(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗膜の透明な２枚のシートでできたＹ軸・Ｘ軸のシートを重ねた構造のタッチパネルを液晶等の表示体に重ねあわせて使用する座標入力装置であって、
前記タッチパネルと接続して前記タッチパネルへの押下を検出する回路と、前記タッチパネルと接続して前記タッチパネルへの押下位置に関する情報を検出する回路とを有し、
前記タッチパネルへの押下を検出する回路は、前記タッチパネルの押下により一定レベル以上の電圧が印加された場合に作動する入力検出部と、該入力検出部がノイズ電圧で作動しないように入力インピーダンスを調整するための抵抗とを有し、
前記タッチパネルへの押下位置に関する情報を検出する回路は、前記タッチパネルの押下位置に関する情報を含むアナログ信号からノイズ成分を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部で抽出したノイズ成分の位相を１８０度反転する論理反転部と、前記論理反転部で反転したノイズ成分を、もとのノイズを含んだアナログ信号に加算する加算部とを有し、
前記タッチパネルへの押下を検出する回路は、前記タッチパネルへの押下を検出したときに、前記タッチパネルへの押下を検出する回路自身を前記タッチパネルより電気的に切断する座標入力装置。
【請求項２】
前記タッチパネルへの押下を検出する回路は、前記タッチパネルへの押下位置に関する情報を検出する回路が押下位置に関する情報を取得したのち、前記タッチパネルと電気的に接続し、前記タッチパネルへの押下の検出を行う、請求項１に記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タッチパネルを使用した座標入力装置において、ノイズレスな座標検出方式をもつ座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルは、透明なシートでできた２枚の抵抗膜をそれぞれＹ軸、Ｘ軸に直交して重ねた構造となっている。座標入力装置は、このタッチパネルを表示装置に積層する構造をとっており、表示装置のクロックや回路が輻射する外乱等の影響を受けやすい。これらのノイズがタッチパネルを介してアナログデータに重畳するため、ＡＤ変換器にてディジタルに変換した値もノイズを含んだ値となり、実際に入力した座標位置とは異なる位置（座標ずれ）を表示することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、タッチパネルから出力されるアナログ信号にノイズが重畳する場合、ノイズ除去のためにハードウェアによるバンドパスフィルタや、シールドによるノイズの遮断、ならびにソフトウェアによる座標の平均化等の処理を行っていた。バンドパスフィルタによるノイズ除去は、特定周波数に関するノイズについては強力に機能するが、帯域外のノイズについては全く効果が現れず信頼性に欠ける。さらに、フィルタで使用するコンデンサについても、残留電荷によるペンダウンの誤検出や、サンプリング速度が高速になるにつれて波形なまりが変換時間より長くなるなどパフォーマンスに与える影響も大きく、また使用できるコンデンサの値にも制限がありフィルタ効果にも限界があった。
【０００４】
また、ソフトウェア処理によるフィルタは、ばらつきはある程度抑えることが可能であるがノイズ成分を完全に除去することは不可能である。さらにフィルタ処理が高度化することにより処理が重くなりパフォーマンスへの影響が無視できなくなるなどの問題があった。
本発明は、タッチパネルを使用した座標入力装置において、ノイズの影響による座標ずれを防止する機能をパフォーマンスに影響させることなくハードウェアにて実現可能にするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
タッチパネルを使用した座標入力装置は、抵抗膜による感圧式のタッチパネルを表示部に積層した入力部、タッチパネルに電圧を印加するためのスイッチ、ペンの入力状態を検出するためのペン入力検出部、アナログデータからノイズ成分を抽出するフィルタ部、ノイズ成分の論理反転を行う反転部、元のアナログデータと論理反転したノイズ信号を加える加算部、アナログデータをディジタルに変換するＡ／Ｄ変換部、そしてこれら全体の制御を行うCPUより成る。
【０００６】
CPUは、Ａ／Ｄ変換部から出力されるディジタルデータをＹ座標、Ｘ座標の順で一定間隔で取り込み、座標値を計算して表示部に出力する。ここでＡ／Ｄ変換部に入力される電圧にノイズが重畳している場合、変換後のディジタルデータにもノイズが含まれてしまうため、実際の入力座標とは異なるデータを変換、表示部に表示することになる（図２）。この問題を解決するために、ＡＤ変換部へ入力する以前のアナログ信号から、重畳したノイズ（ＡＣ）成分を抽出し、このノイズ成分を論理反転しもとのノイズを含んだアナログ信号に加算することでノイズのみをキャンセルするというものである。これは表示体から発生するノイズ以外にもアナログ信号に重畳した不定期なノイズについても有効に作用する。
【０００７】
また、このノイズはタッチパネル押下を検出するペン入力検出部にも影響を与え、タッチパネル押下の誤検出をする場合がある。ノイズによるペン入力の誤検出は、ペン入力部の入力インピーダンスを小さくすることで解決できるが、この入力インピーダンスがタッチパネルの抵抗値に比し無視できない値となる場合、本回路のサンプリング中に与える影響が大きくなり座標ずれの原因となりうる。
【０００８】
本発明では、ペン入力待ちの状態時にペン入力検出部をタッチパネルと電気的に接続、座標のサンプリング中にペン入力検出部をタッチパネルと電気的に切断することで影響を防いでいる。
以上の方法によりノイズの影響のない座標入力装置をパフォーマンスに影響を与えることなく実現する事が可能となる。
【０００９】
【発明の実施形態】
本発明の実施形態を図１を用いて説明する。
タッチパネル100は、ペン入力待ちの状態ではスイッチ200がＯＮになっており直流電圧が印加されている。ペン入力検出部600はタッチパネルの一端に接続されており、タッチパネル100が押下されると、ペン入力検出部に信号線TPYより電圧が印加される。この信号でペン入力検出部600がＯＮしCPU1100対して割り込みTPIRQを発生、ペン入力があったことを検出する。CPU1100は、ペン入力を検出すると周期的に座標のサンプリングを開始する。まず、スイッチ1200をOFFにしてタッチパネルよりペン入力検出部600を電気的に切り離す。これは、ペン入力検出部600の検出抵抗Rgとタッチパネルによる電圧の分圧を防ぐためである。この検出抵抗Rgの抵抗値が非常に大きい場合、タッチパネルに誘起するノイズによりペン入力検出部が誤動作する可能性がある。このためペン入力検出部の検出抵抗Rgを小さくし検出可能な電圧まで低くなるようにチューニングしていくが、ペン入力検出部の回路を切り離さない場合、検出抵抗値がタッチパネルの抵抗値に対して無視できなくなるため入力位置とは異なる位置を表示（座標ずれ）が発生する。本回路では、検出抵抗をノイズの影響がなくかつペン入力検出可能な電圧となる抵抗値に設定し、ペン入力を検出した時点で回路より切り離すことで問題を解決している。
【００１０】
次にＹ座標の座標検出を行うためにスイッチ200、スイッチ400をONにしてＹ軸方向に一定時間電圧を印加する。この間に押下の位置で分圧した電圧を信号線TPYよりアナログ信号としてサンプリングする。次にスイッチ200、スイッチ400をOFFにし、スイッチ300、スイッチ500を一定時間ONにしてＸ軸のサンプリングを信号線TPXより行う。
【００１１】
次にサンプリングしたアナログデータより重畳しているノイズ成分を取り除く（図２）。まず、フィルタ部700においてアナログデータよりノイズ信号を抽出する。ここでいうフィルタは、ノイズをＡＣ信号として扱い信号のレベルを減衰させることなくＡＣ成分のみ抽出する仕組みとなっている。次に抽出したノイズ信号を論理反転部800において位相を180度反転させる。この位相を180度反転したノイズ信号を加算部900においてノイズを含んだもとのアナログデータと加算する（図３）。従ってアナログ信号に含まれるノイズ成分にノイズと同レベルの反転した信号を加えることになり、ノイズのみをキャンセルすることが可能となる。以上によりノイズレスとなったアナログ信号をＡ／Ｄ変換器1000によりディジタルデータに変換するため座標ずれが発生する事はない。
【００１２】
最後にＡ／Ｄ変換器1000でディジタルデータに変換したデータをCPU1100に取り込み、表示体に出力することで入力位置を表示することが可能となる。
Ｙ軸・Ｘ軸のＡＤ変換が終了した時点でスイッチ1200をONにしてペン入力検出部600をタッチパネルへ電気的に接続し、現在の入力状態（入力中、または入力終了）を検出、サンプリングを継続するか否かを判断する。ペン入力が無ければここで処理を終了しペン入力待ち（スイッチ200のみON）の状態で待機する。ペン入力を検出したならば続けてサンプリングを行い「スイッチ200−スイッチ400」「スイッチ300−スイッチ500」の組み合わせでスイッチを交互に切り替えることによりタッチパネル100のＹ軸、Ｘ軸のそれぞれに電圧を印加、信号線TPY・TPXより押下している座標に相当する電圧を順次サンプリングしていく。
【００１３】
【発明の効果】
本発明は、タッチパネルを使用した座標入力装置において、ノイズ成分を反転した信号とノイズを含んだアナログ信号とを加算することで重畳するノイズを相殺し、座標ずれを防止するというものである。
本発明は、ハードウェアにより重畳するノイズを低減させるためソフトウェアの負荷の軽減、さらにＣＰＵ等の制御系から独立して機能するためパフォーマンスに影響を与えることなく座標ずれを防止する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるタッチパネルを使用した座標入力回路
【図２】（ａ）は本来の波形
（ｂ）はノイズが重畳したアナログ信号の波形
【図３】本発明の仕組みを示した図
【符号の説明】
100    タッチパネル
200〜500    タッチパネル印加電圧制御スイッチ
600    ペン入力検出スイッチ
700    フィルタ部
800    論理反転部
900    加算部
1000    Ａ／Ｄ変換部
1100    ＣＰＵ
1200    ペン入力検出部切断スイッチ
TPIRQ    ペン入力検出割り込み信号
TPY    タッチパネルＹ軸方向の信号出力
TPX    タッチパネルＸ軸方向の信号出力
TPU・TPD・TPR・TPL    タッチパネル印加電圧制御信号
Rg    ペン入力検出抵抗
【図１】
0003750905.tif 000002
【図２】
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【図３】
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