JP5050974B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は電子機器に関し、特に入力装置としてタッチパネルを備える電子機器に関する。

特許文献１は、タッチパネルを備える抵抗膜式座標入力装置を開示する。特許文献１に開示されている抵抗膜式座標入力装置は、タッチパネルに周期的に電圧を印加する。これにより、特許文献１に開示されている抵抗膜式座標入力装置は、使用者がタッチパネルを押圧した位置を測定する。また、特許文献１に開示されている抵抗膜式座標入力装置は、タッチパネルに電圧を印加する際に、一時的にオーバーシュート電圧を印加した後に通常の電圧を印加する。これにより、特許文献１に開示されている抵抗膜式座標入力装置は、押圧加重が低い場合等であっても使用者により押圧された位置を高精度で測定することができる。
特開２００６−１２７０７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている抵抗膜式座標入力装置は、タッチパネルに対して周期的に電圧を印加することにより生じるオーバーシュート電圧を抑える技術については開示していない。

本発明は、タッチパネルに対して周期的に電圧を印加することにより生じるオーバーシュート電圧を低減することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の電子機器は、両端の電極に電圧を印加することによりＸ方向に電流を流し得る第1の抵抗膜と、両端の電極に電圧を印加することによりＸ方向と直行するＹ方向に電流を流し得る第2の抵抗膜と、を有し、何れかの抵抗膜を押圧すると前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜とが接触し得るタッチパネルと、タッチパネルの何れかの電極間に所定の電圧を印加する第1の電圧印加手段と、第1の抵抗膜の何れかの電極と第2の抵抗膜の何れかの電極との間に所定の電圧を印加する第2の電圧印加手段と、第1の電圧印加手段により電圧が印加されていない場合には、第1の抵抗膜の何れかの電極と第2の抵抗膜の何れかの電極との何れかの電極は必ず接地されており、他方の電極は十分に高い抵抗を介して第2の電圧印加手段により電圧を印加されており、第1の抵抗膜と第2の抵抗膜とが接触した際に接地されていない方の電極の電位を検知することにより接触状態を検知する第1検知手段と、第1の電圧印加手段が電圧を印加する電極を変更する変更手段と、変更手段が電圧を印加する電極を順次変更することにより、タッチパネルの第１の抵抗膜と第２の抵抗膜とが接触している場合の接触位置のＸ方向の座標と、Ｙ方向の座標と、接触することにより生じる接触抵抗と、を検知する第2検知手段と、第１の抵抗膜又は第２の抵抗膜に印加する電圧が第1の電圧印加手段により印加される所定の電圧を超えない順序で電圧を印加する電極を変更するように変更手段を制御する制御手段と、を備える。

これにより、タッチパネルに対して周期的に電圧を印加することにより生じるオーバーシュート電圧を低減することができる。

本発明によれば、タッチパネルに対して周期的に電圧を印加することにより生じるオーバーシュート電圧を低減することができる。

〔１．実施の形態１〕
以下、本発明をデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラ）に適用した場合の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。

〔１−１．構成〕
〔１−１−１．外観構成〕
本実施の形態に係るデジタルカメラ１００の外観構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００の正面図と背面図を表す模式図である。デジタルカメラ１００は、タッチパネル１１１を備える。使用者は、タッチパネル１１１を介して液晶モニター１１０に表示されるメニュー釦等を押圧することにより、デジタルカメラ１００を操作することができる。

〔１−１−２．電気的構成〕
次に、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００の電気的構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００の構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１００は、光学系１０１により形成された被写体像をＣＣＤイメージセンサー１０２で撮像する。ＣＣＤイメージセンサー１０２で撮像された画像データは、ＡＤコンバーター１０３でデジタルデータに変換され、画像処理部１０４で各種処理が施され、メモリーカード１０８に格納される。また、メモリーカード１０８に格納された画像データは、液晶モニター１１０で表示可能である。

使用者は、タッチパネル１１１を介して液晶モニター１１０に表示されるメニュー釦等を押圧することによりデジタルカメラ１００を操作することができる。タッチパネル１１１が使用者により押圧されると、ＡＤコンバーター１１２は、押圧された位置を表す電圧情報をタッチパネル１１１から取得する。ＡＤコンバーター１１２は、取得した電圧情報をデジタルデータに変換し、コントローラー１０６へ送信する。コントローラー１０６は、ＡＤコンバーター１１２から取得したデジタルデータに基づいて使用者によるタッチパネル１１１に対する押圧位置を検出する。コントローラー１０６は、検出結果に応じて各種処理を行う。

〔１−１−３．タッチパネルの構成〕
次に、本実施の形態におけるタッチパネル１１１の構成を説明する。図３は、デジタルカメラ１００に取り付ける前のタッチパネル１１１を斜視した場合の模式図である。図４は、タッチパネル１１１の断面の模式図である。タッチパネル１１１は、いわゆる抵抗膜方式のタッチパネルである。タッチパネル１１１は、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とから構成される。

抵抗膜１１３は、Ｘ方向に抵抗１１５を有している。また、抵抗膜１１３は、Ｘ方向の両端に電極１２０を有している。抵抗膜１１３の両端の電極１２０に電圧を印加することにより、抵抗膜１１３のＸ方向に電流を流すことができる。

抵抗膜１１４は、Ｘ方向と直交するＹ方向に抵抗１１６を有している。また、抵抗膜１１４は、Ｙ方向の両端に電極１２０を有している。抵抗膜１１４の両端の電極１２０に電圧を印加することにより、抵抗膜１１４のＹ方向に電流を流すことができる。

図４の左側の図は、タッチパネル１１１の通常時の断面の模式図である。図４の右側の図は、タッチパネル１１１の一部をタッチペンで押圧したときの断面の模式図である。抵抗膜１１４は、表面にドットスペーサー１１７を有している。ドットスペーサー１１７は、所定の間隔でＸ方向とＹ方向とにしきつめられている。タッチパネル１１１の表面がタッチペンや使用者の指により押圧されると、押圧された位置において、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とは接触する。抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが接触すると、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４との間は電気的に導通する。

〔１−２．タッチ検出方法〕
次に、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００におけるタッチパネル１１１に対するタッチの検出方法について図１１を用いて説明する。図１１は、タッチパネル１１１に対するタッチの検出方法を説明するための回路図である。

タッチパネル１１１が使用者によりタッチされていない場合には、抵抗膜１１３は、スイッチ１３０と、抵抗１３１とを介して電源１３２に接続されている。ここで、抵抗１３１は接触抵抗１２２に対して十分に大きい抵抗値を有する。また、抵抗膜１１４は、スイッチ１３３を介して接地されている。この場合には、コントローラー１０６は、電源１３２の電圧値を抵抗１３１の抵抗値で割った値の電流を検出する。

この場合に、タッチパネル１１１が使用者によりタッチされたとすると、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とは接触することとなる。抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが接触すると、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４との間には接触抵抗１２２が生じる。ここで、接触抵抗１２２の抵抗値は、抵抗１３１に対して十分に小さい。この場合には、コントローラー１０６は、タッチパネル１１１がタッチされていない場合と比較して小さい電流を検出する。抵抗１３１と接触抵抗１２２との抵抗値の比と反比例した電流がコントローラー１０６に流れることとなるからである。

このように、コントローラー１０６は、検出する電流の大きさから使用者によるタッチパネル１１１へのタッチの有無を検出することができる。

使用者によりタッチパネル１１１がタッチされると、コントローラー１０６は次に説明する使用者によるタッチ位置の検出を開始する。

〔１−３．位置検出方法〕
次に、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００におけるタッチパネル１１１に対する押圧位置の検出方法について説明する。図５は、タッチパネル１１１に対する押圧位置のうちＸ座標を検出する際の方法を説明するための回路図である。図６は、タッチパネル１１１に対する押圧位置のうちＹ座標を検出する際の方法を説明するための回路図である。図７と図８とは、タッチパネル１１１に対する押圧の際に生じる接触抵抗を検出する際の方法を説明するための回路図である。

まず、タッチパネル１１１に対する押圧位置のうちＸ座標を検出する際の方法について図５を用いて説明する。タッチパネル１１１に対する押圧位置のうちのＸ座標を検出するために、ＡＤコンバーター１１２は、Ｘ方向に抵抗１１５を有している抵抗膜１１３の両端に所定の電圧を印加する。タッチパネル１１１が使用者によって押圧されている場合には、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とは接触している。従って、タッチパネル１１１が使用者によって押圧されている場合には、ＡＤコンバーター１１２は、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４との接触点を介して、接触点での電位情報をアナログ入力部１２１から取得することができる。抵抗膜１１３に印加している電圧は予め分かっているため、接触点での電位情報を取得すれば、コントローラー１０６は、押圧位置のＸ座標を検出することができる。

次に、タッチパネル１１１に対する押圧位置のうちＹ座標を検出する際の方法について図６を用いて説明する。タッチパネル１１１に対する押圧位置のうちのＹ座標を検出するために、ＡＤコンバーター１１２は、Ｙ方向に抵抗１１６を有している抵抗膜１１４の両端に所定の電圧を印加する。タッチパネル１１１が使用者によって押圧されている場合には、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とは接触している。従って、タッチパネル１１１が使用者によって押圧されている場合には、ＡＤコンバーター１１２は、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４との接触点を介して、接触点での電位情報をアナログ入力部１２１から取得することができる。抵抗膜１１４に引火している電圧は予め分かっているため、接触点での電位情報を取得すれば、コントローラー１０６は、押圧位置のＹ座標を検出することができる。

次に、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが接触することにより生じる接触抵抗を検出する方法について図７と図８を用いて説明する。接触抵抗を検出することにより、使用者がタッチパネル１１１を押圧する力の強弱を検出することができる。使用者によるタッチパネル１１１を押圧する力が強い場合には、接触抵抗は小さくなる。使用者がタッチパネル１１１を強い力で押圧すれば、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とは、より強く接触し当然抵抗は小さくなるからである。なお、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが接触していない場合には、接触抵抗は無限大となる。

接触抵抗を検出するために、ＡＤコンバーター１１２は、図７に示すように、電源の正極を抵抗膜１１４の一方の電極につなぎ、電源の負極を抵抗膜１１３の一方の電極につなぎ、アナログ入力部１２１を抵抗膜１１３の他方の電極につなぐ（ここでの接触抵抗１２２の検出を以下でＺ１の検出という）。また、ＡＤコンバーター１１２は、図８に示すように、電源の正極を抵抗膜１１４の一方の電極につなぎ、電源の負極を抵抗膜１１３の一方の電極につなぎ、アナログ入力部１２１を抵抗膜１１４の他方の電極につなぐ（ここでの接触抵抗１２２の検出を以下でＺ２の検出という）。コントローラー１０６は、それぞれの場合にアナログ入力部１２１を介して取得した情報に基づいて、これらのそれぞれの場合における接触抵抗１２２を導出する。それぞれの場合における接触抵抗１２２から導かれる２次元方程式を解くことにより、接触抵抗１２２の値を求めることができる。接触抵抗１２２以外の抵抗１２３、抵抗１２４、抵抗１２５、抵抗１２６の値は既知だからである。

これらの方法により、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００は、タッチパネル１１１に対する押圧位置のＸ座標の検出と、Ｙ座標の検出と、接触抵抗の検出とを行うことができる。

〔１−４．位置検出順序〕
コントローラー１０６は、タッチパネル１１１に対する押圧位置のＸ座標の検出と、Ｙ座標の検出と、接触抵抗の検出とを繰り返し行うことにより、タッチパネル１１１に対する押圧位置の情報と、押圧の強さの情報とを取得している。ここで、Ｘ座標の検出と、Ｙ座標の検出と、Ｚ１の検出と、Ｚ２の検出との検出の順序が問題となる。その問題について図９、図１０を用いて説明する。図９は、電圧を印加する電極を切り替えることにより生じる現象を説明するための図である。図１０は、電圧を印加する電極を切り替えたことにより生じた現象を説明するための図である。

例えば、（１）Ｘ座標の検出、（２）Ｙ座標の検出、（３）Ｚ１の検出、（４）Ｚ２の検出の順で繰り返し検出する場合を考える。この場合には、Ｚ２の検出に続けて、Ｘ座標の検出を行う際に問題が生じる。

抵抗膜１１４と抵抗膜１１３とは実質的にコンデンサとして働く。抵抗膜１１４と抵抗膜１１３とからなるタッチパネル１１１は、導電体と導電体とを向かい合わせた構成となっているからである。ここで、Ｚ２の検出を行う場合には、抵抗膜１１４にプラスの電圧が印加され、抵抗膜１１３にマイナスの電圧が印加される。従って、抵抗膜１１４には、電荷が蓄積されることとなる。一方、Ｘ座標の検出を行う場合には、抵抗膜１１３に電圧が印加され、抵抗膜１１４は実質的にオープン状態となる。抵抗膜１１４は、入力部に接続されており、ほとんど微量の電流しか流れないからである。

Ｚ２の検出に続けて、Ｘ座標の検出を行うと、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とに印加している電圧の変化としては図９に示されているような変化を行う。つまり、Ｚ２の検出からＸ座標の検出に移行することにより、抵抗膜１１３には電圧が印加されることとなる（要するに印加する電圧がＬｏｗからＨｉｇｈに移行する。）。また、Ｚ２の検出からＸ座標の検出に移行することにより、抵抗膜１１４には電圧が印加されなくなる（要するに印加する電圧がＨｉｇｈからＬｏｗに移行する。）。これは、抵抗膜１１４には不図示の保護素子が接続されているからである。

このような印加する電圧の変化に伴って、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とに印加される電圧は実質的に図１０に示すような変化をする。つまり、抵抗膜１１３に印加する電圧をｔ１においてＬｏｗからＨｉｇｈに移行する。これにより、抵抗膜１１４は過渡応答し、一瞬高い電圧が抵抗膜１１４に印加されることとなる。これは、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが実質的にコンデンサとして働き、コンデンサの低電位側である抵抗膜１１３に電圧が印加されることにより、抵抗膜１１４も相対的に高電位になるよう応答してしまうからである。このような過渡応答の結果、印加する電圧のオーバーシュートが生じることとなる。

そこで、本実施の形態にかかるデジタルカメラ１００は、（１）Ｚ２の検出（２）Ｚ１の検出（３）Ｙ座標の検出（４）Ｘ座標の検出の順序で検出を繰り返す。この場合には、抵抗膜１１４がＨｉｇｈの状態において、抵抗膜１１３がＬｏｗからＨｉｇｈに移行することがない。従って、オーバーシュートが生じることによる回路の劣化を防ぐことができる。要するに、本実施の形態にかかるデジタルカメラ１００は、抵抗膜１１４又は抵抗膜１１３に印加する電圧がオーバーシュートしない順序で電圧を印加する電極を変更する。

また、この場合には、Ｚ１の検出からＹ座標の検出に移行する際に過渡応答により抵抗膜１１３の一方の電極に印加している電圧にアンダーシュートが生じる。しかし、本実施の形態において、タッチパネル１１１は、タッチされていない場合には、図１１に示すようなタッチ検出状態に移行する。この場合には、抵抗膜１１４の一方の電極は常に接地されている。従って、抵抗膜１１４に電源の正極が接続されている状態（Ｙ座標の検出状態、Ｚ１の検出状態、Ｚ２の検出状態）からタッチ検出状態に移行すると、抵抗膜１１３に印加している電圧はアンダーシュートを生じる。このように、抵抗膜１１３に印加している電圧のアンダーシュートはタッチの検出をする限り必ず生じてしまうため、このアンダーシュート対策として、本実施の形態においては、抵抗膜１１３にショットキーダイオードを接続している。これにより、抵抗膜１１３に印加する電圧のアンダーシュート問題は解決されている。従って、本実施の形態において、Ｚ１の検出からＹ座標の検出に移行する際には抵抗膜１１３に印加する電圧がアンダーシュートを生じるが、抵抗膜１１３にショットキーダイオードを接続しているためこの問題は解決されている。

このように、本実施の形態にかかるデジタルカメラ１００は、両端の電極に電圧を印加することによりＸ方向に電流を流し得る抵抗膜１１３と、両端の電極に電圧を印加することによりＸ方向と直行するＹ方向に電流を流し得る抵抗膜１１４と、を有し、何れかの抵抗膜を押圧すると抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが接触し得るタッチパネル１１１と、タッチパネル１１１の何れかの電極間に所定の電圧を印加するＡＤコンバーター１１２と、抵抗膜１１３の何れかの電極と抵抗膜１１４の何れかの電極との間に所定の電圧を印加する電源１３２と、ＡＤコンバーター１１２により電圧が印加されていない場合には、抵抗膜１１３の何れかの電極と抵抗膜１１４の何れかの電極との何れかの電極は必ず接地されており、他方の電極は十分に高い抵抗を介して電源１３２により電圧を印加されており、抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが接触した際に接地されていない方の電極の電位を検知することにより接触状態を検知するコントローラー１０６と、ＡＤコンバーター１１２が電圧を印加する電極を変更するコントローラー１０６と、コントローラー１０６が電圧を印加する電極を順次変更することにより、タッチパネル１１１の抵抗膜１１３と抵抗膜１１４とが接触している場合の接触位置のＸ方向の座標と、Ｙ方向の座標と、接触することにより生じる接触抵抗１１２と、を検知するコントローラー１０６と、抵抗膜１１３又は抵抗膜１１４に印加する電圧がＡＤコンバーター１１２により印加される所定の電圧を超えない順序で電圧を印加する電極を変更するようにコントローラー１０６を制御する制御手段と、を備える。これにより、タッチパネル１１１に対して周期的に電圧を印加することにより生じるオーバーシュート電圧を低減することができる。
〔２．他の実施の形態〕
以上により、本発明の実施の形態として、実施の形態１を説明した。しかし、本発明は、これらには限定されない。そこで、本発明の他の実施の形態を本欄にまとめて説明する。

本発明の実施の形態１では、電子機器として、デジタルカメラ１００を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ムービーであってもオーディオ機器であってもよい。要するにタッチパネルを備える電子機器であればよい。

本発明の実施の形態１では、ＡＤコンバーター１１２を特別に設ける構成したが、本発明はこれに限定されない。ＡＤコンバーターをコントローラーに組み込むような構成としてもよい。

本発明の実施の形態１では、電圧印加手段として、ＡＤコンバーター１１２を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、電圧を与える電源とＡＤコンバーターとを別々に構成してもよい。

本発明の実施の形態１では、変更手段と、検知手段と、制御手段とを１つのコントローラー１０６で構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、変更手段と、検知手段と、制御手段とをそれぞれ別々のコントローラーで構成してもよいし、何れか２つを１つのコントローラーで構成し、残りの１つを別のコントローラーで構成してもよい。

本発明の実施の形態１では、撮像素子として、ＣＣＤイメージセンサー１０２を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサーで構成してもよく、ＮＭＯＳイメージセンサーで構成してもよい。

本発明の実施の形態１では、表示デバイスとして、液晶モニター１１０を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、有機ＥＬディスプレーで構成してもよく、プラズマディスプレーで構成してもよい。

本発明は、タッチパネルを備える電子機器に適用できる。具体的には、デジタルスチルカメラやムービーやオーディオ機器などに適用可能である。

デジタルカメラの正面図及び背面図 デジタルカメラの構成を示すブロック図 タッチパネルの斜視図 タッチパネルの断面図 Ｘ座標を検出する方法を説明するための回路図 Ｙ座標を検出する方法を説明するための回路図 接触抵抗を検出する方法を説明するための回路図 接触抵抗を検出する方法を説明するための回路図 オーバーシュートが生じる例を説明するための回路図 検出対象を切り替えた際の電圧値の変移を示す図 タッチの検出を説明するための回路図

符号の説明

１００ デジタルカメラ
１０１ 光学系
１０２ ＣＣＤイメージセンサー
１０３ ＡＤコンバーター
１０４ 画像処理部
１０５ バッファメモリー
１０６ コントローラー
１０７ カードスロット
１０８ メモリーカード
１０９ 操作手段
１１０ 液晶モニター
１１１ タッチパネル
１１２ ＡＤコンバーター

Claims (1)

1. タッチパネルと、
   第１の電圧印加手段と
   第２の電圧印加手段と、
   第１検知手段と、
   変更手段と、
   制御手段と、を備え、
   前記タッチパネルは、両端に電極を有する第１の抵抗膜と、前記第１の抵抗膜とスペーサを介して対向して設けられ、かつ、前記第１の抵抗膜に流れる電流の方向と直交する方向の両端に電極を有する第２の抵抗膜とを含み、
   前記第１の電圧印加手段は、前記電極に電圧を印加し、
   前記第２の電圧印加手段は、前記第１の電圧印加手段により電圧が印加されていない場合には、前記タッチパネルの接触抵抗に対して大きい抵抗を介して、前記電極の一つに電圧を印加し、電圧が印加されている電極を有する抵抗膜と対向する抵抗膜が有する電極の一つは接地され、
   前記第１検知手段は、前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜とが接触した際に接地されていない方の電極の電位を検知することにより接触状態を検知し、
   前記変更手段は、前記第１の電圧印加手段が電圧を印加する電極を変更し、
   前記制御手段は、第１の接触抵抗測定、第２の接触抵抗測定、第２の抵抗膜における座標測定、第１の抵抗膜における座標測定、の順に電圧を印加する電極を変更するように前記変更手段を制御し、
   前記第１の接触抵抗測定では、前記第１の電圧印加手段は、前記第２の抵抗膜の電極にプラス電圧、前記第１の抵抗膜の電極にマイナス電圧を印加し、
   前記第２の接触抵抗測定では、前記第１の電圧印加手段は、前記第１の抵抗膜の電極にプラス電圧、前記第２の抵抗膜の電極にマイナス電圧を印加し、
   前記第２の抵抗膜における座標測定では、前記第１の電圧印加手段は、前記第２の抵抗膜の一方の電極にプラス電圧を印加し、他方の電極にマイナス電圧を印加し、
   前記第１の抵抗膜における座標測定では、前記第１の電圧印加手段は、前記第１の抵抗膜の一方の電極にプラス電圧を印加し、他方の電極にマイナス電圧を印加する、
   電子機器。

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