JP7513422B2 - タッチパネル装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル装置に関する。

２点タッチの押圧値を考慮して２点間距離を検出するタッチパネル装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、２点タッチの押圧値を検出するタッチパネル装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１－１３４３１６号公報 特開２０１８－６７２７０号公報

例えば、特許文献２の図６の等価回路では、２点の入力点の接触面積が変わらない場合でも、入力点の位置により抵抗Ｒ３１～３６及び電流Ｉ３，Ｉ４の値が変動するために、検出される２点の接触面積が２つの入力点の位置により大きく変動してしまい、適切に接触面積を検出できないおそれがあった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、入力の位置に依存しない接触面積を検出することができるタッチパネル装置を提供することを目的とする。

本発明のタッチパネル装置は、第１の方向の両端に第１電極及び第２電極が設けられた第１抵抗膜と、前記第１の方向と直交する第２の方向の両端に第３電極及び第４電極が設けられた第２抵抗膜と、前記第１電極～前記第４電極に接続される複数のスイッチと、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第３電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第１抵抗膜の入力点としての１点または２点が入力された場合に前記第４電極にかかる第１電圧値を測定すると共に、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第４電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記１点または前記２点が入力された場合に前記第３電極にかかる第２電圧値を測定する測定手段と、前記第１電圧値と前記第２電圧値との合計値を前記１点または前記２点の入力点の接触面積に対応する電圧とする決定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、入力の位置に依存しない接触面積を検出することができる。

（Ａ）は、本実施の形態に係るタッチパネル装置を示す図である。（Ｂ）は、ＣＰＵの機能を示す機能ブロック図である。 ＣＰＵで実行される接触点検出の処理を示すフローチャートである。 （Ａ）は、図２のＳ５で電圧測定部ＡＤＹ１が電圧を測定する場合の等価回路を示す図である。（Ｂ）は、図２のＳ５で電圧測定部ＡＤＹ２が電圧を測定する場合の等価回路を示す図である。 抵抗Ｒｓを１００Ωに固定し、抵抗Ｒ１及びＲ２を変化させた場合に、電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で測定された電圧を示す図である。 ２点入力の例を示す図である。 Ｘ軸方向の２点間の距離と電圧測定部ＡＤＸ１において測定される電圧との関係を示す図である。 各接触点における接触面積の算出処理を示すフローチャートである。 各接触点における接触面積の算出処理を示すフローチャートである。 （Ａ）は２点の押下パターンを示す図であり、（Ｂ）は図９（Ａ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。（Ｃ）は２点の押下パターンを示す図であり、（Ｄ）は図９（Ｃ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。 （Ａ）は２点の押下パターンを示す図であり、（Ｂ）は図１０（Ａ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。（Ｃ）は２点の押下パターンを示す図であり、（Ｄ）は図１０（Ｃ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１（Ａ）は、本実施の形態に係るタッチパネル装置を示す図である。図１（Ａ）に示すように、タッチパネル装置１００は、スイッチＳＷ１～ＳＷ１２、抵抗Ｒ，Ｒｘ１，Ｒｙ１、抵抗膜１０，２０、制御部３０及び入出力部３６を備えている。抵抗膜１０は上部抵抗膜であり、抵抗膜２０は下部抵抗膜である。抵抗膜１０及び２０は互いに対向して配置されており、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置（不図示）と重なる。抵抗膜１０（第１抵抗膜）の１つの辺にはＸＨ電極１２（第１電極）が設けられ、別の１つの辺にはＸＨ電極１２と対向するＸＬ電極１４（第２電極）が設けられている。抵抗膜２０（第２抵抗膜）の１つの辺にはＹＨ電極２２（第３電極）が設けられ、別の１つの辺にはＹＨ電極２２と対向するＹＬ電極２４（第４電極）が設けられている。ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との対向する方向（Ｘ軸方向）は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４とが対向する方向（Ｙ軸方向）と交叉しており、図１（Ａ）では直交している。

抵抗膜１０及び２０は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）により形成された透明の導電膜である。抵抗膜１０及び２０は例えば同じ材料により形成され、電気抵抗は略均一に分布している。ＸＨ電極１２、ＸＬ電極１４、ＹＨ電極２２及びＹＬ電極２４は、例えば銅またはアルミニウムなどの金属により形成されている。

スイッチＳＷ１～ＳＷ１２は、それぞれトランジスタにより構成されている。各スイッチのトランジスタのベースは制御部３０に接続されている。スイッチＳＷ１、ＳＷ４、ＳＷ８及びＳＷ１０のエミッタは、電源電圧Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ２のエミッタは、抵抗Ｒｘ１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ５のエミッタは抵抗Ｒｙ１を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。スイッチＳＷ３、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ９、ＳＷ１１及びＳＷ１２のエミッタは接地されている。電源電圧Ｖｃｃは例えば５Ｖである。

ＸＨ電極１２は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ１１のコレクタに接続され、さらに抵抗Ｒを介してスイッチＳＷ７のコレクタに接続されている。ＸＬ電極１４は、スイッチＳＷ３及びＳＷ８のコレクタに接続されている。ＹＨ電極２２は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ９及びＳＷ１２のコレクタに接続されている。ＹＬ電極２４は、スイッチＳＷ６及びＳＷ１０のコレクタに接続されている。

制御部３０は、入出力部３６を介して外部装置としてのコンピュータ４０に接続されている。制御部３０で取得されたタッチ入力のデータは、入出力部３６を介してコンピュータ４０に送信される。入出力部３６は、コンピュータ４０と制御部３０との間でデータの送受信を行うインターフェースである。

制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）３１、ＡＤ変換器３２及びメモリ３３を備える。ＣＰＵ３１は、測定手段及び決定手段として機能する。ＡＤ変換器３２は、電圧測定部ＡＤＸ１、ＡＤＸ２、ＡＤＹ１及びＡＤＹ２を備える。電圧測定部ＡＤＸ１はＸＨ電極１２に接続され、電圧測定部ＡＤＸ２はＸＬ電極１４に接続されている。電圧測定部ＡＤＹ１はＹＨ電極２２に接続され、電圧測定部ＡＤＹ２はＹＬ電極２４に接続されている。メモリ３３は、電圧測定部ＡＤＸ１、ＡＤＸ２、ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で測定された電圧、及び座標検出に必要なデータなどを記憶する。

抵抗Ｒｘ１の電気抵抗は、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間における抵抗膜１０の電気抵抗と略同一である。抵抗Ｒｙ１の電気抵抗は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間における抵抗膜２０の電気抵抗と略同一である。

図１（Ｂ）は、ＣＰＵ３１の機能を示す機能ブロック図である。ＣＰＵ３１は、印加部３４及び検出部３５として機能する。印加部３４は、スイッチＳＷ１～ＳＷ１２に電圧を印加しスイッチＳＷ１～ＳＷ１２のオン／オフを制御することにより、各電極への電圧印加を制御する。検出部３５は、電圧測定部ＡＤＸ１、ＡＤＸ２、ＡＤＹ１及びＡＤＹ２が測定した電圧を取得し、これらの電圧に基づき、１点押下又は２点押下を判断するとともに、２点押下の場合の中点座標、２点間距離、２点を結ぶ線分の方向、接触点の接触面積、及び接触点の座標を検出する。

図２は、ＣＰＵ３１で実行される接触点検出の処理を示すフローチャートである。

まず、ＣＰＵ３１は、Ｘ軸方向の電圧測定を行う（Ｓ１）。具体的には、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦにして、電圧測定部ＡＤＸ１において電圧を測定する。この状態では、ＸＨ電極１２には抵抗Ｒｘ１を介しＶｃｃが印加され、ＸＬ電極１４は接地されるため、抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布が生じている。この状態において電圧測定部ＡＤＸ１により電圧を測定し、メモリ３３に測定した電圧を記憶する。尚、電圧測定部ＡＤＸ１において測定される電圧は、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の抵抗成分と抵抗Ｒｘ１とにより分圧された値となる。

次に、Ｙ軸方向の電圧測定を行う（Ｓ２）。具体的には、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ５及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦにして、電圧測定部ＡＤＹ１において電圧を測定する。この状態では、ＹＨ電極２２には抵抗Ｒｙ１を介しＶｃｃが印加され、ＹＬ電極２４は接地されるため、抵抗膜２０のＹ軸方向に電位分布が生じている。この状態において電圧測定部ＡＤＹ１により電圧を測定し、メモリ３３に測定した電圧を記憶する。尚、電圧測定部ＡＤＹ１において測定される電圧は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の抵抗成分と抵抗Ｒｙ１とにより分圧された値となる。

次に、ＣＰＵ３１は、接触点が１点であるか又は２点であるかの判断を行う（Ｓ３）。具体的には、Ｓ１において電圧測定部ＡＤＸ１で測定した電圧及びＳ２において電圧測定部ＡＤＹ１で測定した電圧が、Ｖｃｃ／２であるか又はＶｃｃ／２未満であるかを判断する。電圧測定部ＡＤＸ１で測定した電圧及び電圧測定部ＡＤＹ１で測定した電圧がともにＶｃｃ／２である場合は、ＣＰＵ３１は接触点が１点であると判断する。一方、電圧測定部ＡＤＸ１で測定した電圧及び電圧測定部ＡＤＹ１で測定した電圧がともにＶｃｃ／２未満である場合は、ＣＰＵ３１は接触点が２点であると判断する。

Ｓ３において接触点が１点であると判断された場合には、ＣＰＵ３１は、通常の位置検出方法により接触点の座標を検出する（Ｓ４）。ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧測定部ＡＤＹ１又はＡＤＹ２で測定された電圧に基づいて、接触点のＸ座標を検出する。この際、ＣＰＵ３１は例えば、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の電位差に対する電圧測定部ＡＤＹ１又はＡＤＹ２で測定された電圧の比率に、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の距離を乗算することで、ＸＨ電極１２から接触点までのＸ軸方向の距離を算出する。さらに、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ４及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧測定部ＡＤＸ１又はＡＤＸ２によって測定された電圧に基づいて、接触点のＹ座標を検出する。ここでは、ＣＰＵ３１は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の電位差に対する電圧測定部ＡＤＸ１又はＡＤＸ２で測定された電圧の比率に、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の距離を乗算することで、ＹＨ電極２２から接触点までのＹ軸方向の距離を算出する。

次に、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ６及びＳＷ８をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧測定部ＡＤＹ１で電圧を測定する。続けて、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ８及びＳＷ１２をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧測定部ＡＤＹ２で電圧を測定する。ＣＰＵ３１は、電圧測定部ＡＤＹ１で測定された電圧と電圧測定部ＡＤＹ２で測定された電圧との合計値をメモリ３３に記憶する（Ｓ５）。なお、メモリ３３に記憶される合計値は抵抗膜１０と抵抗膜２０との接触面積と相関関係があるため、この合計値を用いて、接触面積の相対的な大小関係などを求めることができる。

上記では、電圧測定部ＡＤＹ１で測定された電圧と電圧測定部ＡＤＹ２で測定された電圧との合計値を接触点の接触面積としたが、電圧測定部ＡＤＸ１で測定された電圧と電圧測定部ＡＤＸ２で測定された電圧との合計値を接触点の接触面積としてもよい。この場合、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ３、ＳＷ４及びＳＷ１０をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧測定部ＡＤＸ１で電圧を測定する。続けて、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ４、ＳＷ１０及びＳＷ１１をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして電圧測定部ＡＤＸ２で電圧を測定する。

図３（Ａ）は、Ｓ５で電圧測定部ＡＤＹ１が電圧を測定する場合の等価回路を示す図である。図３（Ｂ）は、Ｓ５で電圧測定部ＡＤＹ２が電圧を測定する場合の等価回路を示す図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）において、Ｒｓは接触点による抵抗膜１０、２０間の抵抗を示し、Ｒ１は接触点からＹＬ電極２４までの抵抗を示し、Ｒ２は接触点からＹＨ電極２２までの抵抗を示す。なお、抵抗Ｒｓは抵抗膜１０と抵抗膜２０との接触面積に依存し、Ｒ１は接触点とＹＬ電極２４との距離に依存し、Ｒ２は接触点とＹＨ電極２２との距離に依存する。

入力位置が同じ場合には抵抗Ｒ１は一定であり、電圧測定部ＡＤＹ１の測定電圧が接触点の接触面積に比例するため、接触面積の推定が可能になる。ただし、入力位置が変わると抵抗Ｒ１の値も変化する。そこで、接地する電極をＹＨ電極２２とＹＬ電極２４とで入れ替えて各電圧測定部で電圧の測定を行い、電圧測定部ＡＤＹ１で測定された電圧と電圧測定部ＡＤＹ２で測定された電圧とを合計する。その合計値を接触面積とすることで、入力位置の違いによる接触面積の算出結果の変動を抑制し、入力位置に依存しない接触面積の検出を可能とする。

電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２の測定電圧は、下記の式で算出される。
ＡＤＹ１＝Ｖｃｃ×Ｒ１／（Ｒｓ＋Ｒ１）
ＡＤＹ２＝Ｖｃｃ×Ｒ２／（Ｒｓ＋Ｒ２）

例えば、接触面積に対応する抵抗Ｒｓを１００Ωに固定し、抵抗Ｒ１及びＲ２を変化させた場合に、電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で測定された電圧の例を図４に示す。

電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で測定された電圧値の最大値は４０９１ｍＶであり、最小値は１６６７ｍＶである。このため、電圧測定部ＡＤＹ１あるいはＡＤＹ２の一方で測定した電圧の入力位置による変化率は５９．３％（＝（４０９１－１６６７）／４０９１×１００％）になる。従って、電圧測定部ＡＤＹ１あるいはＡＤＹ２の一方のみで電圧を測定した場合には、入力位置の違いによる測定電圧値、つまり接触面積の変動が大きいことがわかる。

一方、電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で測定された電圧値の合計の最大値は７１４３ｍＶであり、最小値は５７５８ｍＶである。このため、電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２の双方で電圧を測定した場合、電圧の入力位置による変化率は１９．４％（＝（７１４３－５７５８）／７１４３×１００％）になる。従って、電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２の双方で測定された電圧値の合計値を用いることで、入力位置の違いによる接触面積の変動を抑制できることがわかる。

図２に戻り、ＣＰＵ３１は、Ｓ４で検出された接触点の座標とＳ５で測定された接触面積とを関連付けしてタッチデータを生成して入出力部３６を介してコンピュータ４０に出力し（Ｓ６）、本処理を終了する。

一方、Ｓ３において接触点が２点であると判断された場合には、ＣＰＵ３１は、２点を結ぶ線分の傾きが、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向に平行であるか、又は斜め方向であるか否かを判定する（Ｓ７）。

図２の処理に先立ち、初期的な処理として、接触点が０である又は１点である状態で、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして、抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布を形成した状態で、電圧測定部ＡＤＸ１により電圧をあらかじめ測定する。ＣＰＵ３１は、この状態で電圧測定部ＡＤＸ１にて測定した電圧をメモリ３３に初期電圧α１として記憶する。同様に、接触点が０である又は１点である状態でスイッチＳＷ５及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦにして、抵抗膜２０のＹ軸方向に電位分布を形成し、電圧測定部ＡＤＹ１により電圧をあらかじめ測定する。ＣＰＵ３１は、この状態で電圧測定部ＡＤＹ１にて測定した電圧をメモリ３３に初期電圧α２として記憶する。このような初期電圧の設定は、例えば装置を使用し始める際、装置の製造時など、適当なタイミングで行うことができる。

Ｓ７において、ＣＰＵ３１は、Ｓ１及びＳ２において測定された電圧と記憶されている初期電圧α１、α２とを比較することにより、２点を結ぶ線分が、Ｘ軸方向に平行であるか、Ｙ軸方向に平行であるか、あるいはＸ軸方向・Ｙ軸方向に対して斜め方向であるのかを判断する。

Ｓ１において測定された電圧が初期電圧α１よりも低く、Ｓ２において測定された電圧が初期電圧α２と略同じである場合には、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分がＸ軸方向と平行であると判断する。また、Ｓ１において測定された電圧が初期電圧α１と略同じであり、Ｓ２において測定された電圧が初期電圧α２よりも低い場合には、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分がＹ軸方向に平行であると判断する。更に、Ｓ１において測定された電圧が初期電圧α１よりも低く、Ｓ２において測定された電圧が初期電圧α２よりも低い場合には、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分は斜め方向であると判断する。

また、点Ａと点Ｂとの２点を結ぶ線分の傾きが、図５に示すように右上がり方向であるか、あるいは右下がり方向であるかを判定するために、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦにして抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布を形成し、電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で電圧を測定する。電圧測定部ＡＤＹ１において測定された電圧が電圧測定部ＡＤＹ２において測定された電圧よりも低い場合、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分の傾きは右上がりであると判断する。また、電圧測定部ＡＤＹ１において測定された電圧が電圧測定部ＡＤＹ２において測定された電圧よりも高い場合、ＣＰＵ３１は２点を結ぶ線分の傾きは左上がりであると判断する。

次に、ＣＰＵ３１は、２点の中点座標を算出する（Ｓ８）。具体的には、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして抵抗膜１０のＸ軸方向に電位分布を形成し、電圧測定部ＡＤＹ１及びＡＤＹ２で電圧を測定する。ＣＰＵ３１は、電圧測定部ＡＤＹ１において測定された電圧と電圧測定部ＡＤＹ２において測定された電圧との平均値を算出することによりＸ軸方向の電圧を取得し、この電圧に基づき中点のＸ座標を取得する。例えば、ＣＰＵ３１は、ＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の距離に、上記算出された平均値に対するＸＨ電極１２とＸＬ電極１４との間の電位差の比率を乗算することで、ＸＨ電極１２からのＸ軸方向の距離を取得する。

同様に、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ４及びＳＷ６をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして抵抗膜２０のＹ軸方向に電位分布を形成し、電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で電圧を測定する。ＣＰＵ３１は、電圧測定部ＡＤＸ１において測定された電圧と電圧測定部ＡＤＸ２において測定された電圧との平均値に基づき中点のＹ座標を取得する。例えば、ＣＰＵ３１は、ＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の距離に、上記算出された平均値に対するＹＨ電極２２とＹＬ電極２４との間の電位差の比率を乗算することで、ＹＨ電極２２からのＹ軸方向の距離を取得する。

次に、ＣＰＵ３１は、２点間の距離を算出する（Ｓ９）。具体的には、Ｓ１及びＳ２において測定された電圧に基づき２点間の距離を算出する。

図６は、Ｘ軸方向の２点間の距離と電圧測定部ＡＤＸ１において測定される電圧との関係を示し、距離算出用データとして用いられる。この距離算出用データはメモリ３３に格納されている。曲線４１ａは２点がＸ軸に平行な直線上に存在している場合の２点間の距離と電圧測定部ＡＤＸ１との関係を示す。曲線４１ｂは２点がＸ軸に平行な直線上ではなく右上がりまたは左上がりの直線上に存在している場合の２点間の距離と電圧測定部ＡＤＸ１との関係を示す。

図６に示されるように、２点間の距離が広がるに従い、電圧測定部ＡＤＸ１において測定される電圧の値は低下する。また、２点が電圧の印加されている方向（Ｘ軸方向）に平行な位置にある場合と、２点がＸ軸方向に平行な位置にない、右上がりまたは左上がりの場合とでは、２点間の距離と電圧測定部ＡＤＸ１において測定される電圧との関係が異なる。

よって、ＣＰＵ３１は、Ｓ７において検出された２点の位置関係、即ち、２点を結ぶ線分の傾きに応じて、図６に示す２点間の距離と電圧測定部ＡＤＸ１において測定された電圧との関係を選択し、選択された関係に基づきＸ軸方向における２点間の距離を得る。

具体的には、２点がＸ軸方向に平行な直線上に存在している場合には、ＣＰＵ３１は、図６における曲線４１ａと電圧測定部ＡＤＸ１において測定された電圧とに基づき、Ｘ軸方向における２点間の距離を算出する。また、２点が右上がりまたは左上がりの直線上に存在している場合には、図６における曲線４１ｂと電圧測定部ＡＤＸ１において測定された電圧に基づき、Ｘ軸方向における２点間の距離を算出する。

尚、メモリ３３は、Ｙ軸方向の２点間の距離と電圧測定部ＡＤＹ１において測定される電圧との関係を示す距離算出用データも備えている。ＣＰＵ３１は、Ｘ軸方向と同様の方法により、Ｙ軸方向の２点間の距離と電圧測定部ＡＤＹ１において測定される電圧との関係を示す距離算出用データと、電圧測定部ＡＤＹ１において測定された電圧とに基づきＹ軸方向の２点間の距離を得る。

次に、ＣＰＵ３１は、２点の各座標を算出する（Ｓ１０）。ＣＰＵ３１は、２点の位置関係（２点を結ぶ線分の傾き）と、２点の中点の位置と、２点間の距離に基づいて、２点のそれぞれの座標を算出する。

具体的には、２点間のＸ軸方向の距離をＬｘ、２点間のＹ軸方向の距離をＬｙとして算出し、２点の中点座標を（Ｘｃ、Ｙｃ）とした場合、２点の座標は下記式（１）～（４）のいずれかで表わされる。尚、式（１）は、２点が右上がりの直線上に存在している場合、式（２）は、２点が左上がりの直線上に存在している場合、式（３）は、２点がＸ軸方向の直線上にある場合、式（４）は、２点がＹ軸方向の直線上にある場合を示す。
（Ｘｃ＋Ｌｘ／２、Ｙｃ＋Ｌｙ／２）、（Ｘｃ－Ｌｘ／２、Ｙｃ－Ｌｙ／２）…（１）
（Ｘｃ＋Ｌｘ／２、Ｙｃ－Ｌｙ／２）、（Ｘｃ－Ｌｘ／２、Ｙｃ＋Ｌｙ／２）…（２）
（Ｘｃ＋Ｌｘ／２、Ｙｃ）、（Ｘｃ－Ｌｘ／２、Ｙｃ）…（３）
（Ｘｃ、Ｙｃ＋Ｌｙ／２）、（Ｘｃ、Ｙｃ－Ｌｙ／２）…（４）

次に、ＣＰＵ３１は、各接触点における接触面積を算出する（Ｓ１１）。接触面積の算出処理についての詳細は後述する。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０で算出された２点の座標とステップＳ１１で算出された各接触点における接触面積とを関連付けしたタッチデータを生成して、入出力部３６を介してコンピュータ４０に出力し（ステップＳ１２）、図２の処理を終了する。

本処理により、タッチデータを受信したコンピュータ４０は、２つの接触点の接触面積の大小関係を判断することができる。

図７及び図８は、各接触点における接触面積の算出処理を示すフローチャートである。図９（Ａ）は２点の押下パターンを示す図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。図９（Ｃ）は２点の押下パターンを示す図であり、図９（Ｄ）は図９（Ｃ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。図１０（Ａ）は２点の押下パターンを示す図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。図１０（Ｃ）は２点の押下パターンを示す図であり、図１０（Ｄ）は図１０（Ｃ）の状態で電圧測定部ＡＤＸ１及びＡＤＸ２で測定された電圧値を示す図である。

図７は、２点を結ぶ線分がＸ軸方向に平行であるか又は斜めである場合にＣＰＵ３１によって実行される処理であり、図８は、２点を結ぶ線分がＹ軸方向に平行であるか又は斜めである場合にＣＰＵ３１よって実行される処理である。

図２のＳ７では、２点を結ぶ線分が、Ｘ軸方向に平行であるか、Ｙ軸方向に平行であるか、あるいはＸ軸方向・Ｙ軸方向に対して斜め方向であるのかを判定しており、さらに図２のＳ１０の処理で２点の入力座標は判明しているため、ＣＰＵ３１は、接触面積の算出処理前に２点を結ぶ線分がどのような状態にあるのかを判断できる。従って、ＣＰＵ３１は、図２のＳ７又はＳ１０の処理結果に基づいて、図７又は図８のいずれの処理を実行するかを選択する。

以下、電圧測定部ＡＤＸ１で測定された電圧を電圧Ｖｘ１と称し、電圧測定部ＡＤＸ２で測定された電圧を電圧Ｖｘ２と称する。

図７において、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ３、ＳＷ４及びＳＷ１０をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして（Ｓ２１）、電圧測定部ＡＤＸ１で電圧Ｖｘ１を測定する（Ｓ２２）。なお、ＳＷ４及びＳＷ１０をＯＮとしているので、抵抗膜２０全体に電源電圧Ｖｃｃが均一に印加される。このように、接触面積を算出する場合には、電圧印加側の抵抗膜全体にかかる電位を均一にする。これは、電圧印加側の抵抗膜に電位分布が形成されると、２点入力の位置により電圧測定部で測定される電圧が変動してしまい、接触面積を適切に検出できなくなるからである。

続けて、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ４、ＳＷ１０及びＳＷ１１をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして（Ｓ２３）、電圧測定部ＡＤＸ２で電圧Ｖｘ２を測定する（Ｓ２４）。ここでも、ＳＷ４及びＳＷ１０をＯＮとしているので、抵抗膜２０全体に均一にＶｃｃが印加される。

ＣＰＵ３１は、図２のＳ３と同様に、接触点が２点であるか否かの判断を行う（Ｓ２５）。接触点が１点である場合には（Ｓ２５でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｘ１と電圧Ｖｘ２との合計値を接触点の接触面積としてメモリ３３に記憶し（Ｓ２６）、本処理を終了する。

接触点が２点である場合には（Ｓ２５でＹＥＳ）、電圧Ｖｘ２と電圧Ｖｘ１との差分が閾値（例えば、３００ｍＶ）未満であるか否かを判別する（Ｓ２７）。Ｓ２７では、２点の接触面積が略同一であるか否かを判定している。

例えば、図９（Ａ）は、点Ｐ及び点Ｑ１～点Ｑ３はいずれもペン先による接触点を示す。この場合、点Ｐ押下時の接触面積と点Ｑ１～点Ｑ３押下時の接触面積とは同一あるいはほぼ同じになると見込まれる。２点の押下パターンとして、点Ｐと点Ｑ１の押下パターン、点Ｐと点Ｑ２の押下パターン、点Ｐと点Ｑ３の押下パターンの計３パターンが示されているが、いずれの場合も、図９（Ｂ）に示すように、電圧Ｖｘ２と電圧Ｖｘ１との差分は、例えば、３００ｍＶ未満である。

一方、図９（Ｃ）では、点Ｐはペン先による接触点を、点Ｑ４～点Ｑ６はいずれも指先による接触点を示す。点Ｑ４～点Ｑ６における接触面積は点Ｐの接触面積よりも大きい。２点の押下パターンとして、点Ｐと点Ｑ４の押下パターン、点Ｐと点Ｑ５の押下パターン、点Ｐと点Ｑ６の押下パターンの計３パターンが示されているが、いずれの場合も、図９（Ｄ）に示すように、電圧Ｖｘ２と電圧Ｖｘ１との差分は、例えば、３００ｍＶ以上である。

図７に戻り、電圧Ｖｘ２と電圧Ｖｘ１との差分が閾値未満である場合（Ｓ２７でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｘ２と電圧Ｖｘ１との合計値を２点入力の各点の接触面積としてメモリ３３に記憶し（Ｓ２８）、本処理を終了する。例えば、図９（Ａ）の点Ｐ及び点Ｑ１には、接触面積に対応する電圧として、図９（Ｂ）に示す合計値５６５９．２ｍＶが割り当てられる。

電圧Ｖｘ２と電圧Ｖｘ１との差分が閾値以上である場合（Ｓ２７でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｘ２が電圧Ｖｘ１よりも大きいか否かを判別する（Ｓ２９）。ここでは、２点入力のうち、どちらの接触面積が大きいかを判定している。

電圧Ｖｘ２が電圧Ｖｘ１よりも大きい場合には（Ｓ２９でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｘ１に対する電圧Ｖｘ２の割合を電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｘ１＋Ｖｘ２）×Ｖｘ２／Ｖｘ１）をＸＬ電極１４に近い入力点の接触面積とし、電圧Ｖｘ２に対する電圧Ｖｘ１の割合を電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｘ１＋Ｖｘ２）×Ｖｘ１／Ｖｘ２）をＸＨ電極１２に近い入力点の接触面積として（Ｓ３０）、本処理を終了する。例えば、図９（Ｃ）の点Ｐ及び点Ｑ４には、接触面積に対応する電圧として図９（Ｄ）に示す５０００．３ｍＶ，８３４１．６ｍＶがそれぞれ割り当てられる。

電圧Ｖｘ１が電圧Ｖｘ２よりも大きい場合には（Ｓ２９でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｘ２に対する電圧Ｖｘ１の割合を電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｘ１＋Ｖｘ２）×Ｖｘ１／Ｖｘ２）をＸＨ電極１２に近い入力の接触面積とし、電圧Ｖｘ１に対する電圧Ｖｘ２の割合を電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｘ１＋Ｖｘ２）×Ｖｘ２／Ｖｘ１）をＸＬ電極１４に近い入力の接触面積として（Ｓ３１）、本処理を終了する。

以上のように、接触面積の算出処理では、１点の入力の場合も２点入力の場合も、Ｓ２６、Ｓ２８、Ｓ３０、Ｓ３１に示すように、電圧測定部ＡＤＸ１で測定された電圧Ｖｘ１及び電圧測定部ＡＤＸ２で測定された電圧Ｖｘ２の合計値を用いることで、入力位置の違いによる接触面積の変動を抑制し、入力位置に依存しない接触面積を検出する。

尚、図９（Ｂ）、図９（Ｄ）に示すように、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２を実測した場合には、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の合計値を使用しても、入力位置により合計値にはばらつきが生じる。このばらつきを抑えるために、例えば、ＣＰＵ３１は、入力位置に応じて予め決められた補正係数を使って、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の値を補正することで、入力位置の違いによる電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の合計値のばらつきを抑えるようにしてもよい。

図１０（Ａ）では、点Ｓ１～点Ｓ３及び点Ｒ１～点Ｒ３はいずれもペン先による接触点を示す。点Ｓ１～点Ｓ３及び点Ｒ１～点Ｒ３の接触面積は互いに同一である。２点の押下パターンとして、点Ｓ１と点Ｒ１の押下パターン、点Ｓ２と点Ｒ２の押下パターン、点Ｓ３と点Ｒ３の押下パターンの計３パターンが示されているが、図１０（Ｂ）に示すように、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の値が３６４１．４ｍＶ～８０５．７ｍＶの範囲で、入力の位置によって大きく変動している。

図１０（Ｃ）では、点Ｓ１～点Ｓ３はペン先による接触点を、点Ｒ４～点Ｒ６はいずれも指先による接触点を示す。点Ｒ４～点Ｒ６押下時の接触面積は点Ｓ１～点Ｓ３押下時の接触面積よりも大きい。２点の押下パターンとして、点Ｓ１と点Ｒ４の押下パターン、点Ｓ２と点Ｒ５の押下パターン、点Ｓ３と点Ｒ６の押下パターンの計３パターンが示されているが、この場合も、図１０（Ｄ）に示すように、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の値が４０８２．０ｍＶ～１４０１．４ｍＶの範囲で、入力の位置によって大きく変動している。

図７の接触面積の算出処理では、図１０（Ａ）及び（Ｃ）に示すように２点を結ぶ線分がＹ軸方向に平行である場合には使用できない。使用できない理由は、図１０（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように、入力の位置によって電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の値が大きく変動し、求められる接触面積も大きく変動するからである。そのため、上述したように、図１０（Ａ）及び（Ｃ）に示すように２点を結ぶ線分がＹ軸方向に平行である場合には図８の接触面積の算出処理を使用する。

以下、図８の接触面積の算出処理を説明する。なお、電圧測定部ＡＤＹ１で測定された電圧を電圧Ｖｙ１と称し、電圧測定部ＡＤＹ２で測定された電圧を電圧Ｖｙ２と称する。

図８において、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ６及びＳＷ８をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして（Ｓ４１）、電圧測定部ＡＤＹ１で電圧Ｖｙ１を測定する（Ｓ４２）。なお、ＳＷ１及びＳＷ８をＯＮとしているので、抵抗膜１０全体に電源電圧Ｖｃｃが均一に印加される。

続けて、ＣＰＵ３１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ８及びＳＷ１２をＯＮとし、これ以外のスイッチをＯＦＦ状態にして（Ｓ４３）、電圧測定部ＡＤＹ２で電圧Ｖｙ２を測定する（Ｓ４４）。ここでも、ＳＷ１及びＳＷ８をＯＮとしているので、抵抗膜１０全体に電源電圧Ｖｃｃが均一に印加される。

ＣＰＵ３１は、図２のＳ３と同様に、接触点が２点であるか否かの判断を行う（Ｓ４５）。接触点が１点である場合には（Ｓ４５でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｙ１と電圧Ｖｙ２との合計値を接触点の接触面積としてメモリ３３に記憶し（Ｓ４６）、本処理を終了する。

接触点が２点である場合には（Ｓ４５でＹＥＳ）、電圧Ｖｙ２と電圧Ｖｙ１との差分が閾値（例えば、３００ｍＶ）未満であるか否かを判別する（Ｓ４７）。この判別では、２点の接触面積が略同一であるか否かを判定している。

電圧Ｖｙ２と電圧Ｖｙ１との差分が閾値未満である場合（Ｓ４７でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｙ２と電圧Ｖｙ１との合計値を２点の各入力点の接触面積としてメモリ３３に記憶し（Ｓ４８）、本処理を終了する。

電圧Ｖｙ２と電圧Ｖｙ１との差分が閾値以上である場合（Ｓ４７でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｙ２が電圧Ｖｙ１よりも大きいか否かを判別する（Ｓ４９）。ここでは、２点の入力点のうち、どちらの接触面積が大きいかを判定している。

電圧Ｖｙ２が電圧Ｖｙ１よりも大きい場合には（Ｓ４９でＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｙ１に対する電圧Ｖｙ２の割合を電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｙ１＋Ｖｙ２）×Ｖｙ２／Ｖｙ１）をＹＬ電極２４に近い入力点の接触面積とし、電圧Ｖｙ２に対する電圧Ｖｙ１の割合を電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｙ１＋Ｖｙ２）×Ｖｙ１／Ｖｙ２）をＹＨ電極２２に近い入力点の接触面積として（Ｓ５０）、本処理を終了する。

電圧Ｖｙ１が電圧Ｖｙ２よりも大きい場合には（Ｓ４９でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｙ２に対する電圧Ｖｙ１の割合を電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｙ１＋Ｖｙ２）×Ｖｙ１／Ｖｙ２）をＹＨ電極２２に近い入力点の接触面積とし、電圧Ｖｙ１に対する電圧Ｖｙ２の割合を電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２の合計値に乗算した値（＝（Ｖｙ１＋Ｖｙ２）×Ｖｙ２／Ｖｙ１）をＹＬ電極２４に近い入力点の接触面積として（Ｓ５１）、本処理を終了する。

図７、図８の処理で算出された接触面積は、各入力点における接触面積の大きさによって動作を変更するアプリケーションなどに適用することができる。例えば、（１）指先よりも押下時の接触面積が小さいペン先での入力を有効と判断するボタン、又は指先での入力を有効と判断するボタンを表示するアプリケーション、（２）ボタンが反応する接触面積をリアルアイムに変更するアプリケーション、（３）押下時の接触面積によってジェスチャー機能を変更させるアプリケーション、などに図７、図８の処理で算出された接触面積を適用できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、１点入力では、ＣＰＵ３１は電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２の合計値を１点入力の接触面積とする。そして、２点入力では、電圧Ｖｘ１と電圧Ｖｘ２との差分（と電圧Ｖｙ２との差分）が閾値未満である場合、ＣＰＵ３１は電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２（又は電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２）の合計値を２点入力の各々の接触面積とする。ＣＰＵ３１は、電圧Ｖｘ１と電圧Ｖｘ２との差分（又は電圧Ｖｙ１と電圧Ｖｙ２との差分）が閾値以上である場合、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２（又は電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２）のうち小さい方に対する大きい方の割合を電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２（又は電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２）の合計値に乗算した値を、２点入力のうち大きい方の値が測定された電極に近い入力の接触面積とし、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２（又は電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２）のうち大きい方に対する小さい方の割合を電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２（又は電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２）の合計値に乗算した値を、２点入力のうち小さい方の値が測定された電極に近い入力の接触面積とする。

このように、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２（又は電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２）の合計値を用いることで、入力位置の違いによる接触面積の算出値の変動を抑制し、入力位置に依存しない接触面積の検出を実現できる。また、２点入力では、電圧Ｖｘ１及び電圧Ｖｘ２（又は電圧Ｖｙ１及び電圧Ｖｙ２）の合計値に適切な割合を乗算した値を各接触点での入力時における接触面積に割り当てるので、実態に即した接触面積を算出することができる。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

ＡＤＸ１、ＡＤＸ２、ＡＤＹ１、ＡＤＹ２ 電圧測定部
Ｒ，Ｒｘ１，Ｒｙ１ 抵抗
ＳＷ１～ＳＷ１２ スイッチ
１０，２０ 抵抗膜
１２ ＸＨ電極
１４ ＸＬ電極
２２ ＹＨ電極
２４ ＹＬ電極
３０ 制御部
３１ ＣＰＵ
３２ ＡＤ変換器
３３ メモリ
３６ 入出力部
１００ タッチパネル装置

Claims (4)

1. 第１の方向の両端に第１電極及び第２電極が設けられた第１抵抗膜と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向の両端に第３電極及び第４電極が設けられた第２抵抗膜と、
   前記第１電極～前記第４電極に接続される複数のスイッチと、
   前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第３電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第１抵抗膜の入力点としての１点または２点が入力された場合に前記第４電極にかかる第１電圧値を測定すると共に、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第４電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記１点または前記２点が入力された場合に前記第３電極にかかる第２電圧値を測定する測定手段と、
   前記第１電圧値と前記第２電圧値との合計値を前記１点または前記２点の入力点の接触面積に対応する電圧とする決定手段と、
   を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
2. 第１の方向の両端に第１電極及び第２電極が設けられた第１抵抗膜と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向の両端に第３電極及び第４電極が設けられた第２抵抗膜と、
   前記第１電極～前記第４電極のそれぞれに接続される複数のスイッチと、
   前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第３電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記第１抵抗膜の入力点としての２点が入力された場合に前記第４電極にかかる第１電圧値を測定すると共に、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加し且つ前記第４電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記２点が入力された場合に前記第３電極にかかる第２電圧値を測定する測定手段と、
   前記第１電圧値と前記第２電圧値との差分が閾値未満である場合、前記第１電圧値及び前記第２電圧値の合計値を前記２点の入力点の各々の接触面積とし、
   前記第１電圧値と前記第２電圧値との差分が閾値以上である場合、前記第１電圧値及び前記第２電圧値のうち小さい方に対する大きい方の割合を前記合計値に乗算した値を、前記２点の入力点のうち前記大きい方の値が測定された電極に近い入力点の接触面積とし、前記第１電圧値及び前記第２電圧値のうち大きい方に対する小さい方の割合を前記合計値に乗算した値を、前記２点の入力点のうち前記小さい方の値が測定された電極に近い入力点の接触面積とする決定手段と、
   を備えることを特徴とするタッチパネル装置。
3. 前記測定手段は、前記第３電極及び前記第４電極に電圧を印加し且つ前記第１電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記２点が入力された場合に前記第２電極にかかる第３電圧値を測定すると共に、前記第３電極及び前記第４電極に電圧を印加し且つ前記第２電極を接地するように前記複数のスイッチを制御し、前記２点が入力された場合に前記第１電極にかかる第４電圧値を測定し、
   前記決定手段は、
   前記第３電圧値と前記第４電圧値との差分が閾値未満である場合、前記第３電圧値及び前記第４電圧値の合計値を前記２点の入力点の各々の接触面積とし、
   前記第３電圧値と前記第４電圧値との差分が閾値以上である場合、前記第３電圧値及び前記第４電圧値のうち小さい方に対する大きい方の割合を前記合計値に乗算した値を、前記２点の入力点のうち前記大きい方の値が測定された電極に近い入力点の接触面積とし、前記第３電圧値及び前記第４電圧値のうち大きい方に対する小さい方の割合を前記合計値に乗算した値を、前記２点の入力点のうち前記小さい方の値が測定された電極に近い入力点の接触面積とすることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
4. 前記２点の入力点が前記第１の方向と平行な一直線上に配置されていない場合には、前記測定手段は前記第１電圧値及び前記第２電圧値を測定し、前記２点の入力点が前記第１の方向と平行な一直線上に配置されている場合には、前記測定手段は前記第３電圧値及び前記第４電圧値を測定することを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル装置。

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