項目別バックナンバー[2]:パソコン情報:61
タッチパネル（動作方式）
タッチパネルの動作方式は、ポインティングデバイスに使用される各種方式が考えられたが、最初に使用されたのは抵抗膜方式であった、ただし次ぎに登場した静電容量方式がスマートホンやタブレット端末に使用された事で一気に普及して追い越した。
スマートホン等の小型モバイル機器には小型軽量化と薄型に対応して適した方式であり、指タッチ動作方式で特別の入力装置が不要である静電容量方式等のタッチパネルが適していた。
その用途では普及しながら併行して、精度向上と、多指タッチ対応等での機能向上と、より軽量薄型化と、消費電力や表示能力等の機器としての向上が継続して行われ、同時にコスト改善と量産が合わせて行われた。
画面サイズがやや大きいタブレット端末では、外部キーボードやタッチペンの併用方式が増えており、それを踏まえたタッチパネル動作方式も開発されている。
タッチパネルには動作方式と使用方法に起因する、メリットとデメリットがあり、方式を含めた技術開発は激しい。
タッチパネルの動作方式の一つの抵抗膜方式は最初に実用化された、指やペンなどで押すとその画面の位置を抵抗膜の電圧変化を測定して検知する。
構造はガラス面とフィルム面の二つの透明面を重ねた構造であり、透明電極膜（導電層）をガラス面とフィルム面とに設けて、双方の抵抗膜面を向かい合わせて僅かななすき間を明けて張り合わした単純な構造となる、柔軟性のあるフィルム面を押す事で、フィルム側とガラス側の電極同士が接触して電気が流れる、その結果の電圧変動を検出して位置を検出する。
メリットとしては、構造が単純で低コストで製造できる事があり、消費電力も少なく出来るとされる、入力方法がフィルムへの圧力利用だから、指以外でも可能で、例えば手袋でも可能で一般的なペン使用も可能だ。
デメリットは、ガラス以外にフィルムと2枚の導電層が必要なために画面の透過率が低下する、フイルムの耐久性や耐衝撃性が低い事があり、加えて画面サイズが大きくなると検出精度が下がる事がある（この点は対策があるが構造は複雑になる）。
タッチパネルの動作方式の一つに静電容量方式があり、それには2つ種類（表面型と投影型）がある。
両方の種類とも、指先と導電膜の間での静電容量の変化を検知し位置を検出する、指がセンサーの表面に近づくだけで静電結合が起きる性質を活かして接触する前にカーソルを表示するような表現や操作も可能である。
静電的な導電性がある物体（人間の指も含む）で押さないと反応しないので、抵抗膜方式で使用可能な爪や通常ペンでは操作が出来ない、故にペンを使う時は静電方式対応のタッチペンが必要だ。
水滴で誤作動が起きて、水中では反応しなく、防水仕様の機器でも水回りでは操作の問題が起きる。
表面型静電容量方式
カバーと導電膜とガラスの3層で構成され、導電膜はガラス基板の上に張り付いて均一な電界を作る、ガラス基板の四隅には電極が設けられる。
指が画面に触れると駆動回路からの微弱電流が隅の端子＞導電膜＞カバーを通じて、指を経由して大地を含む周辺環境と駆動回路との間で閉じた回路を構成する。
駆動回路側で四隅の端子の電流量の比率を計測することで指の位置を判別できる。
仕組みが単純で廉価に作れる特徴があり比較的大型化しやすい、10型以上の製品に使われる場合が多い。
投影型静電容量方式
投影型は、絶縁体フィルムがありとその下の電極層にはITO等の透明電極によって縦横2層からなる多数のモザイク状電極パターンがガラスやプラスチックなどの基板上に配置される。
指が触れるとその付近の電極の静電容量に変化が生じて、それを縦横2つの電極列で検知して位置を精密に判読出来る。
メリットとしては縦横の多数の電極列により多点検出が可能となる事があるが、反面では端子数が多く製造費が高くなる事や、ITOによる配線は抵抗が高くなるので大型画面化に向かない事や、位置検出を制御するICが必要でトータルで製造費が高くなる事がある、大型タッチパネルでは検出用電極からの配線には、別の金属配線層を使用して電気抵抗を小さくする必要がある。
多点検出が可能で実用性が最も高いとされて、小型のスマートホンやタブレット端末等の携帯用に多く採用されて来た。
電磁誘導方式タッチパネル
電磁誘導方式は工業用・製図用で使用されていた方式で、専用の台やタブレット上で専用の位置合わせ治具・タッチペンで高精度に位置入力する入力装置（またはその方法）だった。
センサー部を液晶画面に配置して、元々の高読取精度を持つタッチパネルを実現した、ただし電子ペン等の専用のペンが必要になる。
静電容量方式と電磁誘導方式を共に備えた方式も開発されている、併用式では指や一般ペンでも操作が可能で、高精度の電子ペンも使用出来る。
赤外線光学イメージング方式タッチパネル
光学方式の代表としては赤外線イメージセンサーを利用した、三角測量方式がある。
構造は、パネル上辺の左右端の２箇所に、赤外線LEDとイメージセンサー（カメラ）を配置して、他の左辺と右辺と下辺に光を反射する物体を設置している、指が画面に触れると赤外光が遮えぎられてイメージセンサーが検出して、三角測量方法で座標が得られる。
この方式の製品は大型パネルで増えている。
従来のスイッチやキーボードからタッチパネルへの置き換えが進む中で、タッチパネルに触れて操作する事に抵抗感がある人や場面が有った、例えば病院等の医療施設や、銀行ATM等の公共施設などでは触りたくない人や場面はあった。
新型コロナウイルスの流行で手に接触する事への警戒感が増えた、そこにパネルに触れずに画面などを操作するというニーズが強くなった、例えばスマートホンではタッチパネルの表面に汚れ防止対策や抗菌処理や防指紋処理等を目的のコーティングが行われたガラスやフィルムなどが開発されてきた。
産業用途の静電容量式タッチパネルでは、手袋をしたままの操作や、ホバー操作（手を触れずに浮かせて操作する）等の要求もあったので、空中ジェスチャー操作対応近接操作やホバー対応を開発していた。
「ホバー」操作や「ジェスチャー」操作の非接触でタッチパネルにタッチしないという特徴は実用面では課題が多いと言われていたが、新型コロナ問題をきっかけに開発と応用が一気に進む可能性がある。
もう一方では手を使わない「音声認識方式入力」がスマホを中心に情報機器に既に搭載されている、その機能をタッチパネルの接触動作に対するフルの代替としての使用も提案されている。
高容量SSD
SSD（ソリッドステートドライブ）は、半導体メモリをディスクドライブとして使用する補助記憶装置の一つだ、パソコン用途で言えばハードディスク (HDD) の代わりに使う記憶装置に当たる。
半導体技術とそれを使用した半導体メモリーはコンピュータと情報技術分野の中心となって発展して来て今も急速に進歩している、故に半導体メモリーを使う機器と分野も急速に発展しており、年々状況が変化している。
半導体メモリーは多種類あるが、SSDとしては、メモリにRAMを用いるハードウェア方式のRAMディスクと、フラッシュメモリを用いるタイプに、大きく分類されて来た、現状ではその中のフラッシュメモリを用いたデバイスがSSDの主流となっており、ここではそれを指す。
HDDはデータを記録する磁気記録媒体と読み書きを行なうヘッドの組合せで成っており、機械的な機構で構成される。
対して、SSDはフラッシュメモリ故に機械的・物理的な動作部分が無く、小型軽量の特徴もある、デメリットとして幾つかが存在するが技術進歩が速い分野であり、絶えず改良されている。
モバイル機器ではフラッシュメモリのみの搭載は早期から標準構成になっているが、パソコンに置いてもフラッシュメモリの搭載が増え、SSD用途としての搭載が増えており、HDDを置き換えたフルSSD機器が増えて来た。
半導体メモリーとしてRAMを用いるRAMディスクの場合には、揮発性メモリを使用するので電源の切断により記憶内容が消える、故にSSD用途ではバックアップ電源を持つ必要がある。
他方の半導体メモリーとしてフラッシュメモリを使用する場合は、不揮発性メモリなので電源切断後も記録内容を長期に保持ができる。
一般的にはフラッシュメモリよりもRAMは高速であり記録容量が高い、従ってフラッシュメモリSSDよりもRAMディスクほうが高速だ、そして単位記憶容量当たりの単価も低い。
ただしフラッシュメモリSSDとRAMディスクの動作速度や記憶容量や価格については、バックアップ電源や周辺ハードウエアとソフトウエアを含めたトータルのコストと速度比較が必要であり、そこでは半導体メモリー自体の技術革新と、SSDの技術革新により、RAMディスクとフラッシュメモリSSDの差は近づいて来ている。
ハードディスク (HDD) とフラッシュメモリSSDの比較に於いても、フラッシュメモリ自体の読み書きとデータ転送速度は一般にはHDDより遅いが、SSDでは多並列動作が可能であり、HDDと同等以上の速度性能が可能になって来ている。
ハードディスク (HDD)の技術革新とコストダウンは進んで来た。
パソコン用でも過去には8インチや5インチが使われ普及時には3.5インチと2.5インチが標準となって来ていた、特殊な小型形状のHDDも登場したが汎用的には2.5インチサイズで記録容量拡大と記録メデイア枚数削減と耐機械破壊性改善が図られた。
半導体メモリーは既存のHDDと比べて、高速で消費電力が低く発熱が少ない、機械的機構がなく耐衝撃性に優れる、小型軽量で動作音もないという特徴も多い、勿論劣る面もあったが特には記録容量が少ない事とコストが高い事が採用には壁だった、故に小型・薄型・モバイル用途から実用されて来た。
SSDはHDDの代替記録用デバイスとして登場した、そのために最初は2.5インチサイズでシリアルATAなどHDDと同様の物が中心だった、その後はHDDが対応して行く他のインタフェースへの対応も進み、特にはUSBでの外付けドライブ化も登場して来た、外観とインタフェースを共通化する事は代替用途としてメリットは多い。
SSDは当初の最大のデメリットであったコスト・価格問題では、その価格性能比が急激に改善されて向上して来た、2018年頃からパソコン市場に於いてもHDDとSSDを同時に搭載する機種が増えて来た、中でもモバイル用途のノートパソコンや２ウエイタブレットパソコンではSSD採用機種が主流になって来つつある。
現時点では、HDDとSSDのどちらか一方を選択出来るパソコンも複数販売されて来ている。
SSDの利点と欠点をHDDと比較して整理する。
利点
・ランダムアクセスでのデータの読み込みが高速。
HDDではランダムアクセス時には物理的なヘッドの移動が必要だが、SSDでは物理的な移動がなく高速。
・耐衝撃性が高い。
SSDは稼動部が無く振動に強い、HDDでのヘッドの接触や落下衝撃等でのモーターやヘッドやディスク等の破損は無く、データの読み書き不能は少ない。
・消費電力が低い。
HDDではディスクの回転と、ヘッドの移動が必要でモーターでの動作には電力が必要だ、ディスク停止時からの起動時にはさらに電力を必要とする。
SSDではその電力は必要でない。
・軽量。
SSDにはモーターやヘッドが無く、HDDでの金属製の筐体は基本は不要だ。
・動作音が静か。
SSDはモーター等の駆動部分が無く、動作音が静かだ。
欠点
・容量がHDDに比べて少ない。
過去はHDDと比較して、高容量のSSDが無かったが技術的な改善が進む、
・容量あたりの単価がHDDに比べて高い
技術的、量産効果等で改善が進む。
・書き込み速度が遅い
フラッシュメモリ自体の進歩に加えて、コントローラを含めての改善が進む
・書き込み耐久性能
ウェアレベリングやキャッシュメモリ等で、耐久性能は向上している。
SSDの利点と欠点をHDDと比較するろ、SSDのより適した用途があり、HDDとSSDの併用時や、SSDの容量制限がある場合に対応された、ただしフラッシュメモリ－とSSDの技術改善により、状況は変化している。
データの読み出しが中心になりデータ書き込みを殆ど実施しない用途では、フラッシュメモリの欠点だった書き換え可能回数が少ない事が緩和される、例としてはプログラムファイルはオペレーティングシステム（OS）とアプリケーションソフトと共にインストール以後は、ソフトのアップデート時以外は読み出しのみで使用される、一方のデータでも絶えず編集・再編集を行うものは多くなく、多数のデータ類は読み出しが中心の使用となる。
フラッシュメモリのSSDとHDDの比較では、HDDは大容量の書き込み・読み出しに向いているがファイルを探すシーク時間が長い、SSDは小さなファイルの読み出しや多数のファイルにアクセスする時には、シーク時間が存在しない速さが有利になる。
これの例としてSSDではOSの起動に関して改善がある、また音楽データファイルの保存では一度保存すると以降は読み出しが中心であり、再生は高速な読み出し速度は不要だ。
ストレージ容量の大容量化により、度々に古いデータを削除して新しいデータを格納する操作が少なくなるので、書き込み耐性の低さはカバーされやすい。
SSDが適さない用途は記憶素子自体の技術革新と、応用としての使用方法・システムとしての技術革新から減って来ている、大きくはフラッシュメモリーの性質の問題と、HDDの用途としての問題がある。
データの読み書きが双方ともに繰り返し行われる用途ではフラッシュメモリーは向いていない、例えば繰り返し更新を行うデータベースのデータファイルがあり、また書き込みが繰り返えされるキャッシュファイルがあり、コンピュータシステム等がしばしば作成するテンポラリファイル・一時ファイルがある。
後者のキャッシュファイルやテンポラリファイルは、コンピュータではハード的にRAMで構成されたオンメモリを使用するのが好ましく、システムやOSがソフト的に対応することで緩和される。
データの読み書きの速度面では、大容量のファイルの保存や読み出しを頻繁に繰り返し行う用途には適さない、例えば音声データや映像・画像などのデータがあり、その編集には向かない。
本来のフラッシュメモリーのデータの保持期間は制限があり、SSDもHDDよりは劣るために長期間に渡って通電しない用途には向いていないとされる、これも技術革新で状況は変わってきている。
一般的にSSDはパソコン用途やモバイル機器での、データの読み出しや再生や小さなファイルの読み書きが中心の使い方では問題は少なく適している、容量の大きいデータベースやミニコン・ワークステーションでの用途では適さない場合もありそうだ。
