JPH06187084A - 座標入力装置 - Google Patents

座標入力装置

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JPH06187084A
JPH06187084A JP33863492A JP33863492A JPH06187084A JP H06187084 A JPH06187084 A JP H06187084A JP 33863492 A JP33863492 A JP 33863492A JP 33863492 A JP33863492 A JP 33863492A JP H06187084 A JPH06187084 A JP H06187084A
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JP
Japan
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electrode
detection
input device
coordinate input
circuit
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JP33863492A
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English (en)
Inventor
Masaya Tajima
正也 田島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 切替え操作を必要とせずに当該膜抵抗アナロ
グ方式座標入力装置に於けるタッチ位置を高速度で検出
出来る座標入力装置を提供する。 【構成】 均一な電極膜で構成された2枚の電極5、6
を対向させ、一方の電極5を印加電極として当該電極に
検出用電圧を印加して電圧分布を形成せしめ、他方の電
極6を検出電極として当該電極の端部から、当該両電極
の一部を互いに接触せしめた場合に発生する電圧を検出
する事により、当該両電極5、6が互いに接触した位置
(P点)を演算する座標入力装置10に於いて、当該検
出電極6の両側に設けられた2個の検出出力端部O3、
O4に、該検出電極6が有する膜抵抗と反比例する増幅
率を有する増幅回路11、12をそれぞれ接続した座標
入力装置10。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は座標入力装置に関するも
のであり、更に詳しくは、操作性が良く、省スペースに
有利なポインティングデバイスとして、特に手書き入力
装置として高速化に対応しうる座標入力装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】座標入力装置としては、従来から種々の
構成を有する装置が提案されている。中でも、広範囲の
用途に適用出来、然かも手書き入力も可能なポインティ
ングデバイスとしての座標入力装置として、膜抵抗アナ
ログ方式座標入力装置が知られている。
【0003】図2(A)〜(C)は、係る膜抵抗アナロ
グ方式座標入力装置の従来の構造を説明する図であり、
基本的には、均一に電極膜を施した二枚の電極を対向さ
せ、一方の電極を印加電極として当該電極に検出用電圧
を印加して電圧分布を形成せしめ、他方の電極を検出電
極として当該電極の端部から、当該両電極の一部を互い
に接触せしめた場合に発生する電圧を検出する事によ
り、当該両電極が互いに接触したか否かを判定する(タ
ッチセンサ)と共に、両電極が互いに接触した位置の座
標を演算する様に構成されたもので有る。
【0004】当該膜抵抗アナログ方式座標入力装置に於
いては、図1(A)に示す様に、第1の透明電極膜1の
互いに対向する2辺a,bの近傍に沿って例えばY方向
に互いに対向する2個の導電体3、3’を設けY方向電
極5とすると共に、図1(B)に示す様に第2の透明電
極膜2の互いに対向する2辺c,dの近傍に沿って例え
ばX方向に互いに対向する2個の導電体4、4’を設け
X方向電極6とする、図1(C)に示される様に、両電
極5と6とを当該各X方向の導電体4、4’とY方向の
導電体3、3’とが互いに直角に配列される様に積層配
列し、且つ当該両電極の間に所定の均一な間隔Lを設け
て該両電極膜を互いに対向させて配置したものである。
【0005】図1(C)の例では、該Y方向電極を有す
る電極膜1を印加電極となし、又該X方向電極を有する
電極膜2を検出電極となしたものである。そして、該印
加電極5の一方の導電体3の端部に接続された配線E1
を適宜のスイッチ手段SW1を介して高電位電源電圧、
例えばVccと接続させるか、或いは、ハイインピーダ
ンスを含むオープンの状態になすと共に、他方の導電体
3’の端部に接続された配線E2を適宜のスイッチ手段
SW2を介して低電位電源電圧、例えばGNDと接続さ
せるか、検出端子D2と接続させる様になっている。
【0006】一方、該検出電極6の一方の導電体4の端
部に接続された配線E3を適宜のスイッチ手段SW3を
介して低電位電源電圧、例えばGNDと接続させるか、
検出端子D1と接続させると共に、他方の導電体4’の
端部に接続された配線E4を適宜のスイッチ手段SW4
を介して高電位電源電圧、例えばVccと接続させる
か、或いは、ハイインピーダンスを含むオープンの状態
になす様に構成したものである。
【0007】係る回路構成に於いて、例えば、Y方向の
座標を検出する場合には、該スイッチSW1を作動させ
て、該配線E1を高電位電源電圧、例えばVccと接続
させると同時に、該スイッチ手段SW2を作動させて、
該配線E2を低電位電源電圧、例えばGNDと接続させ
る。一方、該スイッチSW3を作動させて、該配線E3
を検出端子D1と接続させると同時に、該スイッチ手段
SW4を作動させて、該配線E4をハイインピーダンス
の状態にする。
【0008】そして、該座標入力装置の任意の場所を押
圧して両電極を互いにタッチさせると、その接触部分で
両電極が導通して、当該検出端子D1には、Y方向電極
抵抗のタッチ位置での分割比により印加電圧Vccを分
割した電圧レベルVoutが出力され、それによって、
当該タッチ部位置のY座標は、Vout/Vccとして
算出される。
【0009】ただし、この場合には、電極膜が均一に形
成されている事が必要となる。次に、同一位置に於ける
X座標を検出して算出する場合には、当該各スイッチを
切替えるものであり、該スイッチSW1を切替えて、該
配線E1をハイインピーダンスの状態にすると同時に、
該スイッチ手段SW2を切替えて、該配線E2を低電位
電源電圧、例えばGNDと接続させる。
【0010】一方、該スイッチSW3を作動させて、該
配線E3を検出端子D2と接続させると同時に、該スイ
ッチ手段SW4を作動させて、該配線E4を高電位電源
電圧、例えばVccと接続させる。この結果、当該検出
端子D2には、X方向電極抵抗のタッチ位置での分割比
により印加電圧Vccを分割した電圧レベルVoutが
出力され、それによって、当該タッチ部位置のX座標
は、Vout/Vccとして算出される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、係る従来
の膜抵抗アナログ方式座標入力装置に於いては、一つの
位置を検出してX方向とY方向の2次元座標値として算
出する為には、上記した様に、印加電極と検出電極とを
X方向座標を算出する時とY方向座標を算出する時で切
り換えて演算する必要があり、その為、検出速度が遅く
なり、検出速度向上の妨げとなっていた。
【0012】つまり、係る従来の膜抵抗アナログ方式座
標入力装置に於いては、上記に様に、X方向座標を算出
する時とY方向座標を算出する時に当該各スイッチSW
を切替える操作が必要な為、それだけで時間だ係ると同
時に、それぞれの回路に容量が設けられており、当該各
スイッチを切替えた場合には、所定の電圧値まで立ち上
がるまで待ってから、検出操作を行う必要があるので、
その待機時間が、それぞれの切替え操作毎に必要となっ
ているので、その分も演算速度を遅くする原因となって
いる。
【0013】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の欠点を改良し、切替え操作を必要とせずに当該膜抵
抗アナログ方式座標入力装置に於けるタッチ位置を高速
度で検出出来る座標入力装置を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用
するものである。即ち、均一な電極膜で構成された2枚
の電極を対向させ、一方の電極を印加電極として当該電
極に検出用電圧を印加して電圧分布を形成せしめ、他方
の電極を検出電極として当該電極の端部から、当該両電
極の一部を互いに接触せしめた場合に発生する電圧を検
出する事により、当該両電極が互いに接触した位置を演
算する座標入力装置に於いて、当該検出電極の両側に設
けられた2個の検出出力端部に、該検出電極が有する膜
抵抗と反比例する増幅率を有する増幅回路を接続した座
標入力装置である。
【0015】
【作用】本発明に係る、座標入力装置に於いては、上記
した基本的な構成を有しているので、従来の様な、2次
元座標値を検出し算出する操作に於いて、X方向座標を
算出する時とY方向座標を切替え操作をそれぞれ実行し
ながら別々に求める必要がなく、任意のタッチ位置のX
方向座標とY方向座標とが、一つの検出操作で瞬時に求
められるので、高速検出が可能である。
【0016】従って、高速化が要求されている手書き座
標入力装置として有効に機能する事が出来る。更には、
本発明に係る該座標入力装置の検出回路構成は、シンプ
ルで、専有面積の縮小も可能である事から、座標入力装
置そのもののダウンサイジング化を図る事も可能であ
る。
【0017】
【実施例】以下に、本発明に係る座標入力装置の具体例
を図面を参照しながら詳細に説明する。即ち、図1は、
本発明に係る座標入力装置10の一具体例の構成を示す
ブロックダイアグラムで有って、具体的には、均一な電
極膜で構成された2枚の電極5、6を対向させ、一方の
電極5を印加電極として当該電極に検出用電圧を印加し
て電圧分布を形成せしめ、他方の電極6を検出電極とし
て当該電極の端部から、当該両電極の一部を互いに接触
せしめた場合に発生する電圧を検出する事により、当該
両電極5、6が互いに接触した位置(P点)を演算する
座標入力装置10に於いて、当該検出電極6の両側に設
けられた2個の検出出力端部O3、O4に、該検出電極
6が有する膜抵抗と反比例する増幅率を有する増幅回路
11、12をそれぞれ接続した座標入力装置10が示さ
れている。
【0018】即ち、本発明に係る座標入力装置に於いて
は、従来問題となっていたX座標とY座標を検出する際
の切替えスイッチをなくし、一回の測定操作によってX
座標とY座標とを同時に演算して検出する様に構成した
ものであり、その基本的構成は、上記した様に、該印加
電極5の両側に設けられた2個の印加入力端部O1、O
2に所定の電圧レベルを有する印加電圧V0を印加する
と共に、該検出電極6の検出端部には、該増幅回路1
1、12をそれぞれ設け、当該検出電極6に於いて該印
加電極5と該検出電極6とが接触した位置(P点)が、
当該検出電極6の幅方向の全長に対して占める位置に対
応した分圧値VXAとVXBとをそれぞれ演算して検出する
増幅回路11、12をそれぞれを設け、更に、それぞれ
の増幅回路11、12の出力を所定の演算回路13、1
4にそれぞれ入力して、当該P点のX座標とY座標とを
同時に演算処理して求めるものである。
【0019】本発明に於いて使用される該増幅回路1
1、12は、該検出電極6が有する膜抵抗と反比例する
増幅率を有する機能を持った回路構成であれば如何なる
回路でも使用しうるが、好ましくは反転増幅型のオペア
ンプOP1、OP2を使用する事が望ましい。即ち、本
発明に於いては、当該検出電極6の一方の端部cに設け
られた第1の検出出力端部O4に接続された第1の増幅
回路11と当該検出電極6の他方の端部dに設けられた
第2の検出出力端部O3に接続された第2の増幅回路1
2と、該第1と第2の増幅回路11、12の出力の双方
ががそれぞれ個別に入力される第1の演算回路13と第
2の演算回路14とが設けられ、該第1の演算回路13
は、前記第1の増幅回路11の出力するX方向の分圧値
XAと該第2の増幅回路12が出力するX方向の他の分
圧値VXAとから次式 VXB/(VXA+VXB) の演算を実行して、当該検出電極側の座標、即ちX座標
値を算出する様に構成されており、又該第2の演算回路
14は、前記第1の増幅回路11の出力するX方向の分
圧値VXAと該第2の増幅回路12が出力するX方向の他
の分圧値VXAとから次式 −RP /R・(VXA・VXB)/(VXA+VXB)・1/V
0 の演算を実行して、当該印加電極側の座標、即ちY座標
値を算出する様に構成されている。
【0020】但し、Rは、当該増幅回路の出力端と反転
入力端子との間に接続された抵抗の抵抗値、RP は該検
出電極の抵抗値、VXAは該第1の増幅回路の出力値、V
XBは該第2の増幅回路の出力値及びV0 は印加電極に対
する印加電圧である。本発明に係る該座標値演算処理回
路に於いて、反転増幅型のオペアンプOP1、OP2を
使用する理由は、該反転増幅型のオペアンプOPの反転
入力端子に接続される抵抗を当該電極膜の抵抗値に置き
換え、係る膜抵抗値と該各オペアンプOP1、OP2の
出力と該反転入力端子との間に接続された適宜の抵抗R
との比が、当該印加電極5に印加された印加電圧V0と
該オペアンプOPの出力VXAとVXBとが反比例する事を
利用する事によるものである。
【0021】次に、上記本発明に係る該座標入力装置1
0に於ける電極膜上の接触点(P)のX座標、及びY座
標を求める演算方法の例を説明する。先ず、当該印加電
極5の印加電圧入力端子部O1、O2に接続されている
入力電圧配線E1、E2の端子間に所定の印加電圧Vo
を印加しておき、該所望の点Pを押圧して当該印加電極
5と検出電極6の一部同士を互いに当接せしめて、両電
極5、6間を導通させる。
【0022】この状態に於いて、P点に於けるY座標
は、当該接触位置P点に於ける電圧V Y を用いてVY
0 から求められる。処で、当該VY を求める手順は、
例えば以下の様にして演算処理する事になる。即ち、当
該増幅回路11、12の出力VXA、VXBが、 VXA=−R/RX ・VY −−−(1) VXB=−R/R 1-X・VY −−−(2) と表されることから、 RX =−R/VXA・VY −−−−(3) R 1-X=−R/VXB・VY −−−−(4) となる。
【0023】ここで、検出電極6の全抵抗値をRP とす
ると RP = RX +R 1-X −−−−(5) であるから、 RP =−R・VY ・(1/VXA+1/VXB)−−−(6) となる。
【0024】従って、VY =−RP /R・(VXA
XB)/(VXA+VXB)−−−(7) となる。従って、印加電極側の座標値(Y座標)=VY
/V0 =−RP /R・(VXA・VXB)/(VXA+VXB)・1/
0 −−−−(8) と表される。
【0025】即ち、印加電極側の座標値(Y座標)は、
上記式8の演算を該第2の演算回路14で実行させる事
によって、求められる事が判る。次に、検出電極側の座
標値(X座標)は、上記式1、2から 検出電極側の座標値(X座標)=RX /RX +R 1-X =VXB /(VXA+VXB)−−−(9) と表される。
【0026】即ち、検出電極側の座標値(X座標)は、
上記式9の演算を該第1の演算回路13で実行させる事
によって、求められる事が判る。
【0027】
【発明の効果】本発明に係る座標入力装置は、上記した
様な技術構成を採用しているので、印加電極、検出電極
の各電圧を測定する際の切替え操作が不要となり、X方
向とY方向との2座標を全く並列に且つ同時に検出する
事が出来るので、高速検出が可能となる。
【0028】又、検出電極を分割した複数点の検出が可
能となる様に構成されたタッチパネルに対しても、同様
の構成とする事によって、検出速度を損なう事なく対応
する事が可能となる。従って、高速化が要求されている
手書き座標入力装置として有効に機能する事が出来る。
【0029】更には、本発明に係る該座標入力装置の検
出回路構成は、シンプルで、専有面積の縮小も可能であ
る事から、座標入力装置そのもののダウンサイジング化
を図る事も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る座標入力装置の一具体例
の構成を示す図である。
【図2】図2は、従来の座標入力装置の構成例を示す図
である。
【符号の説明】
1…電極膜 2…電極膜 3、3’…導電体 4、4’…導電性 5…印加電極 6…検出電極 10…座標入力装置 11、12…増幅回路 13、14…演算回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 均一な電極膜で構成された2枚の電極を
    対向させ、一方の電極を印加電極として当該電極に検出
    用電圧を印加して電圧分布を形成せしめ、他方の電極を
    検出電極として当該電極の端部から、当該両電極の一部
    を互いに接触せしめた場合に発生する電圧を検出する事
    により、当該両電極が互いに接触した位置を演算する座
    標入力装置に於いて、当該検出電極の両側に設けられた
    2個の検出出力端部に、該検出電極が有する膜抵抗と反
    比例する増幅率を有する増幅回路を接続した事を特徴と
    する座標入力装置。
  2. 【請求項2】 当該増幅回路が、反転増幅型のオペアン
    プである事を特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
  3. 【請求項3】 当該検出電極の一方の端部に設けられた
    第1の検出出力端部に接続された第1の増幅回路と当該
    検出電極の他方の端部に設けられた第2の検出出力端部
    に接続された第2の増幅回路と、該第1と第2の増幅回
    路との双方ががそれぞれ個別に入力される第1の演算回
    路と第2の演算回路とが設けられ、該第1の演算回路
    は、 −RP /R・(VXA・VXB)/(VXA+VXB)・1/V
    0 の演算を実行して、当該印加電極側の座標を算出し、又
    該第2の演算回路は、 VXB/(VXA+VXB) の演算を実行して、当該検出電極側の座標を算出する様
    に構成されている事を特徴とする請求項1記載の座標入
    力装置。但し、Rは、当該増幅回路の出力端と反転入力
    端子との間に接続された抵抗の抵抗値、RP は該検出電
    極の抵抗値、VXAは該第1の増幅回路の出力値、VXB
    該第2の増幅回路の出力値及びV0 は印加電極に対する
    印加電圧である。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002278690A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Aiphone Co Ltd タッチパネルの位置検出回路
CN114155763A (zh) * 2022-01-21 2022-03-08 上海域圆信息科技有限公司 一种针灸模拟训练装置、系统及训练方法

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