝Ｎ．Ｃ．（無接続）
端子ＹＡＤ＝Ｎ．Ｃ．（無接続）
この例では、検知用端子として、端子ＸＲを兼用している。また、端子ＸＲのプルアップ出力については、コントローラ３にプルアップ機能が内蔵されていない場合には、接続端子１０１ｂと端子ＸＲとの間にプルアップ抵抗を接続してプルアップ出力を行うことができる。ユーザがタッチパネルに接触していない場合には、端子ＸＲは、プルアップ出力によりＨｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）が検知電圧として検知される。ユーザがタッチパネルに接触している場合には、Ｘ電極体１０１及びＹ電極体１０３が接触するので、端子ＹＴからのＬｏｗ電圧により端子ＸＲで検知される電圧はＬｏｗ電圧となる。そのため、端子ＸＲの電圧を監視することで、タッチパネルの接触の有無を判別することができる。
【００３８】
接触圧が小さい場合は、検知端子（端子ＸＲ）で検知される電圧が安定しなくなる。この場合には、端子ＸＡＤを用いて、端子ＸＲへ入力される電圧をサンプリングして数回読み取る。そして、その平均値を所定の閾値と比較し、平均値が閾値以上と判定された場合には、上述した入力電圧の切り換えによる検知パターンを設定して２つの検知パターンにより出力された検知電圧に基づいて接触位置を算出することで位置検知を行う。また、閾値未満と判定された場合には、入力電圧の切り換えを行わずに、１つの検知パターンのみの検知電圧に基づいて接触位置を算出して位置検知を行うこともできる。このように検知処理を行うことで、位置検知精度が低くなる接触圧の弱い場合に検知精度を高めることができる。
【００３９】
図１４は、接触位置の検知処理に関するフローである。まず、タッチパネル上にユーザが接触したかチェックする（Ｓ１００）。ユーザの接触状態は、図１３で説明したように、一対の電極体が接触して電気的に接続されたことが、検知電圧が変化して表れるようになる。ユーザが接触していない場合（Ｓ１００；ＮＯ）には、ステップＳ１００に戻り、接触状態になるまで同じ判定を繰り返す。接触状態となった場合（Ｓ１００；ＹＥＳ）には、図５に示すＸ検知１パターンに設定し、端子ＸＬ＝Ｈｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）及び端子ＸＲ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）に入力電圧を設定して、検知電圧に基づいてＸ座標位置１を算出する（Ｓ１０１）。次に、図７に示すＸ検知２パターンに設定し、端子ＸＬ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）及び端子ＸＲ＝Ｈｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）に入力電圧を設定して、検知電圧に基づいてＸ座標位置２を算出する（Ｓ１０２）。
【００４０】
次に、図９に示すＹ検知１パターンに設定し、端子ＹＴ＝Ｈｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）及び端子ＹＢ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）に入力電圧を設定して、検知電圧に基づいてＹ座標位置１を算出する（Ｓ１０３）。次に、図１１に示すＹ検知２パターンに設定し、端子ＹＴ＝Ｌｏｗ電圧（ＧＮＤ）及び端子ＹＢ＝Ｈｉｇｈ電圧（基準電圧Ｖｃｃ）に入力電圧を設定して、検知電圧に基づいてＹ座標位置２を算出する（Ｓ１０４）。
そして、Ｘ座標位置１及びＸ座標位置２の平均値を算出してＸ座標位置を決定する（Ｓ１０５）。また、Ｙ座標位置１及びＹ座標位置２の平均値を算出してＹ座標位置を決定する（Ｓ１０６）。
【００４１】
こうしてＸ座標位置及びＹ座標位置を決定して１回の検知処理を終了する。上述したフローは、基本的なフローであるが、ステップＳ１０１及びＳ１０２並びにステップＳ１０３及びＳ１０４において、複数回サンプリングし、サンプリングした値の平均値を用いることで、Ｘ座標位置及びＹ座標位置の算出精度を向上させることができる。また、サンプリングした値をソートし、最大値及び最小値を除いた残りのデータ値の平均値を取ることで、算出精度を向上させることもできる。また、サンプリングした値をソートし、その中央値を座標位置として使用することで算出精度を向上させることもできる。また、サンプリングする回数についても、ステップＳ１００における接触圧の大きさ（検知電圧の電圧降下の大きさ）によってサンプリング回数を増やすこともできる。また、表示部において表示される画面内容を監視し、『印刷開始』や『ＦＡＸ送信・受信開始』といった重要な決定が行われる表示画面である場合は、サンプリング回数を増やすように設定を追加することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・入力装置、２・・・タッチパネル、２１・・・表示部、２２・・・位置検知部、３・・・コントローラ、３１・・・入出力部、３２・・・処理部、１０１・・・Ｘ電極体、１０３・・・Ｙ電極体。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００２−０７３２８１号公報
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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