JPH032917A - タツチ・パネル表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、タッチ入力装置、特に構成要素の数を最小に
したオプト・マトリックス構造に関するものである。

Ｂ、従来の技術 従来、デイスプレー装置と対話する手段として、キー・
ボードが用いられて来た。特殊な用途のために、デイス
プレー装置と対話できる数多くの代替手段が開発されて
きた。それらには、マウス、ライトペン、タブレット、
ジョイスティック等がある。これらの手段は全て、デイ
スプレーの外部にハードウェアを必要とするという欠点
がある。

ユーザは、タッチパネルにより最初に画面に表示された
情報に基いて対話できる。そして、ユーザは、画面上の
情報に基いて画面の特定の位置に触れることによって対
話を進めることができる。タッチ・パネルは指やライト
・ペンの位置を検知し、その情報をコンピュータに伝達
する。

タッチ・パネル表示装置を設計する幾つかの方法が知ら
れている。その一つは、表示画面の表面をカバーする透
明な薄膜スイッチを用いる方法である。しかし、時間が
経つと、可視性が低下する。

これは、薄膜の回線が画面のすぐ上にあるためである。

そのため、薄膜を被せることは、いかにユーザが表示装
置をよく見ることが出来るかということに直接影響する
。より望ましい手段としては、オプト・マトリクス表示
装置がある。この方式のタッチパネル表示装置は、画面
の表面に何も無く、薄膜を被せることによる弊害がなく
なる。さらに、使用エネルギの周波数を選択できるので
、可視光線の範囲外とすることができ、ユーザにマトリ
ックスが見えないようにすることができる。

しかし、オプト・マトリックス表示装置は、構成要素の
数が多くなり、その結果製造コストが高くなる欠点があ
る。例えば、多数の発光ダイオード（エミッタ）が、光
学的なマトリックスを構成するために必要となる。その
ため、エミッタと対をなす多数のディテクタがマトリッ
クス中のビームの有無を検出するために必要となる。さ
らに、エミッタを走査しディテクタをモニタするために
、非常に大きな内部処理能力が必要とされる。すなわち
、エミッタとディテクタの組を走査し、エミッタがター
ン・オンされる前と後におけるディテクタの出力の差を
測定し、スタイラスが所定位置にあるか否かを決定する
ための処理等である。タッチ・パネル表示装置には、デ
ータをコンピュータに送信する前に変換するためのディ
ジタル・アナログ変換器もまた必要である。

従来技術では、外部のハードウェアが不要でしかも薄膜
タッチ・パネル入力装置に比べて可能性に優れていると
いう、オプト・マトリックス表示装置の利点を提供する
のみならず、多数の構成要素を必要とするが故にコスト
が高いという、オプト・マトリックス表示装置の欠点も
解消する、タッチ・パネル入力装置は知られていない。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 本発明の第１の目的は、オプト・マトリックス入力装置
の構成要素の数を低減することにある。

本発明の他の目的は、外部のコンピュータから。

オプト・マトリックス入力装置内のエミッタ及びディテ
クタの走査を制御することにある。

本発明の他の目的は、オプト・マトリックス入力装置か
らコンピュータに向けてアナログ信号が出力された後に
その信号を変換することにある。

本発明のさらに他の目的は、−台のコンピュータにより
複数のオプト・マトリックス入力装置のエミッタとディ
テクタの多重走査を制御することにある。

本発明の他の目的は、−台のコンピュータで、複数のオ
プト・マトリックス入力装置で発生したアナログ信号を
変換することにある。

本発明のさらに他の目的は、データがオプト・マトリッ
クス入力装置からコンピュータに出力された後、得られ
たエミッタのデータを環境参照値のデータと比較するこ
とにある。

本発明の他の目的は、オプト・マトリックス入力装置の
アナログ信号をコンピュータに送る前に増幅することで
ある。

００課題を解決するための手段 上記目的は、−台ないし複数台のオプト・マトリックス
入力装置を多重走査し、この走査によって得られたアナ
ログデータをコンピュータに入力し、そのデータをディ
ジタル値に変換し、゛そのデータを環境参照値と比較し
てオプト・マトリックス画面にスタイラスが存在するか
否か検知できる処理能力を備えたコンピュータを用いた
システムによって実現される。コンピュータでアナログ
デジタル変換及び多重制御ロジックを用いることによっ
て、複数のオプト・マトリックス入力装置の上記機能を
達成するために多数の構成要素に代えて一セットの構成
要素で同じ能力が得られる。

８６作用 独立したコンピュータの出力によりタッチ・パネル表示
装置に設けられた複数のエミッタ・ディテクタが順次走
査され、コンピュータにおいてディテクタの出力を周囲
のディテクタの出力すなわち参照値と比較し、スタイラ
スの存在の有無を判定する。

Ｆ、実施例 まず、以下の説明で用いられる用語に次のようなものが
ある。「オプト・マトリックス入力装置」という用語は
、「タッチ・パネル」という用語と置換可能に用いられ
、「不透明な点（”ｏｐａｑｕｅｐｏｉｎｔ”　）　Ｊ
という用語は「スタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）　Ｊという
用語と置換可能に用いられる。「スタイラス」は、指や
鉛筆その他の、エミッタとディテクタ間のエネルギー・
ビームを封じることのできるものがあれば何を用いても
よい。

第１図に本発明のシステムの実施例の概観図を示す６判
り易くするために、−個のタッチ・パネル１００のみが
示されている。同じ様なタッチ・パネルを多数設けるに
は、タッチ・パネルＴ　ｐ　ｎに延びているエミッタ及
びディテクタ選択制御回線１２８，１３０の数を増し、
かつ各タッチ・パネルＴｐｎからコンピュータ１１０の
アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）１１２に接続さ
れたアナログ信号データ回線１２４，１２６の数を増せ
ばよい。その場合には、アナログ・マルチプレクサや多
重ＡＤＣを採用する必要がある。タッチ・パネル１００
のフレーム１４０は上下の水平側部１４０Ａ、１４０Ｂ
と左右の垂直側部１４０Ｃ１１４０Ｄを備え、各側部に
多数のエミッタ１０２、ディテクタ１０４が設けられて
いる。コンピュータ１１０はエミッタ及びディテクタ選
択信号をマトリックス・制御ロジック１１６で生成し、
それを回線１２０を介してタッチ・パネル１００内のマ
ルチプレクサ（ＭＰＸ）１０６．１０８に伝送する。エ
ミッタ及びディテクタ選択制御信号による制御で、マル
チプレクサ１０６．１０８はタッチ・パネル１００内の
フレーム１４０のエミッタ１０２とディテクタ１０４を
選択的に活性化し。

それによってフレーム１４０の画面上にエネルギー・マ
トリックスを創成する。ディテクタ１０４はアナログ信
号を出力する。エミッタ１０２、ディテクタ１０４から
マルチプレクサ１０６，１０８で選択された対のエミッ
タとディテクタ間のビーム１４２の上にスタイラス１４
４があるかないかによって、アナログ信号は変化する。

マルチプレクサ１０８は、コンピュータ１１０のＡＤＣ
１１２に接続された回線１２２に出力するアナログ信号
データを制御する。ＡＤＣ１１２は、回線１２２のアナ
ログ信号データをディジタル値に変換する。このディジ
タル値は、比較器１１４にストアされている環境参照値
と比較される。説明を判り易くするために、コンピュー
タ１１４は物理的な装置として取扱う。しかし、実施例
において。

コンピュータ１１４の機能はコンピュータ・プログラム
によって増強される。同様に、環境参照値を保持する記
憶装置はコンピュータ・プログラムによってコンピュー
タ内の記憶装置を用いるようにすることができる。この
参照値は、エミッタ１０２がオフの時のディテクタ１０
４の出力レベルを示すものである。そのため、もし、ス
タイラスがエミッタとディテクタ間のエネルギー・ビー
ムを遮断すれば、同一という比較結果が示される。

反対に、もし、ビームが妨害されなければ、比較結果が
不一致となり、スタイライスが存在しないことを示す。

あるいはまた、最初に全てのエミッタをターン・オフ状
態にし、次に関係するエミッタをオンにしながら走査し
、その結果を比較するという方法で動的に検出すること
もできる。動的な方法は、個々のエミッタ、ディテクタ
の対の状況を追跡することができ、さらに、静的な参照
値がアドレス指定されておらず周囲状況が変化してもさ
しつかえない。マルチプレクス制御ロジック１１６、Ａ
ＤＣ１１２及びコンピュータ１１４は、コンピュータに
接続された複数のタッチ・パネルの各々に対して同じ働
きをする。

第２図は、実施例のタッチ・パネルに用いられるマルチ
プレクサの構成を示す。選択は、−個のエミッタすなわ
ち水平ないしは垂直のいずれかのエミッタをターン・オ
ンすることによって実行され、次に、対応するディテク
タを読み取り、どれが高エネルギーを放射し、どれが遮
蔽されているかを決定する。−台のエミッタを動作させ
るために、Ｘ及びＹの選択がなされ、それらのドライバ
が動作状態にされる必要がある。例えば、水平エミッタ
１０２４を動作させるために、ドライブＹ３とＸＯとを
ターン・オンする必要がある。垂直エミッタ１０２２を
動作させるために、駆動装置Ｙ５とＸ７をターン・オン
する必要がある。ＸとＹの駆動出力は３−８マルチプレ
クサ（第４図で説明）で生成される。

第３図にエミッタを活性化するために用いられる回路の
詳細を示す、ＰＮＰ駆動トランジスタ３０１を含む１個
のドライブＹｎがＸドライブ群を活動開始させるために
用いられる。簡単のために、Ｘドライブ群は各々ＰＮＰ
トランジスタ３０２を含む３個のドライブＸ　（ｎ、ｎ
＋１．ｎ＋２）だけが示されている。Ｙ及びＸ下うイブ
出力が存在するとき、それに対応するエミッタ（実施例
では発光ダイオード１０２）が活性化される。

第４図は、第２図で述べた、Ｘ及びＹエミッタドライブ
実施例に使用される、３−８マルチプレクサ１０６Ｘ、
１０６Ｙを示し、対応する論理表を表１に示す。

表１３−８マルチプレクサ論理表 入力信号ＹＡ、ＹＢ、ＹＣ，ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ及びドラ
イバ活性化回線は、第１図の回ｆｉ１２０でタッチ・パ
ネルに入力されるように示されているエミッタ選択制御
信号である。出力ＹＯ−Ｙ７及びＸｏ−Ｘ７は第２図に
示されているエミッタ・ドライバ選択回線、ドライブＹ
Ｏ−Ｙ７及びドライブＸ０−Ｘ７である。マルチプレク
サは周知のものであり、内容の詳細説明は省略する。

第５図は、ディテクタ（レシーバ）マルチプレクサ１０
８　（Ｘ、Ｙ）を示す。レシーバ１０８はドライバと同
様に多重化されているが、駆動トランジスタの代りにア
ナログ・スイッチを用いる。

アナログ・スイッチも周知のものである。レシーバ１０
８Ｙの選択は３−８アナログ・マルチプレクサでラッチ
され、レシーバの接地回路を閉成する。レシーバ１０８
Ｘの選択は３−８アナログ・マルチプレクサでラッチさ
れ、感知すべき１個のレシーバが選択される。入力信号
ＹＡ、ＹＢ、ＹＣ，ＸＡ、ＸＢ、ＸＣは第１図の回線１
２０でタッチ・パネルに入力されるディテクタ選択信号
である。出力ＹＯ−Ｙ７及びＸｏ−Ｘ７は第２図のディ
テクタ・ドライバ選択回線ＹＯ−Ｙ７及びＸｏ−Ｘ７で
ある。レシーバのアナログ・データ信号出力はコンピュ
ータ１１０のＡＤＣ１１２に送信される。

第６図は、第５図の装置に代る他の実施例である。アナ
ログ、増幅器６０２が追加された点が相違する。マルチ
プレクサ１０８の出力は増幅器６ｏ２に入力され、その
出力は、コンピュータ１１０のＡＤＣ１１２に入力され
る。増幅器６０２を用いることによって、ＡＤＣに入力
される信号が増幅される。増幅器は、コンピュータによ
って変更される周囲エネルギー状況の変化を補償するの
に用いることができる。実施例の増幅器は、高入力イン
ピーダンス、低ノイズ増幅器である。

再び第１図に戻って、スタイラス１４４の検出はコンピ
ュータ１１０のアナログ・ディジタル変換器ＡＤＣ１１
２を用いることによって達成される。適当なディテクタ
１０４が選択され、全エミッタ１０２がターン・オフさ
れる。周囲の環境エネルギーレベルはＡＤＣ１１２によ
って検知され、ディジタル量に変換される。周囲エネル
ギレベルは、比較器１１４に環境参照値としてストアさ
れる０選択されるディテクタ１０４に対応するエミッタ
１０２がターン・オンされ、選択されたレシーバで読み
取られる。ＡＤＣ１１２が、エネルギーレベルを決める
ために再度用いられる。この新しいレベルは、ディテク
タ１０４が遮蔽されているか、すなわちスタイラスが存
在するかを決めるために、比較器１１４で周囲参照値と
比較される。

実施例において、ＡＤＣ１１２の出力は、ディテクタ１
０４が遮蔽されているときはゾフル・スケールとなる６
周囲の環境エネルギの状態の変動のためにエラーを生ず
る可能性もある０例えば、遮蔽されていないディテクタ
が環境参照値を発生する際高い値を出力する。そして、
エミッタを活性化する前に周囲エネルギが減少すると、
ディテクタが遮蔽されていないにもかかわらず低レベル
が検出される。これらの２つの値の比較結果は、スタイ
ラスが存在するという誤った表示をすることになる０周
囲のバックグランド照明の変化に伴うこのような誤りを
避けるために、コンピュータ１１０は環境参照値を下方
に大きく下げ、このような問題の発生を防止する。実施
例では、約２０％の修正を行なうが、装置要素の選択等
に応じてこの値に応じてこの値は変えることができる。

第７図は、走査のタイミングを示す。実際のタイミング
は、選択される構成要素に応じて変る、設計事項にすぎ
ないので示していない。最初に（ａ）、全エミッタ１０
２のドライバがターン・オフされるレシーバが周囲エネ
ルギレベルを検出するために若干の時間遅れが与えられ
る。次に、ＡＤＣ１１２（第１図に示す）がレシーバの
出力をディジタル値に変換する（ｂ）、（ｃ）。それか
ら、その出力が読み取られ、参照値としてセーブされる
（ｄ）、出力がセーブされた後、選択されたレシーバに
対応するドライバが指定され（ｅ）、活性化される（ｆ
）、レシーバがエネルギレベルの変化を検出するために
時間遅れが与えられる。

そして、ＡＤＣ１１２はレシーバの新しい出力値をディ
ジタル値に変換する。この値は次に環境参照値と比較さ
れる。レシーバ低出力は遮蔽されていない領域を示し、
参照値と同じかそれ以上の値の出力は遮蔽された領域の
存在を示す。水平、垂直の対のエミッタ１０２及びディ
テクタ１０４に１０４によって遮蔽が検知されると、コ
ンピュータはスタイラスの物理的な位置を、公知の手段
で、計算できる。

発明は実施例で説明したものに限られず、本発明の思想
の範囲内で変更しうろことは言うまでもない０例えば、
実施例で述べた３−８マルチプレクサに代えて、よく知
られた他のマルチプレクサを用いてもよい。信号低減の
比率は設計段階で構成要素の選択を考慮して広範囲に変
えることができ、あるいは、時間経過を考慮してコンピ
ュータ１１０により動的に変更してもよい。環境参照値
をストアするのに用いられる記憶装置は、コンピュータ
１１４で使用されるコンピュータの記憶装置でなく独立
した記憶装置であってもよい。また、エミッタを活性化
する前に全ディテクタで環境参照値を走査してもよい。

第６図に示されているのと同様に、増幅器をディテクタ
の出力側に接続してもよい。

Ｇ、効果 オプト・マトリックス表示装置に必要な機能の一部を、
このオプト・マトリックス表示装置と対をなすコンピュ
ータに処理させることにより、オプト・マトリックス表
示装置自体の構成を著るしく簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はオプト・マトリックス入力装置及びコンピュー
タを有する本発明の実施例になるシステム中の主要エレ
メントの配置を示す図である。第２図は１本発明に用い
るマルチプレクサ装置のダイヤグラムを示す図である。 第３図は、エミッタを活性化するのに用いられるドライ
バ回路の例を示す図である。 第４図は、エミッタの選択を行なうのに使用されるマル
チプレクサの例を示す図である。 第５図は、ディテクタの選択を行なうのに使用されるマ
ルチプレクサ及びそれとＡＤＣ変換器との関係を示す図
である。 第６図は、ディテクタの選択用のマルチプレクサの他の
例を示す図で、ディテクタの出力側に増幅器を備えてい
る。 第７図は、環境参照値の測定と実際のエミッタの状態の
測定の関係を示す走査タイミングを示す図である。 符号の説明 １０２・・・エミッタ、１０４・・・ディテクタ、１０
６・・・マルチプレクサ、１０８・・・マルチプレクサ
、１１０・・・コンピュータ、１１２・・・アナログ、
ディジタル変換器、１１４・・・比較器。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　頓　　宮　　孝 （外１名） 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エネルギー・ビームをマトリックス状に放射する
   ようにフレームの側辺部に配設された複数のエミッタと
   、上記エネルギー・ビームを感知するように上記エミッ
   タの各々に対応して上記フレームの側辺部に配設された
   複数のディテクタとを備え、上記エミッタ及びディテク
   タを駆動してフレームのパネル上の不透明点の位置を表
   わす信号をコンピュータに送信するタッチ・パネル表示
   装置において、 上記コンピュータによつて生成されたエミッタ選択制御
   信号を受け取る手段を有し、かつこのエミッタ選択制御
   信号に基いて上記エミッタからのエネルギー放射を選択
   的に行なわしめるように上記各エミッタに電気的に接続
   された第１のマルチプレクサと、 上記コミピユータによつて生成されたディテクタ選択制
   御信号を受取る手段を有し、この制御信号により上記エ
   ネルギーの検出を選択的に行なわしめるように上記各デ
   ィテクタに電気的に接続された第２のマルチプレクサと
   を備え、 上記第２のマルチプレクサはさらに、上記選択されたデ
   ィテクタで生成されたアナログ信号をコンピユータへ出
   力する手段を有し、 上記コンピュータは、上記エネルギーの放射が選択的に
   制御されたとき選択されたディテクタにエネルギーが存
   在しないことを検出することにより不透明点の位置を決
   定する、 ことを特徴とするタッチ・パネル表示装置。
2. （２）コンピュータと、少くとも１個のオプト・マトリ
   ックス入力装置とを備え、該オプト・マトリックス入力
   装置における不透明点の位置を検出するシステムであつ
   て、 該オプト・マトリックス入力装置は、 第１の垂直側辺、第２の垂直側辺、第１の水平側辺及び
   第２の水平側辺を有するフレームと、上記第１の垂直側
   辺及び第１の水平側辺に配置され、そこからエネルギー
   ・ビームがマトリクス状に放射されるように設けられた
   複数のエミッタと、 上記第２の垂直側辺及び第２の水平側辺に配置され、対
   応する上記各エミッタからのエネルギー・ビームを受取
   るように設けられた複数のディテクタと、 上記コンピュータからエミッタ選択制御信号を受取る手
   段を有し、電気的に各エミッタに接続され、上記エミッ
   タ選択制御信号の制御に基いて上記エミッタを選択的に
   活性化してエネルギー放射を行なわせる第１のマルチプ
   レクサと、 上記コンピュータからディテクタ選択制御信号を受取る
   手段を有し、電気的に各ディテクタに接続され、上記デ
   ィテクタ選択制御信号の制御に基いて上記ディテクタを
   選択的に活性化して上記選択的なエネルギー放射を検知
   する第２のマルチプレクサとを備え、 上記マルチプレクサはさらに、上記ディテクタで生成さ
   れたアナログ信号をコンピユータへ送信する手段を有し
   、 上記コンピュータは、エネルギー放射が選択的に制御さ
   れ且つ選択されたディテクタにエネルギーのないことを
   検出して不透明点の位置を決定するよう構成されている
   、 ことを特徴とするタッチ・パネル表示装置。
3. （３）独立コンピュータによつて制御される少くとも１
   個のオプト・マトリックス入力装置の画面上の不透明点
   の位置を検出する方法であつて、フレーム側辺に設けら
   れた複数のエミッタからマトリックス状にエネルギー・
   ビームを放射し、上記複数のエミッタに対応してフレー
   ム側辺に設けられた複数のディテクタによつて上記マト
   リックスのエネルギーを検出し、 上記コンピュータからマルチプレクサに入力される選択
   制御信号により上記複数のエミッタを選択制御し、 上記コンピュータから上記マルチプレクサに入力される
   選択制御信号により上記複数のディテクタを選択制御し
   、 上記ディテクタで生成された信号を上記コンピユータへ
   送信し、 上記ディテクタが選択されたとき、選択されたディテク
   タにエネルギーが無いことを検知してフレーム上の不透
   明点の位置を算出する、 ことを特徴とするタッチ・パネル表示装置における不透
   明点を検出する方法。