JP2000242430A

JP2000242430A - タッチパネル装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2000242430A
Application number: JP4056099A
Authority: JP
Inventors: Izumi Kanai; 泉金井; Kohei Inamura; 浩平稲村; Yukio Masuda; 幸男増田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】単純な構成で、複数のユーザが同時に座標入
力したとしても、それらの座標は勿論、その座標を指定
したユーザとの対応関係を検出できる。【解決手段】複数の電極２が透明基板１に設けられ
る。また、２つの座標指示部７は、それぞれが排他的な
期間でパルス信号を発生する。一方の座標指示部７で電
極２の中の一本に電気的に接触させた状態で、パルス信
号を発生させると、その電極上に印加信号が供給され
る。この信号が検出された電極がＹ座標として検出され
る。また、電極２は一様な抵抗を有し、その長さが既知
であるから、印加された電極に流れる電流から電極上の
接触位置をｘ座標として求める。各座標指示部はそれぞ
れ異なるタイミングであるので、そお識別も行われる。

Description

【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装置及
びそお制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、表示面をタッチすることにより、
座標入力を行う装置としては赤外線式や抵抗膜式などが
知られている。

【０００３】赤外線式タッチパネルによる座標検出方法
を説明する。図７に赤外線式タッチパネルのついた表示
装置を示す。同図（ａ）は表示装置を表示面の方向から
見た図、同図（ｂ）は表示装置の側面図である。

【０００４】表示装置１０００には、赤外線を発射する
発光ダイオードからなる発光部１００１と、この発光部
１００１より発射される赤外線を受光するフォトダイオ
ードからなる受光部１００２より構成される。ユーザの
画面タッチ操作により赤外線が遮られることにより、ユ
ーザの指し示した座標を検出する。

【０００５】しかし、これら赤外線式や抵抗膜式のタッ
チパネルは、複数の入力を検出できない、また、複数入
力があった場合どのユーザが入力したのか識別できない
という問題がある。

【０００６】近年、大画面表示装置の出現により、表示
装置の用途が一段と広がっている。例えば、オフィスな
どで行われる会議で、ワークステーションやパーソナル
コンピュータに大画面表示装置を接続し、この表示装置
を出席者全員が見ることができるようにした事例が見ら
れる。このとき、表示装置はホワイトボードや黒板の感
覚で利用するやり方（垂直型）と、テーブル組み込み式
で水平面上に表示装置を配置し、表示装置を２〜４人の
ユーザが図むように見ながら利用するやり方（水平型）
とが考えられている。

【０００７】さらに、水平型の表示装置の場合、会議だ
けではなくトランプや麻雀などのゲームにも利用するこ
とが考えられる。

【０００８】このように、大画面表示装置の出現によ
り、一つの表示装置を複数人によって同時に利用する機
会が増えていている。

【０００９】上記のように会議やゲームで表示装置を利
用する場合は、入力手段としてキーボードやマウスより
も、タッチパネルなどの座標指示手段がある方が扱いや
すい場合が多い。そのため、このような表示装置の使用
法の場合、タッチパネルなどの座標指示手段がついてい
る提案が多い。しかし、複数人によって一つの表示装置
を利用する場合、上記のような赤外線式や抵抗膜式のタ
ッチパネルでは複数の座標を検出、ユーザを識別するこ
とは難しい。

【００１０】複数人で同時に入力しても座標を検出する
必要がある場合は、例えば電子ペンなどを用いて座標検
出することが考えられる。この例として、静電結合式の
タッチパネルについて説明する。図８は静電結合式の構
成の一例を示している。

【００１１】位相の異なる矩形波を電極１０２１、１０
２２の両端に印可し、スイッチ１０２３で交互にｘ軸、
ｙ軸の位置検出を行う。アンプ１０２５、フィルタ１０
２６を介して位相検出回路１０２７と結合されたペン１
０２４から、ＩＴＯ膜１０２８の位置によって決まる位
相を検出することにより、ｘ，ｙ座標を求める。

【００１２】このような、電子ペン式のタッチパネルは
複数の座標を検出でき、ユーザも識別できる。しかし、
電子ペンや検出部に複雑な回路を必要としているため、
コスト面で問題があった。また、これらの入力装置はパ
ネルに常に電流を流しているものが多く、消費電力も多
い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】複数人によって一つの
表示装置を利用する場合、上記のような赤外線式や抵抗
膜式のタッチパネル装置では、複数の座標を検出し、且
つ、ユーザを識別することは難しい。また、静電結合式
などの電子ペン式のタッチパネルは、電子ペンや検出部
に複雑な回路を必要としているため、コスト面で問題が
あった。また、これらの入力装置はパネルに常に電流を
流しているものが多く、消費電力も多い。

【００１４】本発明では、かかる問題点に鑑みなされた
ものであり、単純な構成で、複数のユーザが同時に座標
入力したとしても、それらの座標は勿論、その座標を指
定したユーザとの対応関係を検出でき、製造コストを安
くできるタッチパネル装置及びその制御方法を提供しよ
うとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、例えば本発明のタッチパネル装置は以下の構成を備
える。すなわち、一様な抵抗を有し、それぞれが並行に
一様な間隔で設けられ、複数の所定長の電極を備える座
標入力板と、前記座標入力板に接触させたときに、前記
電極に所定の電気信号を印加する手段を備え、当該電気
信号の印加がそれぞれ異なるタイミングで行う複数の座
標入力部と、各座標入力部のそれぞれの印加タイミング
に応じて、前記複数の電極中における、前記印加信号の
有無を検出することで、前記座標入力部を特定すると共
に、電極の並び方向の位置を検出する第１の検出手段
と、信号の存在が検出された電極上に流れる電流を検出
することで、電極上の長手方向における位置を検出する
第２の検出手段とを備える。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る実施形態を詳細に説明する。

【００１７】図１は、実施形態におけるタッチパネル装
置のブロック構成図である。

【００１８】図中、１はタッチパネルの透明基板、２は
透明電極、３は座標検出部、４はユーザ識別部、５はタ
イミング制御部、６はパルス発生部、７は座標指示部
（実施形態ではペンタイプ）、８は情報処理部である。
画像表示装置は透明基板１の奥に設けられ、透明基板１
を間に挟んでユーザが表示画像を見ることになる。

【００１９】透明電極２は透明基板１の表面上にあり、
図示の如く、水平方向（ｘ方向）に延びる短冊状となる
複数の電極である。検出する座標の精度を高くするため
には、多数の電極を等間隔に設け、各電極の間隔を狭く
することになる（座標検出に係る詳細は後述）。また、
透明電極２は一様な抵抗値を持つ電極である（この点に
ついても後述する）。座標指示部７と透明電極２が接触
し、座標入力が可能になる。座標検出部３は座標指示部
７でユーザが指し示した座標を検出する。検出方法につ
いては後述する。ユーザ識別部４はタイミング制御部５
からのタイミング信号により、座標検出部３から送られ
た座標がどのユーザ（どの座標指示手段）の座標かを識
別する。タイミング制御部５はユーザ識別用のタイミン
グ信号を発生する。パルス発生部６はユーザ識別信号を
座標指示部７に出力する。図１では、座標指示手段７は
２つとしているが、これは１つでも３つ以上でも構わな
い。

【００２０】図２（ａ）に座標指示部７の断面図を示
す。本実施形態の座標指示手段７は図のように、ペンタ
イプであって、内部に導体の芯１０が存在する。導体１
０の周囲の１１は絶縁体である。また、コード１２は導
体１０と接続されており、もう一端はパルス発生部６に
接続されている。本発明の座標指示手段は、入力する座
標を指し示すとともに、パルス発生部６からのパルス信
号を導体１０を通し、タッチパネルの透明電極２に伝達
する役割も果たす。また、パルス発生部６から発するパ
ルスは、各座標指示手段によってタイミングの異なるパ
ルス信号である。このタイミングを検出することによ
り、タッチパネルはユーザ（座標指示手段）を識別す
る。

【００２１】図２（ｂ）に座標指示部７に印加される電
圧パルスの波形を示す。本実施形態では、座標指示部は
２つあるものと仮定し、これらを座標指示部７ａ、座標
指示部７ｂと呼ぶ。図２（ｂ）の上が座標指示部７ａに
印加される信号、下が座標指示部７ｂに印加される信号
である。図に示すように、このパルス信号はどちらも振
幅Ｅ［Ｖ］、パルス幅Ｔ［Ｓ］の信号である。また、パ
ルスは座標指示部７ａと７ｂで時間的に重ならないよう
に、交互に発生する。本実施形態では座標指示部７ａに
電圧を印可して検出する期間を期間Ａ、座標指示手段Ｂ
に電圧を印可して検出する期間を期間Ｂと呼ぶ。ユーザ
がタッチパネルを指し示してすぐに座標を検出するに
は、期間Ａ、Ｂを短くする必要がある。例えば、期間
Ａ、Ｂ＜１００ｍＳ程度が望ましい。

【００２２】次に、ユーザが１点を指し示したとき、本
タッチパネルが座標を検出する過程を説明する。

【００２３】図３はユーザが点Ｐを座標指示部７ａで指
し示している様子を表す図である。このとき、座標指示
部７ｂはタッチパネルを指し示していないとする。本実
施形態では、透明電極２はｎ本形成されているものとす
る（上から順にｙ１、ｙ２、…、ｙｎ）。点Ｐはｎ本あ
る透明電極の上からｊ番目の電極ｙｉに位置する。この
とき、座標検出部３で座標を検出する過程を説明する。
図４に座標検出部３の詳細図を示す。２０はタイミング
制御部であり、スイッチ２３を切り換えるタイミング信
号を出力する。２１はｙ座標検出部、２２はｘ座標検出
部、２４は電流検出部である。タイミング制御部２０か
らのタイミング信号により、スイッチ２３は上から順次
スイッチを一つずつＯｎにする。図４では、端子ｙ１の
スイッチがＯｎになっている。この後、順次ｙ２、、、
ｙｊ、、、ｙｎと一つずつスイッチがＯｎされる。ｙｎ
までいくと再びｙ１をＯｎするというように、スイッチ
２３はスクロールする。このスクロール周期は、図２
（ｂ）の周期Ｔよりも短いものとする。

【００２４】今、ユーザが座標指示部７ａで点Ｐを指し
示している。期間Ａになると、図２（ｂ）に示すように
座標指示部７ａは先端から信号を発生し、点Ｐで接触し
ている透明電極に信号を伝える。この信号は、透明電極
から端子力に送られる。タイミング制御部２０からのタ
イミング信号により、スイツチ２３は順次スイッチをＯ
ｎしている。端子ｙｊのスイッチがＯｎになると、座標
指示部７ａからの信号がｙ座標検出部２１、電流検出部
２４へと送られる。

【００２５】ｙ座標検出部２１はタイミング制御部２０
からのタイミング信号をカウントしておき、そのカウン
タの数値からｙ座標を検出する。このカウンタは１〜ｎ
までのカウンタであり、ｎまでカウントするとまたカウ
ンタ数値は１に戻るというものである。端子ｙ１のスイ
ッチをＯｎにしたときにカウンタを１にセットしておけ
ば、カウンタの値がそのままｙ座標となる。この例の場
合、カウンタがｊになったときに座標指示部７ａからの
信号が入力される。その結果、点Ｐのｙ座標はｊである
ことが分かる。

【００２６】電流検出部２４では、この電流値をｘ座標
検出部２２へと出力する。

【００２７】ｘ座標検出部２２は信号の電流値を電流検
出部２４から受ける。タッチパネル上の透明電極は先に
説明したように抵抗値が一様であるため、この電流値は
ｘ座標に反比例する。以下で詳しく説明する。図３にお
いて、点Ｐより左の抵抗をＲとし、透明電極一本全体の
抵抗をＲ０とする。電流検出部２４で検出された電流値
をＩ［Ａ］とすると、抵抗Ｒは次のように表せる。

【００２８】Ｒ＝Ｅ／Ｉ（１）但し、説明を簡単にするために透明電極以外の配線抵抗
などは無視できると仮定している。点Ｐのｘ座標は抵抗
Ｒと比例する。つまり、画面の左端をｘ＝０、右端をｘ
＝１とすれば、点Ｐのｘ座標はｘ＝Ｒ／Ｒ０（２）である。（２）式のＲに（１）式を代入して、Ｘ＝Ｅ・Ｒ０／Ｉ（３）であることが分かる。

【００２９】従って、ｘ座標は電流値Ｉに反比例する。
ＥとＲ０はあらかじめ決められた値であるため、電流検
出部２４で検出された電流値Ｉが分かれば、点Ｐのｘ座
標は計算できる。ｘ座標検出部２２では、以上のように
して指し示された点のｘ座標を求める。また、ｘ座標検
出部２２は、ｙ座標検出部２１からのｙ座標情報も受
け、指し示された点の（ｘ，ｙ）座標をユーザ識別部４
へと送る。以上が本実施形態における座標検出の工程で
ある。

【００３０】次に、本実施形態のユーザ識別方法につい
て説明する。本実施形態では、複数のユーザが同時に座
標入力を行っても、どのユーザがどの座標を入力したか
を識別することを可能にする。この識別は、前述したよ
うにユーザごと（座標指示手段ごと）に異なるタイミン
グの信号を入力し、そのタイミングを検出することによ
り行う。図２（ｂ）に示すように、例えば座標指示部が
２つ（７ａ、７ｂ）あれば、期間Ａ、期間Ｂという２つ
の期間を設け、期間Ａで一方の座標指示部から信号を出
力し、期間Ｂでもう一方の座標指示部から信号を出力す
るというようにする。従って、期問Ａで検出された座標
は座標指示手段７ａによるものであるし、期間Ｂに検出
された座標は座標指示手段７ｂによるものと分かる。座
標検出方法は、先に述べた方法と同じである。

【００３１】図５に２人のユーザが２点Ｐ、Ｑを指し示
している場合の図を示す。この場合、期間Ａで点Ｐの座
標が入力される。また、期間Ｂで点Ｑの座標が入力され
る。従って、点Ｐは座標指示手段７ａが入力する点であ
り、点Ｑは座標指示手段７ｂが入力する点であることが
分かる。このように、ユーザ（座標指示部）を識別でき
る。この際、各座標の検出方法は先に述べた方法と同じ
である。

【００３２】ユーザ識別部４は、検出された座標とユー
ザの情報を、情報処理部８に送る。情報処理部８では、
得られた情報から適切な処理を行い、表示装置に画像を
送る。

【００３３】なお、上記の処理の手順を示すと、図６の
フローチャートのようになる。

【００３４】先ず、ステップＳ１で期間Ａによる座標検
出を行う。そして、ステップＳ２で座標検出が行えたか
否かを判断し、検出できたと判断した場合には、ステッ
プＳ３でその座標は座標指示部７ａからのものであるこ
とを示す所定の識別情報と検出された座標データを情報
処理部８に送り、ステップＳ４に進む。一方、期間Ａの
座標検出処理を行っても、座標指示部７ａによる座標が
検出できなかった場合には、ステップＳ３をスキップ
し、ステップＳ４に進む。

【００３５】ステップＳ４乃至Ｓ６は、期間Ａと期間Ｂ
の違いだけであるので、その説明は省略する。

【００３６】上記処理は、装置全体の動作を説明するた
めのものであったが、図１における各処理部３乃至８を
ＣＰＵが制御実行する場合には、同フローチャートに対
応するプログラムをＲＯＭ等に格納させ、実行させれば
よい。

【００３７】以上のように、本実施形態によれば２点を
ユーザが指し示していても、その複数の点の座標を検出
することができる。また、どの点をどのユーザが入力し
たかも識別することができる。なお、２点ではなく、そ
れ以上の点についても同じように検出することができる
（期間Ａ，Ｂ，Ｃ…の処理を行えばいい）。

【００３８】また、単純な構成であるため、製造コスト
も抑えることができる。さらに、座標指示部（実施形態
ではペンタイプの座標入力部）に電流を流すだけである
ため、消費電力も低いタッチパネルを実現できる。

【００３９】また、実施形態では、表示装置を含めて説
明したが、独立したタッチパネル装置としても勿論構わ
ない。この場合には、出力先の装置としては、例えば汎
用情報処理装置（パーソナルコンピュータ等）でも良
い。この場合には別途接続用インタフェースを設け、そ
のインタフェースを介して座標指示部の識別情報と座標
データを対にして送出するようにすればよいであろう。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
純な構成で、複数のユーザが同時に座標入力したとして
も、それらの座標は勿論、その座標を指定したユーザと
の対応関係を検出できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態におけるタッチパネル装置のブロック
構成図である。

【図２】実施形態における座標指示部の構造と、２つの
座標指示部に印加するそれぞれの信号のタイミングを示
す図である。

【図３】実施形態における一点だけ座標入力された場合
の検出原理を説明するための図である。

【図４】実施形態における座標検出部の詳細図である。

【図５】実施形態における二点座標入力された場合の検
出原理を説明するための図である。

【図６】実施形態における座標検出の処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図７】赤外線式タッチパネルの正面及び側面図であ
る。

【図８】静電結合式タッチパネルの構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０００表示装置１００１赤外線発光部１００２赤外線受光部１０２１，１０２２電極１０２３スイッチ１０２４ペン１０２５アンプ１０２６フィルタ１０２７位相検出回路１０２８ＩＴＯ膜１透明基板２透明電極３座標検出部４ユーザ識別部５タイミング制御部６パルス発生部７座標指示部８情報処理部１０導体１１絶縁体１２コード２０タイミング制御部２１ｙ座標検出部２２ｘ座標検出部２３スイッチ２４電流検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増田幸男東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2F063 AA03 BA28 DA05 DD06 FA08 FA10 KA02 5B087 AA02 AA03 CC02 CC16 CC26 CC36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一様な抵抗を有し、それぞれが並行に一
様な間隔で設けられ、複数の所定長の電極を備える座標
入力板と、前記座標入力板に接触させたときに、前記電極に所定の
電気信号を印加する手段を備え、当該電気信号の印加が
それぞれ異なるタイミングで行う複数の座標入力部と、各座標入力部のそれぞれの印加タイミングに応じて、前
記複数の電極中における、前記印加信号の有無を検出す
ることで、前記座標入力部を特定すると共に、電極の並
び方向の位置を検出する第１の検出手段と、信号の存在が検出された電極上に流れる電流を検出する
ことで、電極上の長手方向における位置を検出する第２
の検出手段とを備えることを特徴とするタッチパネル装
置。
【請求項２】前記第１、第２の検出手段で検出したそ
れぞれの位置で前記座標入力板上の座標位置情報を構築
し、当該座標位置情報と前記第１の検出手段で検出され
た座標入力部を特定する情報を対にして出力する出力手
段を備えることを特徴とする請求項第１項に記載のタッ
チパネル装置。
【請求項３】前記座標入力板及び前記電極は透明な部
材で構成されることを特徴とする請求項第１項又は第２
項のいずれかに記載のタッチパネル装置。
【請求項４】一様な抵抗を有し、それぞれが並行に一
様な間隔で設けられ、複数の所定長の電極を備える座標
入力板と、該座標入力板に接触させたときに、前記電極
に所定の電気信号を印加する手段を備え、当該電気信号
の印加がそれぞれ異なるタイミングで行う複数の座標入
力部とを備えるタッチパネル装置の制御方法であって、各座標入力部のそれぞれの印加タイミングに応じて、前
記複数の電極中における、前記印加信号の有無を検出す
ることで、前記座標入力部を特定すると共に、電極の並
び方向の位置を検出する第１の検出工程と、信号の存在が検出された電極上に流れる電流を検出する
ことで、電極上の長手方向における位置を検出する第２
の検出工程とを備えることを特徴とするタッチパネル装
置の制御方法。
【請求項５】前記第１、第２の検出工程で検出したそ
れぞれの位置で前記座標入力板上の座標位置情報を構築
し、当該座標位置情報と前記第１の検出工程で検出され
た座標入力部を特定する情報を対にして出力する出力工
程を備えることを特徴とする請求項第４項に記載のタッ
チパネル装置の制御方法。
【請求項６】前記座標入力板及び前記電極は透明な部
材で構成されることを特徴とする請求項第４項又は第５
項のいずれかに記載のタッチパネル装置の制御方法。
【請求項７】画像表示装置の表示面上を座標指示手段
で指し示すことにより、座標を入力することができるタ
ッチパネル装置において、前記座標指示手段は複数あり、タッチパネルとの接触部
は、接触した際導通がとれるようになっており、各座標
指示手段特有のタイミングで、前記タッチパネルとの接
触部から電気信号を出力するものであり、一様な抵抗値を持つ複数の透明電極が透明パネル表面に
配置されたタッチパネルと、座標指示手段により座標を入力した際、前記電気信号を
前記透明電極により検出し、その信号の値及びどの透明
電極から信号を検出したかにより座標を検出する手段
と、前記検出した電気信号のタイミングから、各座標指示手
段とそれにより入力された座標とを結び付ける手段とを
備えることを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項８】前記透明電極は横方向或いは縦方向に並
行に複数配置された、短冊状の電極であることを特徴と
する請求項第７項に記載のタッチパネル装置。