(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本が所定の間隔で配置されて各両端が対向して配置された一対の帯状の第１電極にそれぞれ接続された帯状の第１の抵抗体、ならびにこの複数の帯状の第１の抵抗体の外方にそれぞれ第１の抵抗体と平行に配置された一対の帯状の第２電極の各両端どうしを上記第１電極の外方で接続する抵抗体からなる一対の帯状の連結部にそれぞれの両端が接続されて上記第１の抵抗体間に各々絶縁状態で配置された帯状の第２の抵抗体により構成されて座標位置を入力操作する検出部と、この検出部の選択を行う選択部と、上記検出部を駆動する駆動部と、上記検出部からの電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換部と、上記電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、上記デジタル信号から座標位置を求める制御部からなる座標位置入力装置。
【請求項２】
帯状の第２の抵抗体を導体により形成した請求項１記載の座標位置入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報機器の画面カーソル座標位置を入力するために用いられる座標位置入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３を使用し、従来の技術について説明する。
【０００３】
図３は従来の座標位置入力装置の構成を示す概念図であり、同図において、４００は複数の帯状抵抗体、４０１は操作者の指、４０２は回路グラウンド、４０３は操作者の指４０１によって抵抗体４００と回路グラウンド４０２との間に見掛け上形成される静電容量、４０４，４０５は抵抗体４００の選択部、４０６，４０７は抵抗体４００の駆動部、４０８，４０９は駆動部４０６，４０７の基準電圧、４１０，４１１は電流を電圧に変換するＩ／Ｖ変換部、４１２，４１３は電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部、４１４は制御部、４１５は選択部４０４，４０５の制御信号、４１６は駆動部４０６，４０７の制御信号である。
【０００４】
また、Ｘ，Ｙは直交座標平面の軸であり、説明がしやすいように抵抗体４００の単体をＳｎ（ｎ＝１，２，……ｎ）とし、分割した抵抗体Ｓｎは同図に示すようにＹ軸と平行でＸ軸に沿って配置されているものとする。また、静電容量４０３の大きさをＣ、基準電圧４０８の大きさをＥ１、基準電圧４０９の大きさをＥ２とする。
【０００５】
このように構成された従来の座標位置入力装置において、操作者の指４０１が同図に示すように抵抗体Ｓ１のＹ軸方向のｙ１：ｙ２となる位置にある場合のＹ軸方向の位置検出原理を以下に説明する。
【０００６】
まず、抵抗体Ｓ１のｙ１側の抵抗値をＲ１，ｙ２側の抵抗値をＲ２とすると次の（数１）に示す関係が成り立つ。
【０００７】
【数１】
0003750212.tif 000002
【０００８】
そして制御部４１４は、制御信号４１５で選択部４０４，４０５の選択を抵抗体Ｓ１にさせ、制御信号４１６で駆動部４０６，４０７の設定を基準電圧Ｅ１側とさせると、容量Ｃに印加される電圧はＥ１となり電荷が充電される。この状態で駆動部４０６，４０７の設定を基準電圧Ｅ２側に切替えると、Ｅ１＞Ｅ２の時は容量Ｃの電荷が電圧Ｅ２になるまでＲ１，Ｒ２を通して放電される。この時Ｒ１を流れる電流をＩ１，Ｒ２を流れる電流をＩ２とすると、Ｉ１×Ｒ１＝Ｉ２×Ｒ２なので、次の（数２）に示す関係が成り立つ。
【０００９】
【数２】
0003750212.tif 000003
【００１０】
ここで（数１）、（数２）より次の（数３）に示す関係が成り立つ。
【００１１】
【数３】
0003750212.tif 000004
【００１２】
よって電流Ｉ１とＩ２の比によってＹ軸方向の操作者の指の座標位置がわかる。
【００１３】
また、Ｅ１＜Ｅ２の時は容量Ｃの電荷が電圧Ｅ２になるまでＲ１，Ｒ２を通して充電されるので、Ｉ１，Ｉ２は方向が逆になり−Ｉ１，−Ｉ２となるが（数２）は成り立つので、Ｅ１＜Ｅ２としてもよい。
【００１４】
そして、Ｉ１，Ｉ２はＩ／Ｖ変換部４１０，４１１でそれぞれ電圧値に変換され、Ａ／Ｄ変換部４１２，４１３でそれぞれデジタル値に変換され、制御部４１４へ入力され、この制御部４１４でＹ軸方向の操作者の指４０１の座標位置を計算する。
【００１５】
続いて制御部４１４は、制御信号４１５で選択部４０４，４０５の選択を抵抗体Ｓ２，Ｓ３……Ｓｎと順次切替えを行いながら、上記と同じように制御信号４１６で駆動部４０６，４０７を制御し、抵抗体Ｓ２，Ｓ３……Ｓｎそれぞれにおける電流Ｉ１，Ｉ２を検出することができるので、操作者の指４０１が抵抗体Ｓ１以外の抵抗体の位置にあってもＹ軸方向の操作者の指４０１の座標位置を計算することができる。
【００１６】
次に、Ｘ軸方向の位置検出原理を以下に説明する。
まず、時間をｔ、容量Ｃに発生する電圧をＶ、容量Ｃを流れる電流をＩとすると次の（数４）に示す微分方程式が成り立つ。
【００１７】
【数４】
0003750212.tif 000005
【００１８】
ここでＩ＝Ｉ１＋Ｉ２なので、Ｉ１＋Ｉ２＝Ｃ×（ｄＶ／ｄｔ）となり、これによって電流Ｉ１とＩ２の和で容量Ｃの大きさがわかる。
【００１９】
そして、制御部４１４は制御信号４１５で選択部４０４，４０５の選択を抵抗体Ｓ２，Ｓ３……Ｓｎと順次行って各々の電流Ｉ１とＩ２を検出し、その和の大きさを比較計算または補間計算して容量Ｃの分布状態を算出する。通常容量Ｃの分布状態は、操作者の指４０１による影響が無い位置では容量Ｃ＝０、操作者の指４０１による影響が最も大きい位置の容量Ｃは最大の分布となるので制御部４１４は、算出した容量Ｃが最大となった位置を指４０１での操作位置と判定する。
【００２０】
このようにして抵抗体Ｓ１からＳｎまで検出したそれぞれの抵抗体での電流Ｉ１とＩ２の和の大きさを比較計算または補間計算することによって、Ｘ軸方向の操作者の指４０１の座標位置を求めることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、Ｘ軸方向の操作者の指４０１の座標位置の検出精度は分割した抵抗体Ｓｎの本数に依存し、検出精度をあげるためには操作者の指４０１の大きさに対して十分細かい間隔で抵抗体４００を配置する必要があるが、抵抗体４００の分割本数を多くすると検出に時間がかかるという課題を有していた。
【００２２】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、従来に比べて座標位置検出時間を大幅に短縮することができる優れた座標位置入力装置を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の座標位置入力装置は、ＸＹ直交座標平面のＸ軸方向検出用として、複数の帯状の第一の抵抗体を配するとともに、Ｙ軸方向検出用として、前記複数の帯状の第一の抵抗体間各々に配置した複数の帯状部の両端を連結部で結んだはしご状の第二の抵抗体を配置した検出部を有する構成としたものである。
【００２４】
この本発明によれば、座標位置検出時間を大幅に短縮することができる優れた座標位置入力装置を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、複数本が所定の間隔で配置されて各両端が対向して配置された一対の帯状の第１電極にそれぞれ接続された帯状の第１の抵抗体、ならびにこの複数の帯状の第１の抵抗体の外方にそれぞれ第１の抵抗体と平行に配置された一対の帯状の第２電極の各両端どうしを上記第１電極の外方で接続する抵抗体からなる一対の帯状の連結部にそれぞれの両端が接続されて上記第１の抵抗体間に各々絶縁状態で配置された帯状の第２の抵抗体により構成されて座標位置を入力操作する検出部と、この検出部の選択を行う選択部と、上記検出部を駆動する駆動部と、上記検出部からの電流信号を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換部と、上記電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、上記デジタル信号から座標位置を求める制御部からなる構成としたものであり、座標位置検出のための切替え回数は最低２回で済むため、検出時間を大幅に短くできるという作用を有する。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、帯状の第二の抵抗体を導体により形成したものであり、座標位置検出のための切替え回数は最低２回で済み、さらに第二の抵抗体の複数の帯状部を導体にて形成したため信号の遅れが無く、検出時間をより短くできるという作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図１、図２を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態による座標位置入力装置の構成を示す概念図、図２は同検出部の構成を示す平面図であり、同図において、１は複数の帯状の第一の抵抗体であり、この複数の第一の抵抗体１は対向する一対の対辺に設けた第一電極２，３で互いに接続されている。そして、４ははしご状の第二の抵抗体であり、その形状は、上記第一の抵抗体１間に配され、上記第一電極２，３の外方まで伸び、第一電極２，３と絶縁された複数の帯状部４Ａと、この帯状部４Ａの両端を各々結ぶ連結部４Ｂからなっている。そして、６，７は第二の抵抗体４の連結部４Ｂと直交する対向した外周の一対の対辺に設けた第二電極であり、上記の構成によって座標位置を入力操作する検出部を構成している。
【００２８】
８は操作者の指、９は回路グラウンド、１０は操作者の指８によって第一の抵抗体１と回路グラウンド９との間に見掛け上形成される静電容量、１１は操作者の指８によって第二の抵抗体４の帯状部４Ａと回路グラウンド９との間に見掛け上形成される静電容量、１２，１３は第一、第二の抵抗体１，４の選択部、１４，１５は第一、第二の抵抗体１，４の駆動部、１６，１７は基準電圧、１８，１９は電流を電圧に変換するＩ／Ｖ変換部、２０，２１は電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部、２２は制御部、２３は選択部１２，１３の制御信号、２４は駆動部１４，１５の制御信号である。
【００２９】
また、Ｘ，Ｙは直交座標平面の軸であり、説明がしやすいように第一の抵抗体１はＸ軸と平行に、第二の抵抗体４の連結部４ＢはＹ軸と平行に配置したものとする。
【００３０】
以下に、このように構成した座標位置入力装置の動作について説明するが、図１に示すように、操作者の指８によって抵抗体１と回路グラウンド９との間及び、第二の抵抗体４の帯状部４Ａと回路グラウンド９との間に、見掛け上静電容量１０，１１が形成され、ここで、この静電容量１０の大きさをＣｘ、静電容量１１の大きさをＣｙとする。
【００３１】
また、基準電圧１６の大きさをＥ１、基準電圧１７の大きさをＥ２とする。
最初に操作者の指８が、図１に示すように、第一の抵抗体１のＸ軸方向のｘ１：ｘ２となる位置にある場合のＸ軸方向の位置検出原理を以下に説明する。
【００３２】
まず、複数の第一の抵抗体１は第一電極２，３によって互いに接続されているので第一電極２，３からみると１本の抵抗とみなすことができ、このときの第一の抵抗体１のｘ１側の抵抗体部分を２５とし、その抵抗値をＲｘ１、ｘ２側の抵抗体部分を２６とし、その抵抗値をＲｘ２とすると次の（数５）に示す関係が成り立つ。
【００３３】
【数５】
0003750212.tif 000006
【００３４】
そして制御部２２は、制御信号２３によって選択部１２，１３の選択を第一の抵抗体１側に切替えるとともに、制御信号２４によって駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ１側に切替えを行って、容量Ｃｘに電圧Ｅ１を印加する。
【００３５】
次に、同様にしてこの状態で駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ２側に切替えると、Ｅ１＞Ｅ２の時は容量Ｃｘの電荷が電圧Ｅ２になるまでｘ１，ｘ２側抵抗体部分２５，２６を通して放電される。この時ｘ１側抵抗体部分２５を流れる電流をＩｘ１、ｘ２側抵抗体部分２６を流れる電流をＩｘ２とすると、Ｉｘ１×Ｒｘ１＝Ｉｘ２×Ｒｘ２であるため、次の（数６）に示す関係が成り立つ。
【００３６】
【数６】
0003750212.tif 000007
【００３７】
また、（数５）、（数６）より次の（数７）に示す関係が成り立つ。
【００３８】
【数７】
0003750212.tif 000008
【００３９】
この（数７）によれば、電流Ｉｘ１とＩｘ２の比によってＸ軸方向の操作者の指８の座標位置を検出できることがわかる。
【００４０】
また、Ｅ１＜Ｅ２の時は容量Ｃｘの電荷が電圧Ｅ２になるまでｘ１，ｘ２側抵抗体部分２５，２６を通して充電されるので、電流Ｉｘ１，Ｉｘ２は方向が逆になって−Ｉｘ１，−Ｉｘ２となるが、（数６）は同様に成り立つため、Ｅ１＜Ｅ２としてもよい。
【００４１】
そして、電流Ｉｘ１，Ｉｘ２をＩ／Ｖ変換部１８，１９でそれぞれ電圧値に変換し、更に、Ａ／Ｄ変換部２０，２１でそれぞれデジタル値に変換して、制御部２２に入力させて、制御部２２で両者を比較演算することによって操作者の指８のＸ軸方向の座標位置を検出するようになっている。
【００４２】
次に、操作者の指８が図１に示すように第二の抵抗体４の帯状部４ＡのＹ軸方向のｙ１：ｙ２となる位置にある場合のＹ軸方向の位置検出原理を以下に説明する。
【００４３】
このとき、容量Ｃｙは操作者の指８の面積によって第二の抵抗体４の帯状部４Ａの最低１本以上で分割して形成される形となるが、その複数本の帯状部４Ａから連結部４Ｂ各々に加わる電荷量は分割形成された容量の大きさに比例するため、第二の抵抗体４の連結部４Ｂでの容量Ｃｙの容量的中心位置はｙ１：ｙ２の位置を操作したことと同様に考えることができる。
【００４４】
また、第二の抵抗体４の連結部４Ｂは第二電極６，７からみると１本の抵抗とみなすことができ、そのｙ１側の抵抗体部分を２７とし、その抵抗値をＲｙ１、ｙ２側の抵抗体部分を２８とし、その抵抗値をＲｙ２とすると次の（数８）に示す関係が成り立つ。
【００４５】
【数８】
0003750212.tif 000009
【００４６】
そして制御部２２は、制御信号２３によって選択部１２，１３の選択を第二の抵抗体４側に切替えるとともに、制御信号２４によって駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ１側に切替えを行って、容量Ｃｙに電圧はＥ１を印加する。
【００４７】
次に、同様にしてこの状態で駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ２側に切替えると、Ｅ１＞Ｅ２の時は容量Ｃｙの電荷が電圧Ｅ２になるまでｙ１，ｙ２側抵抗体部分２７，２８を通して放電される。この時ｙ１側抵抗体部分２７を流れる電流をＩｙ１、ｙ２側抵抗体部分２８を流れる電流をＩｙ２とすると、Ｉｙ１×Ｒｙ１＝Ｉｙ２×Ｒｙ２であるため、次の（数９）に示す関係が成り立つ。
【００４８】
【数９】
0003750212.tif 000010
【００４９】
また、（数８）、（数９）より次の（数１０）に示す関係が成り立つ。
【００５０】
【数１０】
0003750212.tif 000011
【００５１】
この（数１０）によれば、電流Ｉｙ１とＩｙ２の比によってＹ軸方向の操作者の指８の座標位置を検出できることがわかる。
【００５２】
また、Ｅ１＜Ｅ２の時は容量Ｃｙの電荷が電圧Ｅ２になるまでｙ１，ｙ２側抵抗体部分２７，２８を通して充電されるので、電流Ｉｙ１，Ｉｙ２は方向が逆になって−Ｉｙ１，−Ｉｙ２となるが、（数９）は同様に成り立つため、Ｅ１＜Ｅ２としてもよい。
【００５３】
そして、電流Ｉｙ１，Ｉｙ２をＩ／Ｖ変換部１８，１９でそれぞれ電圧値に変換し、更にＡ／Ｄ変換部２０，２１でそれぞれデジタル値に変換して、制御部２２に入力させて、制御部２２で両者を比較演算することによって操作者の指８のＹ軸方向の座標位置を検出するようになっている。
【００５４】
以上のように本発明の座標位置入力装置は、切替え動作を最低２回行うだけで座標位置を検出できるようにしたため、検出時間は短くて済むとともに、選択部１２，１３も小さいものでよいものとなる。
【００５５】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態は、前述の実施の形態１の座標位置入力装置の第二の抵抗体４の帯状部４Ａを抵抗体にて形成する代わりに導体によって形成した構成となっているものである。
【００５６】
このように第二の抵抗体４の複数の帯状部４Ａを導体で形成すると、容量Ｃｙの電荷の連結部４Ｂに移動する時の遅れを無くすことができるため、Ｙ軸方向の検出時間を短縮する場合には特に有用である。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、座標位置の検出を短時間で行うことができ、その構成回路も小さくて済む優れた座標位置入力装置を実現できるという有用な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態による座標位置入力装置の構成を示す概念図
【図２】同検出部の構成を示す平面図
【図３】従来の座標位置入力装置の構成を示す概念図
【符号の説明】
１  第一の抵抗体
２，３  第一電極
４  第二の抵抗体
４Ａ  第二の抵抗体の帯状部
４Ｂ  第二の抵抗体の連結部
６，７  第二電極
８  操作者の指
９  回路グラウンド
１０，１１  見掛け上形成される静電容量
１２，１３  第一、第二の抵抗体の選択部
１４，１５  第一、第二の抵抗体の駆動部
１６，１７  基準電圧
１８，１９  Ｉ／Ｖ変換部
２０，２１  Ａ／Ｄ変換部
２２  制御部
２３  選択部の制御信号
２４  駆動部の制御信号
２５  ｘ１側抵抗体部分
２６  ｘ２側抵抗体部分
２７  ｙ１側抵抗体部分
２８  ｙ２側抵抗体部分
【図１】
0003750212.tif 000012
【図２】
0003750212.tif 000013
【図３】
0003750212.tif 000014