JPH1083251A - 座標検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力タッチパネルなどの座標検出装置に関
し、入力位置座標と検出位置座標との誤差を補正演算し
正しい入力位置座標を検出することを目的とする。 【解決手段】 角形平面上に面抵抗値を有する抵抗膜２
と、該抵抗膜の四隅のそれぞれに接触する給電端子Ａ〜
Ｄとでなり、該給電端子間に異なる電位を別々の時間に
印加して交叉する電界を発生させてペン入力位置座標を
検出する座標検出装置において、前記給電端子間の中央
に中央電位測定端子Ｅ〜Ｈを設けるとともに、該中央電
位測定端子及び前記給電端子に接続される検出回路部11
に接続され、該検出回路部により検出された検出位置座
標と実際の前記ペン入力位置座標とを放物線関数あるい
は該放物線関数の近似関数によって関連づけ前記検出位
置座標の誤差を補正演算する誤差補正演算部12を具備し
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力タッチパネル
などの座標検出装置に関する。例えば、コンピュータな
どへの情報入力装置として利用される入力タッチパネル
やデジタイザ、タブレットなどの座標検出装置は、実際
の入力位置座標と検出位置座標とに差異があり、検出誤
差をできるだけ少なくすることが要望されている。

【０００２】

【従来の技術】図９は、特開昭４７−３６９２３号に開
示された電気的タブレット（座標検出装置）の模式構成
図である。これは、１０ＫΩ／□の面抵抗値を有する四
角形平面状の抵抗膜２１と、この抵抗膜２１の周囲四辺
に抵抗膜２１の面抵抗値よりかなり低い抵抗値１０Ω／
□を有した枠状の周囲電極２２と、この周囲電極２２の
四隅に設けた給電端子２３と、対辺両端の給電端子２３
間に所定の電位を印加する駆動回路部２４と、導電体で
構成された入力ペン７が押下した入力位置の電位を検出
する検出回路部２５とを含んで構成されており、駆動回
路部２４により、対辺両端の給電端子２３間に異なる電
位を別々の時間に印加して直交する電界を発生させ、検
出回路部２５はペン入力位置の電位からＸ，Ｙの位置座
標値を検出し、外部に出力している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術では、周
囲電極に囲まれた中央抵抗面の面抵抗値を、周囲電極の
面抵抗値に対して十分大きな値、前記公知例では１００
０倍に設定して検出誤差を少なくしているが、実際に均
一な抵抗分布で高い面抵抗値を有する抵抗膜を得るのは
難しく、一方、周囲電極の抵抗値をこのように低く設定
すると、周囲電極に流す電流が大きくなりすぎ、消費電
力の大きな装置になってしまうという問題がある。

【０００４】そのため、前記公知例では周囲電極に囲ま
れた抵抗膜の面抵抗値を周囲電極の面抵抗値の１０００
倍にしなくても検出誤差を少なくできる手法として、図
１０に示すように、放物線状に予め予測される誤差を軽
減する形状の周囲電極２７を形成しておくことが開示さ
れている。しかし、これではペン入力領域が抵抗膜の更
に狭い中央寄りの範囲に制限されてしまうという問題が
あった。

【０００５】上記問題点に鑑み、本発明は入力位置座標
と検出位置座標との誤差を補正演算し、できるだけ正確
に入力位置座標を検出することのできる座標検出装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の座標検出装置においては、角形平面上に面
抵抗値を有する抵抗膜と、該抵抗膜の四隅のそれぞれに
接触する給電端子とでなり、該給電端子間に異なる電位
を別々の時間に印加して交叉する電界を発生させてペン
入力位置座標を検出する座標検出装置において、前記給
電端子間の中央に中央電位測定端子を設けるとともに、
該中央電位測定端子及び前記給電端子に接続される検出
回路部に接続され、該検出回路部により検出された検出
位置座標と実際の前記ペン入力位置座標とを放物線関数
あるいは該放物線関数の近似関数によって関連づけ前記
検出位置座標の誤差を補正演算する誤差補正演算部を具
備し構成する。

【０００７】このように構成することにより、四隅の給
電端子に所定の異なる電位を別々の時間に印加し、ペン
入力位置における交叉する座標軸方向の電位を中央電位
測定端子及び給電端子位置で検出することで、入力パネ
ルの構成に依存して理論的に求められる、検出位置座標
と入力位置座標とを放物線関数（あるいはこの放物線関
数の近似関数）によって関連づけた誤差補正演算部によ
り検出回路部が検出した検出位置座標の誤差を補正演算
して外部に出力することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施例に基づ
いて本発明の要旨を詳細に説明する。図１(a),(b) は本
発明による模式構成図と要部分解斜視図を示す。

【０００９】本発明は、四角形平面のほぼ全面に略均一
な面抵抗値を有してガラス基板１上に被着された抵抗膜
２と、この抵抗膜２の周囲四辺の上面に帯状に接触して
抵抗膜２の面抵抗値より低い抵抗値の周囲電極３、即ち
３ａ〜３ｄと、導電膜５を下面に被着したＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタール酸）フィルムなどでなる絶縁フィ
ルム６と、この絶縁フィルム６の導電膜５と抵抗膜２と
を所定間隔を保持して対面接着する両面テープなどの間
隔材４と、周囲電極３ａ〜３ｄの四隅に設けた給電端子
Ａ〜Ｄ〔(b) 図ではＡが隠れている）と、対辺両端の給
電端子Ａ〜Ｄ間に所定の電位を印加する駆動回路部１０
と、前記四辺の周囲電極３ａ〜３ｄのそれぞれの中央
（あるいはその近傍の抵抗膜面でもよい）に中央電位測
定端子Ｅ〜Ｈと、入力ペン７が押下した入力位置の電位
を、導電膜５の一縁に設けた導電膜端子５ａ及び各給電
端子Ａ〜Ｄ及び各中央電位測定端子Ｅ〜Ｈを通じて検出
する検出回路部１１と、この中央電位測定端子Ｅ〜Ｈと
四隅の給電端子Ａ〜Ｄとに接続して、放物線関数あるい
はその近似関数を使用して検出位置座標と入力位置座標
との誤差を算出して補正する誤差補正演算部１２とを具
え構成する。

【００１０】この誤差補正演算部１２は、放物線関数を
格納したマイクロコンピュータでなり、外部の検出回路
部１１の中に設け、検出された検出位置座標を補正演算
する。 図２は図１(b) の一部組立断面図を示し、入力
ペン７の先端で絶縁フィルム６を押下している状態を示
し、入力ペン７で直接、絶縁フィルム６の上面を押した
とき、絶縁フィルム６側の導電膜５と抵抗膜２とが電気
的に接触し、その接触位置の電位が導電膜５に伝わり、
該導電膜５を経由し導電膜５の一縁に設けた導電膜端子
５ａと各給電端子Ａ〜Ｄ及び各中央電位測定端子Ｅ〜Ｈ
を通じて入力ペン７が押下した入力（接触）位置での電
位を検出する。

【００１１】また、図１(b) に示したように、導電膜端
子５ａと各給電端子Ａ〜Ｄ及び各中央電位測定端子Ｅ〜
Ｈは、ガラス基板１の一辺の中央位置に設けた外部接続
端子８に銀ペーストによる印刷配線９で接続し、図１
(a) に示したように外部の検出回路部１１に電気接続さ
れる。

【００１２】なお、前述した従来技術における入力ペン
は導電性を有してペン後端の引出し導線から入力位置の
電位を検出するようにしているが、この本実施例では導
電膜５を経由し導電膜端子５ａから入力位置の電位を検
出する。また、本実施例では周囲電極に囲まれた抵抗膜
の面抵抗値を周囲電極の面抵抗値の約５０倍にして後述
の図３に示す歪み程度に抑え、抵抗膜の製造を容易にし
ている。

【００１３】いま、図１において、例えば１辺の周囲電
極３ｃ両端の給電端子ＢとＤとに直流電位５Ｖ、周囲電
極３ｂ両端の給電端子ＡとＣとに直流電位０Ｖを印加す
ると、周囲電極３ａ，３ｄに流れる電流Ｉ₀ の他に模擬
的に示した電流Ｉ_1,Ｉ₂ 〜Ｉ _n が抵抗膜２に流れ、入力
位置座標と検出位置座標との間に誤差が生じる。

【００１４】図３はこの検出座標値の誤差を示す。この
図３は入力四角形領域全面を等間隔の直線で格子状に区
画し、ペン入力してその入力位置を検出した座標点列
を、表示画面にプロット表示した線図である。実際の入
力位置は直線で区画された格子上の座標点であるが、検
出位置座標には誤差が含まれているため放物線を描く。

【００１５】つぎに、この誤差を補正演算するのに必要
な放物線関数を求める。まず、Ｘ軸方向の座標点列の放
物線関数を求める。図１において、給電端子Ｂ、Ｄとに
プラス電位（直流電位５Ｖ）を、ＡとＣにマイナス電位
（直流電位０Ｖ）を印加し、図４(a) に示すように、周
囲電極に囲まれた抵抗面全面をＹ軸に平行で等間隔の線
で区画しペン入力し、Ｘ軸方向座標値を検出すると、検
出座標値ｘは、図４(b) のように誤差を含んで放物線を
描く。入力画面上の位置座標（Ｘ，Ｙ）で示した点Ｐ位
置で検出される座標値を（ｘ，Ｙ）とすると、検出座標
値ｘは、下記の(1) 式となりＹの放物線関数で表わさ
れ、図４(a),(b) の図示例では検出位置座標点ｐは入力
位置座標点ＰよりＸ軸に対し平行に左方にずれている。

【００１６】同様に、Ｃ点とＤ点とにプラス電位を、Ａ
点とＢ点にマイナス電位を印加し、図５(a) に示すよう
に、周囲電極に囲まれた抵抗面全面をＸ軸に平行で等間
隔の線で区画しペン入力し、Ｙ軸方向座標値を検出する
と、検出座標値ｙは、図５(b) のように誤差を含んで放
物線を描く。入力画面上の位置座標（Ｘ，Ｙ）で示した
点Ｐ位置で検出される座標値を（Ｘ，ｙ）とすると、検
出座標値ｙは、つぎの(2) 式となりＸの放物線関数で示
され、図５(a),(b) の図示例では検出位置座標点ｐは入
力位置座標点ＰよりＹ軸に対し平行に上方にずれてい
る。

【００１７】ここで、入力位置Ｐ点の座標（Ｘ，Ｙ）、
検出位置ｐ点の座標（ｘ，ｙ）、抵抗面のＸ，Ｙ軸方向
のそれぞれの１／２幅をＬ_x ，Ｌ_y 、Ｘ，Ｙ軸上のそれ
ぞれの最大歪みをｗ_x ，ｗ_y とおけば、 ｘ＝〔Ｌ_x −ｗ_x ｛１−（Ｙ² ／Ｌ_y ² ）｝〕Ｘ／Ｌ_x ・・・・・(1) ｙ＝〔Ｌ_y −ｗ_y ｛１−（Ｘ² ／Ｌ_x ² ）｝〕Ｙ／Ｌ_y ・・・・・(2) (1),(2) 式を変形すると、 ｘ／Ｘ＝１−（ｗ_x ／Ｌ_x ）｛１−（Ｙ／Ｌ_y ）² ｝・・・・・・(3) ｙ／Ｙ＝１−（ｗ_y ／Ｌ_y ）｛１−（Ｘ／Ｌ_x ）² ｝・・・・・・(4) ここで、Ｙ／Ｌ_y ≒ｙ／Ｌ_y ， Ｘ／Ｌ_x ≒ｘ／Ｌ_x と
近似 さらに、上式(3),(4) を変形して、Ｘ，Ｙで表示する
と、 Ｘ ＝ｘ／〔１−（ｗ_x ／Ｌ_x ）｛１−（Ｙ／Ｌ_y ）² ｝〕・・・(5) Ｙ ＝ｘ／〔１−（ｗ_y ／Ｌ_y ）｛１−（Ｘ／Ｌ_x ）² ｝〕・・・(6) となり、(5),(6) 式の放物線関数から入力画面上の位置
座標（Ｘ，Ｙ）を近似的に求めることができる。なお、
或る座標検出装置における最大歪みｗ_x ，ｗ_y は、周囲
電極に囲まれた抵抗面の抵抗値と周囲電極の抵抗値の比
率が既知であれば、理論的に定まるが、座標検出装置に
よってはばらつきを有するため、実際に測定を行う。

【００１８】そのため、Ｂ点、Ｄ点の既知の電位と同時
に、Ｂ，Ｄ点間の略中央（あるいはその近傍の抵抗膜
面）に設けた中央電位測定端子Ｇ点の電位を測定し、同
様にＣ点、Ｄ点の既知の電位と同時に、Ｃ，Ｄ点間の中
央の中央電位測定端子Ｈ点の電位を測定することによ
り、図４(b) 及び図５(b) に示すように、その座標検出
装置における最大歪みｗ_x ，ｗ_y を知ることができ、周
囲電極に平行な入力領域最外端部の検出座標値ｘ，ｙの
それぞれに対する放物線関数を求め、この関数を基準関
数として、外部の誤差補正演算部により補正演算するこ
とで更に正確に補正することができる。

【００１９】このように、四隅の電極の他に両隅電極間
の中央に中央電位測定端子を設けてそこの（あるいはそ
の近傍の抵抗膜面）電位を直接測定することにより、異
なる座標検出装置において、周囲電極に囲まれた抵抗面
の抵抗値と周囲電極の抵抗値との比率が一定でなくとも
個々に座標検出装置の特性に合わせた補正ができ、より
高い精度の座標検出ができる。

【００２０】なお、他の実施例として、図６の模式構成
図に示すように、図３に示した放物線より歪みは大きく
なるが、図１に示した中央電位測定端子Ｅ〜Ｈを省略し
た構成にして検出した座標値を誤差補正演算部により補
正演算してもよく、あるいはその他の実施例として、図
３に示した放物線よりもっと歪みは大きくなるが、図７
の模式構成図に示すように、抵抗膜の周囲四辺に周囲電
極を設けることなく、抵抗膜２の四隅にのみ点電極Ａ’
〜Ｄ’を設けた構成でもよく、またさらに他の実施例と
して、この図７に中央電位測定端子Ｅ’〜Ｈ’を設けた
構成にして、同様に入力パネルの構成に依存して理論的
に求められる、検出位置座標と入力位置座標とを放物線
関数あるいはこの放物線関数の近似関数に関連づけた誤
差補正演算部を使用して上記図１の技術と同様に補正演
算することができる。勿論、図１の構成が検出精度とし
ては最も良くなる。

【００２１】また、上記説明の点電極あるいは給電端子
に印加される給電電位は既知であるが、給電線の配線抵
抗による電位ドロップの影響を避けるため、点電極ある
いは給電端子の近傍の抵抗膜面に別の電位モニター端子
を設け、そこの電位を直接測定する方がより高精度の電
位（モニター電位）が測定できるため、より正確な補正
演算が可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
従来技術のように抵抗膜の周囲四辺に内方に湾曲させた
周囲電極を設けることなく真っ直ぐな周囲電極、あるい
は検出精度は劣るが製造の容易な周囲電極のないままの
入力パネル構成で、検出位置座標に入力パネルの構成に
依存して理論的に求められる放物線関数（あるいはその
近似関数）による補正演算を施して正確な入力位置座標
を出力することができ、さらに中央電位測定端子を付設
し、中央位置の電位を測定することにより、座標検出装
置毎の面抵抗ばらつきにより検出誤差を補正してより正
確な入力位置座標を出力することができるといった産業
上極めて有用な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による一実施例の模式構成図及び要部
分解斜視図

【図２】 図１(b) の一部組立断面図

【図３】 本発明による一実施例の検出座標値の誤差を
示す図

【図４】 本発明による一実施例のＸ軸座標値に生じる
誤差を示す図

【図５】 本発明による一実施例のＹ軸座標値に生じる
誤差を示す図

【図６】 本発明による他の実施例の模式構成図

【図７】 本発明によるその他の実施例の模式構成図

【図８】 本発明によるさらにその他の実施例の模式構
成図

【図９】 従来技術による座標検出装置の模式構成図

【図１０】 図９における検出誤差を軽減する周囲電極
の模式構成図

【符号の説明】

２：抵抗膜 ３，３a 〜３d:周囲電極 １２：誤差補正演算部 Ａ〜Ｄ：給電端子 Ａ’〜Ｄ’：点電極 Ｅ〜Ｈ，Ｅ’〜Ｈ’：中央電位測定端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角形平面上に面抵抗値を有する抵抗膜
   と、該抵抗膜の四隅のそれぞれに接触する給電端子とで
   なり、該給電端子間に異なる電位を別々の時間に印加し
   て交叉する電界を発生させてペン入力位置座標を検出す
   る座標検出装置において、 前記給電端子間の中央に中央電位測定端子を設けるとと
   もに、該中央電位測定端子及び前記給電端子に接続され
   る検出回路部に接続され、該検出回路部により検出され
   た検出位置座標と実際の前記ペン入力位置座標とを放物
   線関数あるいは該放物線関数の近似関数によって関連づ
   け前記検出位置座標の誤差を補正演算する誤差補正演算
   部を具備したことを特徴とする座標検出装置。
2. 【請求項２】 前記抵抗膜には、該抵抗膜の面抵抗値よ
   り低い抵抗値を有して該抵抗膜の周囲四辺に設けられる
   周囲電極と、該周囲電極の四隅のそれぞれに接触する給
   電端子とが設けられた座標検出装置において、 前記給電端子にされる検出回路部に接続され、前記検出
   位置座標と入力位置座標とを放物線関数あるいは該放物
   線関数の近似関数に関連づけ前記検出位置座標の誤差を
   補正演算する誤差補正演算部を具備したことを特徴とす
   る請求項１記載の座標検出装置。
3. 【請求項３】 前記給電端子間の中央に中央電位測定端
   子を設けるとともに、該中央電位測定端子及び前記給電
   端子にされる検出回路部に接続され、前記検出位置座標
   と入力位置座標とを放物線関数あるいは該放物線関数の
   近似関数に関連づけ前記検出位置座標の誤差を補正演算
   する誤差補正演算部を具備したことを特徴とする請求項
   ３記載の座標検出装置。