(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指または導電物のセンサーパネル面上に於けるタッチ位置を検出する装置であって、上記センサーパネルは抵抗膜材料を均一に形成され、周辺を取り囲む抵抗性周囲電極を配設されて、該周囲電極の４頂点入力電圧を保持する電気回路に接続され、前記４頂点に流れる電流値から前記パネル面上の指又は導電物の接触位置を算出するタッチパネル装置であって、一定時間内に接触位置の座標が設定値より変化すると、上記接触位置を無効と判定する手段と、連続入力時には、前記周囲電極の４頂点の検出電流値の一定時間内の合計変化量が設定値以上であると、前記接触位置が無効と判定する手段とを備えたことを特徴とするタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指のパネルへのタッチ状態を検出するタッチパネル装置に関し、特に指または導電物が、直に電気的にセンサーパネルの導電面に接触する直接触式及び指又は導体物とセンサーパネルの間の静電容量を検出する静電容量結合方式のタッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルで代表的な物として内側に対向した二層の抵抗膜が押圧点で互いに導通する構造のパネルを使用した方式（以下、抵抗膜方式と称する）のものがある。上記タッチパネルの押圧点算出方法は、上部の抵抗膜の片側の電極には一定電圧を印加し、他方の電極はグランドにし、押圧点で下部抵抗膜を介して電圧値を検出しＸ（Ｙ）軸方向の座標値を算出する。また、本願出願人の出願になる特願平１０ー１９９６３６号を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の技術は、抵抗膜方式の場合操作者がタッチパネル面に誤って複数点タッチした場合、例えば指先と手の平部分の２箇所タッチパネルに接触すると指先位置と手の平位置の平均された一点を算出することになり、操作者は意識した点より入力位置がずれ込み誤入力の原因となっていた。
【０００４】
また複数点の接触した場合を認識、回避する手段を備えた入力装置では、指のパネルへのタッチ状態を検出するセンサーパネルはＸ方向及びＹ方向に格子状にセンサー導体を配設されており、パネル構造が複雑になりコストアップになっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
指または導電物のセンサーパネル面上に於けるタッチ位置を検出する装置であって、指または導電物のセンサーパネル面上に於けるタッチ位置を検出する装置であって、上記センサーパネルは抵抗膜材料を均一に形成され、周辺を取り囲む抵抗性周囲電極を配設されて、該周囲電極の４頂点入力電圧を保持する電気回路に接続され、前記４頂点に流れる電流値から前記パネル面上の指又は導電物の接触位置を算出するタッチパネル装置であって、一定時間内に接触位置の座標が設定値より変化すると、上記接触位置を無効と判定する手段と、連続入力時には、前記周囲電極の４頂点の検出電流値の一定時間内の合計変化量が設定値以上であると、前記接触位置が無効と判定する手段とを備えたタッチパネル装置を提案するものである。
【０００６】
【作用】
本発明のタッチパネル装置では、一定時間内に接触位置の座標データが設定値より変化すると、操作者のセンサーパネル面の接触点が複数箇所存在すると判断し、無効判定を行う。また周囲電極の４頂点の検出電流値の変化量が設定値以上であると、前記接触位置が無効と判定することで、文字入力や描画等の連続入力と複数箇所接触の判別ができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
センサーパネルはベースとなる樹脂やガラス等の表面に、抵抗膜材料を均一に形成され、この抵抗膜の周辺を取り囲む抵抗性周囲電極が配設されて、この周囲電極の４頂点と電気的に接続され、周囲電極の４頂点からの入力電圧を保持する電気回路で、４頂点に流れる電流値から前記パネル面上の指又は導電物の接触位置を算出するタッチパネル装置としたものである。
【０００８】
【実施例】
以下本発明の詳細を添付図面を参照して説明する。図１は、指７の、センサーパネル３の面上における接触位置（Ｘ，Ｙ座標）を検出する、直接触式タッチパネル装置の説明図である。センサーパネル３は、均一な面抵抗体５の周辺に低抵抗の周囲電極６を密着配設してある。その４隅（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点）に各１本の引き出し線（シールド電線）１０が接続されている。均一な面抵抗体５の表面に絶縁層は無く、指７が面抵抗体５に直に電気的に接触する。センサーパネル３の詳細構造については後述する。シールド板４は必ずしも必要ではないが、ＣＲＴディスプレイまたは液晶ディスプレイ装置等の表示面の前に重ねて、センサーパネル３を配置する場合には、不要電磁放射を受けなくするのに有効である。
【０００９】
信号処理部１１の、センサーパネル３との各接続端子は、電圧浮動系基準電位回路１６に対し、低インピーダンスであり、従ってセンサーパネル３（シールド板４も含めて）全体が、電圧浮動系基準電位回路１６に電位追従する。信号処理部１１は、電圧浮動系１に属する電池または非浮動系から供給されるアイソレーション電源１３により、電源供給される。電圧浮動系１と非浮動系２との間のアナログまたはデジタル電気情報の受け渡しは、アイソレータ１２を介して行っている。信号処理の一部を非浮動系２に属するインターフェイス１８内で行なってもよい。
【００１０】
次に指７のセンサーパネル３上における位置（Ｘ，Ｙ座標）を検出する時の動作について説明する。ＡＣ信号発生器１４が４６０ｋＨｚ  ０．４Ｖｒｍｓの正弦波を発生する。ＡＣ信号カップリングコンデンサ１５は２２００ｐＦであり、４６０ｋＨｚに対するインピーダンス値は１６０Ωとなり、ＡＣ信号カップリング用として充分に低いインピーダンス値である。センサーパネル３は前述のように電圧浮動系基準電位回路１６に電位追従する。センサーパネル３の均一な面抵抗体５と指７は直接触する。又人体は数ｋΩ〜１０ｋΩ程度の抵抗分のある導電体であり、参照符号８で等価抵抗として示した。
【００１１】
座標検出用のＡＣ信号の電流ループは次の通りである。ＡＣ信号発生器１４，電圧浮動系基準電位回路１６，信号処理部１１の低入力インピーダンス回路，シールド電線１０，低抵抗の周囲電極６，均一な面抵抗体５，指７，人体の等価抵抗８，人体の接地効果インピーダンス９（Ｚ1），接地２１，非浮動系の接地インピーダンス２０（Ｚ2），交流電源からの結合等価電圧源１９，非浮動系グランド回路１７，ＡＣ信号カップリングコンデンサ１５，そして元のＡＣ信号発生器１４へ戻る。
【００１２】
センサーパネル３の構造は図示しないが、センサーパネル３は透明なガラス表面をフッ酸でエッチングしたものに、ガラス微粒子３１を固着したもので、いずれも表面を粗して数千オングストロームの防眩処理を施し、その上に酸化錫（Ｓｎ０２）やインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の抵抗体３２を２次元に（どの方向にも）均一な抵抗値となるように形成する。このときの抵抗体膜の厚さは数百オングストローム程度なので防眩処理されたガラス表面にも十分に均一に形成できる。
【００１３】
本実施例においては、センサーパネル３の抵抗膜を酸化錫（ＳｎＯ2）膜をスプレー法によりガラス面上に成膜したが、不透明タイプで良い場合はカーボンペースト印刷等の別の製造方法で形成しても良い。面抵抗値は約１ｋΩ／□である。その外周部に、周囲電極６をカーボン（または銀カーボン）を材料とし密着配設した。周囲電極６の抵抗値は各辺の両端間で約１２０Ωとした。この周囲電極６の形状は各種のものが提案されており、本実施例では単純な直線状とした。周囲電極６の各頂点に引き出し線１０（シールド電線）が接続されている。
【００１４】
面抵抗体５は均一な抵抗値分布をしており、指７に流れるＡＣ信号電流が、その直接触点により近い接続点（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点）に、より多く流れる。従って、信号処理部１１の４つの各端子に流れるＡＣ信号電流値の比率から、センサーパネル３上の指７の接触点（Ｘ，Ｙ座標）を算出する。
【００１５】
信号処理部１１の４つの各端子に流れるＡＣ信号電流値の比率から、センサーパネル３上の指７の接触点（Ｘ，Ｙ座標）を算出する計算式は
Ｘ  ＝  （ｉB＋ｉC−ｉA−ｉD）／（ｉA＋ｉB＋ｉC＋ｉD）
Ｙ  ＝  （ｉC＋ｉD−ｉA−ｉB）／（ｉA＋ｉB＋ｉC＋ｉD）
で正規化される。ここでｉA、ｉB、ｉC、ｉDは、前記４頂点すなわち前記パネルの左上から時計廻り方向の各頂点に流れる電流値である。
【００１６】
実際には、指７とセンサーパネル間には接触抵抗が存在し、上記接触抵抗は指の場合、その接触面積に略比例し４端子に流れるＡＣ信号電流は上記接触面積に略比例することになるが上記座標計算式では、センサーパネル３に流れるＡＣ信号電流の大きさに影響されずに接触点を算出できる。
【００１７】
ここで操作者が意識した指以外の点に他の指や手の平や操作者以外の人がパネル面に接触した場合、上記４端子に流れる電流が変化するために上記座標計算式の結果が大きく変わってしまう。つまり座標計算結果が急に変化したときは、意識した指以外の導体がパネル面に接触していると推定できる。
【００１８】
又、操作者が文字入力や描画等連続して入力作業を行う場合、座標値が指の動作とともに変化するので、座標の変化量では意識した以外の導体がパネル面に接触する場合の無効判別が困難になる。このような操作者が連続入力する作業中は指の接触面積はある程度一定であるために信号処理部１１の４端子に流れる電流の合計値はあまり変化しない。つまり各頂点に流れる電流値の合計が急に変化したときは、意識した指以外の導体がパネル面に接触していると推定できる。
【００１９】
次に指接触位置検出までの制御部の動作シーケンスを説明する。図２は本発明の第１の実施例の複数接触位置を無効とするフローチャートである。ステップＳ１において単位時間当たりの座標変化量を計測するために、制御部に含まれるタイマ回路をスタートさせる。ステップＳ２、３はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ点の電流値が既定値以下ならセンサーパネル面に指が接触していないと判断しステップＳ１に戻りタイマ回路を再スタートさせる。ステップＳ４でタイマ回路をストップして、信号検出迄の時間を制御部に含まれるメモリに記憶しておき、ステップＳ５において前回の座標値との差を単位時間当たりの座標変化量を算出する。Ｓ６では次の座標変化量算出のために今回の座標値をメモリに記憶しておく。ステップＳ７では設定値と座標変化量の比較を行い、設定値より小さいと座標が確定し外部装置へ座標コードを出力する、設定値より大きければ操作者が指示した指以外に手の平や他の指等の導体物がパネル面に接触したと判断し、今回の座標を無効として別処理を行う。
【００２０】
図３は本発明の第２の実施例の複数接触位置を無効とするフローチャートである。ステップＳ１において単位時間当たりの座標変化量を計測するために、制御部に含まれるタイマ回路をスタートさせる。ステップＳ２、３はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ点の電流値が既定値以下ならセンサーパネル面に指が接触していないと判断しステップＳ１に戻りタイマ回路を再スタートさせる。ステップＳ４でタイマ回路をストップして、信号検出迄の時間を制御部に含まれるメモリに記憶しておき、ステップＳ５において前回のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ点の電流値との差を単位時間当たりの電流変化量を算出する。Ｓ６では次の電流変化量算出のために今回の電流値をメモリに記憶しておく。ステップＳ７では設定値と電流変化量の比較を行い、設定値より小さいと座標が確定し外部装置へ座標コードを出力する、設定値より大きければ操作者が指示した指以外に手の平や他の指等の導体物がパネル面に接触したと判断し、今回の座標を無効として別処理を行う。
【００２１】
以上の説明の通り、第１の実施例はタッチキーボードのようなパネルの一区画を指で指示する、項目入力を目的とするタッチパネル装置に特に有効であり、第２の実施例は文字入力や描画等の連続入力を目的としたタッチパネル装置に特に有効である。もちろん使用目的や必要に応じて上記無効判定を使い分けることにより、さらに操作性の良い高信頼性のタッチパネル装置を実現できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成となしたので、センサーパネルの構造がシンプルであるにもかかわらず、操作者のセンサーパネルの複数点接触と連続入力時の誤った入力操作による誤データを排除し高信頼性のタッチパネル装置を得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】  指の接触位置を検出する直接触式タッチパネル装置の説明図
【図２】  本発明の第１の実施例の複数接触位置を無効とするフローチャート
【図３】  本発明の第２の実施例の複数接触位置を無効とするフローチャート
【符号の説明】
１    電圧浮動系
２    非浮動系
３    センサーパネル
４    シールド板
５    均一な面抵抗体
６    低抵抗の周囲電極
７    指
８    人体の等価抵抗
９    人体の接地効果インピーダンス
１０  シールド電線
１１  信号処理部
１２  アイソレータ
１３  電池または非浮動系から供給されるアイソレーション電源
１４  ＡＣ信号発生器
１５  ＡＣ信号カップリングコンデンサ（交流電源成分に対する絶縁コンデンサ）
１６  電圧浮動系基準電位回路
１７  非浮動系グランド回路
１８  インターフェイス
１９  交流電源からの結合等価電圧源
２０  非浮動系の接地インピーダンス
２１  接地
【図１】
0004006872.tif 000002
【図２】
0004006872.tif 000003
【図３】
0004006872.tif 000004