JP2016162006A

JP2016162006A - 座標入力システム

Info

Publication number: JP2016162006A
Application number: JP2015037516A
Authority: JP
Inventors: 高柳　博一; Hiroichi Takayanagi; 博一高柳
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】省電力と、入力ペンによる指示位置の検出精度の高さとを両立させた座標入力システムを提供すること。
【解決手段】面抵抗体で形成された平行四辺形の座標入力領域内の位置を座標指示器の先端部で指示したときに、前記平行四辺形の座標入力領域の４個の頂点に設けた駆動電極を所定の複数の組み合わせで正弦波信号に基づいて駆動し、前記座標指示器の先端部が前記面抵抗体と静電容量結合した結果流れる交流電流を交流電圧に変換し、該交流電圧と、前記正弦波信号及び該正弦波信号の位相を９０度ずらした余弦波信号とを、それぞれ掛け合わせてからローパスフィルタを適用し、該ローパスフィルタの出力信号の電圧の測定値を用いて、前記座標指示器で指示した前記座標入力領域内の位置を計算することを特徴とする、座標入力システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、座標指示器によりタッチされた位置を検出する座標入力システムに関する。

まず、表面型の静電結合方式座標入力システムについて説明する。図９に示すのは、長方形の座標入力領域８を有する座標入力パネル１であり、面抵抗体２に、面抵抗体２と電気的に接続するように、面抵抗体２を取り囲む抵抗性周囲電極３を配設しており、４頂点に駆動電極４、５、６、及び７を備えている。駆動電極４、５、６、及び７は、抵抗性周囲電極３と電気的に接続されている。座標入力領域８は、面抵抗体２上にあり、抵抗性周囲電極３の内側である。

上記座標入力パネル１を用いた座標入力システムの座標検出方法として、座標入力パネル１が発信側であって、面抵抗体２の各部を電気的に駆動し、座標指示器（以下入力ペンと呼称するが、必ずしもペンの形状である必要はない）で受信する方法が知られている。
面抵抗体２に、駆動電極４、５、６、及び７のうちのいずれかを所定の振幅を持つ交流電圧で駆動したり接地したりすることによって外部から電位勾配を与え、入力ペンの指示位置の電圧レベルを検出する。入力ペンで指示した座標入力領域８内の位置の座標は、４頂点を駆動した際に入力ペンで測定した電圧を用いて、計算することができる。

４頂点の駆動の仕方としては、例えば、４頂点の隣り合う２頂点を駆動し、残りの２頂点を接地する方法が知られている。このようにして、等電位線が長方形の座標入力領域８の対向する辺に対して平行になるような電位勾配を、縦横の対向辺の組毎に形成することにより、指示位置の座標を計算することができる。
また、４頂点を、対角にある２個を１組として２組に組分けし、２組を交互に選択してそれらの対角の２頂点を所定の振幅を持つ交流電圧と接地して対角方向に電位勾配を与えるような、対角方式が知られている（特許４１６８５３７号（特許文献１）、及び特開２０１２−０１４６８１号（特許文献２））。
これらの方法を用いる場合、座標入力領域８の形状としては、正方形や長方形だけでなく、菱形を含む平行四辺形を用いることができる

また、例えば特開２０１０−８６０８８号（特許文献３）に開示されているような、４頂点のうちの１頂点を駆動し、残りの３頂点を接地する方法を用いれば、平行四辺形に限らず、台形を含む一般的な四角形、及び四角形以外の多角形についても、座標を計算することが可能である。

特許４１６８５３７号特開２０１２−０１４６８１号特開２０１０−８６０８８号

近年、電子機器は省電力を要請される傾向があり、入力ペンを用いる座標入力システムにしても例外ではない。動作電圧を低下させることによって、省電力を実現することができる。しかし、このように省電力にすることによって、面抵抗体２に与える電位勾配が小さくなり、入力ペンに流れる電流が少なくなるために、耐ノイズ性能が悪化し、入力ペンの指示位置の座標計算結果に悪影響を及ぼすことがあった。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、省電力と入力ペンによる指示位置の検出精度の高さとを両立させた座標入力システムを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも均一な面抵抗体で形成された平行四辺形の座標入力領域と、該平行四辺形の座標入力領域の外縁を構成する４辺上に前記面抵抗体と電気的に接触するように設けられた抵抗性周囲電極と、前記平行四辺形の座標入力領域の４個の頂点に前記抵抗性周囲電極と電気的に接触するように設けられた駆動電極と、
正弦波信号発生手段と、前記４個の駆動電極を、駆動電極毎に、前記正弦波信号発生手段によって発生させた正弦波信号に基づく交流電圧印加、該交流電圧の中間電位もしくは接地、及び非接続のいずれかの状態にするような駆動電極接続手段と、
座標指示器と、該座標指示器の先端部が前記面抵抗体と静電容量結合した結果流れる交流電流を交流電圧に変換する電流・電圧変換回路と、
前記正弦波信号発生手段によって発生させた正弦波信号及び該正弦波信号の位相を９０度ずらした余弦波信号を、それぞれ、前記電流・電圧変換回路の出力信号と掛け合わせる掛け算回路と、該掛け算回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記座標入力領域内の位置を前記座標指示器の先端部で指示したときに、前記４個の駆動電極を所定の複数の組み合わせで駆動して測定した複数の電圧値から、前記座標指示器で指示した前記座標入力領域内の位置を、前記平行四辺形の座標入力領域に対して任意の位置関係で設定された直交座標系において計算する座標計算手段とを持つ座標入力システムを要旨とする。

本発明による座標入力システムによれば、正弦波信号に基づく交流電圧を面抵抗体に印加することによって面抵抗体を交流振動させて入力ペンの先端部と静電容量結合させ、前記正弦波信号及び該正弦波信号の位相を９０度ずらした余弦波信号を、それぞれ、入力ペンに接続した電流・電圧変換回路の出力信号と掛け合わせ、ローパスフィルタを通すことによって、元の正弦波信号と同じ周波数の信号のみを抽出し、その大きさを測定することができる。元の正弦波信号と異なる周波数のノイズは除去されるため、省電力にするために動作電圧を低下させた構成であっても、入力ペンの指示位置の座標を精確に求めることができる。

座標入力システムの例を示す模式図平行四辺形の座標入力領域と座標系との関係を示す図正６角形の座標入力領域と座標系との関係を示す図実施例１の評価結果実施例２の評価結果実施例３の評価結果比較例の評価結果実施例２と比較例の結果長方形の座標入力パネルを示す模式図

以下、添付図面に従って、本発明に係る座標入力システムの好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本実施の形態になる座標入力システムの一例を示す模式図である。入力ペン（座標指示器）２１が座標入力パネル１１の座標入力領域１８内で指示した位置の座標（Ｘ，Ｙ）を検出する座標入力システムである。

面抵抗体１２は、透明なガラス、樹脂、または不透明な絶縁基材の片面に塗布、蒸着等により均一に形成したものである。面抵抗体１２の表面は、入力ペン２１の導電性の先端部が面抵抗体１２に直接触れない様に絶縁処理することによって、入力ペン２１の導電性の先端部と面抵抗体１２との静電容量結合による信号伝達をさせる。入力ペン２１の先端部は、導電性の部品が露出していてもいいし、導電性の部品を樹脂等の絶縁物で被覆したものでも構わない。入力ペン２１の先端部を絶縁物で被覆した場合は、面抵抗体１２の表面を絶縁処理する必要はないが、その場合でも、面抵抗体１２を保護するためのコーティングをする方が好ましい。また、面抵抗体１２を、絶縁基材の裏面に形成してもよく、その場合は、前記のような観点からの絶縁処理の必要はない。

入力ペン２１の先端部が、面抵抗体１２の表面もしくは裏面に面抵抗体１２を形成した絶縁基材の表面に当接した際に、そのことを検出することができるよう、入力ペン２１は先端部にスイッチを備えるのが好ましい。スイッチとしては、モーメンタリースイッチや、圧力センサの出力を閾値に基づいてオンオフ判断する仕組み等を用いることができる。

面抵抗体１２の周囲又は内部に、各辺が直線である長方形の抵抗性周囲電極１３を密着配設し、抵抗性周囲電極１３の内部を平行四辺形の座標入力領域１８とする（図１では長方形）。座標入力領域１８の形状としては、長方形が一般的であるが、ここで説明する座標入力システムは、長方形よりもより制約の少ない四角形である平行四辺形に適用できる。また、後述する多角形方式は、平行四辺形よりも制約の少ない四角形である台形や一般的な四角形、及び四角形以外の多角形にも適用することができる。抵抗性周囲電極１３上の、平行四辺形の座標入力領域１８の各頂点に当たる位置に駆動電極１４〜１７を形成し、そこにそれぞれ１本ずつ引き出し線２２〜２５を接続する。引き出し線２２〜２５を、駆動電極切り替えスイッチ３４に接続する。

面抵抗体１２は、不透明なカーボン膜、または、スパッタ法によって形成した透明なＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜、ＣＶＤ法によって形成したＮＥＳＡ（酸化錫）膜、等を、基材上に均一に成膜したものであり、面抵抗値は約１ｋΩ／□程度が好ましい。基材は、例えば、ソーダガラスを使用することができるが、特に材質が限定されるものではなく、任意のガラス素材あるいはアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂などの透明な樹脂素材を使用できる。用途によっては不透明な絶縁性の基材を用いてもよい。

面抵抗体１２は単連結である。ここで単連結とは、面抵抗体１２の内部に孤立した穴が存在しないような形状であり、ひとつながりになっていることを意味するものである。ただし、成膜方法に応じて面抵抗体１２上に生じるピンホール程度の大きさの小さな欠陥（面抵抗体１２を形成する物質が固着しなかった領域）のような、面抵抗体１２上の巨視的な電位勾配の形成を阻害しないものであれば、あっても何ら問題にならない。また、受傷などによってより大きな穴が生じた場合は、少なくともその穴の周りで、穴の大きさに応じて座標が歪むものの、穴から離れるほど入力ペン２１の指示位置の座標計算に及ぼす影響は小さくなるため、穴が小さければ、実用上の問題は生じない。

面抵抗体１２の周囲又は内部に、各辺が直線である平行四辺形の抵抗性周囲電極１３を、全ての辺が面抵抗体１２と電気的に接触する様に設ける。面抵抗体１２を取り囲む抵抗性周囲電極１３は、カーボン、銀カーボン、又は銀等を密着配設したものであり、例えば、銀インクのような導電性インクをスクリーン印刷し、焼成する等の手法で作成する。抵抗性周囲電極１３の各辺は、幅を持った直線形状でもよいし、低抵抗の導電性エレメントを互いに分離させて配列し、面抵抗体１２の抵抗を活用して形成するようにしたものでもよい。抵抗性周囲電極１３は、少なくとも平行四辺形の各辺毎に、長さ当たりの抵抗値を一定にする。好ましくは、平行四辺形の対辺同士の長さ当たりの抵抗値を等しくする。
また、抵抗性周囲電極１３の抵抗値は面抵抗体１２の抵抗値に比べて低い方がよく、面抵抗体１２の面抵抗値を１ｋΩ／□程度とした場合は、抵抗性周囲電極１３の隣り合う頂点間の抵抗値を、２０〜２００Ω程度にするのが好ましい。

各頂点の駆動電極１４〜１７は、引き出し線を接続するためのものであり、ハンダ付け可能な導電性インクを印刷・焼成して形成する。駆動電極１４〜１７を形成するための導電性インクとして、抵抗性周囲電極１３と同じものを使用することができる場合には、駆動電極１４〜１７と、抵抗性周囲電極１３は、一回の処理で印刷・焼成して形成することが可能である。
抵抗性周囲電極１３及び面抵抗体１２の形状は、基材に収まるものであればよく、必ずしも抵抗性周囲電極１３及び面抵抗体１２と基材の形状を略一致させる必要はないが、抵抗性周囲電極１３及び面抵抗体１２と基材の形状を同じようにした方が、座標入力システムを何らかの製品に組み込む際に、組み込む製品のデザイン上の自由度が大きくなるため好ましい。

引き出し線２２〜２５、駆動電極切り替えスイッチ３４、正弦波信号発生手段である発振器及び増幅器３３といった要素には抵抗成分が含まれるため、駆動電極１４〜１７の各々から発する経路毎のそれらの抵抗成分の合計として、外部抵抗成分が存在する。一般に、引き出し線２２〜２５に内在する抵抗がそのうちの大きな部分を占める。引き出し線２２〜２５として、充分に低抵抗のリード線等を使用する場合は、外部抵抗成分は、抵抗性周囲電極１３の抵抗値よりも極めて小さくなり、座標を検出する上で、独立して考慮しなくても済む程度になる。一方で、例えば、引き出し線２２〜２５の延長が長かったり、引き出し線２２〜２５の材質や形状によって抵抗が比較的高い場合などには、外部抵抗成分が大きくなる場合があるが、これらは、各部の抵抗値が既知ならば、計算によって補正することが可能である。

座標を検出するには、駆動電極１４〜１７を、所定の振幅を持つ交流電圧で駆動したり接地したりすることによって、面抵抗体１２に、外部から電位勾配を与え、入力ペン２１によって指示位置の電圧レベルを検出する。入力ペン２１の導電性の先端部と面抵抗体１２との静電容量結合の大きさは、同一形状の入力ペン２１及び同一形状の面抵抗体１２に関して、入力ペン２１の導電性の先端部と面抵抗体１２との距離が離れるほど小さくなる（厳密には、入力ペン２１の傾きにも依存する）。つまり、入力ペン２１の先端が、面抵抗体１２の表面もしくは裏面に面抵抗体１２を形成した絶縁基材の表面に当接した状態では、入力ペン２１の導電性の先端部と面抵抗体１２との静電容量結合の大きさは、一定とみなすことができる。このため、面抵抗体１２から入力ペン２１の導電性の先端部に流れる交流電流の大きさは、指示位置における面抵抗体１２の交流電圧レベルに比例する。従って、その交流電流の大きさを測定することにより、入力ペン２１の指示位置における面抵抗体１２の交流電圧レベルの代替測定値とすることができる。

駆動電極１４〜１７の駆動、及び入力ペン２１で検出した信号の測定は、次のように行う。正弦波信号発生手段である発振器（図示せず）によって生成した正弦波信号３１を、増幅器３３で増幅し、駆動電極接続手段である駆動電極切り替えスイッチ３４を通して、駆動電極１４〜１７のうちの所定の電極に印加するとともに、印加しない電極を、駆動電極切り替えスイッチ３４によって、どこにも接続しないオープン状態にするか、前記正弦波信号３１を増幅器３３で増幅した信号の中間電位に接続するか、もしくは接地する。以下では、駆動電極１４〜１７に正弦波信号３１を増幅器３３で増幅した信号を印加することを、当該電極を「駆動する」、中間電位に接続するか接地することを「接地する」、オープン状態にすることを「非接続にする」と呼称する。座標を検出するために、駆動電極１４〜１７の接続状態を変えて、複数の接続状態に対して、測定を行う。駆動電極１４〜１７の接続状態については、後述する。

各接続状態において、面抵抗体１２の、入力ペン２１の導電性の先端部と相対する位置の交流電圧レベルが、面抵抗体１２と入力ペン２１の先端部との静電容量結合を介して、交流電流の大きさという形で入力ペン２１に伝達され、更に電流・電圧変換回路３６に伝達される。

電流・電圧変換回路３６の出力は、増幅器３７及びバンドパスフィルタ３８を介して、２つの掛け算回路３９及び４０に入力される。電流・電圧変換回路３６、増幅器３７及びバンドパスフィルタ３８は、ペン２１の内部に実装しても構わない。掛け算回路３９には、正弦波信号３１が、また掛け算回路４０には、正弦波信号３１と位相を９０度ずらして生成した余弦波信号３２が、それぞれ入力され、バンドパスフィルタ３８の出力と掛け合わされる。
入力ペン２１に入力された信号のうち、正弦波発生手段によって生成した正弦波信号３１の周波数と等しい周波数を持つ成分、つまり入力ペン２１の導電性の先端部と面抵抗体１２との静電容量結合に基づく成分は、掛け算回路３９及び４０により、位相差に基づく大きさを持つ直流成分と、正弦波発生手段によって生成した正弦波信号の周波数の２倍の周波数の交流成分との和に変換される。

掛け算回路３９及び４０の出力にそれぞれローパスフィルタ４１を適用することによって、交流成分を除去し、直流成分のみを抽出することができる。ローパスフィルタ４１の出力をそれぞれＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）４２で変換することにより、ＣＰＵ４３が扱うことのできるデジタル値を得ることができる。掛け算回路３９及び４０の出力の直流成分は、それぞれ正弦波信号３１、及び正弦波信号３１と位相を９０度ずらして生成した余弦波信号３２と同じ位相を持つ成分であるので、両者を２次元直交座標系における各軸の成分として、ベクトルの長さを計算すれば、入力ペン２１の指示位置における面抵抗体１２の交流電圧レベルに対応する数値を得ることができる。ＣＰＵ４３は、これらの数値を用いて座標を計算するとともに、計算した座標を出力し、座標は後段の装置によって利用される。

入力ペン２１に、面抵抗体１２との静電容量結合に基づく交流電流以外の信号が混入した場合、正弦波発生手段によって生成した正弦波信号３１の周波数と等しい周波数以外の周波数成分は、掛け算回路３９及び４０、ローパスフィルタ４１によって除去される。しかし、より正確に測定するために、駆動電極１４〜１７を全て非接続にして行った測定値を基準値とし、駆動電極１４〜１７のいずれかを駆動した際の測定値から基準値を差し引いた値を、正味の測定値としてもよい。

次に、駆動電極１４〜１７の接続状態、及び、接続状態に対応する座標計算方法について、説明する。
図２に示すように、平行四辺形の座標入力領域１８の左上の頂点から時計回りに、頂点の名称をＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤとする。Ａ〜Ｄは、それぞれ駆動電極１４〜１７の位置に対応する。平行四辺形の座標入力領域１８は、辺ＡＢ及び辺ＤＣの長さを２ａ、辺ＡＤ及び辺ＢＣの長さを２ｂとし、内角ＡＢＣの角度をθとする。
直交座標系ＸＹは、利用者の都合に応じ、平行四辺形の座標入力領域１８に対して任意の位置関係で設定することができ、平行四辺形の座標入力領域１８に対して、原点を任意の位置とし、Ｘ軸を任意の方向に、またＹ軸をＸ軸と直交した方向にとることができる。平行四辺形の座標入力領域１８の中心に対する座標系の原点のオフセットが既知であり、また平行四辺形の座標入力領域１８のいずれかの辺に対するＸ軸の傾きが既知であれば、よく知られたアフィン変換によって、直交座標系ＸＹの座標を求めることができる。本実施の形態では、説明のため、図２に示すように、直交座標系ＸＹの原点を平行四辺形の座標入力領域１８の中心と同一とし、Ｘ軸を平行四辺形の座標入力領域１８の辺ＡＢと平行として右向きに正、Ｙ軸を下向きに正とした場合を例とすることにするが、構成をこの関係に限定するものではない。

〈辺駆動方式〉
駆動電極１４及び１７（頂点Ａ及びＤ）を駆動し、駆動電極１５及び１６（頂点Ｂ及びＣ）を接地したときの測定値（もしくは正味の測定値、以下同）を、Ｈ₋とする。駆動電極１５及び１６（頂点Ｂ及びＣ）を駆動し、駆動電極１４及び１７（頂点Ａ及びＤ）を接地したときの測定値を、Ｈ_＋とする。駆動電極１４及び１５（頂点Ａ及びＢ）を駆動し、駆動電極１６及び１７（頂点Ｃ及びＤ）を接地したときの測定値を、Ｖ₋とする。駆動電極１６及び１７（頂点Ｃ及びＤ）を駆動し、駆動電極１４及び１５（頂点Ａ及びＢ）を接地したときの測定値を、Ｖ_＋とする。これらは、ＣＰＵ４３が、駆動電極切り替えスイッチ３４を前記のような接続状態となるよう制御することによって行う。このとき、座標（Ｘ，Ｙ）は、数式１によって計算することができる。

座標入力領域１８が長方形であれば、θ＝π／２、ｓｉｎθ＝１、ｃｏｓθ＝０であるので、数式１のＸ座標を計算する式の第２項が消えるとともに、Ｙ座標を計算する式の係数がｂのみになって、より簡単な式になる。

〈対角方式〉
駆動電極１４（頂点Ａ）を駆動し、駆動電極１６（頂点Ｃ）を接地し、駆動電極１５及び１７（頂点Ｂ及びＤ）を非接続にしたときの測定値（もしくは正味の測定値、以下同）を、Ａとする。駆動電極１５（頂点Ｂ）を駆動し、駆動電極１７（頂点Ｄ）を接地し、駆動電極１４及び１６（頂点Ａ及びＣ）を非接続にしたときの測定値を、Ｂとする。駆動電極１６（頂点Ｃ）を駆動し、駆動電極１４（頂点Ａ）を接地し、駆動電極１５及び１７（頂点Ｂ及びＤ）を非接続にしたときの測定値を、Ｃとする。駆動電極１７（頂点Ｄ）を駆動し、駆動電極１５（頂点Ｂ）を接地し、駆動電極１４及び１６（頂点Ａ及びＣ）を非接続にしたときの測定値を、Ｄとする。このとき、座標（Ｘ，Ｙ）は、数式２によって計算することができる。

座標入力領域１８が長方形であれば、θ＝π／２、ｓｉｎθ＝１、ｃｏｓθ＝０であるので、数式２は、より簡単な式になる。

〈多角形方式〉
駆動電極１４（頂点Ａ）を駆動し、駆動電極１５、１６、及び１７（頂点Ｂ、Ｃ、及びＤ）を接地したときの測定値（もしくは正味の測定値、以下同）を、Ａとする。駆動電極１５（頂点Ｂ）を駆動し、駆動電極１４、１６、及び１７（頂点Ａ、Ｃ、及びＤ）を接地したときの測定値を、Ｂとする。駆動電極１６（頂点Ｃ）を駆動し、駆動電極１４、１５、及び１７（頂点Ａ、Ｂ、及びＤ）を接地したときの測定値を、Ｃとする。駆動電極１７（頂点Ｄ）を駆動し、駆動電極１４、１５、及び１６（頂点Ａ、Ｂ、及びＣ）を接地したときの測定値を、Ｄとする。このとき、座標（Ｘ，Ｙ）は、数式３によって計算することができる。

座標入力領域１８が長方形であれば、θ＝π／２、ｓｉｎθ＝１、ｃｏｓθ＝０であるので、数式３は、より簡単な式になる。
また、多角形方式においては、平行四辺形よりも一般的な形状の座標入力領域を扱うことができる。座標入力領域を、内部が単連結であり、外周が、Ｎ個の頂点と、少なくとも互いに隣り合う頂点間を直線で結んだＮ角形（Ｎ≧３）とする。直交座標系ＸＹにおいて、Ｎ個の頂点のうち、ｊ個めの頂点の座標を（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）とし、ｊ個めの頂点を駆動し、残りのＮ−１個の頂点を接地したときの測定値をＶ_ｊとすると、座標入力領域内で入力ペン２１によって指示した位置の座標（Ｘ，Ｙ）は、数式４によって計算することができる。

数式４は、図２に示すような平行四辺形の座標入力領域１８を想定すると、当然のことながら、数式３と同一になる。
例えば、図３に示すように、座標入力領域を、対向する２頂点間の長さが２ａであるような正６角形とし、直交座標系ＸＹの原点を正６角形の中心に、Ｘ軸を右向きに正、Ｙ軸を下向きに正として、正６角形の対向する２頂点がＹ軸上に乗るようにする。このとき、（０，−ａ）を１個めの頂点、そこから時計回りに２〜６個めの頂点を定義すると、座標計算式は、数式５のようになる。

以下、実施例により、本発明を説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものでなく、本発明の技術範囲において、種々の変形例を含むものである。

（実施例１）
本実施例は、辺駆動方式によるものである。図１に座標入力システムの構成を示す。座標指示器（入力ペン）２１が座標入力パネル１１の長方形の座標入力領域１８内で指示した位置の座標（Ｘ，Ｙ）を検出する。面抵抗体１２としては、四角いガラス基材の上に、長方形の形状にＮＥＳＡ（酸化錫）膜を形成した。抵抗性周囲電極１３は、（株）アサヒ化学研究所製銀ペーストＬＳ−５０４（樹脂バインダー）にカーボンを混合したペーストをスクリーン印刷し、加熱硬化させることで形成した。このとき、座標入力領域１８の形状に関するパラメータを２ａ＝５３０ｍｍ、２ｂ＝３１０ｍｍ、θ＝π／２ラジアンとし、長方形とした。抵抗性周囲電極１３の幅は、抵抗性周囲電極１３の頂点ＡＢ間及びＣＤ間の抵抗値が約７０Ω、頂点ＡＤ間及びＢＣ間の抵抗値が約４０Ωになるよう調整し、５３０／３１０＝１．７１≒７０／４０＝１．７５とすることによって、抵抗性周囲電極１３の全ての辺の長さ当たりの抵抗値をほぼ等しくした。
また、面抵抗体１２及び抵抗性周囲電極１３は、ガラス基材の裏面に形成し、入力ペン２１の導電性の先端部と面抵抗体１２とを、ガラス基材を介して静電容量結合させるようにした。

このように作成した座標入力パネル１１を、図１に示した構成図のように作成したハードウエアに接続した。ハードウエアの電源電圧は３．３Ｖとし、その電源から生成した交流電圧を用いて、駆動電極１４〜１７を駆動した。ＣＰＵ３５から出力される座標データを、シリアル通信によってパソコンに取り込むようにした。直交座標系ＸＹは、図２のように設定し、駆動電極１４〜１７を辺駆動方式で接続して、Ｈ₋、Ｈ_＋、Ｖ₋、及びＶ_＋を測定し、座標計算式として、数式１に前記パラメータを代入して求めた数式を使用した。

この座標入力システムを評価したところ、図４に示すような結果を得た。図４（ａ）は、座標入力領域１８内で、外周部を、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの順に、ペン２１でなぞったときの、測定値Ｈ₋、Ｈ_＋、Ｖ₋、及びＶ_＋の変化であり、図４（ｂ）は座標計算結果である。なお、入力ペン２１は手で把持し、基材表面に先端部を当接させて移動させた。図４（ｂ）のグラフの範囲は、座標入力パネル１１の入力可能範囲におおよそ合わせてある。各辺の中央部に見られる内側への歪みは、駆動方式や座標計算方法によるものではなく、面抵抗体１２の抵抗値と抵抗性周囲電極１３の抵抗値の比率によってその歪みの程度が決まる現象であり、これを修正したり補正したりする方法は一般的に知られている。

（実施例２）
本実施例は、対角方式によるものである。実施例１の座標入力システムを一部変更し、駆動電極１４〜１７を対角方式で接続して、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを測定し、座標計算式として、数式２に実施例１のパラメータを代入して求めた数式を使用した。
この座標入力システムを評価したところ、図５に示すような結果を得た。図５（ａ）は、座標入力領域１８内で、外周部を、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの順に、ペン２１でなぞったときの、測定値Ａ〜Ｄの変化であり、図５（ｂ）は座標計算結果である。
また、図８（ａ）に、座標入力領域１８内の左下部をなぞったときの座標計算結果を示す。

（実施例３）
本実施例は、多角形方式によるものである。実施例１の座標入力システムを一部変更し、駆動電極１４〜１７を多角形方式で接続して、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを測定し、座標計算式として、数式３に実施例１のパラメータを代入して求めた数式を使用した。
この座標入力システムを評価したところ、図６に示すような結果を得た。図６（ａ）は、座標入力領域１８内で、外周部を、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの順に、ペン２１でなぞったときの、測定値Ａ〜Ｄの変化であり、図６（ｂ）は座標計算結果である。

（比較例）
座標入力パネル１１は、実施例１と同じものを用いた。また、駆動電極１４〜１７の接続状態と座標計算方法としては、対角方式を用いた。
ハードウエアとしては、次のようなものを用いた。駆動電極１４〜１７のいずれかを、対角方式に則って駆動することにより、面抵抗体１２に形成した電位勾配の中で、入力ペン２１で指示した位置の電圧レベルを、面抵抗体１２と入力ペン２１の導電性の先端部との静電容量結合によって、交流電流として検出する。検出した交流電流を、電流・電圧変換回路、増幅器、バンドパスフィルタ、ＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＭ検波器）等を通して直流電圧に変換し、ＡＤＣで変換して、デジタル値にするようにした。駆動電極１４〜１７を対角方式で接続して、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを測定し、座標計算式として、数式２に実施例１のパラメータを代入して求めた数式を使用した。

このようなハードウエアを、座標入力パネル１１に接続した。ハードウエアの電源電圧は５Ｖとし、その電源から生成した交流電圧を用いて、駆動電極１４〜１７を駆動した。
この座標入力システムを評価したところ、図７に示すような結果を得た。
また、図８（ｂ）に、座標入力領域１８内の左下部をなぞったときの座標計算結果を示す。

実施例１〜３、及び比較例は、いずれも、入力ペンの指示位置の座標を同様に検出することができており、実施例２の結果である図８（ａ）と比較例の結果である図８（ｂ）とを比較しても、座標の品質はほぼ同等である。
これらの結果により、本座標システムが、５Ｖの電源電圧を用いた比較例に対して、電源電圧を３．３Ｖと低下させ、省電力とした構成であっても、入力ペンの指示位置の座標を精確に検出できることが確認された。

１座標入力パネル
２面抵抗体
３抵抗性周囲電極
４、５、６、７検出電極
８座標入力面
１１座標入力パネル
１２面抵抗体
１３抵抗性周囲電極
１４、１５、１６、１７駆動電極
１８座標入力領域
２１入力ペン
２２、２３、２４、２５引き出し線
３１正弦波信号
３２余弦波信号
３３増幅器
３４駆動電極切り替えスイッチ
３６電流・電圧変換回路
３７増幅器
３８バンドパスフィルタ
３９、４０掛け算回路
４１ローパスフィルタ
４２ＡＤＣ
４３ＣＰＵ

Claims

少なくとも均一な面抵抗体で形成された平行四辺形の座標入力領域と、該平行四辺形の座標入力領域の外縁を構成する４辺上に前記面抵抗体と電気的に接触するように設けられた抵抗性周囲電極と、前記平行四辺形の座標入力領域の４個の頂点に前記抵抗性周囲電極と電気的に接触するように設けられた駆動電極と、
正弦波信号発生手段と、前記４個の駆動電極を、駆動電極毎に、前記正弦波信号発生手段によって発生させた正弦波信号に基づく交流電圧印加、該交流電圧の中間電位もしくは接地、及び非接続のいずれかの状態にするような駆動電極接続手段と、
座標指示器と、該座標指示器の先端部が前記面抵抗体と静電容量結合した結果流れる交流電流を交流電圧に変換する電流・電圧変換回路と、
前記正弦波信号発生手段によって発生させた正弦波信号及び該正弦波信号の位相を９０度ずらした余弦波信号を、それぞれ、前記電流・電圧変換回路の出力信号と掛け合わせる掛け算回路と、該掛け算回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の電圧を測定する電圧測定手段と、
前記座標入力領域内の位置を前記座標指示器の先端部で指示したときに、前記４個の駆動電極を所定の複数の組み合わせで駆動して測定した複数の電圧値から、前記座標指示器で指示した前記座標入力領域内の位置を、前記平行四辺形の座標入力領域に対して任意の位置関係で設定された直交座標系において計算する座標計算手段とを持つことを特徴とする座標入力システム。