(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
方形の１組の向かい合った２辺に設けた帯状電極を複数の帯状抵抗体で結ぶように配置した第１の抵抗体層と、前記方形の残りの１組の向かい合った２辺に設けた帯状電極を複数の帯状抵抗体で結ぶように配置した第２の抵抗体層とを、絶縁層を挟んで構成した検出部と、この検出部の選択部と、前記検出部の駆動部と、前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、前記電圧信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を計算して座標位置を求める制御部とからなり、前記第１、第２の抵抗体層を構成する帯状抵抗体をそれぞれ上下に蛇行することにより、これらの第１、第２の抵抗体層を構成する帯状抵抗体が交互に表出させ、前記第１、第２の抵抗層の座標位置の計算を同一の処理とした座標位置入力装置。
【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の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４を使用し、従来技術について説明する。
【０００３】
図４は従来の座標位置入力装置の概略を示す構成図であり、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は電圧をディ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。いま、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Ｓnは図４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。
【０００４】
最初に、操作者の指４０１が図４のように抵抗体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。
【０００５】
まず、抵抗体Ｓ1のｙ1側の抵抗値をＲ1、ｙ2側の抵抗値をＲ2とすると次の関係が成り立つ。
【０００６】
【数１】
0003820640.tif 000002
【０００７】
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とし、制御信号４１６で駆動部４０６，４０７の設定を基準電圧Ｅ1側とすると、容量Ｃの電圧はＥ1となる。この状態で駆動部４０６，４０７の設定を基準電圧Ｅ2側に切り替えると、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
【０００８】
【数２】
0003820640.tif 000003
【０００９】
なので次の関係が成り立つ。
【００１０】
【数３】
0003820640.tif 000004
【００１１】
ここで（数１）、（数３）より次の関係が成り立つ。
【００１２】
【数４】
0003820640.tif 000005
【００１３】
よって電流Ｉ1とＩ2の比によってＹ軸方向の操作者の指４０１の座標位置がわかる。
【００１４】
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３）は成り立つので、Ｅ1＜Ｅ2としてもよい。
【００１５】
そして、Ｉ1，Ｉ2はＩ／Ｖ変換部４１０，４１１でそれぞれ電圧値に変換し、Ａ／Ｄ変換部４１２，４１３でそれぞれディジタル値に変換し、制御部４１４へ入力し、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。
【００１６】
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を制御することにより、抵抗体Ｓ2，Ｓ3．．．Ｓnそれぞれでの電流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。
【００１７】
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とすると次の微分方程式が成り立つ。
【００１８】
【数５】
0003820640.tif 000006
【００１９】
ここで
【００２０】
【数６】
0003820640.tif 000007
【００２１】
なので
【００２２】
【数７】
0003820640.tif 000008
【００２３】
よって電流Ｉ1とＩ2の和で容量Ｃの大きさがわかる。
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と順次行うが、操作者の指４０１による影響が無い位置の容量ＣはＣ＝０となり、操作者の指４０１による影響が最も大きい位置の容量Ｃは最大となる。従って制御部４１４は、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。
【００２４】
【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の座標位置は抵抗体Ｓnの本数の離散値となるため、検出精度をあげるために指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ので、抵抗体４００の本数が多くなり検出に時間がかかるという問題点を有していた。
【００２５】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、従来に比べて検出時間を大幅に短縮でき、かつ検出精度も向上できる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。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の座標位置入力装置は、方形の１組の向かい合った２辺に設けた帯状電極を複数の帯状抵抗体で結ぶように配置した第１の抵抗体層と、前記方形の残りの１組の向かい合った２辺に設けた帯状電極を複数の帯状抵抗体で結ぶように配置した第２の抵抗体層とを、絶縁層を挟んで構成した検出部と、この検出部の選択部と、前記検出部の駆動部と、前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、前記電圧信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を計算して座標位置を求める制御部とからなり、前記第１、第２の抵抗体層を構成する帯状抵抗体をそれぞれ上下に蛇行することにより、これらの第１、第２の抵抗体層を構成する帯状抵抗体が交互に表出させ、前記第１、第２の抵抗層の座標位置の計算を同一の処理としたものである。
【００２７】
この本発明によれば、従来に比べて検出時間を大幅に短縮でき、かつ検出精度も向上できる座標位置入力装置が得られる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、方形の１組の向かい合った２辺に設けた帯状電極を複数の帯状抵抗体で結ぶように配置した第１の抵抗体層と、前記方形の残りの１組の向かい合った２辺に設けた帯状電極を複数の帯状抵抗体で結ぶように配置した第２の抵抗体層とを、絶縁層を挟んで構成した検出部と、この検出部の選択部と、前記検出部の駆動部と、前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、前記電圧信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を計算して座標位置を求める制御部とからなり、前記第１、第２の抵抗体層を構成する帯状抵抗体をそれぞれ上下に蛇行することにより、これらの第１、第２の抵抗体層を構成する帯状抵抗体が交互に表出させ、前記第１、第２の抵抗層の座標位置の計算を同一の処理とした構成としたものであり、第１、第２の抵抗体層の２本で済むために検出時間を大幅に短くでき、さらにＸ軸方向、Ｙ軸方向共に座標位置の出力が離散値とはならないので、検出精度を向上することができ、かつＸ軸方向とＹ軸方向の座標位置の計算が同一の処理で可能となるという作用を有する。
【００３１】
以下、本発明の一実施の形態について図１を用いて説明する。
図１は本発明の座標位置入力装置の概略を示す構成図であり、同図において、１は平板状の一枚の抵抗体、２，３は抵抗体１の対向する一対の辺に設けた電極、４は複数の帯状の抵抗体、５，６は各抵抗体４の両端の電極、７は抵抗体１と抵抗体４の間の絶縁層、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によって抵抗体４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は抵抗体１，４の選択部、１４，１５は抵抗体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は電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部、２２は制御部、２３は選択部の制御信号、２４は駆動部の制御信号である。
【００３２】
いま、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１はＸ軸と平行に、抵抗体４はＹ軸と平行に配置したものとし、以下の説明では抵抗体１をＳx、抵抗体４をＳyで行う。ここで、図１からも分かるように、２層に構成した抵抗体１，４のうち操作者の指８側の層の抵抗体列Ｓyを複数の帯状の抵抗体４で構成したため、操作者の指８によって抵抗体列Ｓyと回路グラウンド９との間及び、抵抗体Ｓxと回路グラウンド９との間にも見掛け上静電容量１０，１１が形成される。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。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。
【００３３】
最初に操作者の指８が図１のように抵抗体Ｓx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。
【００３４】
まず、抵抗体Ｓxは電極２，３からみて１本の抵抗とみなせるので、抵抗体Ｓxのｘ1側の抵抗値をＲx1、ｘ2側の抵抗値をＲx2とすると次の関係が成り立つ。
【００３５】
【数８】
0003820640.tif 000009
【００３６】
そして制御部２２は、制御信号２３で選択部１２，１３の選択を抵抗体Ｓxとし、制御信号２４で駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ1側とすると、容量Ｃxの電圧はＥ1となる。この状態で駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ2側に切り替えると、Ｅ1＞Ｅ2の時は容量Ｃxの電荷が電圧Ｅ2になるまでＲx1，Ｒx2を通して放電される。この時Ｒx1を流れる電流をＩx1、Ｒx2を流れる電流をＩx2とすると
【００３７】
【数９】
0003820640.tif 000010
【００３８】
なので次の関係が成り立つ。
【００３９】
【数１０】
0003820640.tif 000011
【００４０】
ここで（数８）、（数１０）より次の関係が成り立つ。
【００４１】
【数１１】
0003820640.tif 000012
【００４２】
よって電流Ｉx1とＩx2の比によってＸ軸方向の操作者の指８の座標位置がわかる。また、Ｅ1＜Ｅ2の時は容量Ｃxの電荷が電圧Ｅ2になるまでＲx1，Ｒx2を通して充電されるので、Ｉx1，Ｉx2は方向が逆になり−Ｉx1，−Ｉx2となるが（数１０）は成り立つので、Ｅ1＜Ｅ2としてもよい。
【００４３】
そして、Ｉx1，Ｉx2はＩ／Ｖ変換部１８，１９でそれぞれ電圧値に変換し、Ａ／Ｄ変換部２０，２１でそれぞれディジタル値に変換し、制御部２２へ入力し、制御部２２でＸ軸方向の操作者の指８の座標位置を計算する。
【００４４】
次に、操作者の指８が図１のように抵抗体Ｓy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。
【００４５】
まず、抵抗体Ｓyは電極５，６からみて１本の抵抗とみなせるので、抵抗体Ｓyのｙ1側の抵抗値をＲy1、ｙ2側の抵抗値をＲy2とすると次の関係が成り立つ。
【００４６】
【数１２】
0003820640.tif 000013
【００４７】
そして制御部２２は、制御信号２３で選択部１２，１３の選択を抵抗体Ｓyとし、制御信号２４で駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ1側とすると、容量Ｃyの電圧はＥ1となる。この状態で駆動部１４，１５の設定を基準電圧Ｅ2側に切り替えると、Ｅ1＞Ｅ2の時は容量Ｃyの電荷が電圧Ｅ2になるまでＲy1，Ｒy2を通して放電される。この時Ｒy1を流れる電流をＩy1、Ｒy2を流れる電流をＩy2とすると
【００４８】
【数１３】
0003820640.tif 000014
【００４９】
なので次の関係が成り立つ。
【００５０】
【数１４】
0003820640.tif 000015
【００５１】
ここで（数１２）、（数１４）より次の関係が成り立つ。
【００５２】
【数１５】
0003820640.tif 000016
【００５３】
よって電流Ｉy1とＩy2の比によってＹ軸方向の操作者の指８の座標位置がわかる。また、Ｅ1＜Ｅ2の時は容量Ｃyの電荷が電圧Ｅ2になるまでＲy1，Ｒy2を通して充電されるので、Ｉy1，Ｉy2は方向が逆になり−Ｉy1，−Ｉy2となるが（数１４）は成り立つので、Ｅ1＜Ｅ2としてもよい。
【００５４】
そして、Ｉy1，Ｉy2はＩ／Ｖ変換部１８，１９でそれぞれ電圧値に変換し、Ａ／Ｄ変換部２０，２１でそれぞれディジタル値に変換し、制御部２２へ入力し、制御部２２でＹ軸方向の操作者の指８の座標位置を計算する。
【００５５】
以上のように本発明の座標位置入力装置は、検出における抵抗体１，４の切り替え動作を最低２回行うだけでよいので、検出時間が短くてすみ、抵抗体１，４の選択部１２，１３の規模も小さいものでよい。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の両方において、座標位置の出力が離散値とはならず検出精度も良いものとなる。
【００５６】
なお、図２に示した検出部の概略を示す構成図のように、抵抗体Ｓxを複数の抵抗体１でＳyと同じく帯状に形成し、抵抗体列Ｓxとしてもよい。この構成とした場合、操作者の指８によって抵抗体１，４と回路グラウンド９との間に形成されるそれぞれの静電容量Ｃx，Ｃyが、抵抗体列Ｓxと抵抗体列Ｓyのどちらの側からも形成されるので、抵抗体列Ｓx側と抵抗体列Ｓy側のどちらの側からも座標位置の検出が可能である。また、Ｃx，Ｃyの大きさは、操作者の指８のある側の層の方が常に大きいので、操作者の指８がどちらの側にあるかを判別する場合に特に有用である。
【００５７】
さらに、図３に示した検出部の概略を示す構成図のように、抵抗体列Ｓxと抵抗体列Ｓyを構成する複数の抵抗体１，４の交差部において、抵抗体列Ｓxの層と抵抗体列Ｓyの層の層関係が、隣同士で順次入れ替わり、交互に表出するように構成してもよい。この構成とした場合、操作者の指８によって抵抗体１，４と回路グラウンド９との間に形成されるそれぞれの静電容量Ｃx，Ｃyが、抵抗体列Ｓxと抵抗体列Ｓyのどちらの側からも形成され、かつ大きさも等しくなるので、抵抗体列Ｓx側と抵抗体列Ｓy側で座標位置の計算が同一の処理で可能となる。
【００５８】
【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、精度良く行うことができ、回路規模も小さくてすむ優れた座標位置入力装置を実現できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の座標位置入力装置の概略を示す構成図
【図２】本発明の他の実施形態を示す構成図
【図３】本発明のさらに他の実施形態を示す構成図
【図４】従来の座標位置入力装置の概略を示す構成図
【符号の説明】
１  抵抗体
２，３  電極
４  抵抗体
５，６  電極
７  絶縁層
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  抵抗体の選択部
１４，１５  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
【図１】
0003820640.tif 000017
【図２】
0003820640.tif 000018
【図３】
0003820640.tif 000019
【図４】
0003820640.tif 000020