光学式タッチ: 他の技術との違い

タッチ スクリーンは 1960 年代後半に大学や企業の研究所で誕生した技術です。タッチ スクリーンは最先端の技術と思われがちですが、実際には 25 年以上前から一般に使用されてきました。その最たる例が ATM で、小売店や観光地、美術館などでも 10 年以上前からタッチ スクリーンが活用されています。

そんなタッチ スクリーンが現在、Apple の「iPhone」の登場をきっかけに一躍脚光を浴び、世界中の注目を集めています。一般のユーザーにとって、タッチ スクリーンはどれもシンプルで直感的なインターフェイスに過ぎませんが、たとえば iPhone には投影型静電容量方式というタッチ技術が採用されているように、同じタッチ スクリーンでも携帯電話や PC、ディスプレイなど用途によって異なる技術が使用されています。

数あるタッチ技術の中でよく使用されているものに、抵抗膜方式、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式、赤外線方式、SAW (表面弾性波) 方式、光学イメージング方式があります。これ以外にも、DST (振動検出方式)、音響波照合方式、LCD (In Cell 型)、感圧式などがあります。

NextWindow の光学イメージング ソリューションは最新のタッチ技術の 1 つであり、初期の技術と比較して、次のような優れた利点を備えています。

• NextWindow の技術は光学センサーを使用してタッチ ポイントを検出するため、物理的に画面に触れる直前にタッチが認識されます。つまり、画面に触れなくても、または軽くタッチするだけで反応し、絵筆やペン、スタイラスなどの入力デバイスを使用することも可能です。
• コーティングやオーバーレイ フィルムを使用しないため、鮮明な画像表示を実現します。さらに、タッチする表面に傷がついても検出精度は変わりません。これはロビーやキオスク端末など、頻繁に使用される環境で特に重要となります。
• NextWindow のソリューションは最高 120 インチの大型ディスプレイにも対応しています。従来のホワイト ボードの代わりに使用すれば、会議や講義をよりインタラクティブに進めることができます。
• 光学イメージングではキャリブレーションによるドリフトがなく、一度キャリブレーションを行うだけでその後の補正は必要ありません。つまり、メンテナンス コストを実質ゼロに抑えることができます。

タッチ スクリーン技術の比較表は、ここをクリックしてください。

Product	NextWindow	Capacitive	SAW	Infrared	Resistive
Technology	Optical imaging	Electrostatic field	Sound waves	Light interruption	Resistive
Activation	Zero activation force required	Low activation pressure required	Low activation pressure required	Zero activation force required	Low activation pressure required
Transmissivity /optics	Very good >92%	Very good >92%	Very good >92%	Very good >92%	<82%, some distortion to graphics due to coatings
Drag and drop	High resolution, draws smooth lines	Requires constant pressure to draw smooth lines	Requires constant pressure to draw smooth lines	Low resolution due to spacing of IR sensors and interpolation	Requires constant pressure to draw smooth lines
Calibration	No drift	Requires periodic recalibration	Requires periodic recalibration	No drift	Requires periodic recalibration due to wearing of coatings
Surface contaminants /durability	Resistant to moisture and other surface contaminants	Resistant to moisture and other surface contaminants	Adversely affected by moisture or surface contaminants	Potential for false activation or dead zones from surface contaminants	Unaffected by surface contaminants. Polyester top sheet is easily scratched
Sensor substrate	Any substrate	Glass with ITO coating	Glass with ITO coating	Any substrate	Polyester top sheet, glass substrate with ITO coating
Multi-touch	Can discern two distinct points	NA	NA	NA	NA
Display size	12"-120"	8.4"-21"	10.4"-30"	10.4"-60"	up to 19"
Size constraints	Can be easily made for any display 23" or greater	Originally designed for smaller sizes, and may not scale easily; largest is 19"	Originally designed for smaller sizes and may not scale easily; largest is 30"	Scales to larger size	Originally designed for smaller sizes and may not scale easily; largest sensor is 19"
Right mouse	Activated by holding finger in one place	NA	NA	NA	NA
Integration	Two Versions: Overlay for standard displays or as component for integration in custom enclosures	Component only	Component only	Large frame overlay	Component only
Touch method	Can use any pointing device	Human touch	Finger only	Can use any pointing device	Can use any pointing device
Drivers	HID compliant no additional drivers required	Proprietary drivers, may not be compatible with all software	Proprietary drivers, may not be compatible with all software	Proprietary drivers, may not be compatible with all software	Proprietary drivers, may not be compatible with all software
Main limitations of technology		Requires human touch, scratches in coatings causes dead zones. Field replacement difficult due to calibration	Surface contaminants cause dead zones and requires periodic recalibration.	Surface contaminants can cause false activation.  Thick border area around display	Polyester top sheet affects optics and is susceptible to damage. May not scale easily over 19" screens

 

抵抗膜方式

抵抗膜方式はタッチ スクリーン技術で最も一般的なタイプです。低コストなソリューションで、ハンドヘルド コンピュータや PDA、家電製品、POS 端末など、さまざまなタッチ スクリーンに導入されています。抵抗膜方式がよく使用される理由としては、比較的低価格なこと (小型スクリーンの場合) と、さまざまな入力オブジェクト (指、手袋、硬質・軟質スタイラスなど) を使用できることが挙げられます。

仕組み
抵抗膜方式のタッチ スクリーンでは、ディスプレイ上に設置されたコントローラと特殊コーティングを施されたガラスのオーバーレイを使用して接触を生じさせます。タッチ スクリーン パネルは、微小な隙間を隔てて配置された 2 枚の薄い導電層で構成されています。指などのオブジェクトでパネル外面の 1 点を押さえると、この 2 つの層が接触します。その際に生じた電流の変化が「タッチ」として認識されます。

特徴と留意点

• 抵抗膜方式オーバーレイには主に 4 線式、5 線式、8 線式の 3 タイプがあります。5 線式と 8 線式は製造とキャリブレーションのコストが高く、4 線式では画像の鮮明度が下がります。
• 通常、ポリッシュとアンチグレアの 2 つのオプションがあります。ポリッシュの場合、画像は鮮明ですが、高い確率でグレアが生じます。アンチグレアはグレアを最小限に抑えることができますが、光も拡散されるため視認性が低下します。
• 抵抗膜方式ディスプレイを使用する利点の 1 つに、タッチするオブジェクトを選ばないという点があります (手袋やペン、スタイラス、硬いオブジェクトにも反応します)。
• 抵抗膜方式ディスプレイは、画像の鮮明度が落ちること、抵抗膜層の途絶からキャリブレーションを定期的に行う必要があること、傷がつきやすいことから、公共の場での使用には適しません。
• 抵抗膜方式ディスプレイは耐擦傷性に劣るうえ、抵抗膜に汚れや傷があるとタッチを正確に認識できなくなります。

 

静電容量方式

静電容量方式のタッチ スクリーンはガラス製で、ATM やそれに類似したキオスク端末を対象としています。抵抗膜方式よりも鮮明で耐久性があるため、工業用途に適しています。

仕組み
画面の 4 隅に電極があり、オーバーレイと接触したオブジェクトの間の静電容量を測定するために、表面全体に微弱な電流が流されています。画面に触れると電流が遮断され、キオスク端末を操作するソフトウェアが起動します。

特徴と留意点

• ガラス パネルと、モニタとパネルを接合しているベゼルは密閉されるため、耐久性に優れ、水や汚れ、埃から画面を保護することができます。そのため、ゲーム機器や自動販売機、公共機関のキオスク端末、工業用途など、過酷な環境での使用に適しています。
• 静電容量方式のタッチ スクリーンは人の指にのみ反応します。コーティングに傷がつくと画面上にデッド スポットができるため、手袋やペン、スタイラス、硬いオブジェクトは使用できません。そのため医療現場や食品加工など、使用に適さないケースがいくつかあります。
• この方式は本来、小型スクリーン向けに開発されたため、大型スクリーンに適用することは容易ではありません。また定期的にキャリブレーションを行う必要があります。

 

SAW (表面弾性波) 方式

SAW 方式は素ガラスを使用するため、鮮明な画像が得られます。抵抗膜方式と静電容量方式と比較して、SAW 方式は画像の鮮明度や解像度が非常に優れており、高い光透過率を誇ります。ただし小型スクリーン向けに開発された技術のため、30 インチ以上のスクリーンへの適用は困難な場合があります。

仕組み
SAW方式ではタッチ スクリーン パネル上を伝播する超音波を利用します。パネルにタッチすると、超音波の一部が吸収されます。この超音波の変化がタッチ ポイントとして測定され、その情報がコントローラに送信され、処理されます。超音波がディスプレイの表面全体に伝播すると、次の一連のイベントが発生します。

• 各音波がオーバーレイの端沿いに設置された反射板で跳ね返り、画面全体に広がります。
• 2 つのレシーバが音波を検出します。
• ガラス面をタッチすると指が音波の一部を吸収し、コントローラの回路によってタッチ ポジションが測定されます。

SAW 方式は、ATM や遊園地、キオスク端末、銀行などで使用されています。

特徴と留意点

• この方式ではディスプレイを密閉できないため、画面に付着した汚れや水分により誤作動が生じる可能性があります。そのため工業用途や商業用途には適しません。汚れにより画面上にデッド スポットができるため、定期的にセンサーを清掃し、場合によってはキャリブレーションを行う必要があります。
• 技術的性質上、データの「ノイズ」が発生する可能性があります。

 

赤外線方式

赤外線方式は、ディスプレイ前面の赤外線グリッドが遮断されることで作動します。タッチ フレームの側面には赤外線 LED と光トランジスタが対向するように配置されており、不可視の赤外線グリッドが形成されています。フレーム アセンブリは電子部品が実装されたプリント配線板で構成されており、赤外線透過ベゼルの背後に取り付けられています。赤外線方式のタッチ スクリーンは完全に密閉でき、素材に関係なくさまざまなオブジェクトを使って操作できるため、製造現場や医療現場で使用されています。

仕組み

• ベゼルが稼働環境から電子部品を保護する一方、赤外線ビームを透過
• 赤外線コントローラが連続的に LED をパルス発光し、赤外線ビームのグリッドを作成
• スタイラスや指がグリッドに触れると、赤外線が遮断
• 光トランジスタが光の遮断を検出し、x 座標と y 座標を特定する信号を送信

特徴と留意点

• 赤外線方式のタッチ スクリーンは、画面とタッチ フレームの距離が非常に近いため、指やスタイラスが表面に触れる前に作動してしまう傾向があります。
• またフレームに厚い外枠が必要で、この隙間から侵入した異物が誤作動を引き起こす可能性があります。
• さらに、赤外線ベゼルは製造コストが高いという難点もあります。

赤外線タッチ技術の応用範囲は広く、今後もタッチ スクリーン式の新たな携帯電話やディスプレイ、コンピュータに採用されるものと見込まれています。しかしその一方で、光学イメージングは拡張性や性能、解像度、耐久性、利便性、コスト効果といった面で赤外線タッチ技術よりも優れており、15 インチ以上のあらゆるデバイスに対応可能なため、より応用範囲が広く柔軟性のある技術として注目されています。

光学式タッチ技術の詳細については、ここをクリックしてください。

Feature	Optical Imaging (NextWindow)	Resistive	Capacitive	SAW	Infrared
Clarity of image	aaa	X	aa	aaa	aaa
Designed for large displays	aaa	X	X	a	aaa
Resistance to vandalism	aaa	X	aa	aa	aa
No calibration drift	aaa	a	aa	aa	aaa
Easy to manufacture	aaa	aaa	aa	a	a
Ease of integration	aaa	a	X	a	aa
Stylus independent	aaa	aaa	a	a	aaa
Touch Accuracy	aaa	aa	aaa	aa	aaa
Off screen capability	aaa	aa	a(1)	X	X
Sealable, resistant to dust	aaa	aa	aa	X	aa