JP2000293311A

JP2000293311A - 光走査型タッチパネル

Info

Publication number: JP2000293311A
Application number: JP10066699A
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: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: JP4097353B2

Abstract

(57)【要約】【課題】指示物の位置検出のＳ／Ｎ比を向上できる光
走査型タッチパネルを提供する。【解決手段】光学ユニット１ａ，１ｂから光を表示画
面１０上に走査させ、再帰性反射シート７からの反射光
を光学ユニット１ａ，１ｂで受光し、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受
光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルであっ
て、入射角が小さい領域には入射角が小さい場合に最も
強い光再帰性反射特性を有する低入射角用の再帰性反射
シート７ａを設け、入射角が大きい領域には入射角が大
きい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する高入射角
用の再帰性反射シート７ｂを設けている。

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反射光を検知し、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
られた光再帰性反射体と、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、その走査光の光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、その走査光の光再帰性反
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、光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、光再帰性反射体の光再帰性反射
特性が指示物の位置検出のＳ／Ｎ比に大きな影響を与え
るが、この光再帰性反射特性は光の入射角に応じて変化
する。よって、１種類の光再帰性反射特性を有する光再
帰性反射体を用いている従来の光走査型タッチパネルで
は、走査光の入射角によって光再帰性反射特性が悪くな
ることがあり、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比が低くなる
という問題がある。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射
体を設けることにより、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比を
向上でき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】本発明の他の目的は、走査光の入射角が略
０度になるように光再帰性反射体を構成することによ
り、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比を向上できる光走査型
タッチパネルを提供することにある。

【０００８】本発明の更に他の目的は、光再帰性反射体
を保護する保護材を設けることにより、水分，粉塵等に
よる光再帰性反射特性の劣化を防止できて、指示物の位
置検出のＳ／Ｎ比を向上できる光走査型タッチパネルを
提供することにある。

【０００９】

【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、前記光再帰性反射体は、光再帰性反射特性
が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせて構成して
あることを特徴とする。

【００１０】請求項１の光走査型タッチパネルにあって
は、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を
組み合わせており、例えば、光走査において入射角が小
さい領域には入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反
射特性を有する光再帰性反射体を設け、光走査において
入射角が大きい領域には入射角が大きい場合に最も強い
光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設けてい
る。よって、入射角に応じて最適な光再帰性反射特性を
有することができ、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上
を図れる。

【００１１】請求項２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
光再帰性反射体の一部は、走査光の入射角が実質的に０
度になるように、その入射面を傾斜させてあることを特
徴とする。

【００１２】請求項２の光走査型タッチパネルにあって
は、光再帰性反射体への入射角が実質的に０度になるよ
うにしており、光走査において入射角が大きい領域にあ
っても入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性
を有する光再帰性反射体を設けて、指示物の位置検出の
Ｓ／Ｎ比の向上を図れる。

【００１３】請求項３に係る光走査型タッチパネルは、
請求項１または２において、前記光再帰性反射体の表面
に、前記光再帰性反射体を保護する保護材を設けてある
ことを特徴とする。

【００１４】請求項３の光走査型タッチパネルにあって
は、光再帰性反射体を保護する保護材を設けており、光
再帰性反射体が水分，粉塵等から保護される。

【００１５】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、前記保護材の表面に光反射防止処理
を施してあることを特徴とする。

【００１６】請求項４の光走査型タッチパネルにあって
は、保護材の表面に光反射防止処理を施しており、保護
材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の
位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。

【００１７】請求項５に係る光走査型タッチパネルは、
請求項４において、前記光再帰性反射体への走査光の任
意の入射角に対して、前記保護材の光反射防止処理を最
適化してあることを特徴とする。

【００１８】請求項５の光走査型タッチパネルにあって
は、光再帰性反射体での任意の入射角に対して、保護材
の光反射防止処理を最適化しており、保護材の表面での
反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ
／Ｎ比の向上を図れる。

【００１９】請求項６に係る光走査型タッチパネルは、
請求項３において、前記保護材は、走査光の向きを変え
る偏向機能を有することを特徴とする。

【００２０】請求項６の光走査型タッチパネルにあって
は、保護材は、走査光の向きを変える偏向機能を有して
おり、保護材によって光再帰性反射体に対する入射角を
調整して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れ
る。

【００２１】

【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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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光再
帰性反射体としての再帰性反射シート７が、筐体８に固
定された態様で設けられている。本発明では、この再帰
性反射シート７は、光再帰性反射特性が異なる２種類の
再帰性反射シート７ａ，７ｂを組み合わせて構成されて
いる。入射角が小さくなる領域（左側の辺の全域及び上
下両側の辺の光学ユニット１ａ，１ｂに近い右側の領
域）には、入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射
特性を有する低入射角用の再帰性反射シート７ａが設け
られ、入射角が大きくなる領域（上下両側の辺の光学ユ
ニット１ａ，１ｂから遠い左側の領域）には、入射角が
大きい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する高入射
角用の再帰性反射シート７ｂが設けられている。これら
の再帰性反射シート７ａ，７ｂの詳細については後述す
る。

【００２５】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（７ａ，７ｂ）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１４ａ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（７ａ，７ｂ）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。

【００２６】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（７
ａ，７ｂ）に投射される。そして、再帰性反射シート７
（７ａ，７ｂ）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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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（７
ａ）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（Ｐ１）までは再帰性反射シート７（７ａ）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（７ａ，
７ｂ）により反射される。

【００３０】次に、本発明の特徴部分をなす再帰性反射
シート７について説明する。図３は、本発明の光走査型
タッチパネルの主要部の構成を示す模式図である。再帰
性反射シート７は、前述したように、低入射角用の再帰
性反射シート７ａと高入射角用の再帰性反射シート７ｂ
とで構成されており、図３に示すように、入射角が０度
から３０度の領域には低入射角用の再帰性反射シート７
ａが設けられ、入射角が３０度を超える（最大６０度）
の領域には高入射角用の再帰性反射シート７ｂが設けら
れている。

【００３１】図４は、両再帰性反射シート７ａ，７ｂに
おける光再帰性反射特性を示すグラフである。図４にお
いて、横軸は入射角（度）、縦軸は反射光糧（μＷ）を
表しており、●−●は低入射角用の再帰性反射シート７
ａの光再帰性反射特性、○−○は高入射角用の再帰性反
射シート７ｂの光再帰性反射特性を示している。図４か
ら、低入射角用の再帰性反射シート７ａは入射角が増加
するにつれて光再帰性反射特性が低下し、高入射角用の
再帰性反射シート７ｂは入射角が５０度程度まで増加す
るにつれて光再帰性反射特性が上昇し、入射角が約３０
度である場合に、両再帰性反射シート７ａ，７ｂの光再
帰性反射特性が一致することが分かる。よって、図３に
示すように、入射角が０度から３０度までの領域では低
入射角用の再帰性反射シート７ａを使用し、入射角が３
０度より大きい領域では高入射角用の再帰性反射シート
７ｂを使用することにより、指示物Ｓの位置検出のＳ／
Ｎ比を向上することが可能である。

【００３２】図５は、両再帰性反射シート７ａ，７ｂの
境界部分の拡大図である。この境界部分では、光走査順
序が早い方の再帰性反射シート７ａが遅い方の再帰性反
射シート７ｂの上方になるように両再帰性反射シート７
ａ，７ｂが重なり合っている。よって、境界部分で両再
帰性反射シート７ａ，７ｂを重ね合わせているので、こ
の境界部分において反射光を検出できなくなる事態を防
止できる。このような境界部分の構成は、走査光のビー
ムサイズが小さい場合には特に必要である。なお、境界
部分で隣合う再帰性反射シート７ａ，７ｂの間に空隙が
生じないようにしておけば良く、図６に示すように両再
帰性反射シート７ａ，７ｂが接するような境界部分の構
成であっても良い。

【００３３】なお、上述した例では、光再帰性反射特性
が異なる２種類の再帰性反射シート７ａ，７ｂの組合せ
にて光再帰性反射体を構成したが、光再帰性反射特性が
異なる３種類以上の再帰性反射シートを組み合わせて光
再帰性反射体を構成しても良いことは勿論である。

【００３４】図７，図８は、本発明の他の光走査型タッ
チパネルの主要部の構成を示す模式図，断面図である。
図７，図８において、図３，図５と同一部分には同一番
号を付している。この例では、筐体８の溝８ａにガイド
され、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）を覆うよう
に、フッ素テフロン（登録商標）系樹脂からなる保護カ
バー２１が設けられている。

【００３５】このような保護カバー２１を設けることに
より、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）が水分，粉塵
等に対して保護されるので、水分，粉塵等の付着による
再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）の特性の劣化を防止
することが可能である。

【００３６】このような保護カバー２１をほとんど全て
の光が通過して再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）から
十分な光量の反射光が得られるように、保護カバー２１
の表面には反射防止処理を施しておくことが好ましい。
図９は、この反射防止処理を示す断面図であり、例え
ば、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）の光入射面に反
射防止膜２２が形成されている。このような反射防止処
理を施しておくことにより、走査光の保護カバー２１表
面での反射を防止でき、その反射に伴う再帰性反射シー
ト７（７ａ，７ｂ）での反射光のレベル低下を抑制で
き、Ｓ／Ｎ比の向上につながる。

【００３７】このような反射防止処理（反射防止膜２２
の形成）にあって、反射防止膜２２での走査光の光路長
がλ／４（λ：走査光の波長）になるように反射防止膜
２２の膜厚を制御することにより、任意の入射角に対し
て反射防止特性を最適に設定することができる。よっ
て、Ｓ／Ｎ比が低い（反射光量が少ない）入射角に対す
る反射防止特性が最適化するように、例えば図４に示す
ような特性を有する低入射角用の再帰性反射シート７ａ
を使用する場合にその反射光量が少なくなる１５〜３０
度の入射角の範囲で反射防止特性の最適化を図るように
した場合、その入射角での指示物Ｓの位置検出のＳ／Ｎ
比を向上することが可能である。

【００３８】図１０は、本発明の更に他の光走査型タッ
チパネルの主要部の構成を示す模式図、図１１は、図１
０の部分拡大図である。図１０，図１１において、図
７，図８と同一部分には同一番号を付している。この例
では、走査光の入射角が大きくなる（３０度を超える）
領域にあっては、入射角が略０度になるように傾斜させ
て複数の低入射角用の再帰性反射シート７ａを設けてい
る。これらの各再帰性反射シート７ａは、５〜６ｍｍ程
度のピッチで列状に配設された各支持材２３で固定され
ている。なお、入射角が小さい（３０度以下）領域にお
ける構成は、図７，図８に示した例と同じである。

【００３９】このような例では、本来であれば入射角が
大きくなるような領域においても、再帰性反射シート７
（７ａ）への入射角を略０度にでき、指示物Ｓの位置検
出のＳ／Ｎ比を向上することが可能である。

【００４０】図１２は、本発明の更に他の光走査型タッ
チパネルの主要部の構成を示す模式図、図１３は、図１
２の部分拡大断面図である。図１２，図１３において、
図７，図８と同一部分には同一番号を付している。この
例では、光再帰性反射体としてすべての領域において低
入射角用の再帰性反射シート７ａが設けられており、入
射角が大きくなる（３０度を超える）領域にあって、低
入射角用の再帰性反射シート７ａの上面を、光の偏向機
能を有する偏向機能付き保護カバー２４で覆っている。
この偏向機能付き保護カバー２４は、例えばプリズムシ
ートを使用できる。なお、入射角が小さい（３０度以
下）領域における構成は、図７，図８に示した例と同じ
である。

【００４１】このように構成した場合には、本来であれ
ば入射角が大きくなるような領域においても、図１３に
示すように偏向機能付き保護カバー２４によって、再帰
性反射シート７（７ａ）への入射角を略０度にでき、指
示物Ｓの位置検出のＳ／Ｎ比を向上することが可能であ
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１４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１４では光学ユニット１ａ，１
ｂ、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ），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１４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（７ａ，７ｂ）の端部ま
での角度を、θ１，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１４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１５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
（１），（２）式のように求めることができる。Ｐｘ（θ，φ）＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（１）Ｐｙ（θ，φ）＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）

【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１６に示す
ように、指示物Ｓ（指）のエッジ部の４点（図１６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１６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（３），（４）式のように表せる。Ｐｃｘ（θ，φ）＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（３）Ｐｃｙ（θ，φ）＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（４）

【００４８】そこで、（３），（４）式で表されるθ１
＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２を上記（１），（２）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
（１），（２）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
（１），（２）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１７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
（５）式に示すような比例関係が成り立つ。 θ＝ω×Ｔ …（５）

【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（６），（７）式の関係が成り立つ。 θ１＝ω×ｔ１ …（６） θ２＝ω×ｔ２ …（７）

【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１８は、この断面
長計測の原理を示す模式図である。図１８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（８），（９）式の如く求めら
れる。ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2 …（８）ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2 …（９）

【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
０），（１１）式に従って計測可能である。Ｄ１＝ｒ１・２ｓｉｎｄθ／２＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2・２ｓｉｎｄθ／２ …（１０）Ｄ２＝ｒ２・２ｓｉｎｄφ／２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2・２ｓｉｎｄφ／２ …（１１）

【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、（１０），（１１）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、光再帰性反
射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせるよ
うにしたので、入射角に応じて最適な光再帰性反射特性
を有することができ、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向
上を図ることが可能である。

【００５７】また、光走査における入射角が大きい領域
において光再帰性反射体への入射角が実質的に０度にな
るようにしたので、本来は入射角が大きい領域にあって
も入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有
する光再帰性反射体を設けることができ、指示物の位置
検出のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能である。

【００５８】また、光再帰性反射体を保護する保護材を
設けるようにしたので、光再帰性反射体を水分，粉塵等
から保護することが可能である。

【００５９】また、保護材の表面に光反射防止処理を施
すようにしたので、保護材の表面での反射による光量低
下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図
ることが可能である。

【００６０】また、光再帰性反射体での任意の入射角に
対して、保護材の光反射防止処理を最適化するようにし
たので、保護材の表面での反射による光量低下を抑制し
て、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可
能である。

【００６１】また、保護材が、光の向きを変える偏向機
能を有するようにしたので、保護材によって光再帰性反
射体に対する入射角を調整して、指示物の位置検出のＳ
／Ｎ比の向上を図ることが可能である。

【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】本発明の光走査型タッチパネルの主要部の構成
を示す模式図である。

【図４】２種類の再帰性反射シートの光再帰性反射特性
を示すグラフである。

【図５】２種類の再帰性反射シートの境界部分の拡大図
である。

【図６】２種類の再帰性反射シートの境界部分の拡大図
である。

【図７】本発明の他の光走査型タッチパネルの主要部の
構成を示す模式図である。

【図８】本発明の他の光走査型タッチパネルの主要部の
構成を示す断面図である。

【図９】保護カバーの反射防止処理を示す断面図であ
る。

【図１０】本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主
要部の構成を示す模式図である。

【図１１】図１０の部分拡大図である。

【図１２】本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主
要部の構成を示す模式図である。

【図１３】図１２の部分拡大断面図である。

【図１４】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１５】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１６】指示物及び遮断範囲を示す模式図である。

【図１７】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１８】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７ａ低入射角用の再帰性反射シート７ｂ高入射角用の再帰性反射シート８筐体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２１保護カバー２２反射防止膜２３支持材２４偏向機能付き保護カバー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） 2H089 HA40 JA10 QA16 TA16 TA17 TA18 UA09 2H093 NC50 NC53 NC72 ND60 NE06 5B068 AA04 AA22 AA33 BB20 BC04 5B087 AA02 AC15 CC02 CC03 CC05 CC09 CC12 CC15 CC34

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、前記光再帰性反射体は、光再帰性反射特性が
異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせて構成してあ
ることを特徴とする光走査型タッチパネル。
【請求項２】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、前記光再帰性反射体の一部は、走査光の入射
角が実質的に０度になるように、その入射面を傾斜させ
てあることを特徴とする光走査型タッチパネル。
【請求項３】前記光再帰性反射体の表面に、前記光再
帰性反射体を保護する保護材を設けてある請求項１また
は２記載の光走査型タッチパネル。
【請求項４】前記保護材の表面に光反射防止処理を施
してある請求項３記載の光走査型タッチパネル。
【請求項５】前記光再帰性反射体への走査光の任意の
入射角に対して、前記保護材の光反射防止処理を最適化
してある請求項４記載の光走査型タッチパネル。
【請求項６】前記保護材は、走査光の向きを変える偏
向機能を有する請求項３記載の光走査型タッチパネル。