JP2016033698A - 座標入力システム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の周波数を使用する座標入力システムにおいて、複数の周波数に対する基準値の測定によって、指または座標指示器の指示に対する応答性が低下することがないような座標入力システムを提供することを目的とする。【解決手段】 ４個の検出電極に流れる電流の計測結果が、周波数を切り替える条件を満たしていると判別した場合、指または座標指示器によるタッチが行われていないと判断すれば、交流信号源の周波数を異なる周波数に切り替え、タッチが行われていると判断すれば、タッチされなくなったと判断してから、交流信号源の周波数を異なる周波数に切り替え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、指また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、いわゆるタッチパネルに関する。

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４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頂点に検出電極４、５、６、及び７を備えている。検出電極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、面抵抗体２全体を電圧振動させて、静電容量結合もしくは直接の接触を介し、指または座標指示器で指示した点の位置を入力パネル側で検出する方法が知られている。例えば、面抵抗体２の一点に出入りする交流電流が４個の頂点（４、５、６、及び７）へ配分された電流を、直流に変換してＡ／Ｄコンバータ（アナログ／デジタル変換器）等で計測し、それらの電流値を元に座標を計算するものが知られている（特許３２３７６２９号（特許文献１）参照）。このような方式を用いた座標入力システムは、表面型のタッチパネルと呼ばれる。
また、表面型のタッチパネルの一種類として、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頂点に電流を配分するような、対角方式が知られている（特許４１６８５３７号（特許文献２）参照）。
なお、指または座標指示器で「点」を「指示する」とは、使用者が、指、または把持した座標指示器で、座標入力領域８内部の、ある位置座標に対応する点にタッチすることを意味する。指または座標指示器とは、指先だけでなく、手や他の人体の部分、また、導電性の素材で形成された先端を持つタッチペン等を含む。

表面型のタッチパネルでは、一般的に、液晶等の表示装置が、座標入力パネル１の下部に設置されることが多い。面抵抗体２と表示装置の静電結合により、指または座標指示器が面抵抗体２の一点を指示していない場合でも、４個の頂点に電流が流れる。また、座標入力システムを組み込む装置の筐体に金属が使用されている場合にも、同様の現象が発生する。このような条件下で、例えば指が面抵抗体２の一点を指示すると、前記の電流に加えて、指に起因する電流が４個の頂点に配分されることになる。指が指示した座標を求める際には、指が指示していないときの電流値を、計算から排除する必要がある。このため、指または座標指示器が面抵抗体２の一点を指示していないときに、４頂点に流れる電流値を測定し、基準値として保持しておく方法が知られている。

表面型のタッチパネルでは、指が、座標入力領域８内部の面抵抗体２（もしくは面抵抗体２上に形成された何らかのコーティング）の表面に、物理的にタッチしたこと自体を検出するための独立した手段を備えないことが多い。代わりに、指が指示する座標を計算するために測定する、検出電極４〜７に流れる電流値を流用した、タッチ検出手段を備える。そのタッチ検出手段は、４頂点に流れる電流値から各頂点の基準値を差し引いた正味電流値の合計値が、座標入力領域８内部で指が指示した位置によってはそれほど変化せず、一方で指と面抵抗体２との距離によって大きく変化し、指と面抵抗体２との距離が小さい程大きいことを利用して、正味電流の合計値が予め定めた所定の閾値よりも大きくなった場合に、指が面抵抗体２にタッチしたと判別する。

指または座標指示器が面抵抗体２の一点を指示していないときに、４頂点に流れる電流の大きさは、例えば周囲の温度変化等に応じて変動する。従って、基準値は、例えば座標入力システムの起動時にのみ測定するのではなく、指または座標指示器が面抵抗体２の一点を指示していないときに、略定期的に、繰り返し測定し、更新し続ける必要がある。

一方、座標入力システムを組み込む装置の設置環境に応じて、座標入力システムには、様々なノイズが混入し得る。一般的に、面抵抗体２を電圧振動させる周波数を通過させる帯域通過フィルタを使用する等して、そのようなノイズに対応することができるが、面抵抗体２を電圧振動させる周波数に近い周波数のノイズが存在する場合には、４頂点に流れる電流の測定値がノイズに影響され、正確な座標を計算できないことがある。このような場合に、面抵抗体２を電圧振動させる周波数を、別の周波数に切り替える方法が知られている（特開２００６−１０６８５３号（特許文献３）参照）。

複数の周波数を、状況に応じて切り替える方式を使用する場合、指または座標指示器が面抵抗体２の一点を指示していないときに４頂点に流れる電流の基準値についても、複数の周波数の全てについて、更新し続ける必要がある。基準値が、一般的に、複数の周波数に関して、互いに等しくないためである。座標入力システムは、指または座標指示器が面抵抗体２の一点を指示していないときに、略定期的に、現在使用している周波数だけでなく、複数の周波数の全てに切り替え、それぞれ基準値を測定する。

特許３２３７６２９号 特許４１６８５３７号 特開２００６−１０６８５３号

基準値を測定する際、複数の周波数の全てについて測定するには、一定の時間がかかる。また、複数の周波数の全てに順次切り替える際、帯域通過フィルタ、及び直流に変換する整流回路の出力が安定するまでに、待たなくてはならない場合もある。指または座標指示器が面抵抗体２の一点を指示していないときに、略定期的に、前記の測定を行うが、その途中で、例えば指が面抵抗体２に近接してきた場合には、基準値の測定を中止し、座標検出を再開する必要がある。しかし、このとき、現在使用している周波数でない周波数の基準値を測定しようとしていた場合、現在使用している周波数に切り替え、回路の出力が安定するまでに、ある程度の時間を待たなくてはならないことがあり、指による指示に対する応答性の低下を招くことがあった。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、複数の周波数を使用する座標入力システムにおいて、複数の周波数に対する基準値の測定によって、指の指示に対する応答性が低下することがないような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、少なくとも面抵抗体が形成された単連結である長方形の座標入力領域と、該長方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、単位長さ当たりの抵抗値が一定であり、少なくとも対向辺同士の単位長さ当たりの抵抗値が等しいような直線の抵抗性周囲電極と、前記長方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検出電極と、該４個の検出電極を電圧振動させる、複数の互いに異なる周波数に切り替えることができる交流信号源と、前記４個の検出電極に流れる電流を計測する電流計測手段と、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果が、外乱ノイズに影響されていて、周波数を切り替える条件を満たしているかどうかを判別する周波数切り替え条件判別手段と、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果の合計値の変化によって、使用者の指または座標指示器が前記座標入力領域の表面にタッチしたかどうかを判別するタッチ検出手段と、前記座標入力領域内の位置を指または座標指示器で指示したときに、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果から、前記指または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座標計算手段と、前記電流計測手段によって計測した電流の計測結果、もしくは前記座標計算手段によって計算した位置座標を、時系列順に平滑化する平滑化手段と、前記座標計算手段によって計算した位置座標をホスト装置に出力する座標出力手段と、を持ち、前記周波数切り替え条件判別手段が、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果が周波数を切り替える条件を満たしていると判別した場合、前記タッチ検出手段が前記指または座標指示器によってタッチが行われていないと判断すれば、前記交流信号源の周波数を異なる周波数に切り替え、タッチが行われていると判断すれば、タッチされなくなったと判断してから、前記交流信号源の周波数を異なる周波数に切り替えることを要旨とする。

本発明による座標入力システムによれば、複数の周波数を使用する座標入力システムにおいて、指または座標指示器の指示に対する応答性が低下するのを防ぐことができる。
また、タッチしている間に、周波数を切り替える必要がある程度のノイズが混入してきた場合に、一時的に平滑化の程度を強めて、座標の品質を低下させないようにすることができる。

実施の形態を示す模式図 第１の実施の形態の動作を表すフローチャート 第２の実施の形態の動作を表すフローチャート 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。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の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。指２１または座標指示器（以下、指２１と表記する）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（（Ｘ，Ｙ）座標）を検出する座標入力システムの構成図である。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、指２１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、指２１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ようにしてもよいし、絶縁処理せず、指２１と面抵抗体１２の直接的な電気的接触による信号伝達をさせるようにしてもよい。

均一な面抵抗体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の内部を長方形の座標入力領域１８とする。抵抗性周囲電極１３上において、長方形の座標入力領域１８の４頂点に当たる位置を検出電極１４〜１７とし、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は、一般的に、それぞれ外部抵抗成分２６〜２９を含む。引き出し線２２〜２５を、アナログ信号処理部３０内の振動電圧印加回路３１に接続する。

座標を検出する際、交流信号源としての振動電圧発生器３２は、振動電圧印加回路３１に振動電圧を与え、振動電圧印加回路３１は、検出電極１４〜１７を低インピーダンスで電圧振動させ、且つ、アナログマルチプレクサ３３に検出電極１４〜１７から流入した電流を出力する。簡単な例としては、トランジスタのベースを交流信号で振動させ、エミッタを検出電極と接続して、コレクタから電流出力するものがある。

交流信号源としての振動電圧発生器３２によって、面抵抗体１２は、全面が電圧振動する。人体は、従来から知られているように、交流信号に対して接地効果を持っており、人体の指２１が面抵抗体１２に接触または近接すると、静電容量結合により、指先を通して面抵抗体１２との間に交流電流が流れる。検出電極１４〜１７は、そのうちの一つの検出電極の信号を通過させるアナログマルチプレクサ３３、振動電圧発生器３２がそのとき発生させている交流信号の周波数に対応した帯域通過フィルタ３４、及び整流回路３５を通して、Ａ／Ｄコンバータ（アナログ／デジタル変換器）３６に接続しており、これによって、各検出電極に流れる電流の量に比例した電圧がＡ／Ｄコンバータ３６に印加される。このため、指先から面抵抗体１２を通して流れ、検出電極１４〜１７へ配分される電流の値を、電圧値としてデジタル値で得ることができる。
振動電圧発生器３２は、複数の周波数の振動電圧を、相互に切り替えて発生させる機能を持つ。また、帯域通過フィルタ３４は、振動発生器３２が発生させる複数の周波数に対応するパラメータを持つフィルタに、同様に切り替える機能を持つ。

ＣＰＵ３７は、アナログマルチプレクサ３３を順番に切り替え、Ａ／Ｄコンバータ３６が出力するデジタル値を入力し、後述するような方法で、指２１の指示位置の座標を計算する。ＣＰＵ３７は、タッチ検出及び座標計算の結果を後段の装置に出力する。また、Ａ／Ｄコンバータ３６が出力するデジタル値のような、より低レベルなデータを後段の装置に出力して、タッチ検出や座標計算を、後段の装置で行う構成にしても構わない。

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。

単連結である面抵抗体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、全ての辺が面抵抗体１２と電気的に接触する様に設ける。ここで単連結とは、面抵抗体１２は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穴のような、面抵抗体１２内部の電流の巨視的な流れ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、穴から離れるほど指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、各辺毎に長さ当たりの抵抗値を一定にし、少なくとも、長方形の上下辺の長さ当たりの抵抗値、及び左右辺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。

各頂点の検出電極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。検出電極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、検出電極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。

外部抵抗成分２６〜２９は、引き出し線２２〜２５の抵抗、及び振動電圧印加回路３１等の要素に含まれる抵抗成分の、検出電極１４〜１７の各々から発する経路ごとの合計である。一般的には、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２６〜２９は、抵抗性周囲電極１３の抵抗値よりも極めて小さくなり、座標を計算する上で、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２６〜２９が大きくなる。抵抗性周囲電極１３もしくは外部抵抗成分２６〜２９の抵抗値が、面抵抗体１２の抵抗値に比べて十分に低くない場合には、抵抗値の大きさに応じて、座標を補正する必要がある。

抵抗性周囲電極１３は、印刷等の手法で形成するうえ、検出電極１４〜１７に引き出し線２２〜２５を接続する必要があるため、有限の幅を持つ。このとき、少なくとも抵抗性周囲電極１３と面抵抗体１２の境界線においては、抵抗性周囲電極１３と面抵抗体１２が電気的に接触している必要がある。通常、面抵抗体１２を成膜した上から抵抗性周囲電極１３を形成するが、面抵抗体１２が抵抗性周囲電極１３の外側にはみ出ていても構わない。その際も、座標入力領域１８は、抵抗性周囲電極１３が囲む領域の内部である。

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。抵抗性周囲電極１３の外側に、引き出し線２２〜２５の一部として導電性パターンを形成する場合は、面抵抗体１２が導電性パターンと重ならないようにする必要がある。

次に、指２１の指示位置の座標を計算する方法について説明する。長方形の座標入力領域１８の４頂点に便宜的に名前をつけ、検出電極１４〜１７に当たるそれぞれの頂点を、頂点Ａ〜Ｄと呼ぶことにする。今、指２１が座標入力パネル１１の座標入力領域１８内にタッチしているとき、指先から面抵抗体１２を通して座標入力パネル１１に流れる電流のうち、検出電極１４（頂点Ａ）に流れる電流をＡ／Ｄコンバータ３６によって測定した値を測定値Ａ、検出電極１５（頂点Ｂ）に流れる電流を測定した値を測定値Ｂ、検出電極１６（頂点Ｃ）に流れる電流を測定した値を測定値Ｃ、及び、検出電極１７（頂点Ｄ）に流れる電流を測定した値を測定値Ｄとする。

ＣＰＵ３７は、座標入力パネル１１の座標入力領域１８内を指２１がタッチしていない状態で検出電極１４〜１７に流れる電流値を、それぞれ基準値として保存し、略定期的に測定して更新する。検出電極１４の基準値をＡｂ、検出電極１５の基準値をＢｂ、検出電極１６の基準値をＣｂ、検出電極１７の基準値をＤｂとする。指２１がタッチすることに起因する正味の電流値は、基準値からの増分として、検出電極１４〜１７について、それぞれＡｎ＝Ａ−Ａｂ、Ｂｎ＝Ｂ−Ｂｂ、Ｃｎ＝Ｃ−Ｃｂ、Ｄｎ＝Ｄ−Ｄｂと計算できる。
ＣＰＵ３７は、正味の電流値の合計（Ａｎ＋Ｂｎ＋Ｃｎ＋Ｄｎ）を、予め定めた閾値と比較し、正味の電流値の合計が閾値以上であれば、指２１または座標指示器による指示、つまりタッチが行われている、と判定する。

このとき、指２１が指示する位置の座標（Ｘ，Ｙ）は、直交座標系ＸＹにおいて、Ｘ＝ａ×（−Ａｎ＋Ｂｎ＋Ｃｎ−Ｄｎ）／（Ａｎ＋Ｂｎ＋Ｃｎ＋Ｄｎ）、Ｙ＝ｂ×（−Ａｎ−Ｂｎ＋Ｃｎ＋Ｄｎ）／（Ａｎ＋Ｂｎ＋Ｃｎ＋Ｄｎ）によって求められることが知られている。ただし、直交座標系ＸＹは、座標入力領域１８の中心を原点とし、Ｘ軸は検出電極１４から検出電極１５に向かう方向を正とし、Ｙ軸は検出電極１４から検出電極１７に向かう方向を正とする。ａ及びｂは、原点から、それぞれＸ方向及びＹ方向の座標入力領域１８の境界までの距離を示す。

計算結果としての、指２１が指示する位置の座標は、電気的なノイズ等による影響を受ける。このノイズが、後述する、周波数を切り替える条件を満たさない程度に小さい場合でも、座標の計算結果に影響を与えることがある。このため、連続的に検出する指２１の座標は、実際の指２１の動きの他に、細かな変動を含む。また、使用者の意図しない震えや動きのブレによっても、座標の細かい変動が発生する。指２１の座標が、正味の電流値の合計が閾値以上になってから、閾値よりも小さくなるまでに測定・計算される一連の座標列は、前記のような細かな変動を含むことになる。座標入力システムは、ほぼ即時的に、これらの細かい変動を除去する座標平滑化手段を備える。離散的な一連の数値列に対する平滑化手段として、具体的には、移動平均や、無限インパルス応答型のデジタルローパスフィルタ等を使用することができる。平滑化手段は、測定値Ａ〜Ｄに対して適用してもよいし、計算結果である座標Ｘ、Ｙに対して適用してもよい。

基準値の更新に関する動作について、図２を用いて説明する。
座標入力システムは、起動後、予め定めた周波数を選択し、基準値の初期測定（Ｓ１０１）を行う。その後、タッチ・座標検出（Ｓ１０２）を行い、測定値Ａ〜Ｄが、ノイズに影響を受け、周波数を切り替える条件を満たしているかどうかを、評価する（Ｓ１０３）。この評価は、例えば、一つの測定値Ａを得るに当たって、数回の測定を実施し、それらの数値間のばらつきの大きさを評価して、ばらつきが、予め定めた閾値よりも大きければ、信号がノイズに影響を受けており、周波数を切り替える条件を満たす、といった方法で、行うことができる。

周波数を切り替える条件を満たしていなければ、タッチ・座標検出の結果を後段の装置に出力する（Ｓ１０４）。この出力は、指２１によるタッチを検出したときのみ行ってもよいし、検出されなかった場合には検出されなかったという情報を出力するようにしてもよい。略定期的に行う基準値の更新期間として予め定めた指定時間（例えば数秒〜数十秒）が経過しないうち（Ｓ１０５）は、タッチ・座標検出（Ｓ１０２）、ノイズの評価（Ｓ１０３）、及び結果の出力（Ｓ１０４）を繰り返す。指定時間が経過したら（Ｓ１０５）、経過時間の測定をリセットし、基準値の測定（Ｓ１０６）を行う。この測定値についても、周波数を切り替える条件を満たしているかどうかを評価する（Ｓ１０７）。

条件を満たしていなければ、検出電極１４〜１７の測定値Ａ〜Ｄについて、その時点で保持している各基準値Ａｂ〜Ｄｂを差し引いて、正味の電流値Ａｎ〜Ｄｎを求める。正味の電流値の合計（Ａｎ＋Ｂｎ＋Ｃｎ＋Ｄｎ）を、予め定めた閾値と比較し、正味の電流値の合計が閾値よりも小さければ、基準値の測定時に、指２１によるタッチは行われておらず、基準値を適正に更新できると判断し（Ｓ１０８）、保持している基準値Ａｂ〜Ｄｂを、測定値Ａ〜Ｄで更新して（Ｓ１０９）、タッチ・座標検出（Ｓ１０２）に戻る。
正味の電流値の合計が、予め定めた閾値以上であれば、指２１によるタッチが行われていると判断する（Ｓ１０８）。この場合は、基準値を更新せず、結果の出力（Ｓ１０４）に移行する。基準値を更新するために測定した値を、指２１がタッチした座標を計算するために用いることができるので、基準値の測定によって応答性が低下するのを防止することができる。

タッチ・座標検出（Ｓ１０２）の後でのノイズの評価（Ｓ１０３）、及び、基準値測定（Ｓ１０６）の後でのノイズ評価（Ｓ１０７）において、ノイズの影響を受けており、周波数を切り替える条件を満たしていると判断した場合は、正味の電流値の合計が予め定めた閾値以上であるかどうかを調べ（Ｓ１１１）、正味の電流値の合計が閾値を超えている限り、周波数を変更せず、タッチ・座標検出（Ｓ１１０）と、正味の電流値の合計が閾値以上であるかどうかの評価（Ｓ１１１）を繰り返す。このとき、座標を計算したり、結果を後段の装置に出力したりといったことは行わないが、後段の装置が、タッチが完了したという情報を必要とする場合は、そのような情報を出力するようにしてもよい。その際に、座標の情報が必要とされる場合は、それまでに確立したうちで最新の座標の情報を用いればよい。

正味の電流値の合計が閾値以上であるかどうかの評価（Ｓ１１１）をする際、正味の電流の測定値はノイズの影響を受け、合計の上下動の程度が大きくなっていると思われるため、正味の電流値の合計が閾値より小さくなったかどうかを評価するに当たっては、それを考慮して、例えば、数回連続して閾値より小さかったら、等の条件を加える必要がある。正味の電流値の合計が閾値よりも小さくなり、指２１が面抵抗体１２から離れたと判断したら、ノイズの影響を受けていると考えられる現在の周波数以外の、別の周波数に切り替える（Ｓ１１２）。その後、回路が安定するのを待って、新たに選択した周波数の基準値を測定し、基準値を更新して（Ｓ１１３）、タッチ・座標検出（Ｓ１０２）に戻る。

これにより、現在使用している周波数がノイズの影響を受けていると判断しない限り、周波数の切り替えを行わないため、基準値を測定する際の周波数切り替えとバッティングした場合の、指２１のタッチに対する応答性の低下を生じることはない。一方、指２１がタッチしている最中に、ノイズの影響を受けて、周波数を切り替える条件を満たしたと判断した場合は、ノイズの影響を受けて信頼性が低下した測定値を用いて計算した座標を後段の装置に出力しないため、誤った情報を出力するのを避けることができる。

使用者が、タップと言われるような、指２１をタッチさせて比較的すぐに離す操作をし、その途中で周波数を切り替える条件を満たした場合は、操作感は、使用者が気づくほどには変わらないと考えられる。一点に長くタッチするような、もしくはタッチしたまま指２１を動かすドラッグと言われるような操作をし、その途中で周波数を切り替える条件を満たした場合は、使用者の操作の途中で、装置に対するタッチ入力が途切れることになる。入力が途切れたことは、後段の装置による、視覚的もしくは他の感覚的なフィードバックによって、使用者に伝達されると思われるので、使用者は、改めて操作をやり直せばよい。ただ、本実施の形態は、このような点で、長押しもしくはドラッグといった操作を主とする用途よりも、タップ操作を主とする用途に向く。

〈第２の実施の形態〉
以下、第２の実施の形態の詳細を、図１及び図３を参照して説明する。第２の実施の形態は、指２１がタッチしている最中に、ノイズの影響を受けて、周波数を切り替える条件を満たしたと判断した場合に、正味の電流値の合計が閾値よりも小さくなり、指２１が面抵抗体１２から離れたと判断するまで、周波数を変更せず、追加の処理を施した上で、結果の出力を継続するものである。図３は本実施の形態の動作を表すフローチャートである。第１の実施の形態におけるのと本質的に同じものについては、図２と同じ符号を付す。

タッチ・座標検出（Ｓ１０２）の後でのノイズの評価（Ｓ１０３）、及び、基準値測定（Ｓ１０６）の後でのノイズ評価（Ｓ１０７）において、ノイズの影響を受けており、周波数を切り替える条件を満たしていると判断した場合は、正味の電流値の合計が予め定めた閾値以上であるかどうかを調べ（Ｓ１１１）、正味の電流値の合計が閾値を超えている限り、周波数を変更せず、タッチ・座標検出（Ｓ１１０）と、正味の電流値の合計が閾値以上であるかどうかの評価（Ｓ１１１）を繰り返す。

このとき、座標の計算を、通常よりも強い程度の平滑化をかけて行った上で、その結果を後段の装置に出力する（Ｓ１１４）。平滑化の程度を強くするとは、例えば、平滑化手段が移動平均であれば、平均処理をする数をその時点から増大させていったり、デジタルローパスフィルタであれば、遮断周波数をより低く変更したフィルタに変更したりすることを指す。また、程度を強くする平滑化は、測定値Ａ〜Ｄに対して適用してもよいし、計算結果である座標Ｘ、Ｙに対して適用してもよい。
正味の電流値の合計が閾値よりも小さくなり、指２１が面抵抗体１２から離れたと判断したら、ノイズの影響を受けていると考えられる現在の周波数以外の、別の周波数に切り替える（Ｓ１１２）。その後、回路が安定するのを待って、新たに選択した周波数の基準値を測定し、基準値を更新して（Ｓ１１３）、タッチ・座標検出（Ｓ１０２）に戻る。このとき、平滑化手段の平滑化の程度を、元に戻す。

これにより、現在使用している周波数がノイズの影響を受けていると判断しない限り、周波数の切り替えを行わないため、基準値を測定する際の周波数切り替えとバッティングした場合の、指２１のタッチに対する応答性の低下を生じることはない。一方、指２１がタッチしている最中に、ノイズの影響を受けて、周波数を切り替える条件を満たしたと判断した場合は、周波数を切り替えるまでの間、通常よりも強い平滑化処理をかけるため、ノイズの影響を減殺することができる。強い平滑化処理をかけることによって、使用者が、ドラッグ操作を行った場合に、タッチ時点の応答性ではなく、ドラッグした軌跡に対する時間的な追従性が多少悪化する可能性はある。また、曲線状のドラッグ操作を行った場合に、軌跡を構成する曲線の曲率半径が、指２１が実際になぞった軌跡の曲率半径よりも小さく計算される可能性がある。しかし、使用者がそのタッチを完了し、周波数を別のものに切り替えれば、平滑化処理も元に戻すため、いずれも一時的なものである。

（実施例）
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）
座標入力パネル１１は、次のようにして作成した。ガラス基材として、ソーダガラス（厚さ３ミリ）を略４６９×３７５ｍｍの大きさに切断したものを用い、ガラス基材の表面に、スパッタ法によってＩＴＯ（インジウム酸化物）膜を形成して面抵抗体１２とした。次に、抵抗性周囲電極１３、及び引き出し線２２〜２５の一部を、（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の形状として、２ａ＝３７８ｍｍ、２ｂ＝３０３ｍｍの長方形とした。抵抗性周囲電極１３の幅は、抵抗性周囲電極１３の頂点ＡＢ間の抵抗値が約６８Ω、頂点ＢＣ間の抵抗値が約５２Ωになるよう調整し、３７８／３０３＝１．２５≒６８／５２＝１．３１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。

長方形の座標入力領域１８の４頂点に当たる抵抗性周囲電極１３上に、銀ペーストを用いて、検出電極１４〜１７を形成した。また、引き出し線２２〜２５には、外部抵抗成分２６〜２９を無視できるような、低抵抗のリード線を用いた。
更に、面抵抗体１２上に、透明絶縁性基材を形成した。透明絶縁性基材を形成するには、面抵抗体１２と抵抗性周囲電極１３上にガラスペーストを印刷し、熱処理して粉末ガラスを溶融させ、焼結させた。最後に、検出電極１４〜１７上に、引き出し線２２〜２５を、ハンダ付けにより接続した。この際、面抵抗体１２のシート抵抗は５００Ω／□となるようにした。

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。また、本実施例の構成に対して、周波数を切り替える条件を、以下のように設定した。Ａ／Ｄコンバータ３６の出力値をＣＰＵ３７で処理した１６ビット相当の測定値Ａ〜Ｄについて、一つの各測定値を得るに当たって４回の測定を実施し、それらの数値のうちの最大値と最小値との差が２００を超えた状態が、タッチ・座標検出（Ｓ１０２）及び基準値測定（Ｓ１０６）のいずれかにおける測定で５回連続した場合に、周波数を切り替える条件を満たすと判断する（Ｓ１０３、Ｓ１０７）ことにした。

更に、ＣＰＵ３７から出力される（Ｓ１０４）座標データを、シリアル通信によって、ホスト装置であるパソコンに取り込むようにした。ＣＰＵ３７は、周波数を切り替える条件を満たした際に、指２１によるタッチが行われていれば、ホスト装置への出力を停止し、指２１が面抵抗体１２から離れたと判断したら（Ｓ１１１）、別の周波数に切り替え（Ｓ１１２）、回路が安定するのを待って、新たに選択した周波数の基準値を測定し、基準値を更新して（Ｓ１１３）、ホスト装置への出力を再開するようにした。

システム起動時に使用している周波数と同じ周波数の電波を発生する信号発生器を用いて、人体にノイズを乗せ、座標入力領域１８内へのタップ操作を行ったところ、問題なくタップ操作を検出することができた。使用者がタッチしていないときに、そのとき使用していない周波数に切り替えて基準値を測定することがないため、そのとき使用していない周波数に切り替えている間にタッチ操作が開始されても、それに対する応答性が低下することがなかった。
この結果、指の指示に対する応答性が低下することがないような座標入力システムを実現することができた。

（実施例２）
実施例１で作成した座標入力パネル１１とハードウエアを使用し、周波数を切り替える条件を満たした際に、指２１によるタッチが行われていた場合の、ＣＰＵ３７の動作を変更した。ＣＰＵ３７は、周波数を切り替える条件を満たした際に、指２１によるタッチが行われていれば、周波数を変更せず、計算結果である座標に程度を強くした平滑化手段を適用してホスト装置へ出力する（Ｓ１１４）。指２１が面抵抗体１２から離れたと判断したら（Ｓ１１１）、別の周波数に切り替え（Ｓ１１２）、回路が安定するのを待って、新たに選択した周波数の基準値を測定し、基準値を更新して（Ｓ１１３）、平滑化の程度を元に戻すようにした。

平滑化については、移動平均を用い、通常の動作中（Ｓ１０２、Ｓ１０４）においては、Ｍ_ｉ＝（Ｒ_ｉ＋Ｒ_ｉ−１＋…＋Ｒ_{ｉ−（Ｎ−１）}）／Ｎという式を用い、Ｎ＝４として、Ｘ及びＹ座標をそれぞれ平滑化した。座標が検出できない状態から検出できる状態になった時に、全ての項をその時点の数値で初期化するようにした。そして、周波数を切り替える条件を満たした際に、指２１によるタッチが行われていれば、Ｎ＝８に変更し、そのとき保持している最も古い数値、Ｒ_ｉ−３を破棄せず、Ｒ_ｉ−４、Ｒ_ｉ−５、Ｒ_ｉ−６、及びＲ_ｉ−７に複製する。以降は、指２１が面抵抗体１２から離れたと判断するまで（Ｓ１１１）、Ｎ＝８で程度を強くした平滑化を実施する。

使用者が、座標入力領域１８内へのドラッグ操作を行っている間に、システム起動時に使用している周波数と同じ周波数の電波を発生する信号発生器を用いて、面抵抗体１２上にノイズを加えたところ、ドラッグ操作を検出し続けることができた。使用者がタッチしていないときに、そのとき使用していない周波数に切り替えて基準値を測定することがないため、そのとき使用していない周波数に切り替えている間にタッチ操作が開始されても、それに対する応答性が低下することがなかった。
この結果、指の指示に対する応答性が低下することがないような座標入力システムを実現することができた。

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 座標入力領域
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 検出電極
１８ 座標入力領域
２１ 指
２２、２３、２４、２５ 引き出し線
２６、２７、２８、２９ 外部抵抗成分
３０ アナログ信号処理部
３１ 振動電圧印加回路
３２ 振動電圧発生器
３３ アナログマルチプレクサ
３４ 帯域通過フィルタ
３５ 整流回路
３６ Ａ／Ｄコンバータ
３７ ＣＰＵ

Claims (3)

1. 少なくとも面抵抗体が形成された単連結である長方形の座標入力領域と、該長方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、単位長さ当たりの抵抗値が一定であり、少なくとも対向辺同士の単位長さ当たりの抵抗値が等しいような直線の抵抗性周囲電極と、前記長方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検出電極と、該４個の検出電極を電圧振動させる、複数の互いに異なる周波数に切り替えることができる交流信号源と、前記４個の検出電極に流れる電流を計測する電流計測手段と、
   前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果が、外乱ノイズに影響されていて、周波数を切り替える条件を満たしているかどうかを判別する周波数切り替え条件判別手段と、
   前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果の合計値の変化によって、使用者の指または座標指示器が前記座標入力領域の表面にタッチしたかどうかを判別するタッチ検出手段と、
   前記座標入力領域内の位置を指または座標指示器で指示したときに、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果から、前記指または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座標計算手段と、
   前記電流計測手段によって計測した電流の計測結果、もしくは前記座標計算手段によって計算した位置座標を、時系列順に平滑化する平滑化手段と、
   前記座標計算手段によって計算した位置座標をホスト装置に出力する座標出力手段と、
   を持ち、
   前記周波数切り替え条件判別手段が、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果が周波数を切り替える条件を満たしていると判別した場合、前記タッチ検出手段が前記指または座標指示器によってタッチが行われていないと判断すれば、前記交流信号源の周波数を異なる周波数に切り替え、タッチが行われていると判断すれば、タッチされなくなったと判断してから、前記交流信号源の周波数を異なる周波数に切り替えることを特徴とする座標入力システム。
2. 前記周波数切り替え条件判別手段が、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果が周波数を切り替える条件を満たしていると判別した場合、タッチが行われていると判断すれば、前記座標出力手段による出力を停止し、タッチされなくなったと判断してから、前記座標出力手段による出力を再開することを特徴とする、請求項１に記載の座標入力システム。
3. 前記周波数切り替え条件判別手段が、前記４個の検出電極に流れる電流の計測結果が周波数を切り替える条件を満たしていると判別した場合、タッチが行われていると判断すれば、前記平滑化手段による平滑化の程度を強化し、タッチされなくなったと判断してから、前記平滑化手段による平滑化の程度を元に戻すことを特徴とする、請求項１に記載の座標入力システム。

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