JPH0580935A - 光分配器を有する光学式タツチパネル - Google Patents

光分配器を有する光学式タツチパネル

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JPH0580935A
JPH0580935A JP8285391A JP8285391A JPH0580935A JP H0580935 A JPH0580935 A JP H0580935A JP 8285391 A JP8285391 A JP 8285391A JP 8285391 A JP8285391 A JP 8285391A JP H0580935 A JPH0580935 A JP H0580935A
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light
emitting element
light emitting
light beam
touch panel
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Toji Tsukagoshi
藤司 塚越
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MINATO ELECTRON KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光素子自体のレンズの精度の要求や発光素
子の選別による時間や手間を少なくして生産性の向上と
コストの低減をはかり、且つ小型化された光学式タッチ
パネルの提供。 【構成】 光学式タッチパネルに於いて、発光素子列に
発光素子と該発光素子から投射される光ビーム出力を複
数の光ビーム出力に分配して受光素子列に投射する手段
を有する光分配器とを設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入力装置に用いられる光
学的タッチパネルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】入力装置に用いられる光学的タッチパネ
ルとして図8の従来の説明用平面図に示されるようなも
のがある。図8において、10は光学式タッチパネルで
あって、一点鎖線で示してある。11は発光素子列、1
1aは発光素子、11bは光ビーム、12は受光素子
列、12aは受光素子、13は表示器、14は遮光物体
である。
【0003】光学式タッチパネル10は、CRT等の表
示器13の表示面の垂直方向と水平方向の周辺に、一定
間隔で赤外線を発光する多数の発光素子11aを配列し
た発光素子列11と前記発光素子11aと同数の赤外光
を受光する受光素子列12aとが対向して配設されてお
り、それぞれ垂直方向及び水平方向のそれぞれ対向する
一対の発光素子11aと受光素子12aとが連けいして
動作するようになっており、光ビーム11bを介して単
位光学系が形成され、該単位光学系を垂直方向と水平方
向に順次掃引、駆動して、前記表示器13の表示面に赤
外線マトリックスを形成し、該表示面に外方よりタッチ
した遮光物体14によって遮光される前記マトリックス
の交点を検出し、該交点の直角座標を該遮光物体14の
位置情報として出力するものである。
【0004】従来の光学式タッチパネル10の光ビーム
について、図9の説明図により説明する。図9の説明図
に示された光学素子の配列は、位置座標を検出するため
の直交した光ビーム11bの一方の側のみを示してい
る。光学素子の配列は、光学素子取付基板15に配設さ
れた光学素子11aに対して受光素子取付基板16に配
設された受光素子12aが対応し、光ビーム11bを介
した1組づつのペアを形成している。即ち、発光素子1
1aにより光ビーム11bが作られ、光ビーム11bは
受光素子12aへ到達し、受光素子12aにより生じた
光電変換出力を図示しない検出手段により電気的に検出
し、光ビーム11bが遮光されたか否かを判定し、入力
を検出するのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の光学式タッチパネルにおいては、このような光学素
子ペアを実現するためには、発光素子から出た光ビーム
が正確に受光素子に対向している事が必要であり、実装
上、光軸を合わせる事が必要である。また光学素子、特
に光パワー素子である発光素子は、発光強度を上げるた
め、必ず集光レンズが必要となり、それにより形状が大
きくなるために素子の実装ピッチが限定され、それによ
る分解能の制限を受け易い。それ故に、光学式タッチパ
ネルにおいて、発光素子と受光素子とのペアを実現する
には、発光素子から受光素子へと導かれる光ビームの光
軸を精度良く形成せねばならず、発光素子自体のレンズ
の精度が要求され、発光素子を選別する必要があるが、
発光素子の選別は多大な時間と手間がかかり、そのこと
により生産コストを高めるという欠点があった。
【0006】また光ビームの光軸精度を上げるため、発
光素子を発光素子取付基板に実装する際には、レンズの
方向を正確に保持するための治具等が必要となり、その
ことも生産コストを高めることとなり、さらに光学素子
はペアで必要となるため、受光素子の数だけ発光素子が
必要であって、特に発光素子のような光パワー素子は、
タッチパネルを構成する部品の中では平均故障率が高
く、発光素子の数の大きさはタッチパネルの寿命や信頼
性を下げる要因となるという欠点を有していた。
【0007】また、光学素子のペアを実現するために
は、発光素子と受光素子をアレイ状に並べなければなら
ず、特に発光素子はレンズが必要となるため、受光素子
に比べて外形寸法が大きくならざるを得ないので、従っ
てアレイ状に並べる際に限られたピッチ以下にできない
ので、そのため、外形寸法以下のビームピッチに並べる
ことが困難であることが、高い分解能を実現することを
妨げるという欠点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するめに発明されたもので、あらかじめ設けられた全反
射面と半反射面とを有するような光分配器を発光素子列
として配設することにより前記欠点をなくすようにした
もので、本発明をつぎのように構成したのである。即ち
請求項1の発明において、光分配器を有する光学式タッ
チパネルを、発光素子列に発光素子と、該発光素子から
投射される光ビーム出力を複数の光ビーム出力に分配し
て受光素子列に投射する手段を有する光分配器とを設け
て構成したのである。
【0009】又、請求項2の発明において、請求項1の
光分配器を有する光学式タッチパネルを、両端の傾斜し
た光ビームの透過地肌面と、前記透過地肌面の1の外部
から入射した前記光ビームを反射する外側の階段状の複
数の全反射面と、内側の前記反射された光ビームを一部
透過し他を階段状の隣りの全反射面の方向に反射するよ
うに形成された前記全反射面に対向して設けた階段状の
複数の半反射面とを有する透明樹脂の導光体よりなる光
分配器を設けて構成した。
【0010】さらに、請求項1及び請求項2の光分配器
を有する光学式タッチパネルを、階段状の複数の全反射
面の所定の部位に発光素子の光ビーム出力の増加手段を
設けて請求項3の発明を構成した。
【0011】また、請求項1及び請求項2の光分配器を
有する光学式タッチパネルを、チップ型の受光素子より
なる受光素子列を設けて請求項4の発明を構成した。
【0012】
【作用】請求項1の発明において、発光素子列を、発光
素子と該発光素子から投射される光ビーム出力を複数の
光ビーム出力に分配して受光素子列に投射する手段を有
する光分配器とを設けて構成したので、光分配器の端面
から入射された1ケ所の光ビーム入力は該光分配器の全
反射面と半反射面とにより複数の光ビーム出力として分
配され受光素子に精度良く到達するのである。
【0013】請求項2の発明において、請求項1の光分
配器は光ビームを透過する地肌面と、該光ビームを反射
する階段状の複数の全反射ミラー面と、光ビームを一部
透過し他の部分を隣りの全反射ミラー面の方向に反射す
る複数の半反射面とを有する透明樹脂の導光体で構成し
たので、発光素子からの光ビーム入力は、光分配器の断
面にあたる地肌面から全反射面へ向って入り、該反射光
ビームは半反射面によって、対向する受光素子に入る光
ビームと階段状の隣りの全反射面へ向う光ビームとに分
配され、順次くり返されるのである。
【0014】請求項3の発明において、請求項1及び請
求項2の発明に、階段状の複数の全反射面の所定の部位
に複数の発光素子を設ける光ビーム出力の増加手段を構
成したので、1つの発光素子から入力された光ビーム入
力が光分配器内部で光ビームの強度が低下しても所定の
部位の他の発光素子からの光ビーム入力により光ビーム
出力を増加し、受光素子列への光ビーム出力を等価的に
行うことが可能となるのである。
【0015】請求項4の発明において、請求項1及び請
求項2の発明に、チップ型の受光素子よりなる受光素子
列を設けて構成したので、光分配器の光ビームの受光素
子へ光ビーム投射ピッチを微細に設定でき、従って高分
解能のタッチパネルを得ることができるのである。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例を図面と共に説明する。
【0017】図1は本発明の実施例の説明用平面図であ
る。10は光学式タッチパネル、12は受光素子列、1
2aは受光素子、13は表示器、14は遮光物体、20
は発光素子、20bは光ビーム、21は光分配器、22
は全反射面、23は半反射面である。
【0018】図1に示す如く、光学式タッチパネル10
は、CRT等の表示器13の表示面の垂直方向と水平方
向の周辺に、光分配器21,21とそれぞれに対向する
受光素子列12,12が配列されている。光分配器2
1,21は後から説明する如く両側に傾斜する地肌面2
4,24を、また外側の階段状で水平面に傾斜する複数
の全反射面22と該全反射面22に対向し同様の形状の
複数の半反射面23を有するガラス又はアクリル材の如
き透明度の高い樹脂材よりなっている。図示の如く光分
配器21,21の1端の地肌面24に直交して発光素子
20が配設されており、該発光素子20から投射された
光ビーム20bは光分配器21の鏡面の全反射面22で
夫々水平又は垂直方向に反射して対向する受光素子12
に入射し、前記光分配器21の対向する受光素子21と
が連けい動作するように単位光学系を形成してあり、該
単位光学系ごとに光ビーム20bの不発光時と発光時の
受光出力信号を図示しない手段により、A/D変換し
て、該受光出力信号のそれぞれのレベルを比較して求め
たレベル差により表示面上に外方よりタッチした遮光物
体14を検出し、該遮光物体14の位置の直交座標を位
置情報として出力するのである。
【0019】図2は本発明の実施例の光学経路の一部説
明図である。
【0020】図2において、12は受光素子列、12a
は受光素子、20は発光素子、20bは光ビーム、20
b−1〜20b−7は分配された光ビーム、21は光分
配器、22は全反射面、23は半反射面、24、25は
地肌面である。
【0021】図示の如く発光素子20から地肌面24に
直角に投射された光ビーム20bは、所定の角度θで光
分配器21の全反射面22で反射され、反射された光ビ
ーム20b−1は半反射面23を通して受光素子列12
の対向する受光素子12aに投射される。半反射面23
で一部反射された光ビームは順次つぎのステップでそれ
ぞれ20b−2等となり対向する受光素子12aに投射
される光学経路を有するのである。
【0022】図3、図4は光分配器の構成の説明用平面
図であって、図2の説明から理解されるので、その説明
を省略する。
【0023】図5は発光素子の出力増加のための構成の
説明用平面図であって、図5においては光分配器21の
全反射面22のはなれた所定の部位に凹部26を設け、
凹部26に発光素子20を配設し、光ビーム20bの出
力を増加するように形成したものである。
【0024】図6は発光素子の出力増加手段を設けた実
施例の平面図である。図示の如く光学式タッチパネル1
0に、光分配器21,21と受光素子列12,12を配
設したのである。
【0025】図7は高分解能を有する光学経路の説明用
平面図である。12a′はチップ型の受光素子である。
図示の如く、チップ型の受光素子12a′と該受光素子
12a′に対向する光分配器21とにより光学経路を形
成することにより、高分解能の光学式タッチパネルを構
成することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明を請求項1、請求項2の如く構成
した光分配器を有する光学式タッチパネルにおいては、
発光素子自体のレンズの精度の要求や、発光素子の選別
による多大の時間や手間が不要となり生産コストの低減
がはかれるばかりでなく、タッチパネルの寿命や信頼性
を向上できるという効果がある。
【0027】又請求項3の発明により、所定の出力の発
光素子出力を該増加手段により得ることができるという
効果がある。
【0028】又請求項4の発明により高分解能を有する
光学経路が得られ光学式タッチパネルを小型化できると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明用平面図である。
【図2】本発明の実施例の光学経路の一部説明図であ
る。
【図3】光分配器の構成の説明用平面図である。
【図4】光分配器の構成の説明用平面図である。
【図5】発光素子の出力増加のための構成の説明用平面
図である。
【図6】発光素子の出力増加手段を設けた実施例の平面
図である。
【図7】高分解能を有する光学経路の説明用平面図であ
る。
【図8】従来の光学式タッチパネルの説明用平面図であ
る。
【図9】従来の光学素子配列の説明図である。
【符号の説明】
10 光学式タッチパネル 11 発光素子列 11a 発光素子 11b 光ビーム 12 受光素子列 12a,12a′ 受光素子 13 表示器 14 遮光物体 15 発光素子取付基板 16 受光素子取付基板 20 発光素子 20b 光ビーム 20b−1 光ビーム出力1 20b−2 光ビーム出力2 20b−3 光ビーム出力3 20b−4 光ビーム出力4 20b−5 光ビーム出力5 20b−6 光ビーム出力6 21 光分配器 22 全反射面 22−1 全反射面 22−2 全反射面 22−3 全反射面 22−4 全反射面 22−n 全反射面 23 半反射面 23−1 半反射面 23−2 半反射面 23−3 半反射面 23−4 半反射面 23−n 半反射面 24 地肌面 25 地肌面 26 凹部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示器の表示面の周辺に、水平方向と垂
    直方向に対応する発光素子列と、受光素子列とよりなる
    複数組の素子列を配設し、それぞれ対向する発光素子と
    受光素子とが連けい動作するようにした複数の単位光学
    系を水平方向と垂直方向に順次掃引駆動して光マトリッ
    クスを形成し、該単位光学系ごとに不発光時と発光時の
    受光出力信号をA/D変換して、該受光出力信号のそれ
    ぞれのレベルを比較して求めたレベル差により表示面上
    に外方よりタッチした遮光物体を検出し、該遮光物体の
    位置の直交座標を位置情報として出力する光学式タッチ
    パネルにおいて、前記発光素子列に発光素子と該発光素
    子から投射される光ビーム出力を複数の光ビーム出力に
    分配して前記受光素子列に投射する手段を有する光分配
    器とを設けて構成したことを特徴とする光分配器を有す
    る光学式タッチパネル。
  2. 【請求項2】 両端の傾斜した光ビームの透過地肌面
    と、前記透過地肌面の1の外部から入射した前記光ビー
    ムを反射する外側の階段状の複数の全反射ミラー面と、
    内側の前記反射された光ビームを一部透過し他を階段状
    の隣りの全反射ミラー面の方向に反射するように形成さ
    れた前記全反射ミラー面に対向して設けた階段状の複数
    の半反射ミラー面とを有する透明樹脂の導光体よりなる
    光分配器を設けて構成した請求項1の光分配器を有する
    光学式タッチパネル。
  3. 【請求項3】 階段状の複数の全反射面の所定の部位に
    発光素子の光ビーム出力の増加手段を設けた請求項1及
    び請求項2の光分配器を有する光学式タッチパネル。
  4. 【請求項4】 チップ型の受光素子よりなる受光素子列
    を設けた請求項1及び請求項2の光分配器を有する光学
    式タッチパネル。
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