JP2000276300A

JP2000276300A - 光走査型タッチパネル

Info

Publication number: JP2000276300A
Application number: JP8262999A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Iwamoto; 康秀岩本; Satoshi Sano; 聡佐野; Fumihiko Nakazawa; 文彦中沢; Nobuyasu Yamaguchi; 伸康山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: WO2000058820A1; JP4004177B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塵埃が光学ユニット内の光学部材に付着する
ことを防止し、光学部材の特性の劣化を防いで、指示物
の正確な位置検出を行える光走査型タッチパネルを提供
する。【解決手段】長方形の表示画面１０の一つの短辺の両
隅の外側には、発光素子，受光素子，ポリゴンミラーを
含む光学系を内部に有する光学ユニット１ａ，１ｂをそ
れぞれ設け、各光学ユニット１ａ，１ｂから光を角度走
査し、その走査光の再帰性反射シート７による反射光を
受光し、指示物Ｓで形成される走査光の遮断位置を走査
角度に対応した反射光のレベルに基づいて検出する。各
光学ユニット１ａ，１ｂには、外部からの塵埃の侵入を
防止する防塵構造が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示画面上での指
示物の位置を光学的に検出する光走査型タッチパネルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】主としてパーソナルコンピュータ等のコ
ンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシス
テムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を人
の指または特定の指示物により指示することにより、新
たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して
種々の指示を与えたりする装置が利用されている。

【０００３】パーソナルコンピュータ等の表示装置の表
示画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操
作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示
位置）を高精度に検出する必要がある。このような座標
面となる表示画面上の指示位置を検出する方法の一例と
して、光学的な位置検出方法が、特開昭６２−５４２８
号公報等に提案されている。この方法は、表示画面の両
側枠に光再帰性反射体を配置し、角度走査したレーザ光
線のこの光再帰性反射体からの戻り光を検知し、指また
はペンによって光線が遮断されるタイミングから指また
はペンの存在角度を求め、求めた角度から三角測量の原
理にて位置座標を検出する。この方法では、部品点数が
少なくて検出精度を維持でき、指，任意のペン等の位置
も検出できる。

【０００４】このような走査光により位置検出を行う光
走査型タッチパネルは、一般的に表示画面の外側に設け
られた再帰性反射体と、レーザ光等の光を出射する発光
素子、出射された光を角度走査するポリゴンミラー等の
光走査部、及び、その走査光の再帰性反射体による反射
光を受光する受光素子を含む複数の光学ユニットとを備
えており、各光学ユニットにおいて、発光素子からの光
を光走査部にて走査させ、その走査光の再帰性反射体で
の反射光を再び光走査部で反射させ、その反射光を受光
素子に受光させる構成を有している。その走査光の経路
に指，任意のペン等の指示物が存在する場合には、再帰
性反射体での反射光が受光素子に受光されない。そこ
で、各光学ユニットにおける光走査部の走査角度及び受
光素子での受光結果に基づいて、それらの指示物の位置
を検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような光走査型タ
ッチパネルにあっては、例えば塵埃がポリゴンミラー等
の光走査部に付着した場合、その反射率が劣化してＳ／
Ｎ比が低下し、指示物の正確な位置を検出できなくな
る。また、ポリゴンミラーに限らず、光学ユニット内の
他の光学部材についても、その特性が劣化しないよう
に、外部の塵埃を付着させないようにする必要がある。
しかしながら、従来の光走査型タッチパネルでは、この
塵埃付着を防止することが考慮されていない。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、防塵構造を光学ユニットに備えることにより、
塵埃が光学ユニット内の光学部材に付着することを防止
でき、光学部材の特性の劣化を抑えて、指示物の正確な
位置検出を行える光走査型タッチパネルを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る光走査型
タッチパネルは、所定領域の外側に設けた光再帰性反射
体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角
度走査する光走査部及び該光走査部による走査光の前記
光再帰性反射体での反射光を受光する受光部を有する複
数の光学ユニットとを備え、前記所定領域に指示物で形
成される走査光の遮断位置を走査角度に対応した前記受
光部の受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネ
ルにおいて、前記光学ユニットは、その走査光の領域に
光学的開口面を有する防塵構造を備えることを特徴とす
る。

【０００８】請求項１の光走査型タッチパネルでは、光
学ユニットに防塵構造が設けられており、外部の塵埃が
光学ユニット内に入って内部の光学部材に付着すること
がない。よって、塵埃付着に伴う光学部材の特性劣化が
抑えられ、指示物の位置検出の安定した動作が行われ、
指示物の正確な位置を検出できる。

【０００９】請求項２に係る光走査型タッチパネルは、
請求項１において、前記光学的開口面の法線方向が、前
記反射光の光量が最小となる走査光の方向に実質的に等
しいことを特徴とする。

【００１０】請求項２の光走査型タッチパネルでは、光
量が最小となる再帰性反射体からの反射光が、光学的開
口面に略垂直に入射される。よって、光量が最小となる
反射光を効率良く受光でき、検出精度の向上を図れる。

【００１１】請求項３に係る光走査型タッチパネルは、
請求項１において、前記光学的開口面の法線が、走査光
の光軸に対して傾斜していることを特徴とする。

【００１２】請求項３の光走査型タッチパネルでは、光
学的開口面の法線が、走査光の光軸に対して傾斜してお
り、光学ユニットから出射された走査光が光学的開口面
で正反射されて光学ユニットに入射されることを防止す
る。

【００１３】請求項４に係る光走査型タッチパネルは、
請求項３において、走査光の光軸に対する前記法線の傾
斜角が、前記受光部の視野角の半分より大きいことを特
徴とする。

【００１４】請求項４の光走査型タッチパネルでは、走
査光の光軸に対する光学的開口面の法線の傾斜角が受光
部の視野角の半分より大きくなっており、受光部に視野
角制限を行った場合にも、その視野角制限に支障を及ぼ
さない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図であ
る。

【００１６】図１において参照符号１０は、パーソナル
コンピュータ等の電子機器におけるＣＲＴまたはフラッ
トディスプレイパネル（ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＥＬ等），投
射型映像表示装置等の矩形状の表示画面であり、本実施
の形態ではＰＤＰ（プラズマディスプレイ）の表示画面
として構成されている。

【００１７】例えば指，ペン等である指示物Ｓによりタ
ッチするための目標区域として規定された平面の範囲で
あるこの長方形の表示画面１０の一つの短辺（本実施の
形態では右側の辺）の両隅の外側には、発光素子，受光
素子，ポリゴンミラー，各種のレンズ等を含む光学系を
内部に有する光学ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ設けら
れている。各光学ユニット１ａ，１ｂには、外部からの
塵埃の侵入を防いで内部の光学系への塵埃付着を防止す
る防塵構造が設けられている。この防塵構造について
は、後に詳述する。また、表示画面１０の右側の辺を除
く３辺、つまり、上下両側の辺及び左側の辺の外側には
再帰性反射体としての再帰性反射シート７が設けられて
いる。

【００１８】図２は、光学ユニット１ａ，１ｂにおける
光学系の構成及び光路を示す斜視図である。両光学ユニ
ット１ａ，１ｂは同じ光学系を有している。光学ユニッ
ト１ａ，１ｂは、赤外線レーザ光を出射するレーザダイ
オード（ＬＤ）からなる発光素子１１と、発光素子１１
からのレーザ光を平行光にするためのコリメーションレ
ンズ１２と、再帰性反射シート７からの反射光を受光す
るフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光素子１３と、
受光素子１３への入射光を制限するためのスリット１４
ａを有するスリット板１４と、発光素子１１からのレー
ザ光を角度走査するための例えば４角柱状のポリゴンミ
ラー１５と、アパーチャ１６ａによりコリメーションレ
ンズ１２からポリゴンミラー１５への投射光を制限する
と共に、ポリゴンミラー１５を介した再帰性反射シート
７からの反射光を受光素子１３側へ反射するアパーチャ
ミラー１６と、アパーチャミラー１６での反射光を集束
させるための集光レンズ１７と、ポリゴンミラー１５を
回転させるモータ１８と、これらの各光学部材を取付け
固定するための光学ユニット本体１９とを備える。

【００１９】図３、図４は、各光学ユニット１ａ，１ｂ
における防塵構造を示す断面図、側面図である。光学ユ
ニット１ａ，１ｂ内に、上述した光学系を覆うように防
塵カバー２０が設けられている。この防塵カバー２０
は、光学系を覆う内面に無反射処理を施したスチール製
である。防塵カバー２０の内面での反射光がノイズ光と
なることを防止するために、この無反射処理は施されて
いる。

【００２０】ポリゴンミラー１５からの走査光の出射領
域には、この防塵カバー２０が設けられておらず、その
出射領域は光学的開口面２１となっている。この光学的
開口面２１は、光を透過させる材質であれば良く、例え
ば透明ガラスで構成されている。

【００２１】本発明の光走査型タッチパネルでは、この
ような防塵構造により完全に密閉構造となっており、外
部からの塵埃の侵入を防止している。よって、この防塵
構造にて、光学ユニット１ａ，１ｂ内の光学部材への塵
埃の付着を防いでおり、例えば、ポリゴンミラー１５，
アパーチャミラー１６の塵埃の付着に伴う反射率の劣化
が起こらず、Ｓ／Ｎ比の低下を防止できる。

【００２２】次に、この防塵構造（防塵カバー２０）の
取付けについて、図５，図６を参照して説明する。光学
ユニット本体１９には、ガイド用溝２２が形成されてお
り（図５（ａ），図６）、このガイド用溝２２に防塵カ
バー２０が挿入されるようになっている（図５（ｂ），
図６）。防塵カバー２０の先端部２０ａには引っ掛けツ
メ構造が設けられており、ガイド用溝２２に対する防塵
カバー２０の着脱処理を容易にしている。ネジが不要で
あり、光軸調整等のメンテナンス性に優れている。

【００２３】このように本発明の防塵構造では、防塵カ
バー２０と光学ユニット本体１９とが位置決め機構（ガ
イド用溝２２）でガイドされ、しかも、防塵カバー２０
及び光学ユニット本体１９が嵌合されている。よって、
外部からの塵埃の侵入を強固に防止している。また、こ
の防塵構造は光学ユニット１ａ，１ｂに完全に内蔵され
ており、防塵構造を導入しても光学ユニット１ａ，１ｂ
の大型化を引き起こさない。

【００２４】発光素子１１から出射されたレーザ光は、
コリメーションレンズ１２にて平行光にされ、アパーチ
ャミラー１６のアパーチャ１６ａを通過した後、ポリゴ
ンミラー１５の回転によって光学的開口面２１を介して
表示画面１０と実質的に平行である面内を角度走査され
て再帰性反射シート７に投射される。そして、再帰性反
射シート７からの反射光が、ポリゴンミラー１５及びア
パーチャミラー１６にて反射された後、集光レンズ１７
で集束されてスリット板１４のスリット１４ａを通っ
て、受光素子１３に入射される。但し、走査光の経路に
指示物Ｓが存在する場合には投射光が遮断されるため、
反射光が受光素子１３に入射されることはない。

【００２５】各光学ユニット１ａ，１ｂには、各発光素
子１１を駆動する発光素子駆動回路２ａ，２ｂと、各受
光素子１３の受光量を電気信号に変換する受光信号検出
回路３ａ，３ｂと、各ポリゴンミラー１５の動作を制御
して各光学ユニット１ａ，１ｂにおける光走査開始を同
期させる走査同期制御回路４とが接続されている。ま
た、参照符号５は指示物Ｓの位置，大きさを算出すると
共に、装置全体の動作を制御するＭＰＵであり、６はＭ
ＰＵ５での算出結果等を表示する表示装置である。

【００２６】ＭＰＵ５は、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ
に駆動制御信号を送り、その駆動制御信号に応じて発光
素子駆動回路２ａ，２ｂが駆動されて、各発光素子１１
の発光動作が制御される。受光信号検出回路３ａ，３ｂ
は、各受光素子１３での受光信号をＭＰＵ５へ送る。Ｍ
ＰＵ５は、各受光素子１３からの受光信号に基づいて、
指示物Ｓの位置，大きさを算出し、その算出結果を表示
装置６に表示する。なお、表示装置６は表示画面１０を
兼用することも可能である。

【００２７】このような本発明の光走査型タッチパネル
においては、図１に示されているように、例えば光学ユ
ニット１ｂに関して説明すると、光学ユニット１ｂから
の投射光は、受光素子１３に入射する位置から図１上で
反時計方向回りに走査され、再帰性反射シート７の先端
部分で反射される位置（Ｐｓ）に至って実質的な走査開
始位置になる。そして、指示物Ｓの一端に至る位置（Ｐ
１）までは再帰性反射シート７により反射されるが、指
示物Ｓの他端に至る位置（Ｐ２）までの間は指示物Ｓに
よって遮断され、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至る
までは再帰性反射シート７により反射される。

【００２８】次に、光学的開口面２１の設置例について
説明する。図７は、走査光と入射角との関係を示す模式
図である。図７で実線で示すように、光学ユニット１ａ
の設置位置と対角関係になる位置（再帰性反射シート７
への入射角が最大の６０度となる位置）を走査する場合
に、再帰性反射シート７からの反射光が最も小さくな
る。この反射光が最も小さくなる走査光の方向に、その
法線方向が一致または略一致するように、光学的開口面
２１を設けている。よって、反射光が最も小さくなる場
合に、光学的開口面２１の透過率が最も良くなり、Ｓ／
Ｎ比の低下を防ぐことができる。

【００２９】外乱可視光の入射を抑制するために、光学
的開口面２１として可視光カットフィルタを用いた場合
について説明する。図８は、可視光カットフィルタにお
ける入射角と透過率との関係を示すグラフである。図８
から、入射角０度近傍で透過率が最大になることが分か
る。よって、この可視光カットフィルタからなる光学的
開口面２１に反射光が入射角略０度で入射した場合に透
過率が最大になるので、この方向に反射光が最小となる
位置（再帰性反射シート７への入射角が最大となる位
置）を一致させると、Ｓ／Ｎ比が良くなる。この場合に
は、光学的開口面２１の法線方向を走査角６０度とす
る。また、図８より±４５度の入射角の範囲で所定以上
の透過率が得られるので、光学的開口面２１の法線方向
を４５度または略４５度に設定することにより、全走査
範囲内（走査角度０〜９０度）で所定値以上の透過率を
確保することができる。

【００３０】ところで、上述したように、光学的開口面
２１の透過率の観点から考えると、光学的開口面２１の
法線方向をポリゴンミラー１５からの走査光の光軸方向
に一致させることが最適であるが、このように設定する
と、ポリゴンミラー１５からの走査光の一部がこの光学
的開口面２１で正反射してポリゴンミラー１５に戻って
きてノイズとなる可能性がある。例えば、光電変換効率
０．５Ａ／Ｗ，電流電圧変換定数１×１０⁶（Ｖ／Ａ）
倍の電気回路を使用した場合、受光素子１３での受光可
能最低信号レベルを０．２Ｖとしたとき、それは０．４
μＷ（＝０．２÷（１×１０⁶×０．５））の光量に相
当する。発光素子１１での発光パワーを１００μＷとし
た場合、これは０．４％の反射光量に相当する。よっ
て、光学的開口面２１における正反射の反射率が０．４
％であっても、受光信号に大きな影響を及ぼすことが分
かる。

【００３１】そこで、本発明では、図９に示すようにし
て、光学的開口面２１での正反射成分の影響をなくすよ
うにする。光学的開口面２１の法線が、走査光の光軸に
対して上方向または下方向に倒れるようにして、光学的
開口面２１での正反射光を受光素子１３で受光しないよ
うにしている。図９に示す例では、走査光の光軸（実線
Ａ）から、光学的開口面２１の法線方向（破線Ｂ）が上
方向に角度ε／２だけ倒れるように光学的開口面２１を
設定している。このようにしておくと、ポリゴンミラー
１５からの走査光の光学的開口面２１による正反射光
は、入射光軸（実線Ａ）から上方向に角度εだけ離れた
方向（実線Ｃ）に進み、ポリゴンミラー１５を介して受
光素子１３に受光されない。なお、この角度ε／２を開
口面倒れ角という。

【００３２】次に、この開口面倒れ角の設定について考
察する。光学的開口面２１からの正反射光が受光素子１
３に入射されないためには、図１０に示すように、アパ
ーチャミラー１６から受光レンズ１７までの距離をＤ、
アパーチャミラー１６からポリゴンミラー１５までの距
離をＬ、ポリゴンミラー１５から光学的開口面２１まで
の距離をｄＬ、受光レンズ１７の半径をＢとした場合、
以下の条件（１）を満たすようにすれば良い。このよう
な条件（１）を満たすように開口面倒れ角を設定するこ
とにより、上述したような正反射の影響をなくすことが
可能である。ｔａｎ^-1（Ｂ／（Ｄ＋Ｌ＋ｄＬ））＜ε …（１）

【００３３】この開口面倒れ角の設定の具体例について
説明する。図１１に示すように、再帰性反射シート７の
幅を１５ｍｍとした場合、そこから１５００ｍｍ離れた
受光レンズ１７が設けられている位置での視野角±θは
以下のようになる。 ±θ＝±ｔａｎ^-1（７．５／１５００）＝±０．２８６（度）

【００３４】従って、光学的開口面２１の開口面倒れ角
（ε／２）を０．３度に設定すると、その値は、前記視
野角±θの１／２（＝±０．１４３）よりも大きくな
り、正反射の影響を防止できる。また、光学的開口面２
１におけるこの程度の大きさの倒れでは、ε／２が０に
近いので、その透過率はほとんど減衰せず、透過率につ
いて問題とならない。

【００３５】以下、本発明の他の実施の形態について説
明する。７００ｎｍ以上の波長域の光を選択的に透過す
る特性を持つ樹脂製の可視光カットフィルタにて、防塵
カバー２０を構成する。このようにした場合には、防塵
機能に加えて、蛍光灯，白熱灯等からの外乱光を遮断す
る機能も果たせる。

【００３６】樹脂製の可視光カットフィルタ材料に赤外
線反射膜を塗布して作製され、発光素子１１からのレー
ザ光と同じ波長域の光のみを選択的に透過する樹脂製の
バンドパスフィルタにて、防塵カバー２０を構成する。
このようにした場合には、防塵機能に加えて、蛍光灯，
白熱灯等からの外乱光を遮断する機能も果たせる。

【００３７】光学的開口面２１に反射防止膜を設ける。
このようにした場合には、光学的開口面２１での反射が
抑制され、正反射の影響をなくすことができる。

【００３８】図１２は、光学ユニット１ａ，１ｂの断面
図であり、防塵構造（防塵カバー２０）は、ポリゴンミ
ラー１５を覆う部分が曲面部となっており、その曲面部
の形状は、ポリゴンミラー１５の外接円（図１２に破線
で示す）と同心円状になっている。よって、ポリゴンミ
ラー１５の回転によって生じる気流を滑らかにできる。
この結果、気流音の発生を低減できるので、騒音対策と
なる。

【００３９】アパーチャミラー１６からの拡散光が防塵
カバー２０の内面で反射してノイズ光となり、そのノイ
ズ光がポリゴンミラー１５まで到達して、正確な検出処
理を行えない可能性がある。よって、以下のような構成
にして、ノイズ光の影響をなくす。

【００４０】図１３は、このようなノイズ光対策を施し
た光学ユニットの一例の構成図である。アパーチャミラ
ー１６からポリゴンミラー１５へ向かう光路に平行に沿
わせた態様で、防塵カバー２０の内面に無反射シート２
３が設けられている。よって、ノイズ光となるアパーチ
ャミラー１６からの拡散光は、この無反射シート２３で
吸収または散乱されて、ポリゴンミラー１５まで到達し
ない。この結果、検出精度の向上を図れる。

【００４１】図１４は、このようなノイズ光対策を施し
た光学ユニットの他の例の構成図である。ポリゴンミラ
ー１５の外接円の近傍まで防塵カバー２０が突出してお
り、その突出部２０ｂの表面（アパーチャミラー１６側
の面）及び裏面（ポリゴンミラー１５側の面）に無反射
シート２３が設けられている。よって、ノイズ光となる
アパーチャミラー１６からの拡散光は、この表面側の無
反射シート２３で吸収または散乱されて、ポリゴンミラ
ー１５まで到達しない。また、この無反射シート２３の
縁を通ってポリゴンミラー１５に到達するノイズ光が存
在した場合でも、その反射光は、この裏面側の無反射シ
ート２３で吸収または散乱されて、受光素子１３まで到
達しない。この結果、検出精度の向上を図れる。

【００４２】最後に、本発明の光走査型タッチパネルに
よる指示物Ｓの位置，大きさの算出動作について説明す
る。図１５は、光走査型タッチパネルの実施状態を示す
模式図である。但し、図１５では光学ユニット１ａ，１
ｂ、再帰性反射シート７，表示画面１０以外の構成部材
は図示を省略している。また、指示物Ｓとして指を用い
た場合を示している。

【００４３】ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御する
ことにより、光学ユニット１ａ，１ｂ内の各ポリゴンミ
ラー１５を回転させて、各発光素子１１からのレーザ光
を角度走査する。この結果、再帰性反射シート７からの
反射光が各受光素子１３に入射する。このようにして各
受光素子１３に入射した光の受光量は受光信号検出回路
３ａ，３ｂの出力である受光信号として得られる。

【００４４】なお、図１５において、θ00，φ00は走査
基準線から各受光素子までの角度を、θ０，φ０は走査
基準線から再帰性反射シート７の端部までの角度を、θ
１，φ１は走査基準線から指示物Ｓの基準線側端部まで
の角度を、θ２，φ２は走査基準線から指示物Ｓの基準
線と逆側端部までの角度をそれぞれ示している。

【００４５】表示画面１０上の走査光の光路に指示物Ｓ
が存在する場合には、光学ユニット１ａ，１ｂから投射
された光の指示物Ｓからの反射光は各受光素子１３に入
射されない。従って、図１５に示されているような状態
では，走査角度が０°からθ０までの間では光学ユニッ
ト１ａ内の受光素子１３には反射光は入射されず、走査
角度がθ０からθ１までの間ではその受光素子１３に反
射光が入射され、走査角度がθ１からθ２までの間では
その受光素子１３に反射光が入射されない。同様に、走
査角度が０°からφ０までの間では光学ユニット１ｂ内
の受光素子１３には反射光は入射されず、走査角度がφ
０からφ１までの間ではその受光素子１３に反射光が入
射され、走査角度がφ１からφ２までの間ではその受光
素子１３に反射光が入射されない。

【００４６】次に、このようにして求めた遮断範囲か
ら、指示物Ｓ（本例では指）の中心位置（指示位置）の
座標を求める処理について説明する。まず、三角測量に
基づく角度から直交座標への変換を説明する。図１６に
示すように、光学ユニット１ａの位置を原点Ｏ、表示画
面１０の右辺，上辺をＸ軸，Ｙ軸に設定し、基準線の長
さ（光学ユニット１ａ，１ｂ間の距離）をＬとする。ま
た、光学ユニット１ｂの位置をＢとする。表示画面１０
上の指示物Ｓが指示した中心点Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）が、光
学ユニット１ａ，１ｂからＸ軸に対してθ，φの角度で
それぞれ位置している場合、点ＰのＸ座標Ｐｘ，Ｙ座標
Ｐｙの値は、三角測量の原理により、それぞれ以下の
（２），（３）式のように求めることができる。Ｐｘ（θ，φ）＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）Ｐｙ（θ，φ）＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（３）

【００４７】ところで、指示物Ｓ（指）には大きさがあ
るので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち下がりの
タイミングでの検出角度を採用した場合、図１７に示す
ように、指示物Ｓ（指）のエッジ部の４点（図１７のＰ
１〜Ｐ４）を検出することになる。これらの４点は何れ
も指示した中心点（図１７のＰｃ）とは異なっている。
そこで、以下のようにして中心点Ｐｃの座標（Ｐｃ
ｘ，Ｐｃｙ）を求める。Ｐｃｘ，Ｐｃｙは、それぞれ以
下の（４），（５）式のように表せる。Ｐｃｘ（θ，φ）＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（４）Ｐｃｙ（θ，φ）＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（５）

【００４８】そこで、（４），（５）式で表されるθ１
＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２を上記（２），（３）式の
θ，φとして代入することにより、指示された中心点Ｐ
ｃの座標を求めることができる。

【００４９】なお、上述した例では、最初に角度の平均
値を求め、その角度の平均値を三角測量の変換式
（２），（３）に代入して、指示位置である中心点Ｐｃ
の座標を求めるようにしたが、最初に三角測量の変換式
（２），（３）に従って走査角度から４点Ｐ１〜Ｐ４の
直交座標を求め、求めた４点の座標値の平均を算出し
て、中心点Ｐｃの座標を求めるようにすることも可能で
ある。また、視差、及び、指示位置の見易さを考慮し
て、指示位置である中心点Ｐｃの座標を決定することも
可能である。

【００５０】ところで、各ポリゴンミラー１５の走査角
速度が一定である場合には、時間を計時することにより
走査角度の情報を得ることができる。図１８は、受光信
号検出回路３ａからの受光信号と、光学ユニット１ａ内
のポリゴンミラー１５の走査角度θ及び走査時間Ｔとの
関係を示すタイミングチャートである。ポリゴンミラー
１５の走査角速度が一定である場合、その走査角速度を
ωとすると、走査角度θ及び走査時間Ｔには、下記
（６）式に示すような比例関係が成り立つ。 θ＝ω×Ｔ …（６）

【００５１】よって、受光信号の立ち下がり，立ち上が
り時の角度θ１，θ２は、それぞれの走査時間ｔ１，ｔ
２と下記（７），（８）式の関係が成り立つ。 θ１＝ω×ｔ１ …（７） θ２＝ω×ｔ２ …（８）

【００５２】従って、ポリゴンミラー１５の走査角速度
が一定である場合には、時間情報を用いて、指示物Ｓ
（指）の遮断範囲及び座標位置を計測することが可能で
ある。

【００５３】また、本発明の光走査型タッチパネルで
は、計測した遮断範囲から指示物Ｓ（指）の大きさ（断
面長）を求めることも可能である。図１９は、この断面
長計測の原理を示す模式図である。図１９において、Ｄ
１，Ｄ２はそれぞれ光学ユニット１ａ，１ｂから見た指
示物Ｓの断面長である。まず、光学ユニット１ａ，１ｂ
の位置Ｏ（０，０），Ｂ（Ｌ，０）から指示物Ｓの中心
点Ｐｃ（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）までの距離ＯＰｃ（ｒ１），
ＢＰｃ（ｒ２）が、下記（９），（１０）式の如く求め
られる。ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2 …（９）ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2 …（１０）

【００５４】断面長は距離と遮断角度の正弦値との積で
近似できるので、各断面長Ｄ１，Ｄ２は、下記（１
１），（１２）式に従って計測可能である。Ｄ１＝ｒ１・２ｓｉｎｄθ／２＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2・２ｓｉｎｄθ／２ …（１１）Ｄ２＝ｒ２・２ｓｉｎｄφ／２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2・２ｓｉｎｄφ／２ …（１２）

【００５５】なお、θ，φ≒０である場合には、ｓｉｎ
ｄθ≒ｄθ≒ｔａｎｄθ，ｓｉｎｄφ≒ｄφ≒ｔａｎｄ
φと近似できるので、（１１），（１２）式においてｓ
ｉｎｄθ，ｓｉｎｄφの代わりに、ｄθまたはｔａｎｄ
θ，ｄφまたはｔａｎｄφとしても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明では、光学ユニッ
トに防塵構造が設けられているので、外部の塵埃が光学
ユニット内に入って内部の光学部材に付着することがな
く、塵埃付着に伴う光学部材の特性の劣化を防止でき、
指示物の位置を正確に検出できる。

【００５７】また、光量が最小となる再帰性反射体から
の反射光が、光学的開口面に略垂直に入射されるように
したので、光量が最小となる反射光を効率良く受光で
き、検出精度の向上を図れる。

【００５８】また、光学的開口面の法線を、走査光の光
軸に対して傾斜させたので、光学ユニットから出射され
た走査光が光学的開口面で正反射されて光学ユニットに
入射されることを防止でき、検出精度の向上を図れる。

【００５９】また、走査光の光軸に対する光学的開口面
の法線の傾斜角を受光部の視野角の半分より大きくなる
ようにしたので、受光部に視野角制限を行った場合に
も、その視野角制限に支障を及ぼさない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示
す模式図である。

【図２】光学ユニットにおける光学系の構成及び光路を
示す斜視図である。

【図３】光学ユニットにおける防塵構造を示す断面図で
ある。

【図４】光学ユニットにおける防塵構造を示す側面図で
ある。

【図５】防塵構造の取付け工程を示す断面図である。

【図６】防塵構造の取付け状態を示す断面図である。

【図７】表示画面に対する走査光と入射角との関係を示
す模式図である。

【図８】可視光カットフィルタにおける入射角と透過率
との関係を示すグラフである。

【図９】ポリゴンミラーと光学的開口面との位置関係を
示す図である。

【図１０】光学距離の関係を示す図である。

【図１１】視野角の大きさを示す図である。

【図１２】光学ユニットにおける防塵構造の曲面部を示
す断面図である。

【図１３】ノイズ光対策を施した光学ユニットの一例の
構成図である。

【図１４】ノイズ光対策を施した光学ユニットの他の例
の構成図である。

【図１５】光走査型タッチパネルの実施状態を示す模式
図である。

【図１６】座標検出のための三角測量の原理を示す模式
図である。

【図１７】指示物及び遮断範囲を示す模式図である。

【図１８】受光信号と走査角度と走査時間との関係を示
すタイミングチャートである。

【図１９】断面長計測の原理を示す模式図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ光学ユニット５ＭＰＵ７再帰性反射シート１０表示画面（座標面）１１発光素子１３受光素子１５ポリゴンミラー１６アパーチャミラー１９光学ユニット本体２０防塵カバー２１光学的開口面２２ガイド用溝２３無反射シートＳ指示物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中沢文彦神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者山口伸康神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5B068 AA22 AA32 BB20 BC04 BE06 CC11 5B087 AA02 AC15 CC12 CC25 CC26 CC34 DJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定領域の外側に設けた光再帰性反射体
と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度
走査する光走査部及び該光走査部による走査光の前記光
再帰性反射体での反射光を受光する受光部を有する複数
の光学ユニットとを備え、前記所定領域に指示物で形成
される走査光の遮断位置を走査角度に対応した前記受光
部の受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネル
において、前記光学ユニットは、その走査光の領域に光
学的開口面を有する防塵構造を備えることを特徴とする
光走査型タッチパネル。
【請求項２】前記光学的開口面の法線方向が、前記反
射光の光量が最小となる走査光の方向に実質的に等しい
請求項１記載の光走査型タッチパネル。
【請求項３】前記光学的開口面の法線が、走査光の光
軸に対して傾斜している請求項１記載の光走査型タッチ
パネル。
【請求項４】走査光の光軸に対する前記法線の傾斜角
が、前記受光部の視野角の半分より大きい請求項３記載
の光走査型タッチパネル。