专利名称：坐标检测设备及其方法和计算机控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来检测由笔或手指指定的坐标位置的检测设备及其方法。
为了输入坐标，已经有多种类型的已知设备，比如，(1)电阻膜(压敏)系统、(2)静电容耦合、电磁感应和电磁转换系统、(3)超声系统、(4)记录笔系统及(5)光电断路器触摸板系统。
系统(1)的坐标输入设备是用其上装有一层电阻膜(此后总称为“导电膜”)的两块叠加的玻璃板或两层叠加的树脂膜构成的，其中两层电阻膜在指定位置进入相互接触状态，以输送电流。检测接触位置处的电位以便确定从参考平面至该接触点的电阻，借此确认接触的位置及把该位置转换成位置坐标。
系统(2)的坐标输入设备包括一块、两块或多块有按输入表面的x和y方向定位的直线或环形螺线状透明电极图案的玻璃板或树脂板，其中由穿过电磁波的专用笔检测到的信号被处理，以便确定最接近笔所指定的位置的透明电极图案。如此确定指定的位置及把该位置转换成坐标值。
系统(3)的设备在一块构成输入平面的小平板上装有多个振动检测装置(传感器)，以便检测由振动输入装置输入的振动，其中根据振动的传播速度和传播所需的时间检测从振动输入装置到诸传感器的距离，于是确定输入位置的坐标。
系统(4)的设备是用记录笔接触CRT(阴极射线管)检测CRT扫描信号，其中根据检测到的扫描时间确定在主图案上的位置，因而确定坐标值。
在系统(5)的设备中，提供红外光之类的光束作为显示表面上的网络。当用手指遮断诸光束的一根时，检测触摸输入，并由检测光束遮断的传感器确定输入位置的坐标。
还有一种信息处理设备，在该设备中把如上解释的坐标输入设备和显示设备，如液晶显示器，整体地叠加；该设备允许利用在显示平面上的笔状工具把手势作为命令输入，以便把字符作为显示器上的备忘录输入并通过字符识别输入字符。
在这种信息处理设备中，还提出把键盘作为“虚拟键盘”显示。在这种情况下，坐标输入设备利用上述基于电阻膜的系统(1)，因为需要用手指的输入操作来代替实际的键盘。
可是，这种常规的坐标输入设备，特别是系统(2)，(3)或(4)的设备，需要一枝用于坐标输入的专用笔，所以伴随这样一个缺点没有这枝专用笔就不能进行输入操作。
此外系统(1)、(3)或(4)的设备只允许一次输入一个点的坐标，而不允许一次在一个大区域上输入多个坐标。
此外，使用上述坐标输入设备的信息处理设备伴随下列缺点。
首先，对于把手势作为命令，把诸字符作为备忘录输入或者为了字符识别输入一个字符，笔状坐标指示器是最好的，但是对于输入文本数据(大量字符数据)，常规的键盘更迅速更方便。可是，如果使用上述的“虚拟键盘”来代替普通键盘，则在这种“虚拟键盘”上不能进行多点输入，因为必须使用基于电阻膜的系统(1)。
因为在“虚拟键盘”上不能进行多点输入，所以不像普通键盘那样，不能在压〔换挡〕键或〔控制〕键的同时用键，但是必须一次一个地进行输入操作，比如先击〔换挡〕键等再击另一个键。因此，必须根据普通操作改进操作方法。此外，在某些情况下，比如在使用捷径键的情况下，不能进行输入操作，因而这种“虚拟键盘”不能完全代替常规键盘而且不能用于大量数据的高速输入。
考虑到上述问题，本发明的目的在于提供一种能够同时进行多点输入的坐标输入设备。
根据本发明，以如下方式实现上述目的。
根据本发明的一个方面，提供了一种坐标输入设备，该设备装有两层在其各个部接收电压的电阻膜，并适于确定按照输入状态从该电阻膜的输出电位通过在所述电阻膜上按压来输入的位置坐标。该设备包括一个设置在一部分电阻膜中的选择区域，用来选择输入状态；用来识别一点输入状态和两点同时输入状态的识别装置，在一点输入状态，利用在选择区域外的压力输入一个点，在两点同时输入状态，在选择区域中输入第一点的同时，依次在电阻膜上输入第二点；用来存储第一点坐标的存储装置；存储一个计算公式的存储器装置，该公式用来根据在第二点输入时第一和第二点的坐标位置、在第二点输入时电阻膜的输出电位以及在存储装置内存储的坐标，导出第二点的坐标；以及当识别装置确认是两点同时输入状态时根据计算公式从电阻膜的输出电位确定第二点的坐标的控制装置。
根据本发明另一个方面，提供了一种坐标输入设备，其中，在识别装置确认是两点同时输入状态的情况下，控制装置适于根据在存储装置内存储的坐标对施加到电阻膜上的电压方向实现颠倒控制，然后根据计算公式从电阻膜的输出电位确定第二点的坐标。
根据本发明的实施例，提供了一种装有一块包括两层导电膜的板的检测设备，该设备包括识别装置，用来识别两点是否在板上同时受压；保留装置，适合于在识别装置确认板上一点压下的情况下，保留作为新坐标数据的压下位置的坐标；获得装置，适合于在识别装置确认板上两点同时压下的情况下，根据在保留装置内保留的坐标数据和从导电膜获得的在x和y方向的电位，获得坐标数据；以及输出装置，用来按照同时压下两点的坐标数据释放在保留装置内保留的坐标数据和由获得装置得到的坐标数据。
在上述的结构中，在包括两层导电膜的板上输入一个点的情况下，保留装置保留最新的坐标数据。如果在该板上识别到两点同时压下，则根据在保留装置内保留的坐标数据和分别从两层导电膜获得的在x和y方向的电位得到坐标数据。按照同时输入两点的坐标数据释放如此获得的坐标数据和在保留装置内保留的坐标数据。
图1是方块图，表示一种实施本发明的坐标检测设备的构造；
图2表示在导电膜上的电位分布；图3表示上述实施例触摸板的构造；图4是等效电路图，表示在触摸板上任意位置压下的状态；由图5A和5B组成的图5是流程图，表示在上述实施例中坐标检测过程的程序；图6是流程图，表示在两点输入模式中坐标获得过程的程序；图7表示在两点输入时在膜上的等位线；图8A和8B表示实现膜的电位输出；图9A和9B表示在第一点的坐标数据(x1，y1)是(0.1，0.1)(对标准化值的坐标而言)的情况下x轴和y轴膜的电位输出；图10A和10B表示在第一点的坐标数据(x1，y1)是(0.9，0.9)的情况下x轴和y轴的电位输出；图11是流程图，表示在第二实施例中在两点输入模式中的坐标计算过程；图12是方块图，表示在第三实施例中坐标检测设备的构造；图13A和13B表示在上述实施例中控制程序的构造；图14是第四实施例的示意方块图；图15是触摸板9的示意图；图16是流程图，表示第四实施例的功能；图17是流程图，表示在两点输入坐标计算模式中的功能；以及图18是第六实施例的示意方块图；现在参照附图，通过本发明的最佳实施例详细阐明本发明。〔实施例1〕图1是方块图，表示一种实施本发明的坐标输入设备的结构。一个触摸板9包括导一些电膜，导电膜的导电侧相互面对着，如此布置以致于只有在用一个手指或一枝笔压下的位置才相互接触。随该接触位置变化而变化的触摸板9的输出电位被检测，并被用来确定压下位置的坐标。
一个控制电路1控制以后说明的多种模式(一点输入模式、两点输入模式、触摸输入识别模式等)的切换，并根据从触摸板9获得的电位数据实现坐标计算。一个I/O接口2把来自控制电路1的各种指令发送给触摸板9并把来自触摸板9的信号发送给控制电路1。
一个A/D转换器3把从触摸板9释放的电位信号转换成在控制电路1中可用的数字值。放大器4a、4b放大从触摸板9获得的电位信号，并分别用于x和y坐标。一个板信号开关5把来自触摸板的用于x和y坐标的信号分别送给放大器4a和4b。
一个板模式控制器6，根据来自控制电路1的模式指令(一点输入模式、两点输入模式、触摸输入识别模式等)，控制一个板终端开关7、A/D转换器3和板信号开关5。板终端开关7根据各种模式切换在触摸板9与电源之间的连接和在触摸板9与信号输出部分之间的连接。一个电流监视器8监视在触摸板9中的电流。
在上述的构造中，用来检测输入位置的方法和结构在一点输入的情况下与常规的电阻膜系统相同。本实施例的坐标输入设备的特征在于，在同时指定两点的情况下，检测这种两点输入并能够检测这两点的坐标。
与常规的设备相比，本实施例的坐标输入设备的特征首先在于构成的元件，即电流监视器8。在如下描述中，将省去常规电阻膜系统在已知元件方面的功能，而着重描述电流监视器8和有关电路的功能。
首先，为了识别对触摸板9的触摸是存在还是不存在，控制电路1经I/O接口2在板模式控制器6中设置触摸输入识别模式。在这种触摸输入识别模式中，板模式控制器6以这样一种方式切换板终端开关7，以致于在手指接触的情况下使电流在触摸板9的两层膜之间流动。结果，根据触摸输入，把高电平信号供给板信号形状5，并把触摸输入检测信号经I/O接口2供给控制电路1。
一检测到触摸输入，控制电路1就通过上述路线经板模式控制器6设定板终端开关7，以便依次把电流送给组成触摸板9的两层膜，为的是识别上述的触摸输入是否是两点输入，而且电流监视器8监视在膜上的电流流动。可以如此建造电流监视器8，以致于把一个低电阻串联到触摸板9的两层膜上并把电流存在时跨过该电路的电压与预定阈值相比较，并且只需要电流监视器8去检测超过预定值的电流。如下文所解释的那样，在膜上的电流在两点输入的情况下增加。把电流监视器8的输出经I/O接口2供给控制电路1，控制电路1应请求而确定是一点输入模式还是两点输入模式，由此切换坐标计算过程的模式。
控制电路1计算坐标所需的、用来获得来自触摸板9的数据的后来操作，更明确地说，就是检测触摸板的输出电位、由放大器4a、4b放大这些电位、把这些电位转换成数字数据以及把它们送给控制电路1的操作，与普通坐标输入设备中的操作相同。根据在一点输入模式中和在两点输入模式中各自不同的计算公式，在坐标计算中使用由控制电路1获得的数据，将参照流程图在下文解释。
为了实现上述的控制，控制电路1装有一个CPU 1a、一个ROM 1b和一个RAM 1c。CPU 1a通过执行在ROM 1b内存储的控制程序实现各种控制。将在下文中解释的用流程图表示的控制程序也存储在ROM 1b中。RAM 1c提供了CPU 1a执行各种控制时的工作区域。用如下流程图表示的控制程序可以从存储媒体，如软盘或硬盘，装八RAM 1c中，并且可以由CPU 1a执行。另外，可以把控制电路1并入坐标输入设备，如在本实施例中那样，或者并入一个信息处理设备，比如一台主计算机，在该信息处理设备上连接有坐标输入设备。在以后的情形中，通过为信息处理设备提供用来实现下列流程图的控制，来自存储介质如软盘或硬盘的控制程序，可以实现本发明的坐标检测。
图2表示在一层导电膜上的电位分布，其中等位线在膜上以等距离排列，如图2中所示。当一点被压下时，例如用一根手指压下，输出电位随在图2中纵向上的位置而变。因而，对于同一水平位置得到的输出电位相同。
在下文中，将解释在一点输入模式中和在两点输入模式中获得坐标的操作。
图3是在本实施例中触摸板的结构示意图，而图4是当在触摸板上压下任意位置时的等效电路图。
组成触摸板9的两层导电膜的每一层，都具有均匀的电阻分布，图3表示在板的横向施加电压并从用于纵向电压施加的相对的膜(下面的膜)上获得输出的状态。在只有一点B被压下的情况下，输出电压Ex表示为x1＝(Ex/Eo)×Lxo (1)其中Lxo是板的横向长度，Eo是施加的电压，以及x1是在压下位置与参考平面之间的距离(到接地电极的最短距离)。在一点输入的情况下，能直接从公式(1)检测横向位置或x坐标。通过经板终端开关7的切换把电压加到板上，以便把电压施加到下面的膜上而获得来自上面的膜的输出电位，可以类似地检测y坐标。因而，通过依次实现对膜的电压施加和依次从另一层膜上检测输出电位，就能得到坐标值。施加到板上的电压可以是交流或直流电压，并且还可以用电流分流比率而不是电位来进行检测。
在两点输入的情况下，就如图4中所示的在点A和B处同时压下而论，其间的电流在沿上下膜的两条路径中流动。如果通过足够的压下压力使在接触点处在两层膜之间的电阻小得可以忽略，则在点A与B之间的电阻与未压下状态中的电阻相比变为大约一半。因此，由于第二点的压下在膜上的电流增加。例如，如果点A和B分别位于图4中的左端和右端，则电流大约增加一倍。因而，通过监视膜中的电流，根据电流的增加就能确认两个分离点的输入。换句话说，通过检测在x或y膜中由两点接触导致的电流增加，能够检测在两点处的同时输入。
在下文中，将参照在图5A至图6中的流程图，解释控制电路1执行的坐标计算程序。在图5A和5B中的流程图表示在本实施例中的坐标检测程序，而在图6中的流程图表示在两点输入模式中的坐标获得程序。
首先，在触摸输入识别模式中，如比切换板终端开关7，以致于识别触摸输入是存在还是不存在(步骤S11、S12)。如果确认触摸输入存在，则识别是否已经进行了在两点处的输入(步骤S13)。在这步操作中，通过电流监视器8的输出分别检测触摸板两层膜的电阻，并如果电阻较低则确认为在两点处的输入(接触)。
如果在步骤S13中的识别确认为在一点处的输入，则程序从步骤S14转到用来检测x坐标的步骤S15。通过切换板终端开关7得到在x方向的输出电位，然后该输出电位经板信号开关5由放大器4a放大，再经A/D转换器3的A/D转换。在A/D转换之后，程序从步骤S16转到步骤S17，在步骤S17控制电路1以数字数据的形式接收用于x坐标的输出电位。控制电路1根据如此接收到的数据，计算x坐标。以与x坐标类似的方式处理y坐标(步骤S18-S20)。
然后为了判断在上述的坐标检测执行过程中是否已经终止了触摸输入，步骤S21再次识别触摸输入是存在还是不存在。如果触摸输入已不存在(即，如果在执行过程中已经终止触摸输入)，则认为获得的坐标数据不可靠并抛弃这些数据(步骤S24)。在另一方面，如果触摸输入仍在继续，则程序转到步骤S23，以便更新在RAM 1c内的点坐标数据并释放如此更新的坐标数据。以这种方式完成坐标取样流动的一个循环。最新一个点的坐标数据总是存储在RAM 1c中，并且在两点模式中使用这些数据，这将在以后解释。
在另一方面，如果步骤S14确认了在两点输入模式中在两点处的输入，则程序转到用来执行两点坐标计算过程的步骤S25，参照图6中的流程图将解释该两点坐标计算过程。
在A/D转换之后在取出每层膜的输出电位数据方面，在两点输入模式中的坐标计算与在一点输入模式中的坐标计算相同，但在如下几点上与其不同。x轴膜(在该膜中电极平行于y轴布置)或y轴膜(在该膜中电极平行x轴布置)的输出电位与坐标值不成比例。而在上述的数据取出之后，从RAM 1c中装上刚才取样点的坐标数据，并把这些数据用作两个输入点的另一个数据。通过根据两层膜的输出电位确定另一个点的坐标数据(x和y坐标)，进行坐标计算。本实施例的特征在于利用这些因素。
如上所述，把存储一个点的坐标数据的RAM 1c并入控制电路1中。同样从在图5A和5B中的流程图可见，一个点的坐标数据不是在两点输入模式中更新而是只在一点输入模式中更新。从在图5A和5B中的流程图还可以看出，虽然在两点输入模式的识别之后执行取样，但是自然能够同时实现输出电位的取样(A/D转换)和两点输入的识别。
在两点输入模式中，使用刚刚输入的点的坐标数据，因为期望本实施例的坐标输入设备被用作虚拟键盘。在使用这种键盘时，压下两点(两个键)的操作不可能严格地同时发生。在这种操作时，通常先压下“换挡”键并在该“换挡”键保持在压下状态的同时压下字母键，或者先压下“控制”键然后在该“控制”键保持压下的同时压下另一个键，此外，考虑到正常的手指操作，自然是先保持一个键压下再压下另一个键。因此，在测两点处的输入时，一个输入点保持固定而把另一个输入点作为未知输入数据检测。换句话说，本实施例利用了不会在严格的同一时间输入两点的事实。
在下文中，将解释在图3所示的结构中在两点输入时的输出电位。图7表示在两点输入时在膜表面上的等位线。在这种输入状态中，如图7中所示，等位线已不是平行的直线。因为在点A与B之间的电阻大约被减半，所以在点A处的电位Ea由下式给出Ea＝(Δx/2＋x1)/(Lxo－Δx/2)×Eo…(2)同样在点B处的电位Eb类似地由下式给出Eb＝x1/(Lxo－Δx/2)×Eo… (3)然后，将解释根据输出电位计算第二点坐标的方法。x-轴膜的输出电位不仅受两点的x坐标的影响，而且还受两点的y坐标的影响。换句话说，输出电位还受到在用来获得输出的相对膜上的位置的影响。为此，在点A和B处的电位不直接构成输出电位。在图4中，信号获得电极的位置与在上面的膜上的位置相同，这是为了说明简单，但是，在实际中，膜处于这样的位置，以致于其电极相互垂直，如在图3中所示。因而，如果两层膜的电阻层具有大体相同的电阻并且如果在接触点处的压力足够高，足以减小接触电阻，则以如下形式给出输出电位Ex2，如同在电阻桥中那样Ex2＝(yb×Ea＋ya×Eb)/(ya＋yb)… (4)其中ya或yb是在点A或B与信号获得电极之间的距离(到电极的最短距离)。
类似地通过把电压插加到另一层膜上获得的输出用下式给出Ey2＝(x2×E1＋x1×E2)/(x1＋x2)…(5)其中Δx＝x2－x1E1＝(Δy/2＋y1)/(Lyo－Δy/2)×EoE2＝y1/(Lyo－Δy/2)×EoΔy＝y2－y1图8A和8B表示在实际膜上的输出电位，其中，已知输入点或在一点输入模式中的最新输入点用(x1，y1)表示，而新压下的第二点用(x2，y2)表示。图8A和8B表示当第一点大约在触摸板的中心处时的输出，并且值(x2，y2)和输出电位(在纵轴方向)用标准化的值表示。如这些图中所示，对于给出的(x2，y2)值唯一地确定输出。换句话说，一组输出电位仅提供一个坐标。
因此，在公式(4)和(5)中，通过代入从第一点坐标数据的存储器输入的坐标数据，就能够从输出电位确定另外一个点的坐标数据(x2，y2)。因而，坐标输入设备把通过计算和在计算中使用的坐标数据(x1，y1)而确定的坐标数据(x2，y2)，发送给例如主计算机。
如前所述，利用在第二点压下时的x电位(Ex2)和y电位(Ey2)及在刚进行的一点输入时输入的坐标值(x1，y1)，执行在两点输入模式中的计算。
参照图6中的流程图将解释上述的操作。当确认两点输入时，步骤S31检测x一轴膜的电位。检测到的电位经板信号开关5和放大器4a供给A/D转换器3，并以x电位(Ex2)的形式释放(步骤S32-S34)。然后，步骤S35检测y一轴膜的电位。检测到的电位经板信号开关5和放大器4b供给A/D转换器3，并以y电位(Ey2)的形式释放(步骤S36-S38)。
步骤S39读出在RAM 1c内存储的一个点的坐标数据(x1，y1)。然后，步骤S40利用如此得到的x电位Ex2、y电位Ey2和坐标数据(x1，y1)，根据公式(4)和(5)进行计算，由此确定第二点的坐标。
然后程序转到图5A中的步骤S26。根据触摸输入是否还在继续评估坐标有效性和如果触摸输入已不在继续则抛弃坐标的过程(步骤S26-S28)与一点输入模式中的过程相同。如果在上述程序中得到的两点坐标数据有效，则在步骤S29释放这些数据。
如上所述，本实施例提供了一种坐标输入设备，该设备带有与先有技术相同的触摸板9但能进行两点输入。〔实施例2〕图9A和9B表示在第一点的坐标数据(x1，y1)是(0.1，0.1)(标准化的值)的情况下x一轴膜和y一轴膜的轴出电位。这些输出电位与图8A和8B中所示的第一点坐标数据是(0.5，0.5)的情形没多大差别，而且输出电位的这种有限变化在坐标数据(x2，y2)的计算时产生较低的分辨能力。如果虚拟键盘在触摸板的整个区域上延伸，则分辨能力的这种损失并不重要，但是，如果触摸板较大并且在其一部分中形式虚拟键盘，则这种损失会成为一个问题。
图10A和10B还表示了在第一点的坐标数据(x1，y1)是(0.9，0.9)的情况下x轴膜和y一轴膜的输出电位。这些图表明能够得到足够的输出范围，或较高的分辨能力。
图9A、9B与10A、10B之间的差别是第一点的坐标数据从(0.1，0.1)变为(0.9，0.9)。然而，注意到曲线上坐标值随所加电压Eo的方向而变。更明确地说，通过颠倒Eo的方向，x1＝0.1变成x1＝0.9。因此，将会理解，根据第一点的坐标数据通过颠倒所加电压的方向，能够进行具有高分辨能力的两点输入。
如前所述，在两点输入时，能够根据第一输入点的坐标数据通过改变所加电压的方向改善分辨能力；并且通过给板终端开关7添加用来切换所加电压方向的连接形式，以及通过执行如图11中所示的控制序列，能够实现施加方向的这种变化。
图11是流程图，表示在第二实施例中在两点输入模式中的坐标计算序列。刚好在步骤S31之前，如图11中所示，根据第一点的坐标数据进行切换所加电压方向的过程。步骤S41识别在RAM1c内存储的坐标数据(x1、y1)的每一个是否超过了0.4，并且，如果没超过，则程序转到步骤S42，以便通过控制板终端开关7颠倒施加到膜上的电压方向。用电子开关，比如FET(场效应晶体管)，能够容易地形成实现这样控制的板终端开关7。在颠倒所加电压方向的情况下，在步骤S40(图6)得到的坐标原点被改变。因此，在坐标计算之后进行坐标转换的过程(步骤S43，S44)。
如上所述，在以二点输入模式中，第二实施例通过转换所加电压的方向，在触摸板的任何部分，提供一种令人满意的析象能力。〔实施例3〕图12是一个第三实施例的坐标输入设备的方块图。通过使检测范围最佳化，取代上述第二实施例中所加电压的方向转换，也可实现输出电位析象能力的改进。
更准确地说，能够根据存于存储器中的第一点的坐标数据，充分预测一个如图9A和9B所示的输出。在这种情况下，通过使这种输出范围匹配A/D转换器3的输入范围，能够使检测的析象能力达到最大。为此，如图12所示，提供限幅电路10a和10b，以便消除最小输出电平以下的DC成分；并且给可变增益放大器11a和11b以最大增益，使之在最大输出电平下不致饱和，以便处理触摸板9的输出。也可用这一方式改进析象能力。
如前所解释，在以二点输入模式中第三实施例能够在整个输入区范围内实现满意的析象能力；而不转换所加电压的方向，或转换其坐标。
上述诸实施例可提供一种坐标输入设备，该设备可用电阻膜系统同时输入二点，适合用作虚拟键盘。此外，触摸板能够用简单的常规结构实现二点同时输入。
此外，通过按照第二实施例的说明改变所加电压的方向，或者按照第三实施例的说明修改对触摸板输出信号的处理，甚至在虚拟键盘被减小尺寸时，也有可能进行具有足够析象能力的坐标输入。
由上述设备的功能或方法实现的本发明的目标，也能够由一个存储上述诸实施例程序的存储媒体来实现。作为一个例子，假如用一台主计算机实现控制电路1，这种存储媒体就能装入主计算机中，并且从该存储器读出的程序本身可实现新的功能。实施本发明的程序的结构特征于示图13A和13B中。
图13A和13B示出本发明的控制程序的配置，其中图13A示出程序的控制序列。一个判别过程程序，由一些用于判别是否二点同时在触摸板9上按下的序列代码组成，并且可实现图5A中步骤S11至S14的过程。
此外，一个保持过程程序由一些用于保持的序列代码组成，假如上述判别过程判定一点在触摸板9上按下，则坐标数据代表作为最迟坐标数据的按下部位。最迟坐标数据存储在一个预定的RAM区中，由控制程序予以保证。由保持过程程序实现的控制，相当于图5A和5B中步骤S15至S23。
一个获取过程程序由一些用于获取的序列代码组成，假如上述判别过程程序判定二点同时在触摸板9上按下，则坐标数据以上述保持过程程序保持的坐标数据为基础，并且在x和y方向的电位从组成触摸板9的导电膜获取。这一过程与业已参照图6流程图说明的过程相同。
一个输出过程程序由一些用于输出坐标数据的序列代码组成；这些数据由保持过程保持，由获取过程获取，用作同时按下二点的坐标数据，例如针对另一应用程序。这过程相当于用5B中步骤29。
本发明可以用于一个由多个设备组成的系统，或一个由一个单独设备组成的装置。它自然也可用于下述情况通过把一个程序供给一个系统或一个装置而实现本发明的情况。在这种情况下，一种存储一个与本发明有关的程序的存储媒体，通过把来自这种存储媒体的程序装入系统或装置，以预定的方式构成本发明，这一系统或装置的功能。
如上所述，本发明能够用基于电阻膜系统或类似系统的坐标检测，去检测同时指定二点的坐标。〔实施例4〕图14是一个方块图，说明第四实施例的坐标输入设备的配置。
坐标输入设备包括一个构成操作控制装置的控制电路1，用于实现各种操作控制；一个I/O接口2；一个A/D转换器3；放大器4a和4b；一个面板信号转换器5；一个面板模式控制器6；一个面板终端转换器7；一个触摸板8；和一个存储器9，用于存储程序和计算公式。
触摸板8由两个导电膜20组成，用作电阻层，包括一个x轴膜20a(所装电极平行于y轴)和一个y轴膜20b(所装电极平行于x轴)，如图15所示。
导电膜20具有均匀的电阻分布，以各膜中互相垂直的方向在膜的两端都装有电压施加电极21和接地的电极21a。
触摸板8由两个导电膜20组成，这些膜按照下述方式以互相面对的关系用其导电面来定位它们只在一种由一根手指或一枝笔按下的部位发生接触，其中由接触部位变化引起的输出电位的变化。被检测以确定其坐标。这样，对导电膜20之一施加一个电压，并从处于对立部位的另一膜得到一个输出。来自触摸板8的输出作为一个高电平信号供给面板信号转换器5，并且作为一个触摸输入检测信号通过I/O接口2而进入控制电路1中。
图15示出一种状态，在这种状态下一个电压以横向施加于x轴膜20a上，并且从相对的y轴膜20b得到一个输出。
面板终端转换器7是以下述方式受面板模式控制器6控制的在触摸板8上发生一个按下操作时产生一个电流。
存储器9存储计算公式，用于在下面要解释的二点模式中计算第二点的坐标。
控制电路1具有两种用于坐标计算的输入模式，即，只用于一点输入的一点输入模式和用于二点同时输入的二点输入模式。
此外，控制电路1在触摸板8上任意地确定一个选择两种模式所需的区，并且只在一个预定区在一点输入模式中进行坐标输入的情况下才转换到二点输入模式和在二点输入模式中执行计算。直到下次未识别到接触式输入为止。
此外，在控制电路1中装有一个用作存储装置的一点坐标存储器，在这个一点坐标存储器中保持的数据在二点输入时的情况下更新，而只在一点输入更新。
此外，控制电路1配有一种接触式输入判别模式，用于判别在触摸板8上存在或不存在接触；适合通过I/O接口2控制面板模式控制器6，以控制各种装置；和适合根据接触式输入来执行坐标检测过程。
坐标检测过程是通过面板模式控制器6由控制电路1用转换面板终端转换器7的方法来执行的，随后由面板信号转换器5选择触摸板8的输出电位，然后由放大器4放大，并由A/D转换器3转换成数字数据。对每个x轴和y轴都执行上述坐标检测过程。
由这一坐标检测过程得出的转换后数字数据，用于根据取决于上述一点输入模式或二点输入模式的不同计算公式，在控制电路中作坐标计算，稍后参照流程图将说明。
现在参照图4和7说明得到输出的方法。
参照图4，如果只按下一点B，则由(1)式给出输出电位Exx1＝(Ex/Eo)×Lxo… (1)式中Lxo是面板的横向长度，Eo是所加电压，和x1是按下部位与参考平面之间的距离(即，到接地电极21a的最短距离)。这样，在一点输入情况下，横向部位或x坐标能够直接从方程(1)检测。y坐标能够通过以下述方式转换加到面板上的电压而用相同的方式检测把电压加到y轴膜20b上，并从x轴膜20a得出其输出电位。加到板上的电压可以是AC电压或DC电压，并也可用电流分流比率代替电位，来作出检测。
在二点输入模式中，采用紧接前面输入点的坐标数据，因为期望本实施例的坐标输入设备用作虚拟键盘。在作为这样一种键盘而使用时，严格说来，不能够同时发生那些按下二点(二键)的操作。在这种操作中，一般勿惯于首先按下“换挡”键，并且在保持按下“换挡”键的同时按下字母键；或者首先按下“控制”键，然后在保持按下“控制”键的同时按下另一键；此外，考虑到正常手指操作，自然要首先保持一个键按下，再按下另一键。因此，在检测二点输入时，就保持一个输入点被固定。而另一输入点则作为本知输入数据来检测。换句话说，本实施例利用了一个事实二点不以严格相同的时间输入。
此外，其它在移位到二点坐标计算模式以后，只要未输入第二点，则所得输出电位也保持不变。在这种情况下，可以根据使用条件，可以选择释放两个相同的坐标，或者只释放一个坐标。
下面按图15所示的配置，说明第二点输入时的输出电位变化。在二点输入情况下，若在图4所示的点A和B同时按下，则其间的电流按照沿着上和下导电膜20的两条路径流动。如果在接触点处的两膜之间的接触电阻由于充分的按下压力而小得可以忽略，则同未按下状态的电阻相比，点A与B之间的电阻大约减半。
图7示出在二点输入时的膜表面上的等电位线。在这种状态下，如图7所示，等电位线不再是平行的直线。在二接触点之间，等电位线间隔较宽，因为二点之间的电阻被减小。因为点A与B之间的电阻接近减半，故点A的电位Ea由(2)式给出Ea＝(Δx/2＋x1)/(Lxo－Δx/2)×Eo…(2)类似地，点B的电位Eb由(3)式给出Eb＝x1/(Lxo－Δx/2)×Eo… (3)这样，x轴膜20a与y轴膜20b的输出电位，就不和相应的坐标成比例。
下面说明根据这些输出电位计算第二点坐标的方法。x轴膜的输出电位不仅受二点的x坐标影响，而且受二点的y坐标影响。换句话说，输出电位还受用于获得输出的相对膜上的部位所影响。由于这个缘故，在点A与B的电位并不直接构成输出电位。在图4中，为了说明简单，信号获取电极的部位是与x轴膜20a上的部位相同的，而实际上，这些膜是如此定位的，以致于其电极是互相垂直的，如图2所示。这样，如果二膜的电阻层具有基本上相同的电阻，并且如果在接触点的压力是高到足以充分减小接触电阻，则如同电阻电桥一样，可由下式给出电位Ex2Ex2＝(yb×Ea＋ya×Eb)/(ya＋yb)…(4)式中ya或yb是在点A或B与信号获取电极之间的距离(即，到电极的最短距离)。
同样，通过把一个电压加到y轴膜20b上所得的输出是由下式给出的Ey2＝(x2×E1＋x1×E2)/(x1＋x2)…(5)式中Δx＝x2－x1E1＝(Δy/2＋y1)/(Lyo－Δy/2)×EoE2＝y1/(Lyo－Δy/2)×EoΔy＝y2－y1图8A与8B示出在导电膜20上以实际二点输入的，相应于x方向和y方向的输出电位。
已知的输入点，即一点输入操作时的最迟输入点，是用(x1，y1)表示的；而新按下的第二点是用(x2，y2)表示的。图8A和8B示出当第一点处在触摸板的中心时的输出，其中值(x2，y2)和输出电位(在垂直轴上)是用标准化的数值表示的。触摸板8中心的坐标被标准化成(0.5，0.5)。
如图8A与8B所示，对一给定的(x2，y2)值，可唯一地确定其输出，换句话说，在x和y方向以二点输入的一组输出电位只提供一个坐标(x2，y2)。
因此，通过把从一点坐标存储器装载的坐标数据代入方程(4)和(5)中，就能够由输出电位确定另一点的坐标数据(x2，y2)。这样，坐标输入设备就例如向主计算机，释放由计算确定的坐标数据(x2，y2)，和用于计算的坐标数据(x1，y1)。
下面参照流程图16和17说明上述结构的本实施例的操作，着重说明通过控制电路1进行坐标计算。图16示出一点输入模式的功能，而图17示出二点输入模式的功能，它们起一个子程序的作用。在下面的描述中，除非另有说明，均由控制电路1执行操作。
首先，当在触摸板8上用例如用户的一个手指作一个接触式输入时，控制电路1就转换面板终端转换器7，以便转换到接触式输入判别模式(S1)，并且实现接触式输入判别(S2)。在存在一个接触式输入情况下，控制电路1使面板模式控制器6转换面板终端转换器7，以便计算x坐标，借此由放大器4放大触摸板8的输出电位。然后A/D转换器3起动如此放大的输出电位的A/D转换(S3)。
然后，控制电路1判别是否已完成A/D转换(S4)；如果否，则继续进行A/D转换；而如果已完成，则A/D转换器3通过I/O接口2把经转换的数据作为x坐标输出而发送到控制电路1(S5)。
在完成x坐标的输出时，控制电路1启动用于y坐标计算的A/D转换(S6)。然后，它判别是否已完成A/D转换(S7)；如果否，则继续进行A/D转换；而如果已完成，就通过I/O接口2把转换数据作为y坐标输出而供给控制电路(S8)。
然后控制电路1以接触式输入判别模式再一次判别(S9)，是否已在坐标检测过程中终止接触式输入(S10)。如果不再呈现接触式输入(即如果在坐标检测过程中已终止接触式输入)，就认为所得数据是不可靠的和要废除的(S11)。
如果没有终止接触式输入，就把所得坐标供给控制电路1的一点坐标存储器，以更新其中所存值(S12)。然后判别是否由计算所得的坐标处于一个预定区的范围之内(S13)；如果在这一范围内，序列就转移到图17所示子程序中的二点坐标计算模式(S14)。如果不在这一范围内，就完成了一点输入模式循环。
如果由预定区内的坐标存在去识别二点输入，序列就转移到图17所示的二点坐标计算模式的子程序。
首先，在检测x轴的电位时(S15)，A/D转换器3起动A/D转换(S16)。
然后，判别是否已完成A/D转换(S17)；如果否，就继续进行A/D转换；而如果已完成，就通过I/O接口2把经转换的数据供给控制电路1(S18)。
当完成x坐标的输出时，检测y轴膜的电位(S19)，并且起动用于计算y坐标的A/D转换(S20)。然后判别是否已完成A/D转换(S21)；如果否，就继续进行A/D转换；而如果已完成，就通过I/O接口2把经转换的数据供给控制电路1(S22)。其后，从一点坐标存储器取出最接近前面抽样的一点输入坐标数据(S23)。控制电路1利用上述数据作为用于二点输入的数据之一，计算第二点的坐标(S24)。在计算完成时，像一点输入模式情况一样，判别接触输入的存在(S25)；并且在接触式输入存在时，重复图17的序列，直至接触式输入终止为止。
另一方面，如果不再呈现接触输入(如果已在执行过程中终止接触式输入)，就认为所得数据是不可靠的和要废除的(S27)。于是终止二点坐标计算的子程序。
如上所述，本实施例提供一种能够用简单的配置和用一个与先有技术相同的触摸板进行二点输入的坐标输入设备，因为二点输入的第二点坐标数据(x和y坐标)能够由基于二导电膜20输出电位数据的计算来确定。
因为本实施例的坐标输入设备能够用一种简单的配置进行二点输入，尤其是在触摸板上没有任何变化，所以当本设备用于一种利用虚拟键盘的信息处理装置时，能够实现一种能够使输入操作与普通键盘操作相同的虚拟键盘。〔实施例5〕下面说明本发明的第五实施例，它除了面板终端转换器7和控制电路1以外，其他都与上述第四实施例相同。
面板终端转换器7是容易用一个例如FET之类电子开关来如此构成的，使转换操作可根据一点坐标存储器中的数值来改变。
控制电路1是如此构成的，以致于影响坐标计算过程以后的坐标转换过程，因为计算所得的坐标原点随面板终端转换器7的转换操作而变化。
下面按照一点坐标存储器中的数值说明面板终端转换器7的转换方式。
图9A和9B示出输出电位，其中假定坐标数据(x1，y1)是(0.1，0.1)(用标准化数值)，相应于x和y方向的数值。
这些输出电位与图8A和8B所示的情况差别不大，这种有限的输出电位变化使坐标数据(x2，y2)计算中的析象能力下降。如果虚拟键盘扩大到触摸板的整个面积，则这种析象能力上的损失不是关键性的；但如果触摸板变大，且只在它的一部分面积上形成虚拟键盘，则这种损失会成为一个问题。
此外，图10A与10B示出x轴和y轴膜的输出电位。其中相应于x和y方向的坐标数据(x1，y1)是(0.9，0.9)。这些图表明，同情况(x1，y1)＝(0.1，0.1)相比，能够得到较大的输出范围，或较高的析象能力。
然而，应该注意，图上的坐标值随所加电压Eo的方向而变化。更准确地说，通过转换Eo的方向，x1＝0.1就变成x1＝0.9。因此，如果坐标(x1，y1)具有一个会恶化(x2，y2)计算中析象能力的数值，例如(x1，y1)＝(0.1，0.1)，就能够转换面板终端转换器7，以获得足够的输出范围。
这样，上面说明的配置能够使二点输入具有足够的析象能力，方法是根据一点坐标存储器的数值，转换面板终端转换器7，以颠倒所加电压的方向。〔实施例6〕下面说明本发明第六实施例，其方块图示于图18中。
所提供的本实施例的设备除了具有上述第四实施例的配置以外，还具有用于对未达到触摸板8的最小输出电平的DC成分进行消除的限幅电路10a与10b，并且用可变增益放大器11a与11b取代放大器4a和4b。
本实施例的设备，为了提高输出电位的析象能力，采用一种使检测范围最佳化的方法，去取代上述第五实施例中颠倒所加电压的方法。
能够从一点坐标存储器的数值预测一个如图16所示的输出范围。因此，所用方法利用一个事实通过把这种输出范围同A/D转换的输入范围相匹配，能够使检测的析象能力达到最大。这靠的是借助限幅电路10a与10b，把小于最小输出电平的DC成分予以消除；和借助可变增益放大器11a与11b，用不会在最大输出电平下造成饱和的最大增益，去处理触摸板8的输出。
用这种方式，能够实现一种有着改进的计算析象能力的坐标输入设备。
此外，在把本设备用于一种采用虚拟键盘的信息处理装置时，因为触摸板输出的处理是根据输入的部位而改变的，故甚至在虚拟键盘减小尺寸时，也能够实现有着足够高析象能力的坐标输入。
如上面所详述，本发明的可提供下述效果。
因为第二点的坐标是根据第一点的坐标，由电阻膜的输出电位来确定的，故能实现一种有简单的结构同时能进行二点输入的坐标输入设备，而不必添加任何复杂的部件。从而可提供一种能够形成一个虚拟键盘的坐标输入设备，该键盘在输入操作上等效于实际的键盘。
此外，在判别装置确认了两点同时输入的情况下，根据在存储装置内存储的坐标，通过颠倒施加到电阻膜上的电压方向，能够提高在第二点的坐标计算中的析象能力。
此外，在同时两点输入状态的情况下，通过输出电位处理装置确定第二点的坐标，能够提供一种有着足够高的计算析象能力的坐标输入设备。
权利要求
1.一种装有一个由二导电膜组成的面板的坐标检测设备，包括判别装置，用于判别是否在所述面板上同时按下二点；保持装置，用于在所述判别装置判定，所述面板上按下一点的情况下，把所述按下部位的坐标作为最迟的坐标数据加以保持；获取装置，用于在所述判别装置判定，所述面板上同时按下二点的情况下，根据由所述保持装置保持的坐标数据和从所述导电膜获取的x和y方向的电位，获取坐标数据；输出装置，用于输出由所述保持装置保持的坐标数据，和由所述获取装置以同时按下二点的坐标数据形式而获取的坐标数据。
2.根据权利要求1所述的坐标检测设备，其中所述判别装置适合于根据所述二导电膜中至少一个膜的电阻降低，判别是否在所述面板上同时按下二点。
3.根据权利要求1所述的坐标检测设备，其中所述获取装置包括开关装置，用于根据所述保持装置保持的坐标数据，切换施加到所述导电膜上的电压方向；计算装置，用于根据所述保持装置保持的坐标数据，和从所述导电膜获取的x与y方向上的电位，计算坐标数据；和转换装置，用于根据所述开关装置控制的电压施加方向，对所述计算装置计算的坐标数据进行转换。
4.根据权利要求1所述的坐标检测设备，还包括变更装置，用于在所述判别装置判定，所述面板上同时按下二点的情况下，对从所述导电膜获取的，x与y方向上的电位放大范围，进行变更。
5.根据权利要求4所述的坐标检测设备，其中所述变更装置包括限幅装置，用于根据从所述导电膜获取的，x与y方向上的电位范围，消除不必要的输出电位电平。
6.一种利用一个由二导电膜组成的面板的坐标检测方法，包括一个判别步骤，用于判别是否在所述面板上同时按下二点；一个保持步骤，用于在所述判别步骤判定，所述面板上按下一点的情况下，把所述按下部位的坐标作为最迟的坐标数据加以保持；一个获取步骤，用于在所述判别步骤判定，所述面板上同时按下二点的情况下，根据由所述保持步骤保持的坐标数据和从所述导电膜获取的x与y方向上的电位，获取坐标数据；及一个输出步骤，用于输出由所述保持步骤保持的坐标数据，和由所述获取步骤以同时按下二点的坐标数据形式而获取的坐标数据。
7.根据权利要求6所述的坐标检测方法，其中所述判别步骤适合于根据所述二导电膜中至少一个膜的电阻降低，判别是否在所述面板上同时按下二点。
8.根据权利要求6所述的坐标检测方法，其中所述获取步骤包括一个开关步骤用于根据所述保持步骤保持的坐标数据，切换施加到所述导电膜上的电压方向；一个计算步骤，用于根据所述保持步骤保持的坐标数据，和从所述导电膜获取的x与y方向上的电位，计算坐标数据；及一个转换步骤，用于根据所述开关步骤控制的电压施加方向，对所述计算步骤计算的坐标数据进行转换。
9.根据权利要求6所述的坐标检测方法，还包括一个变更步骤，用于在所述判别步骤判定，所述面板上同时按下二点的情况下，对从所述导电膜获取的，x与y方向上的电位放大范围，进行变更。
10.根据权利要求9所述的坐标检测方法，其中所述变更步骤包括一个限幅步骤，用于根据从所述导电膜获取的，x与y方向上的电位范围，消除不必要的输出电位电平。
11.一种计算机控制设备，用于通过阅读一个来自一个存储媒体的预定程序来控制一个计算机，其中所述存储媒体包括一个判别步骤的过程码，用于判别是否在一个由二导电膜组成的面板上，同时按下二点；一个保持步骤的过程码，用于在所述判别步骤判定，所述面板上按下一点的情况下，把所述按下部位的坐标作为最迟的坐标数据加以保持；一个获取步骤的过程码，用于在所述判别步骤判定，所述面板上同时按下二点的情况下，根据由所述保持步骤保持的坐标数据和从所述导电膜获取的x与y方向上的电位，获取坐标数据；及一个输出步骤的过程码，用于输出由所述保持步骤保持的坐标数据，和由所述获取步骤以同时按下二点的坐标数据形式而获取的坐标数据。
全文摘要
在电阻膜系统的坐标检测中，有可能检测同时指定二点的坐标。用电流监视器判断，在由二导电膜组成的面板上，是进行一点输入还是同时二点输入。如果判定是一点输入，就把输入点的坐标数据作为最迟的坐标数据而保持于一RAM中。如果判定是二点同时输入，就根据RAM中保持的坐标数据，和从二构成接触面板的导电膜获取的x与y方向上的经放大的电位，获取坐标数据；并且将此作为二点坐标数据，与保持于RAM中的坐标数据一起输出。
文档编号G06F3/045GK1143771SQ96107590
公开日1997年2月26日 申请日期1996年5月31日 优先权日1995年5月31日
发明者时冈正树, 田中淳, 吉村雄一郎, 柳泽亮三, 小林克行, 佐藤肇 申请人:佳能株式会社