JPH01268224A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はタッチパネルに用いて好適な座標入力装置に
関する。

〔発明の概要〕

この発明はタッチパネルに用いて好適な座標入力装置に
係り、四辺形の座標面と、この座標面の少くとも２つの
略隅部に配設された走査型光送受手段と、座標面の少く
とも２辺に沿って設けた光回帰性反射体とを具備し、少
くとも２つの走査型光送受手段の受光出力信号により、
座標面の座標位置を検知する様にして分解能が高く、周
囲ノイズに影響されず、構造簡単で廉価な座標入力装置
を得る様にしたものである。

〔従来の技術〕

従来から座標入力装置としてキーボードやデジタイザと
して利用可能な画面上を指でタッチするるだけで入力で
きるタッチパネル装置が種々提案されている。第６図〜
第１２図は夫々その一例である。

すなわち、第６図は抵抗シート方式、第７図はマ）　Ｉ
Ｊソックス式の構造を概略的に示すものであって、いず
れもその基本構造は第８図のように構成される。第８図
において、（１）はフィルム電極、（２）はガラス電極
であって、フィルム電極（１）は透明なフィルム（３）
と、このフィルム（３）の一方（指で押される側）に設
けられたハードコード層（４）と、フィルム（３）の他
方に設けられたネザ等の透明電極（５）とから成り、ガ
ラス電極（２）はフィルト又はガラス基板（６）と、透
明電極（５）と対向するよ゛うにフィルム又はガラス基
板（６）上に設けられた透明電極（７）と、この透明電
極（７）上に隔置された微小な点状のドツトスペーサ或
いはフィルムインシュレータ（８）とから成る。フィル
ム電極（１）は指で押して入力する側すなわち可動電極
であり、ガラス電極（２）は表示体側すなわち固定電極
側である。このようにして構成されたフィルム電極（１
）及びガラス電極（２）は第９図に示すように陰極線管
（ＣＲＴ）（９）上に取付けられる。なお、第６図及び
第７図において、（１０ａ）は透明電極（７）を引き出
すリード、（１０ｂ）　　は透明電極を引き出すリード
、（１１）はこのリード（１０ａ）（１０ｂ）　　を外
部と接続するコネクク接続部である。

そして、指やペンで表面のハードコード層（４）を裏側
のフィルム基板又はガラス基板（６）に向かって押すと
、透明電極（５）と（７）が接触し、一対の電極か導通
する。接触した点のＸ−Ｙ座標はホスト・コンピュータ
（図示せず）に供給され位置決定がなされる。

第１０図は光学方式（キャロル方犬）の構造を概略的に
示・ずものであって、米国特許４．２６７、４４３号公
報にし必ささている。表示画面の周辺に位置するように
プリント回路基板（１２）上に配列された複数個の発光
ダイオード（１３）が赤外線ビームを発光し、その反対
側のプリント回路基板（１４）上に配列された複数個の
フォト・トランジスタ（１５）が受光し、また、プリン
ト回路長□板（１６）上に配列された複数個の発光ダイ
オード（１３）が赤外線ビームを発光し、その反対側の
プリント回路基板（１７）上に配列された複数個のフォ
ト・トランジスタ（１５）が受光して赤外線ビームの格
子を作る。光軸に沿った各フォト・トランジスタ（１５
）と発光ダイオード（１３）には個別のアドレスを割り
付けである。アドレスを指定して各発光ダイオード（１
３）とこれに対になっているフォト・トランジスタ（１
５）を順次切換えることにより、どの発光ダイオード（
１３）が発光し、反対側のどのフォト・トランジスタ（
１５）がその光を検出することになっているかがわかる
。

指やペンで表示画面に触れると、これが赤外線ビームを
遮断する。遮断された光ビームのＸ−Ｙ座標はホスト・
コンピュータに送られ、位置決定される。なお、赤外線
ビームがつくる光格子面に指を置いてビームを遮断する
構造のため、センス面（光格子面）は平面である。また
、（１８）は導通させたい発光ダイオード（１３）及び
フォト・トランジスタ（１５）を選択するための切り替
え回路用ＩＣである。

第１１図は誘導方式（容量方式）の構造を概略的に示す
もので、ガラス基板（１９）の表面を独立した領域に細
分化し、それぞれの領域に透明電極（２０）を形成する
。そして、領域の１つに指が触れると、人体の容量が回
路に加わり、容量変化を検出した制御部は領域の位置を
識別する。

第１２図は表面波方式（音響方式）の構造を概略的に示
すもので、ガラス基板（２１）の下端に音波発生器（２
２）と音波受信器（２３）を設け、音波発生器。

（２２）がガラス基板（２１）上に表面弾性波を送出し
、ガラス基板（２１）に指を触れると、その表面波が反
射されて音波受信器（２３）に戻ってくる。この戻って
くるまでの時間を計測してタッチ位置を算出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上述した従来のタッチパネル装置は夫々次のよ
うな種々の欠点がある。すなわち、抵抗シート方式及び
マトリックス方式の場合、ド・ソトスペーザ或いはフィ
ルムインシューク（８）により光が散乱して均一な透光
性が得られず、高い透明度が得られないので見に＜＜、
色再現性も悪く、更にすりきす等に弱く、フィルトが汚
れ易いく、タッチ感も悪い欠点があった。また、キャロ
ル方式の場合は光格子面を細かくしようとすると、発光
ダイオード（１３）とフォト・トランジスタ（１５）並
にこれら発光及び受光素子を駆動するアンプや切換用Ｉ
Ｃ（１Ｂ）の数が非常に多くなり、コストア・レプとな
ら、発光ダイオード（１３）の発散角が大きいので、フ
ォト・トランジスタ（１５）側にアンプゲインの大きい
ものが沢山必要で、画面を大型化すれば分解能が落して
、感度が劣化し、外部ノイズで誤動作し易い、更にＣＲ
Ｔのフェース面の４側面に配設したプリント基板（１２
）、　（１４）、　（１６）、　（１７）　　の奥行ｄ
が深くなり、表示装置全体の形状がデザイン的に悪くな
るだけでなく、ＣＲＴのフェース面が奥の方に行き、タ
ッチしに＜＜、ＣＲＴのサイズ毎にプリント基板を変え
なければならないので汎用性のものが得られない。又、
ＣＲＴ表面が曲面であるために視差（バララックス）を
生ずる欠点がある。

また、誘導方式の場合タッチの検出が人間の指の様な導
電性のものに限られ、手袋をはめて触れたり、鉛筆の先
で触れても人力することが出来ず、更にバット数が限、
られてしまう欠点を有する。更に表面波方式では指の様
に大きい物体の中心を求めることが出来ず、高分解能に
するためトランスジユーザを接近して配置すると高価と
なり汚れに対する感度も高くなって読取りの誤りが増加
する欠点を有する。

本発明は叙上の欠点に鑑みなされたものでそのＩ」的と
ずろところは分解能が高く、ノイズに影響されない構造
簡単で廉価な座標人力装置を得るようにしたものである
。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明の座標人力装置はその一例が第１図に示されて
いる様に四辺形の座標面（３７）と、この座標面（３７
）の少くとも２つの略隅部に配設された走査型光送受手
段（３５ａ）、　（３５ｂ）　　と、座標面（３７）の
少くとも２辺に沿って設けた光回帰性反射体く３６）と
を具備し、少くとも２つの走査型光送受手段（３５ａ＞
。

（３５ｂ）　　の受光出力信号により、座標面の座標位
置を検知する様にしたものである。

〔作用〕

この発明の座標人力装置は走査型光送受手段（３５ａ）
、　（３５ｂ）　　から、表示装置（９）の座標面（３
７）の四辺を囲む様に配設した枠体（２４）内面に塗布
或い配設された光回帰性反射体く３６）に向かって射光
された通常な全反射されて受光素子に戻される光ビート
が表示装置（９）の座標面上を指で座序票指示を行うと
、この指で反射ビームは遮断される。この状態を検出し
てＸ及びＹ座標を求める様にしたので、発光及び受光素
子は２組で済み、分解能は回帰性反射面の球径で定まる
ため、簡単な構成で極めて廉価に高分解能の座標人力装
置が得られる。

〔実施例〕

以下、第１図により本発明の座標入力装置をタッチパネ
ル装置に適用した場合を説明する。

第１図でＣＲＴ　（９）の前面に設けられた枠体（以下
ベズルと記す）はＣＲＴ　（９）のフェース面即ち、座
標面（３７）の上下左右の四辺を囲繞する様に配設され
る。このベズル（２４）の内周の右側内面（２４Ｒ）と
上側内面（２４０）　　に光回帰性反射体（３６）を形
成する。この光回帰性反射体（３６）は例えは、第２図
に示す様に直径が７０μ程度の球レンズからなるガラス
或いはアクリル製の透明微細球（４０）をベズル（２４
）の右側内面（２４Ｒ）　　と上側内面（２４１１）　
上に塗布した透明接着層（３８）１に一様に接着させた
もので、どららの方向から入射した光ビーム（３９）も
入射方向に略反射されることになる。

本例の座標入力装置のベズル（２４）の下部隅部には走
査型光送受器（３５ａ）、　（３５ｂ）　　が配設され
ている。

第１図示の例では可動ミラー（２５ａ）、　（２５ｂ）
　　が置かれている。可動ミラー（２５ａ）、　（２５
ｂ）　　の代わりにポリゴンミラー等を配することも出
来る。可動ミラー（２５ａ）、　（２５ｂ）　　は例え
ばファイバオブテックス（２６ａ）、　（２６ｂ）　　
を介してレーザダイオード、或いはＬ　Ｅ　Ｄ　（２８
ａ）、　（２８ｂ）　　に結合され、これら発光素子か
ら発光された光ビーノ、（３９）は可動ミラー（２５ａ
＞。

（２５ｂ）　　で反射され、ベズル（２４）の右側内面
（２４Ｒ）及び上側内面（２４，Ｕ）　　の面内を角度
θ３．θ５で走査する。

この様に光ビーム（３９）を走査するために可動される
可動ミラー（２５ａ、）、　（２５ｂ）　　はクロック
発生回路（３３）からのクロック信号に基づき、ミラー
制御回路（３２）で制御され、ベズル（２４）の左右下
端に設けた可動ミラー（２５ａ）、　（２５ｂ）　　を
同期駆動させる。発光素子（２８ａ）、　（２８ｂ）　
　から光回帰性反射体（３６）に達した光ビーム（３９
）は第２図に示した様に反射されて可動ミラー（２５ａ
）、　（２５ｂ）　位置に達するが、ＣＲＴ（９）の座
標面（３７）に座標入力のために指等をタッチさせると
、光ビームは遮断されて光回線性反射体（３６）に到達
しないために光ビーム（３９）はインターラブドされる
。光回線性反射体（３６）で反射されたか、インターラ
ブドされたかを可動ミラー（２５ａ）。

（２５ｂ）　　に結合されたファイバオブテックス（２
６ａ）。

（２６ｂ）　　を介してホトダイオード或いはホトトラ
ンジスタ等から成る受光素子（２７ａ）、　（２７ｂ）
　　に送光し、受光出力を増幅回路（３０ａ）、　（３
０ｂ）　　で増幅後に座標変換回路（３１ａ）、　（３
１ｂ）　　で座標軸に変換し、インターラブドされた座
標の演算を演算回路（３４）で行うことでフェース面（
３７）の指示点のＸ及びＹ座標を求めることが出来る。

尚（２９ａ）、　（２９ｂ）　　は発光素子（２８ａ）
　、　（２８ｂ　）を発光制御させる制御回路であり、
増幅回路（３０ａ）、　（３０ｂ）　　はミラー制御回
路（３２）により制御されている。又、Ｘ及びＹの座標
は走査角θ６．θ、のｔａｎ　の関数として求めること
が出来る。

上述の例ではＣＲＴ　（９）の座標面（３７）をフラッ
ト面と考えて、ベズル（２４）の左右下端の２個所に走
査型光送受器（３５ａ）、　（３５ｂ）　　を設けたが
、座標面（３７）が曲面を形成している場合には左右下
端の２　個の走査型光送受器（３５ａ）、　（３５ｂ）
　間に１〜２個の走査型光送受器を配設して走査領域を
分割して分担すればよい。

又、上側では光回線性反射体（３６）を構成するために
接着層（３８）上に透明微細球（４０）を付着させた場
合を説明したが、第３図へに示すようにフィルｌ、状の
基板（４１）上に予め透明微細球（４０）をバインダと
共に塗布したフィルムを所定寸法に切りとってベズル（
２４）の内面に貼着させてもよい。

上述の例では、角度情報θ６．θ、からＸ及びＹ座標を
求めたが、光回線性反射体（３６）を第３図Ｂ。

Ｃに示す様にバーコード（４２）化して位置情報をコー
ド化して置けば受光素子（２８ａ）、　（２８ｂ）　　
に得られる反射ビームはコード変副されているために座
標変換回路（３１ａ）、　（３１ｂ＞　等で座標変換を
行う必要がなくなるために角度座標変換は容易になる。

第３図Ｂはベズル（２４）の側内面の長平方向に沿って
バ一コード化した光回線性反射体を形成した場合である
が、第３図Ｃの場合はベズル（２４）の内側面の□幅方
向にバーコード（４２）を形成したので光ビート（３９
）を主走査させると共にウォーブリング（４３）等の副
走査を行う必要がある。

第３図りに示すものは光ビーム（３９）を複数（第３図
りでは２個の光ビーム（３９ａ）、　（３９ｂ））とな
し、バーコード（４２ａ）、　（４２ｂ）　をベズル（
２４）の内側面に並設配置して同時走査を行う様にした
ものである。

この様なバーコード化の場合、通常のバーコードの白の
ストライプ部分に本例の光回線性反射体を設けると良い
が、黒ストライプ部分に設ける様にしてもよい。第４図
は本発明の座標入力装置に用いるベズル（２４）を裏側
からみた斜視図であるが、例えば、ベズル（２４）の右
側内面（２４Ｒ）にはｓｉｎθ。

で変化する不等間隔目盛からなる光回線性反射体を形成
し、上側内面（２４０）にはｃｏｓθ、で変化する不等
間隔目盛を光回線性反射体で形成することで、位置座標
はｓｉｎθａ＋　ＣＯ８θｂの関数で定まる座標に事前
に変換された反射ビートを取り出すことが出来る。

第５図はベズル（２４）の隅部に設ける走査型光送受器
（３５ｉ）、　（３５ｂ）　　の他の実施例を示すもの
で、ターンテーブル（４２）の中心には中心孔を有し、
モータ軸（４５）も中空と成されている。ターンテーブ
ル（４２）上には中心孔上にプリズム（４３）が載置さ
れ、ターンテーブル（４２）はモータ（４４）で矢印方
向に回動されて角度θ、だけ走査される。発光素子（２
８ａ）からの光はファイバーオブテックス（２６ａ）　
　を通してプリズム（４３）を底面から入射し、４５°
の傾斜面で反射されて垂直面から出射して、例えば光回
線性反射体（３６）を構成する透明微細球（４０）に入
射した光ビーム（３９）は反射されて、プリズム（４３
）の垂直面に入射し、４５°の傾斜面で反射されて底面
からファイバーオブテックス（２６ａ）　　を介して受
光素子（２７ａ）　　に達する。この様な走査型光送受
器（３５ａ）であればベズル（２４）の隅部にターンテ
ーブル（４２）とプリズム（４３）を配し、モータ（４
４）や受光素子（２７ａ）　、発光素子（２８ａ）　　
をベズル（２４）外に配置することが極めて容易となる
。

本例の座標入力装置は炊上の様に構成させたので分解能
は透明微細球（４０）の直径で定まり、例えば７０μの
微細球を用いれば極めて高分解能のタッチパネルが得ら
れる。又、２組の走査型光送受器で送受光するので簡単
な構成で廉価なりッヂパネルが得られる。更にベズルの
側内面の奥行は浅くて済むので、意匠的にも自由なもの
が選べる。更に、光回帰性反射面で光ビームのほとんど
が反射されるために受光素子では、感度が高い検出信心
が得られて周囲ノイズによる誤動作が減少する。

依って大型のＣＲＴに適した座標入力系が得られる。又
、光回帰性反射体をバーコード化したり、サイン目盛化
して位置情報を事前に座標変換させることも容易である
等の多くの効果を有する。

」二連の実施例では、本例をタッチパネルに適用した場
合を説明したがキーボードやデジタイザにも適用出来る
ことは勿論である。

又、上述の各実施例では光回帰性反射面として透明微細
球をベズルに形成した場合を説明したが、この透明微細
球に代えてプライアイレンズやレンディキュラ等にして
もよい。

尚、本発明は叙」−の実施例に限定されることなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば座標面の格子ピッチを１ｍｍ間隔とする
様な高解像度の座標入力装置とすることも出来る。又、
発光及び受光素子数が２組の走査型光送受器でよいので
光送受素子が少なくてずみ、低パワーの発光素子でも光
回帰性反射体でほとんどの光ビー１、が反射されて受光
素子へ戻るための検出出力が大きく、周囲ノイズの影響
を受けにくい構造簡単な座標入力装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の座標人力装置の一実施例を示す系統図
、第２図は光回帰性反射体の模式図、第３図は光回帰性
反射体の塗布方法を説明する図、第４図は本発明の座標
人力装置の他の実施例を示す斜視図、第５図は走査機構
の模式図、第６図乃至第１２図は従来装置の一例を示す
図である。 （９）はＣＲＴ、（２４）はベズル、（２４Ｒ）　　は
ベズルの右側内面、（２４１１）　　はベズルの上側内
面、（３５ａ）。 （３５ｂ）　　は走査型光送受器、（３６）は光回帰性
反射体である。 代　　理　　人　　　　　伊　　藤　　　　　真岡　　
　　　　　　松　　隈　　秀　　盛く　　　　　　　ｍ 目 永 Ｑ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 四辺形の座標面と、 該座標面の少くとも２つの略隅部に配設された操作型光
   送受手段と、 上記座標面の少くとも２辺に沿って設けた光回帰性反射
   体とを具備し、 上記少くとも２つの走査型光送受手段の受光出力信号に
   より、上記座標面の座標位置を検知する様にしたことを
   特徴とする座標入力装置。