情報処理学会第 74 回全国大会

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４線式アナログ抵抗膜タッチパネルによるマルチタッチ検出宮原景泰

三菱電機株式会社

鷲野浩之

情報技術総合研究所

１．はじめに携帯電話をはじめ，タッチパネルが一般に普及している．タッチパネルの検出方式としては，例えば携帯電話では，マルチタッチ可能な投影型静電容量方式がトレンドだが，低コストで実現でき，細いスタイラスペンから厚い手袋越しの指にまで反応する，アナログ抵抗膜方式も，広く用いられている．
アナログ抵抗膜方式では，上下に別れた透明導電膜が，圧力（タッチ）を受けて接触した際，計測される電位から押下座標を計算する．このため，原理上，マルチタッチは検出できない．
しかし，近年，このアナログ抵抗膜方式においても，マルチタッチ対応の要求が高まり，実現方式の提案が為されている．例えば，上下の導電膜を複数分割し，分割領域ごとにタッチ検出を行なう，マルチ抵抗膜 [1] がある．この方式は，タッチ点の検出精度は高いが，分割数に応じて配線が多くなり，コストが大きい．一方，パネルは従来の 4 線式を用い，検出回路とソフトウエア処理でマルチタッチ検出する方式[2][3]も提案されている．この場合，個々のタッチ点の正確な座標検出は難しいが，従来と同程度の低コストで実現できる大きなメリットがある．
本稿では，この後者の方式で開発した，4 線式アナログ抵抗膜タッチパネルによるマルチタッチ検出方式を報告する．
２．4 線式パネルでのマルチタッチ検出
4 線式アナログ抵抗膜でのマルチタッチ検出手法としては，まず，パネルの対向する端子間の抵抗値変化を用いるもの[2]（以下，2 端子方式と呼ぶ）がある．図１に，2 端子方式における，1点タッチ時とマルチ（2 点）タッチ時の等価回路を示す．(a)の 1 点タッチ時は，Vcc と GND の間に，基準抵抗 r を介し，x 方向の抵抗膜上の抵抗 R1 と R3 が直列に接続された回路となる．
Multi-touch Detection Using 4-wire Analog Resistive Touch
PanelKageyasu Miyahara, Hiroyuki Washino
Information Technology R&D Center
Mitsubishi Electric Corporation

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一方，(b)の 2 点タッチ時は，x 方向の抵抗膜上の抵抗 R4，R5，R6，及び y 方向の抵抗膜上の押下点間の抵抗 R5 と 2 層の導電膜が接触したときに発生する接触抵抗 R2 が並列に接続された回路となり，1 点タッチ時に比べて端子 X1X2 間の抵抗値が低下する．これは 3 点以上のタッチでも同様であり，この抵抗値低下が一定以上の時，マルチタッチが発生したと判定できる．

X2

R1

R3R2GND

Vcc

Vcc

rr
R6

X1 X2

Y1

R5R4X1GND

R2R2

Y1R5Y2(a) 1 点タッチ時

Y2(b) 2 点タッチ時

図 1 2 端子方式の等価回路
この 2 端子方式では，図 1 (b)から分かるように， 押下点間距離が短くなると，R5 の抵抗値が小さくなり，1 点タッチ時の等価回路に近づくため，判別が難しくなるという課題がある．
このため筆者らは，2 層のパネルの両端にある4 端子間 X1Y1，X1Y2，X2Y1，X2Y2 の抵抗値低下を利用して，マルチタッチ検出を行う手法（以下，4 端子方式と呼ぶ）を提案[3]した．図 2 は，端子 X1Y2 間の抵抗値 R を測定する場合の等価回路である．端子 Y2 を GND 接続し，端子 X1 に基準抵抗 r を介して電圧を印加すると，端子 X1の電位と r との分圧比から R を求めることができる．同様に，他の端子間 X1Y1，X2Y1，X2Y2 についても抵抗値を測定する．4 端子方式では，1点タッチ時は，図 2 (a)に示す直列抵抗が形成されるが，2 点タッチ時は，図 2 (b)のような並列回路ができる．このため，2 点タッチ時は 1 点タッチ時よりも抵抗値が低下し，かつ，押下点間の距離が短くても，抵抗値は低い状態にある．3点以上のタッチでも，この傾向は変わらない．

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Vcc

Vcc

rr

R1R5３．マルチタッチ検出提案方式
4 端子方式は，押下点間距離が短い場合にも対応できるが，荷重・押下面積の変化に影響を受けやすいため，4 端子方式と 2 端子方式を併用する構成とした．この処理フローを図 4 に示す．
最初に 2 端子方式で確実に 1 点と判断できる場
合は 1 点と見なし，それ以外の場合は，2 端子方式と 4 端子方式の両者の結果で判定を行なう．

R4X1X1R2R2R2R5R6R3Y2R6Y2GND(a) 1 点タッチ時

2 端子方式で計測値 A 取得GND

Yes(b) 2 点タッチ時

図 2 4 端子方式の等価回路

No

図 3 に，2 点タッチで押下点（2 点）間距離を5mm ずつ変化させた場合の端子間電位（抵抗値に比例する値）の例を示す．これは直径 8mm のシリコンゴムに 200g の荷重をかけて押下した結果である．2 端子方式よりも 4 端子方式の方が，1点と 2 点の変化が大きく現れていることが分かる．ただし，4 端子方式は荷重や押下面積の変化に敏感で，荷重を最大 2kg，シリコンゴムの直径を最大 16mm にした場合，1 点タッチ時の変動量は，2 端子方式では 2 程度であるが，4 端子方式
では 300 程度と大きかった．
端子間電位（2 点タッチ時

V5/4201）

2 点間距離(mm)

端子間電位（1 点タッチ時

No

4 端子方式で計測値 B 取得
計測値 B は閾値 3 より小？

Yes

No

1 点と判定マルチタッチと判定

図 4 検出処理フロー

V5/4201）[1] マルチアナログ抵抗膜（MAR）用コントロー
ラ FTF-2x シリーズ 製品仕様書,DMC 社[2] 奥村：タッチパネル装置，特開平 8-241161[3] 鷲野，川又：“複数点タッチ検出可能なアナログタッチパネル”，ヒューマンインタフェースシンポジウム 2007，1323（2007）

2 点間距離(mm)* 1 点タッチ時の電位は，複数個所押下した中の最小値

図3Yes

５．おわりに2 端子方式と 4 端子方式を併用するマルチタッチ検出方式について述べた．図 3 から明らかなように，2 点タッチであれば押下点間距離を推定することもでき，UI としての活用も可能である．

2 点タッチ時(b) 4 端子方式

計測値 A は閾値 2 より小？

４．評価
15 インチの 4 線式アナログ抵抗膜方式タッチ
パネルを用い，下記条件で本検出方式の評価を実施し，全て正しく判定できることを確認した．
(1) 1 点タッチ
パネル上の 43 点を，2 種類（直径 8mm，16nn）のシリコンゴムを用い，2 種類（70msec/タッチ，700msec/タッチ）の押下速度で押下(2) 2 点タッチ
パネル上の 9 箇所で，6 種類（40, 50, 60, 70,80, 100mm）の間隔の 2 点を，2 種類（70msec/タッチ，700msec/タッチ）の速度で同時に押下

1 点タッチ時(a) 2 端子方式

計測値 A は閾値 1 より大？

端子間電位と 2 点間距離

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