JPH11119912A - Optical input device - Google Patents
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- JPH11119912A JPH11119912A JP29618997A JP29618997A JPH11119912A JP H11119912 A JPH11119912 A JP H11119912A JP 29618997 A JP29618997 A JP 29618997A JP 29618997 A JP29618997 A JP 29618997A JP H11119912 A JPH11119912 A JP H11119912A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は,光学式入力装置に
かかわり,特に液晶ディスプレイ(LCD:Liqui
d Crystal Display),プラズマディ
スプレイ(PDP:Plasma Display P
anel),ELディスプレイ(Electro Lu
minescence Display),LEDディ
スプレイ(Light Emitting Diode
Display)などのフラットパネル型ディスプレ
イ装置や,CRTディスプレイ装置(Cathode
Ray Tube display)などに使用可能な
タッチパネルにかかわり,携帯端末やPDA(Pers
onal Digital Assistants)な
どの小型ディスプレイ装置から大型のディスプレイ装置
に至るまで各種ディスプレイ装置に装着することが可能
なタッチパネル型の光学式入力装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical input device, and in particular, to a liquid crystal display (LCD).
d Crystal Display), plasma display (PDP: Plasma Display P)
anel), EL display (Electro Lu)
minesence Display), LED display (Light Emitting Diode)
Display) and CRT display (Cathode)
In connection with touch panels that can be used for Ray Tube display, etc., mobile terminals and PDAs (Pers
The present invention relates to an optical input device of a touch panel type that can be mounted on various display devices from small display devices such as on-line digital assistants to large display devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来,ディスプレイ装置の表示面に装着
されるタッチパネルとしては,光式タッチパネルや,静
電容量式タッチパネルや,超音波式タッチパネルなど各
種方式が提案されている。2. Description of the Related Art Various types of touch panels to be mounted on a display surface of a display device, such as an optical touch panel, a capacitive touch panel, and an ultrasonic touch panel, have been proposed.
【0003】(1)光式タッチパネル まず,光式タッチパネルについて説明すると,光式タッ
チパネルは,図14に示すように,LCDなどの表示装
置10の表示面11に装着されるもので,アクリル板な
どの透光板12と,その透光板12の四辺にそれぞれ立
設されて可視光をカットする光学フィルタ13と,その
光学フィルタ13を介して光を出射するLEDなどの発
光素子列14と,その光学フィルタ13を介して光を受
光するフォトトランジスタなどの受光素子列15とを備
えている。発光素子列14と受光素子15とは,透光板
12を挟んで水平方向及び垂直方向にそれぞれ対を成す
ように配されている。(1) Optical Touch Panel First, an optical touch panel will be described. As shown in FIG. 14, an optical touch panel is mounted on a display surface 11 of a display device 10 such as an LCD. A light-transmitting plate 12, an optical filter 13 erected on four sides of the light-transmitting plate 12 to cut visible light, and a light-emitting element array 14 such as an LED that emits light through the optical filter 13. A light-receiving element array 15 such as a phototransistor that receives light via the optical filter 13 is provided. The light emitting element array 14 and the light receiving element 15 are arranged so as to form a pair in the horizontal direction and the vertical direction with the light transmitting plate 12 interposed therebetween.
【0004】かかる構成により,発光素子列14から出
射された走査光は,順次,光学フィルタ13を通過して
透光板12上面を横切り,再び光学フィルタ13を介し
て受光素子列15により受光される。そして,走査光の
光路が,指やラスタなどにより遮られると,その遮られ
た位置のX座標及びY座標が検出されて,所定の入力動
作が行われるものである。With this configuration, the scanning light emitted from the light emitting element array 14 sequentially passes through the optical filter 13, crosses the upper surface of the light transmitting plate 12, and is again received by the light receiving element array 15 via the optical filter 13. You. When the optical path of the scanning light is blocked by a finger, a raster, or the like, the X and Y coordinates of the blocked position are detected, and a predetermined input operation is performed.
【0005】以上説明したように,光式タッチパネル
は,構造的にはLEDなどから成る発光素子列14と,
フォトトランジスタなどから成る受光素子列を光学フィ
ル夕13を通して対向させている。従って,以下に述べ
るような問題点を有していた。As described above, the optical touch panel has a structure in which the light-emitting element array 14 composed of LEDs and the like is structured,
A light receiving element array including a phototransistor and the like is opposed to each other through an optical filter 13. Therefore, it had the following problems.
【0006】画面サイズが大きくなれば,それだけ走査
光の光路も長くなり,高出力の発光素子が必要となり,
従って,発光素子のサイズも大きくならざるを得なかっ
た。また,素子/部品点数が多い上に,取り付けスペー
スが大きく,小型化が困難であった。さらに,タッチパ
ネルを取り付ける表示装置,例えばLCDやCRTに,
タッチパネルを合わせるためにはべゼルをカスタムで製
作する必要があり,開発費が高額になると共に,表示装
置のモデルチェンジに柔軟に対応することが困難であっ
た。[0006] As the screen size increases, the optical path of the scanning light also increases, and a high-output light emitting element is required.
Therefore, the size of the light emitting element has to be increased. Further, in addition to the large number of elements / parts, the mounting space is large, and miniaturization is difficult. Furthermore, a display device to which a touch panel is attached, such as an LCD or a CRT,
In order to match the touch panel, it was necessary to manufacture a bezel custom, which increased development costs and made it difficult to flexibly respond to display model changes.
【0007】さらにまた,LEDなどの発光素子のサイ
ズが大きいため光軸が高く,従って,動作位置が高いた
め視差の原因となっていた。この傾向は,図15に示す
ように,CRTのように曲率をもった画面ににタッチパ
ネルを使用するときに顕著に現われ,問題となってい
た。また,LEDおよびフォトトランジスタの取り付け
ピッチが規定されてしまうため,分解度を高く設定でき
ないという問題もあった。さらに,従来装置では,受光
素子列として2端子のフォトトランジスタを使用して小
型化に対応してきたが,微弱光の入力においては,電極
間容量の関係で立ち上がり速度が低下し,必要な応答速
度が得られないと言う問題もあった。Furthermore, the size of the light-emitting element such as an LED is large, so that the optical axis is high, and thus the operating position is high, causing a parallax. As shown in FIG. 15, this tendency appears remarkably when a touch panel is used on a screen having a curvature like a CRT, and has become a problem. In addition, since the mounting pitch of the LED and the phototransistor is defined, there is a problem that the resolution cannot be set high. Furthermore, in the conventional device, a two-terminal phototransistor has been used as a light receiving element array to cope with miniaturization. However, when weak light is input, the rising speed is reduced due to the capacitance between the electrodes, and the required response speed is reduced. There was also a problem that it could not be obtained.
【0008】(2)静電容量式タッチパネル 次に,静電容量式タッチパネルについて説明すると,静
電容量式タッチパネルは,そのタッチ面の反対側にIT
O膜を設けたタッチパネル部材を使用するもので,その
タッチ面に導電性物質が接触した時に生じる容量変化を
利用して,導電性物質のタッチ位置のX座標及びY座標
を検出するものであるが,以下に述べるような問題点を
有していた。(2) Capacitive touch panel Next, the capacitive touch panel will be described.
A touch panel member provided with an O film is used. The X coordinate and the Y coordinate of the touch position of the conductive material are detected by utilizing a change in capacitance generated when a conductive material comes into contact with the touch surface. However, it had the following problems.
【0009】タッチパネル部材にITO膜がついている
ため,外乱光の光路変更を防ぐことが困難であるという
問題があった。さらに,動作原理が静電容量の変化を使
用するため,導電性物質でないと動作しないため,特殊
なペンなどの入力装置が必要であった。また,周囲の環
境(電波ノイズ,湿度)の影響を受け易く,誤動作し易
いという問題もあった。そして,画面の全面を,ITO
膜が成膜されたタッチパネル部材で覆う必要があるた
め,透過率や視認性が落ちるという問題もあった。さら
にまた,静電容量式タッチパネルは,本質的に静電耐圧
に弱いという問題も有していた。Since the touch panel member is provided with the ITO film, there is a problem that it is difficult to prevent the optical path of disturbance light from being changed. Further, since the operation principle uses a change in capacitance, the operation is not possible unless the material is a conductive material, and thus a special input device such as a pen is required. In addition, there has been a problem that the device is easily affected by the surrounding environment (radio wave noise, humidity) and malfunctions easily. And the whole screen is ITO
Since it is necessary to cover with a touch panel member on which a film is formed, there is a problem that transmittance and visibility are reduced. Furthermore, the capacitive touch panel has a problem that it is inherently weak in electrostatic withstand voltage.
【0010】(3)超音波式タッチパネルがある。 次に,超音波式タッチパネルについて説明すると,この
超音波式タッチパネルは,プラスチックなどの物質表面
を伝搬する表面弾性波を使用するものであり,音波を吸
収する物質によってタッチパネルの表面をタッチするこ
とによって,表面弾性波が減衰することを利用してタッ
チ位置のX座標及びY座標を検出するものである。しか
し,超音波式タッチパネルにも次のような問題点があっ
た。(3) There is an ultrasonic touch panel. Next, the ultrasonic touch panel is explained. This ultrasonic touch panel uses surface acoustic waves that propagate on the surface of a material such as plastic, and touches the surface of the touch panel with a material that absorbs sound waves. , The X coordinate and the Y coordinate of the touch position are detected by utilizing the attenuation of the surface acoustic wave. However, the ultrasonic touch panel has the following problems.
【0011】まず,超音波利用の特性として,音波ノイ
ズの影響を受け易く,表面弾性波使用のため密閉構造が
できないという問題もあった。また,タッチパネル表面
に,ごみや汚れや傷が付くと,誤動作し易いという問題
もあった。First, as a characteristic of the use of ultrasonic waves, there is a problem that the structure is easily affected by sound wave noise and a closed structure cannot be formed due to the use of surface acoustic waves. In addition, there is also a problem that if dust, dirt or scratches are made on the surface of the touch panel, malfunctions are likely to occur.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明は,従来のタッ
チパネルが有する上記問題点に鑑みて成されたものであ
り,発光部及び受光部自体の簡略化小型化を図ることが
可能であり,さらにベゼル構造などの設計の自由度が増
加し,装置の簡略化小型化を図ることが可能であり,従
って,携帯用端末やPDAなどにも好適に適用可能な,
新規かつ改良された光式タッチパネルを提供することを
目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional touch panel, and it is possible to simplify and reduce the size of the light emitting unit and the light receiving unit. Further, the degree of freedom in designing the bezel structure and the like is increased, and the device can be simplified and downsized. Therefore, the device can be suitably applied to portable terminals and PDAs.
It is an object of the present invention to provide a new and improved optical touch panel.
【0013】本発明のさらに別の目的は,大型の表示装
置に適用する場合であっても,発光部として高出力の装
置を要せず,従って,装置の小型化を図ることが可能で
あり,しかも,CRTなどの曲率を有する画面に適用す
る場合であっても,その曲面に合わせて自由に設置可能
であり,従って視差の問題も生じない,新規かつ改良さ
れた光式タッチパネルを提供することである。Still another object of the present invention is to eliminate the need for a high-output device as a light-emitting section even when applied to a large-sized display device, and thus to reduce the size of the device. In addition, even when the present invention is applied to a screen having a curvature such as a CRT, a new and improved optical touch panel that can be freely installed in accordance with the curved surface and does not cause a parallax problem is provided. That is.
【0014】本発明のさらに別の目的は,発光素子とし
て小型のものを採用可能であり,従って,要求される分
解度に応じて,発光素子の数を自由に増やすことにより
高分解度の装置を簡単に製造可能な,新規かつ改良され
た光式タッチパネルを提供することである。Still another object of the present invention is to provide a light emitting device having a high resolution by using a small light emitting device, and by freely increasing the number of light emitting devices according to the required resolution. To provide a new and improved optical touch panel that can be easily manufactured.
【0015】本発明のさらに別の目的は,表示画面上に
配したとしても,透過率や視認性に影響を与えず,また
よごれや傷などのノイズの影響も受けにくく,さらにま
たタッチ感覚にも優れ,誤入力が生じにくい,新規かつ
改良された光式タッチパネルを提供することである。Still another object of the present invention is to provide a touch panel having no influence on transmittance and visibility, being less susceptible to noise such as dirt and scratches, and providing a touch sensation. Another object of the present invention is to provide a new and improved optical touch panel, which is excellent in erroneous input and hard to cause erroneous input.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1に記載の光式タッチパネルは,表示装置の
表示面に設けられたタッチパネルと,前記タッチパネル
の一方の水平方向辺に沿って配された水平方向発光素子
列と,前記タッチパネルの一方の垂直方向辺に沿って配
置された垂直方向発光素子列と,前記タッチパネルの少
なくとも一隅に設けられた受光素子と,前記タッチパネ
ルの他方の水平方向辺に配されて前記水平方向発光素子
列から出射されて前記表示面に略平行に伝送される水平
方向光を前記受光素子方向に光路変更する水平方向光路
変更部材と,前記タッチパネルの他方の垂直方向辺に配
されて前記垂直方向発光素子列から出射されて前記表示
面に略平行に伝送される垂直方向光を前記受光素子方向
に光路変更する垂直方向光路変更部材と,外部からの入
力手段の動作による前記水平方向光と前記垂直方向光の
変化から前記入力手段の動作位置を検出する検出装置と
を有することを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, an optical touch panel according to the present invention comprises a touch panel provided on a display surface of a display device and a touch panel provided along one horizontal side of the touch panel. A horizontal light emitting element array arranged along one vertical side of the touch panel, a light emitting element array provided at least at one corner of the touch panel, and the other of the touch panel. A horizontal light path changing member for changing the light path of horizontal light emitted from the row of horizontal light emitting elements and transmitted substantially parallel to the display surface toward the light receiving element, and the other of the touch panel; Vertical light emitted from the array of vertical light emitting elements and transmitted substantially parallel to the display surface to change the optical path in the direction of the light receiving element. A directional light path changer, is characterized by having a detecting device for detecting an operation position of the input means from the change in the horizontal direction light and the vertical beam by the operation of the input means from the outside.
【0017】かかる構成によれば,各発光素子から出射
した光は,タッチパネル内またはタッチパネル上を進
み,その対向側にある光路変更部材により光路変更され
て受光素子により受光される。そして,外部からの入力
手段による動作により変化した光量によりタッチ位置を
検出することができる。このように,本発明にかかる光
式タッチパネルでは,従来の装置のように,発光素子列
に対応した数の受光素子を設ける必要がないので,装置
の小型化を図ることが可能である。According to this configuration, the light emitted from each light emitting element travels in the touch panel or on the touch panel, the light path is changed by the light path changing member on the opposite side, and is received by the light receiving element. Then, the touch position can be detected based on the amount of light changed by the operation of the external input means. As described above, in the optical touch panel according to the present invention, unlike the conventional device, it is not necessary to provide the number of light receiving elements corresponding to the light emitting element rows, so that the size of the device can be reduced.
【0018】なお,本明細書において特に断らない限
り,タッチパネルは略矩形形状のものであるとし,水平
方向とは略矩形形状のタッチパネルの一方に延びる辺方
向を示し,垂直方向とは前記水平方向に直交してタッチ
パネルの他方に延びる辺方向を示すものとする。さら
に,入力手段についても,タッチペンなどの物体に限定
されず,例えば作業者の指などを入力手段として用いる
ことも可能である。そして,入力手段による動作に関し
ても,直接タッチパネルに接触する動作の他,タッチパ
ネル上を横切る光を遮断する動作など,タッチパネル
上,あるいはタッチパネル内を伝送される光に何らかの
変化を与えるすべての動作を含むものとする。In the present specification, unless otherwise specified, it is assumed that the touch panel has a substantially rectangular shape, the horizontal direction indicates a side direction extending to one side of the substantially rectangular touch panel, and the vertical direction indicates the horizontal direction. Indicate the side direction extending to the other side of the touch panel orthogonally to. Further, the input means is not limited to an object such as a touch pen, and for example, an operator's finger or the like can be used as the input means. In addition, the operation by the input means includes not only the operation of directly touching the touch panel, but also all the operations that change the light transmitted on or in the touch panel, such as an operation of blocking light traversing the touch panel. Shall be considered.
【0019】また,タッチパネルを,例えば,導光板か
ら構成することもできる。すなわち,光式入力装置は,
請求項2に記載のように,表示装置の表示面に設けられ
た導光板より成るタッチパネルと,前記タッチパネルの
一方の水平方向辺に沿って配された水平方向発光素子列
と,前記タッチパネルの一方の垂直方向辺に沿って配置
された垂直方向発光素子列と,前記タッチパネルの少な
くとも一隅に設けられた受光素子と,前記タッチパネル
の他方の水平方向辺に配されて前記水平方向発光素子列
から出射されて前記導光板内を伝送される水平方向光を
前記受光素子方向に光路変更する水平方向光路変更部材
と,前記タッチパネルの他方の垂直方向辺に配されて前
記垂直方向発光素子列から出射されて前記導光板内を伝
送される垂直方向光を前記受光素子方向に光路変更する
垂直方向光路変更部材と,外部からの入力手段の動作に
よる前記水平方向光と前記垂直方向光の変化から前記入
力手段の動作位置を検出する検出装置とを有するように
構成することができる。Further, the touch panel may be constituted by, for example, a light guide plate. That is, the optical input device is
3. A touch panel comprising a light guide plate provided on a display surface of a display device, a row of horizontal light emitting elements arranged along one horizontal side of the touch panel, and one of the touch panels. A light emitting element array arranged along at least one vertical side of the touch panel; a light receiving element provided at at least one corner of the touch panel; and a light emitting element array arranged on the other horizontal side of the touch panel and emitting light from the horizontal light emitting element array. A horizontal light path changing member for changing the light path of the horizontal light transmitted through the light guide plate toward the light receiving element; and a horizontal light path changing member disposed on the other vertical side of the touch panel and emitted from the vertical light emitting element row. A vertical light path changing member for changing the light path of the vertical light transmitted through the light guide plate toward the light receiving element; It can be configured to have a detection device for detecting the operation position of the input means from the change of the vertical beam and.
【0020】そして,かかる構成によれば,各発光素子
から出射した光を,導光板内を安定的に伝送して,受光
素子にまで到達させることが可能である。その結果,外
乱光を遮蔽するためのフィルタや複雑なベゼル機構が不
要となり,またノイズにも強く,安定かつ正確に動作す
る光式タッチパネルを提供できる。さらに,タッチパネ
ルとして導光板を用いれば,外部から入力手段により導
光板に接触すれば,導光板内を伝送される光量を容易に
変化させることが可能となり,位置検出が容易となる。According to this configuration, the light emitted from each light emitting element can be stably transmitted through the light guide plate and can reach the light receiving element. As a result, a filter for shielding disturbance light and a complicated bezel mechanism are not required, and an optical touch panel that is resistant to noise and that operates stably and accurately can be provided. Furthermore, if a light guide plate is used as a touch panel, if the light guide plate is contacted from the outside by an input means, the amount of light transmitted through the light guide plate can be easily changed, and position detection becomes easy.
【0021】受光素子は,請求項3に記載のように,前
記タッチパネルの一隅に設けられて,前記水平方向発光
素子列からの光と前記垂直方向発光素子列からの光を受
光するように構成しても良いし,あるいは,請求項4に
記載のように,前記タッチパネルの一隅に設けられて前
記水平方向発光素子列からの光を受光する水平方向受光
素子と,前記タッチパネルの他隅に設けられて前記垂直
方向発光素子列からの光を受光する垂直方向受光素子と
から構成することも可能である。いずれの構成を採用す
るにしても,従来の装置のように,発光素子の数に対応
した数の受光素子を設ける必要がないので,受光素子の
数を劇的に減少させ,装置の小型化簡略化を図ることが
可能である。The light receiving element is provided at one corner of the touch panel and receives light from the horizontal light emitting element row and light from the vertical light emitting element row. Or a horizontal light receiving element provided at one corner of the touch panel for receiving light from the horizontal light emitting element row, and a horizontal light receiving element provided at another corner of the touch panel, as described in claim 4. And a vertical light receiving element for receiving light from the vertical light emitting element row. Whichever configuration is employed, unlike the conventional device, there is no need to provide a number of light receiving elements corresponding to the number of light emitting elements, so the number of light receiving elements is dramatically reduced, and the size of the device is reduced. Simplification can be achieved.
【0022】さらに,前記水平方向光路変更部材及び前
記垂直方向光路変更部材は,請求項5または請求項6に
記載のように,それぞれ,前記各水平方向発光素子及び
前記各垂直方向発光素子に対応して設けられた例えばハ
ーフミラーなどのミラー列あるいはプリズム列から構成
することが可能である。かかる構成によれば,各発光素
子から出射されて導光板内を伝送されてきた光を簡単な
構成で受光素子にまで導くことが可能である。The horizontal light path changing member and the vertical light path changing member may correspond to the horizontal light emitting elements and the vertical light emitting elements, respectively. It is possible to form a mirror row or a prism row, such as a half mirror, provided as such. According to such a configuration, light emitted from each light emitting element and transmitted through the light guide plate can be guided to the light receiving element with a simple configuration.
【0023】さらに,請求項7または請求項8に記載の
ように,前記ミラー列または前記プリズム列の各光路変
更面を高さ位置の異なる複数の光路変更面列から構成
し,前記各水平方向発光素子及び前記各垂直方向発光素
子から出射される各光が,それぞれ異なる高さの位置の
光路変更面にて光路変更されるように構成すれば,光路
変更光を減衰させることなく,受光素子にまで導くこと
が可能となり,より小型の発光素子を使用することが可
能となるとともに,位置検出の精度も向上させることが
できる。Further, each of the mirror rows or the prism rows has a plurality of optical path changing surfaces having different heights, and each of the mirror rows or the prism rows has a plurality of optical path changing surfaces. If the light emitted from the light emitting element and each light emitted from each of the vertical direction light emitting elements is configured to be changed in the light path on the light path changing surface at a different height, the light receiving element is not attenuated and the light path changed light is not attenuated. , And a smaller light emitting element can be used, and the accuracy of position detection can be improved.
【0024】ところで,光式タッチパネルでは,光の光
路変更位置に応じて発光素子から受光素子に至る光路長
が異なり,従って受光素子により検出される光量も変化
してしまう。そこで,請求項9に記載のように,前記ミ
ラー列またはプリズム列の前記各光路変更面の寸法を,
前記各光路変更面で光路変更されて前記受光素子に到達
した各光が実質的に等しくなるように調整すれば,より
精度の高い位置検出を行うことができる。Incidentally, in the optical touch panel, the optical path length from the light emitting element to the light receiving element differs depending on the light path changing position of the light, and accordingly, the amount of light detected by the light receiving element also changes. Therefore, as described in claim 9, the dimensions of the respective optical path changing surfaces of the mirror row or the prism row are set as follows.
If adjustment is made so that the light beams that have changed the optical path on the respective optical path changing surfaces and reached the light receiving elements are substantially equal, position detection with higher accuracy can be performed.
【0025】さらに,請求項10に記載のように,前記
水平方向受光素子列及び前記垂直方向受光素子列を,そ
れぞれチップ型LEDから構成すれば,ベゼル構造を採
用せずとも導光板に発光素子列を直接設置することが可
能となるので,さらに一層装置の小型化軽量化を図るこ
とができる。Further, when the horizontal light receiving element rows and the vertical light receiving element rows are each constituted by a chip type LED, the light guide plate can be provided on the light guide plate without using a bezel structure. Since the rows can be directly installed, the size and weight of the apparatus can be further reduced.
【0026】さらに,請求項11に記載のように,前記
水平方向受光素子列及び前記垂直方向受光素子列から出
射される光を集光して前記導光板に導くレンズ装置を設
ければ,より効率的に光を導光板内に導入することが可
能なので,位置検出精度の向上を図れる。Further, according to the present invention, if a lens device is provided which collects light emitted from the horizontal light receiving element row and the vertical light receiving element row and guides the light to the light guide plate. Since light can be efficiently introduced into the light guide plate, the position detection accuracy can be improved.
【0027】さらに,請求項12に記載のように,前記
受光素子をフォトダイオードから構成すれば,装置の小
型化を図ることが可能となるとともに,微弱光でも高速
な応答が可能となるために,装置全体の応答速度を短縮
し,結果的に一素子あたりの検出回数を多くすることが
できるため検出精度の向上及び外乱光の影響を低減する
ことができる。Furthermore, if the light receiving element is constituted by a photodiode as described in claim 12, it is possible to reduce the size of the device and to achieve a high-speed response even with weak light. Therefore, the response speed of the entire device can be reduced, and as a result, the number of detections per element can be increased, so that the detection accuracy can be improved and the influence of disturbance light can be reduced.
【0028】さらに,請求項13に記載のように,前記
受光素子を一次元イメージセンサから構成すれば,光路
変更された光を受光する画素の特定が可能となり,特に
請求項7または請求項8に記載のような各受光素子に応
じて光路変更位置の異なる構成と組み合わせれば,より
高分解度で位置検出を行うことが可能となる。Further, if the light receiving element is constituted by a one-dimensional image sensor, it is possible to specify a pixel for receiving the light whose path has been changed. By combining with a configuration having different optical path changing positions according to the respective light receiving elements as described in (1), position detection can be performed with higher resolution.
【0029】さらに,請求項14に記載のように,表示
装置の表示面に設けられた導光板より成るタッチパネル
と,前記タッチパネルの一方の水平方向辺に沿って配さ
れた水平方向発光素子列と,その対向辺に沿って配され
て前記水平方向発光素子列から出射されて前記導光板内
を伝送される水平方向光を受光する水平方向受光素子列
と,前記タッチパネルの一方の垂直方向辺に沿って配置
された垂直方向発光素子列と,その対向辺に沿って配さ
れて前記垂直方向発光素子列から出射されて前記導光板
内を伝送される垂直方向光を受光する垂直方向受光素子
列と,外部からの入力手段の前記導光板に対する動作に
よる前記水平方向光と前記垂直方向光の変化から前記入
力手段の動作位置を検出する検出装置とから光式入力装
置を構成することもできる。According to another aspect of the present invention, there is provided a touch panel comprising a light guide plate provided on a display surface of a display device, and a row of horizontal light emitting elements arranged along one horizontal side of the touch panel. A horizontal light receiving element array arranged along the opposing side to receive horizontal light emitted from the horizontal light emitting element array and transmitted through the light guide plate; and one of the vertical sides of the touch panel. A vertical light emitting element array arranged along the vertical direction, and a vertical light receiving element array arranged along the opposite side thereof for receiving vertical light emitted from the vertical light emitting element array and transmitted through the light guide plate. An optical input device comprising: a detection device that detects an operation position of the input device from a change in the horizontal light and the vertical light due to an operation of the input device on the light guide plate from outside. It can be.
【0030】かかる構成によれば,各発光素子から出射
した光を,導光板内を安定的に伝送して,受光素子にま
で到達させることが可能である。その結果,外乱光を遮
蔽するためのフィルタや複雑なベゼル機構が不要とな
り,またノイズにも強く,安定かつ正確に動作する光式
タッチパネルを提供できる。さらに,タッチパネルとし
て導光板を用いれば,外部から入力手段により導光板に
接触すれば,導光板内を伝送される光量を容易に変化さ
せることが可能となり,位置検出が容易となる。According to this configuration, light emitted from each light emitting element can be stably transmitted through the light guide plate and can reach the light receiving element. As a result, a filter for shielding disturbance light and a complicated bezel mechanism are not required, and an optical touch panel that is resistant to noise and that operates stably and accurately can be provided. Furthermore, if a light guide plate is used as a touch panel, if the light guide plate is contacted from the outside by an input means, the amount of light transmitted through the light guide plate can be easily changed, and position detection becomes easy.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】以下に,添付図面を参照しなが
ら,本発明にかかる光式タッチパネルの好適な実施形態
について詳細に説明する。なお,以下の説明及び添付図
面において,実質的に同一の機能構成を有する部材につ
いては,同一の符号を付することにより重複説明を省略
することにする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the optical touch panel according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, members having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0032】まず,図1を参照しながら,第1の実施形
態にかかる光式タッチパネル100の概略構成及びその
動作原理について説明する。図示のように,本実施の形
態にかかる光式タッチパネル100は,例えばアクリル
などの透明部材から成る導光板102と,その導光板1
02の一辺に適宜間隔をおいて配された複数のLED1
04a〜104eから成る発光素子列104と,導光板
102の発光素子列104が配される辺の対向辺に配さ
れる光路変更部材106と,光路変更部材106により
光路変更された光を受光するフォトダイオードなどから
成る受光素子108と,発光素子列104を駆動すると
ともに受光素子108による検出光の変化により入力動
作を判断する制御器110を備えている。また,符号1
02aはレンズであり,各LED104a〜104eか
ら出射された光を集光して効率的に導光板102内に導
くためのものである。なお,図1に示す例では,説明を
容易にするために,図中y方向にのみ光が出射される構
成を示したが,実際には図中x方向にも光を出射するよ
うに構成して直交座標系を求める必要があることは言う
までもない。First, a schematic configuration of the optical touch panel 100 according to the first embodiment and an operation principle thereof will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the optical touch panel 100 according to the present embodiment includes a light guide plate 102 made of a transparent material such as acrylic, and a light guide plate 1 of the light guide plate 102.
02, a plurality of LEDs 1 arranged at appropriate intervals on one side
A light emitting element array 104 composed of the light emitting elements 04a to 104e, an optical path changing member 106 arranged on a side of the light guide plate 102 opposite to the side where the light emitting element array 104 is arranged, and light whose optical path has been changed by the optical path changing member 106 is received. A light receiving element 108 composed of a photodiode or the like, and a controller 110 that drives the light emitting element array 104 and determines an input operation based on a change in light detected by the light receiving element 108. In addition, code 1
Reference numeral 02a denotes a lens for condensing light emitted from each of the LEDs 104a to 104e and efficiently guiding the light into the light guide plate 102. In the example shown in FIG. 1, for ease of explanation, a configuration in which light is emitted only in the y direction in the figure is shown. However, in actuality, a configuration in which light is also emitted in the x direction in the figure is shown. Needless to say, it is necessary to obtain the orthogonal coordinate system.
【0033】次に,上記のように構成された光式タッチ
パネル100の動作原理について説明すると,動作時,
発光素子列104の各LED104a〜104eからは
順次光112a〜112eが出射されている。LEDか
ら出射された光112a〜112eは,レンズ102a
により集光されて導光板102内を伝送され光路変更部
材106に到達する。光路変更部材106に到達した光
は,光路変更部材106により受光素子108方向に光
路変更され,受光素子108によりその光路変更された
光が受光される。Next, the operation principle of the optical touch panel 100 configured as described above will be described.
Lights 112 a to 112 e are sequentially emitted from the LEDs 104 a to 104 e of the light emitting element array 104. The light 112a to 112e emitted from the LED is
And transmitted through the light guide plate 102 to reach the optical path changing member 106. The light reaching the optical path changing member 106 is changed its optical path toward the light receiving element 108 by the optical path changing member 106, and the light whose path has been changed is received by the light receiving element 108.
【0034】ここで,図示のようにタッチペンや指など
の入力手段114により導光板102を表面を押圧する
と,その押圧された部分の導光板102の屈折率が変化
し,その押圧された部分を通過して受光素子108に到
達する光112bの光量が変化する。そして,制御器1
10は,受光素子108により検出される光112a〜
112eの光量変化により入力手段114が押圧された
導光板102の位置を判断することが可能である。Here, when the surface of the light guide plate 102 is pressed by the input means 114 such as a touch pen or a finger as shown in the figure, the refractive index of the light guide plate 102 in the pressed portion changes, and the pressed portion is changed. The amount of light 112b that passes through and reaches the light receiving element 108 changes. And controller 1
10 are light beams 112a to 112a detected by the light receiving element 108.
It is possible to determine the position of the light guide plate 102 at which the input means 114 is pressed by the change in the light amount 112e.
【0035】次に,本発明にかかる光式タッチパネルの
実際の配置構成について図2及び図3を参照しながら説
明する。Next, the actual arrangement of the optical touch panel according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0036】まず,図2に示す光式タッチパネル100
aにおいては,一つの受光素子108XYにより,X方
向及びY方向の直交座標位置を検出可能にしている。す
なわち導光板102の一方のX軸辺には水平方向発光素
子列104Xが配されるとともに他方のX軸辺には水平
方向光路変更部材106Xが配されている。また導光板
102の一方のY軸辺には水平方向発光素子列104Y
が配されるとともに他方のY軸辺には水平方向光路変更
部材106Yが配されている。そして,水平方向発光素
子列104Xから出射された光112Xは光路変更部材
106Xにより光路変更されて発光素子108XYに到
達する。これに対して垂直方向発光素子列104Yから
出射された光112Yは光路変更部材106Yによりま
ずY軸方向に光路変更され,導光板102の一隅に設け
られた光路変更板116によりX軸方向に光路変更さ
れ,光路変更部材106X内を通過して発光素子108
XYに到達するように構成されている。First, the optical touch panel 100 shown in FIG.
In a, one light receiving element 108XY can detect the orthogonal coordinate positions in the X direction and the Y direction. That is, a horizontal light emitting element array 104X is arranged on one X-axis side of the light guide plate 102, and a horizontal optical path changing member 106X is arranged on the other X-axis side. A horizontal light emitting element array 104Y is provided on one Y axis side of the light guide plate 102.
And a horizontal optical path changing member 106Y is arranged on the other Y-axis side. Then, the light 112X emitted from the horizontal light emitting element array 104X is changed in optical path by the optical path changing member 106X and reaches the light emitting element 108XY. On the other hand, the light 112Y emitted from the vertical light emitting element array 104Y is first changed in optical path in the Y-axis direction by the optical path changing member 106Y, and is changed in the X-axis direction by the optical path changing plate 116 provided at one corner of the light guide plate 102. The light-emitting element 108 is changed and passes through the light path changing member 106X.
It is configured to reach XY.
【0037】これに対して,図3に示す光式タッチパネ
ル100bにおいては,受光素子を二つ設け,X座標位
置については,水平方向受光素子108Xにより検出す
るとともに,Y座標位置については,垂直方向受光素子
108Yにより検出する構成を採用している。図2に示
す光式タッチパネル100aと同様に,本実施の形態に
かかる光式タッチパネル100bにおいても,導光板1
02の一方のX軸辺には水平方向発光素子列104Xが
配されるとともに他方のX軸辺には水平方向光路変更部
材106Xが配されている。また導光板102の一方の
Y軸辺には水平方向発光素子列104Yが配されるとと
もに他方のY軸辺には水平方向光路変更部材106Yが
配されている。そして,水平方向発光素子列104Xか
ら出射された光112Xは光路変更部材106Xにより
光路変更されて水平方向発光素子108Xに到達する。
また同様に,垂直方向発光素子列104Yから出射され
た光112Yは光路変更部材106Yにより光路変更さ
れて垂直方向発光素子108Yに到達するように構成さ
れている。On the other hand, in the optical touch panel 100b shown in FIG. 3, two light receiving elements are provided, the X coordinate position is detected by the horizontal light receiving element 108X, and the Y coordinate position is detected in the vertical direction. A configuration in which detection is performed by the light receiving element 108Y is employed. Like the optical touch panel 100a shown in FIG. 2, the optical touch panel 100b according to the present embodiment also has a light guide plate 1
02, a horizontal light emitting element array 104X is arranged on one X-axis side, and a horizontal optical path changing member 106X is arranged on the other X-axis side. A horizontal light emitting element array 104Y is arranged on one Y-axis side of the light guide plate 102, and a horizontal optical path changing member 106Y is arranged on the other Y-axis side. Then, the light 112X emitted from the horizontal light emitting element array 104X is changed its optical path by the optical path changing member 106X and reaches the horizontal light emitting element 108X.
Similarly, the light 112Y emitted from the vertical direction light emitting element array 104Y is configured such that the light path is changed by the light path changing member 106Y and reaches the vertical direction light emitting element 108Y.
【0038】なお,本発明にかかる光式タッチパネルの
配置構成は,上記例に限定されないことは言うまでもな
い。例えば,図2及び図3に示す配置構成では,光路変
更部材106X,106Yにおける光の光路変更方向を
同一にしたが,X軸方向及びY軸方向に応じて光路変更
方向を異ならせることが可能であることは言うまでもな
い。例えば図2において,光路変更部材106Xにおけ
る光路変更方向を逆方向にすれば,光路変更部材116
の存在する位置に受光素子108XYを配することによ
り,X軸方向及びY軸方向の光を検出することも可能で
ある。かかる構成によれば,一つの受光素子108XY
によりX軸方向及びY軸方向の光を検出する場合であっ
ても,最も長い光路長と最も短い光路長との差を比較的
小さくすることができる。It is needless to say that the arrangement of the optical touch panel according to the present invention is not limited to the above example. For example, in the arrangements shown in FIGS. 2 and 3, the light path changing directions of the light in the light path changing members 106X and 106Y are the same, but the light path changing directions can be made different depending on the X axis direction and the Y axis direction. Needless to say, For example, in FIG. 2, if the light path changing direction of the light path changing member 106X is reversed, the light path changing member
It is also possible to detect light in the X-axis direction and the Y-axis direction by arranging the light receiving element 108XY at the position where there is. According to this configuration, one light receiving element 108XY
Thus, even when detecting light in the X-axis direction and the Y-axis direction, the difference between the longest optical path length and the shortest optical path length can be made relatively small.
【0039】次に,図4〜図8を参照しながら,本実施
の形態にかかる光式タッチパネルに適用可能な光路変更
部材106のいくつかの構成例について詳細に説明する
ことにする。Next, some examples of the configuration of the optical path changing member 106 applicable to the optical touch panel according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
【0040】図4には,光路変更部材106の第1の実
施形態が示されている。この光路変更部材106aは,
各発光素子に対応して設けられたミラー列120から構
成されている。ミラー列の120の各光路変更面は,各
発光素子から出射されて導光板内を伝送された光を光路
変更部材方向に光路変更するように配置されている。ま
た,ミラー列120はハーフミラーから成り,光路変更
部材方向に進行する光はそのまま通過させることが可能
なように構成されている。従って,各ミラー120は,
そのミラー120に対応する発光素子の光は光路変更部
材方向に光路変更するとともに,別の発光素子に関する
光路変更光はそのまま発光素子に送ることが可能とな
る。FIG. 4 shows a first embodiment of the optical path changing member 106. This optical path changing member 106a is
It is composed of a mirror array 120 provided corresponding to each light emitting element. Each light path changing surface of the mirror array 120 is arranged to change the light path of the light emitted from each light emitting element and transmitted through the light guide plate toward the light path changing member. The mirror array 120 is composed of a half mirror, and is configured so that light traveling in the direction of the optical path changing member can be passed as it is. Therefore, each mirror 120
The light of the light emitting element corresponding to the mirror 120 changes the optical path in the direction of the optical path changing member, and the light path changing light of another light emitting element can be sent to the light emitting element as it is.
【0041】図5には,光路変更部材106の第2の実
施形態が示されている。この光路変更部材106bは,
各発光素子に対応して設けられたプリズム列130から
構成されている。各プリズム130は,そのプリズム1
30に対応する発光素子の光を光路変更部材方向に光路
変更する光路変更面を有している。ただし,各プリズム
130は,他の発光素子に関する光路変更光はそのまま
発光素子に送ることが可能なように構成されている。FIG. 5 shows a second embodiment of the optical path changing member 106. This optical path changing member 106b is
It is composed of a prism array 130 provided corresponding to each light emitting element. Each prism 130 has its prism 1
30 has an optical path changing surface for changing the light path of the light of the light emitting element corresponding to 30 in the direction of the optical path changing member. However, each prism 130 is configured so that light path changing light for other light emitting elements can be sent to the light emitting elements as it is.
【0042】図6には,光路変更部材106の第3の実
施形態が示されている。この光路変更部材106cは,
導光板の厚み方向Dに展開する複数の光路変更面140
a〜140dを備えており,各光路変更面140a〜1
40dがそれぞれ別の発光素子に対応して設けられてい
ることを特徴としている。かかる構成によれば,導光板
から送られてきた各光(紙面手前から奥に向かう光)
は,異なる高さ位置において光路変更部材方向に光路変
更されことになる。従って,各発光素子に対応する光は
受光素子の異なる高さ位置に到達するので,後述するよ
うに,受光素子としてCCDのような一次元イメージセ
ンサを使用すれば,高分解度の光式タッチパネルを実現
することが可能である。FIG. 6 shows a third embodiment of the optical path changing member 106. This optical path changing member 106c is
A plurality of light path changing surfaces 140 extending in the thickness direction D of the light guide plate
a to 140d, and each optical path changing surface 140a to 1
40d are provided corresponding to different light emitting elements, respectively. According to such a configuration, each light transmitted from the light guide plate (light from the front to the back of the paper)
Is changed in the direction of the optical path changing member at different height positions. Accordingly, light corresponding to each light emitting element reaches a different height position of the light receiving element. As described later, if a one-dimensional image sensor such as a CCD is used as the light receiving element, an optical touch panel with a high resolution is used. Can be realized.
【0043】図7には,光路変更部材106の第4の実
施形態が示されている。この光路変更部材106dは,
導光板の幅方向Wに展開する複数の光路変更面142a
〜142dを備えており,各光路変更面142a〜14
0dがそれぞれ別の発光素子に対応して設けられている
ことを特徴としている。かかる構成によれば,導光板か
ら送られてきた各光は,異なる水平方向位置において光
路変更部材方向に光路変更されることになる。従って,
各発光素子に対応する光は受光素子の異なる水平位置に
到達するので,第3の実施形態にかかる光路変更部材1
06cと同様に,受光素子としてCCDのような一次元
イメージセンサを使用すれば,高分解度の光式タッチパ
ネルを実現することが可能である。FIG. 7 shows a fourth embodiment of the optical path changing member 106. This optical path changing member 106d is
A plurality of light path changing surfaces 142a extending in the width direction W of the light guide plate
To 142d, and each of the optical path changing surfaces 142a to 142d.
0d are provided corresponding to different light emitting elements, respectively. According to such a configuration, each light transmitted from the light guide plate is changed in the light path toward the light path changing member at a different horizontal position. Therefore,
Since the light corresponding to each light emitting element reaches a different horizontal position of the light receiving element, the light path changing member 1 according to the third embodiment
As in the case of 06c, if a one-dimensional image sensor such as a CCD is used as a light receiving element, it is possible to realize a high-resolution optical touch panel.
【0044】図8には,光路変更部材106の第5の実
施形態が示されている。この光路変更部材106eは,
面積が異なる複数の光路変更面144a〜144eを備
えており,各光路変更面144a〜144eがそれぞれ
別の発光素子に対応して設けられていることを特徴とし
ている。図2,図3及び図8を参照すれば,容易に分か
るように,発光素子から受光素子に至る光路長は,各発
光素子の位置に応じて異なっている。従って,同面積の
光路変更面により各光を光路変更すれば,光伝送路の減
衰により受光素子において受光される光量は各発光素子
に応じて異なってしまう。そこで,本実施の形態によれ
ば,受光素子において受光される光量が一定となるよう
に,光路長146a〜146eに応じて光路変更面14
4a〜144eの面積を調整している。従って,かかる
構成を採用すれば,より安定的に精度の高い光検出が可
能となる。FIG. 8 shows a fifth embodiment of the optical path changing member 106. This optical path changing member 106e is
A plurality of light path changing surfaces 144a to 144e having different areas are provided, and each of the light path changing surfaces 144a to 144e is provided corresponding to a different light emitting element. As can be easily understood from FIGS. 2, 3 and 8, the optical path length from the light emitting element to the light receiving element differs according to the position of each light emitting element. Therefore, if the light path is changed by the light path changing surface having the same area, the amount of light received by the light receiving element differs according to each light emitting element due to attenuation of the optical transmission path. Therefore, according to the present embodiment, the light path changing surface 14 according to the light path lengths 146a to 146e so that the amount of light received by the light receiving element is constant.
The areas 4a to 144e are adjusted. Therefore, if such a configuration is adopted, it is possible to more stably and accurately detect light.
【0045】次に,図9〜図11を参照しながら,本実
施形態にかかる光式タッチパネルに適用可能な受光素子
の構成について説明する。Next, the configuration of a light receiving element applicable to the optical touch panel according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【0046】受光素子108は,例えばフォトダイオー
ドから構成することが可能であり,図9及び図10に示
すように,導光板102の一隅において,発光素子列1
04と,光路変更部材106との間に掲載される切欠き
部102cに配置することができる。なお,従来の光式
タッチパネルでは,受光素子として2端子のフォトトラ
ンジスタを採用して小型化を実現していたため,微弱光
の入力においては,電極間容量によって立ち上がり速度
が低下するという問題があった。特に,画面サイズの大
きいタッチパネルにおいては必要な素子数が増加するた
めに,それなりの応答速度が要求される。従って,画面
サイズに大きいタッチパネルにおいては,フォトトラン
ジスタの動作性能を考えた場合には,必要な応答速度を
確保するためには,高出力のLEDを採用する必要があ
った。しかし,高出力のLEDは素子の外形寸法も大き
いため,装置の小型化ができないという問題があった。
この点,本実施形態によれば,微弱光でも高速な応答が
可能なフォトダイオードを採用しているので,素子数を
増加させても装置全体の応答速度を短縮することがで
き,しかも一素子あたりの検出回数も増やすことができ
るため,検出の精度の向上を図ることが可能な上に,外
乱光の影響も低減することが可能である。The light receiving element 108 can be composed of, for example, a photodiode. As shown in FIGS.
04 and the optical path changing member 106. The conventional optical touch panel employs a two-terminal phototransistor as a light receiving element to achieve miniaturization. Therefore, there is a problem that the input speed of the weak touch light decreases due to the capacitance between the electrodes. . In particular, a touch panel having a large screen size requires a certain response speed because the number of necessary elements increases. Therefore, in a touch panel having a large screen size, in consideration of the operation performance of the phototransistor, it is necessary to employ a high-output LED in order to secure a required response speed. However, the high-output LED has a problem that the size of the device cannot be reduced because the external dimensions of the element are large.
In this regard, according to the present embodiment, a photodiode capable of responding at high speed even with weak light is employed, so that the response speed of the entire device can be reduced even if the number of elements is increased, and one element Since the number of times of detection can be increased, the accuracy of detection can be improved, and the influence of disturbance light can be reduced.
【0047】このように,本実施の形態にかかる光式タ
ッチパネルでは,受光素子の応答速度を向上させること
が可能なので,通常のスキャンパルス数を従来装置に比
較してアップすることが可能である。従って,図13に
示すように,通常動作時には一定周期で駆動し,外乱光
が入力された場合には,周波数を変更して外乱の周期と
同期しない周期でスキャンすることにより,より精度の
高い検出を行うことが可能である。さらに,As described above, in the optical touch panel according to the present embodiment, since the response speed of the light receiving element can be improved, the number of ordinary scan pulses can be increased as compared with the conventional apparatus. . Therefore, as shown in FIG. 13, during normal operation, driving is performed at a constant period, and when disturbance light is input, the frequency is changed and scanning is performed at a period that is not synchronized with the period of the disturbance, thereby achieving higher accuracy. It is possible to perform detection. further,
【0048】図11には,本実施の形態にかかる光式タ
ッチパネルに適用可能な受光素子の別の実施形態が示さ
れている。図示のように,この受光素子はCCDのよう
な一次元イメージセンサから構成されている。一次元イ
メージセンサは,例えば一画素が10数ミクロン程度な
ので,高分解度の光式タッチパネルを構成することが可
能である。さらに,一次元イメージセンサによれば,光
の検出位置を容易に特定することが可能なので,例え
ば,図6及び図7に示すように,各発光素子に応じて異
なる位置に光路変更光を導く構成を採用すれば,各画素
109a〜109gに異なる発光素子を割当てることが
可能となり,より高分解度の光式タッチパネルを構築す
ることが可能となる。また,1光路変更面にCCDの全
画素をあてれば,さらに分解度を増すことができる。FIG. 11 shows another embodiment of the light receiving element applicable to the optical touch panel according to the present embodiment. As shown in the figure, this light receiving element is constituted by a one-dimensional image sensor such as a CCD. Since a one-dimensional image sensor has, for example, one pixel of about several tens of microns, a high-resolution optical touch panel can be configured. Further, according to the one-dimensional image sensor, the light detection position can be easily specified. For example, as shown in FIGS. 6 and 7, the light path changing light is guided to different positions according to each light emitting element. If the configuration is adopted, different light emitting elements can be assigned to each of the pixels 109a to 109g, and an optical touch panel with higher resolution can be constructed. Further, if all the pixels of the CCD are applied to one optical path changing surface, the resolution can be further increased.
【0049】以上のように,本実施の形態にかかる光式
タッチパネルによれば,導光板により光を伝送するの
で,従来のようにフィルタにより外乱光を遮蔽する必要
が無く,従ってフィルタによる減衰がないので,効率的
に光を伝送することが可能である。また,空気中を進行
する光は距離の二乗に逆比例して減衰するが,導光板の
ような物質中を伝搬する光の減衰は少なく,効率的に光
を伝送することが可能である。従って,本実施の形態に
かかる光式タッチパネルによれば,例えばチップ型LE
Dのような小出力の小型LEDの採用が可能となり,装
置の小型化省電力化を実現できる。As described above, according to the optical touch panel according to the present embodiment, since light is transmitted by the light guide plate, it is not necessary to shield disturbance light with a filter as in the related art, and thus attenuation by the filter is reduced. Since there is no light, it is possible to transmit light efficiently. Also, light traveling in the air attenuates in inverse proportion to the square of the distance, but light propagating in a substance such as a light guide plate is less attenuated, and light can be transmitted efficiently. Therefore, according to the optical touch panel according to the present embodiment, for example, the chip type LE
It is possible to employ a small-sized LED having a small output such as D, and it is possible to realize a reduction in size and power saving of the device.
【0050】さらに,従来の光式タッチパネルでは,空
気中に光を通し,その遮光を利用して位置を検出してい
るため水平方向の外乱光の入光に対して誤動作を防止す
ることは非常に困難であった。しかし,本実施の形態に
かかる光式タッチパネルでは,導光板を利用し,その中
に光を通し表面光路変更を利用して検出するため,水平
方向の光に対しても影響を受けず,安定した動作を確保
することができる。Further, in the conventional optical touch panel, since light is transmitted through the air and the position is detected by using the light shielding, it is very difficult to prevent malfunction due to the input of disturbance light in the horizontal direction. Was difficult. However, the optical touch panel according to the present embodiment uses a light guide plate, transmits light through the light guide plate, and detects the change using a surface light path change. Operation can be ensured.
【0051】さらにまた,従来の光式タッチパネルで
は,発光素子が大きく光軸が高いところにあったため,
実際の画像位置とタッチする位置が3〜8ミリ程度離れ
ていたため操作角度によっては大きな視差を生じてい
た。しかしながら,本実施の形態にかかる光式タッチパ
ネルによれば,表示画像とタッチ位置を接近させること
が可能となり,視差が生じにくく,従って誤操作も少な
いタッチパネル構造を得ることができる。Further, in the conventional optical touch panel, since the light emitting element is large and the optical axis is high,
Since the actual image position and the touch position are separated by about 3 to 8 mm, a large parallax is generated depending on the operation angle. However, according to the optical touch panel according to the present embodiment, it is possible to make the display image and the touch position close to each other, and it is possible to obtain a touch panel structure in which parallax is less likely to occur and therefore, erroneous operations are reduced.
【0052】視差は,特にCRTにタッチパネルを取り
付けたときにブラウン管の曲率に依って周辺部分におい
て大きく発生していた。しかし,本実施の形態にかかる
タッチパネルによれば,図12に示すように,ブラウン
管の曲率に合わせてプラスチックパネルを成型すること
ができるため視差をなくすことができるため,ブラウン
管構造の表示装置にも好適に採用可能である。The parallax was particularly large in the peripheral portion due to the curvature of the cathode ray tube when the touch panel was attached to the CRT. However, according to the touch panel according to the present embodiment, as shown in FIG. 12, a plastic panel can be molded in accordance with the curvature of the CRT, so that parallax can be eliminated. It can be suitably adopted.
【0053】さらに,本実施の形態によれば,受光素子
の小型化を図れるので,例えば受光素子を導光板の一隅
に埋め込む構成を採用することが可能となり,従って一
体型の受光部を構成することができる。また同様に。発
光素子についても小型化を図れるので,発光素子列をチ
ップ型LEDを導光板の端面に一体的に取り付ける構成
を採用することが可能となり,従って一体型の発光部を
構成することができる。かかる構成により,従来の光式
タッチパネルでは必須の要素であった複雑なベゼル構造
が不要となり,発光部と受光部とを導光板に取り付けた
一体型の完全密封型のタッチパネルを構成することがで
きるので,耐環境性に優れた装置を実現することができ
る。Further, according to the present embodiment, since the size of the light receiving element can be reduced, it is possible to adopt, for example, a configuration in which the light receiving element is embedded in one corner of the light guide plate. Therefore, an integrated light receiving section is formed. be able to. Also in the same way. Since the size of the light emitting element can also be reduced, it is possible to adopt a configuration in which the chip type LED is integrally mounted on the end face of the light guide plate, and thus an integrated light emitting section can be configured. With such a configuration, a complicated bezel structure, which is an essential element in a conventional optical touch panel, is not required, and an integral type completely sealed touch panel in which a light emitting unit and a light receiving unit are attached to a light guide plate can be configured. Therefore, an apparatus having excellent environmental resistance can be realized.
【0054】以上,添付図面を参照しながら本発明にか
かる光式タッチパネルの好適な実施形態について説明し
たが本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれ
ば特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内にお
いて各種の変更例または修正例に想到し得ることことは
明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的
範囲に属するものと了解される。Although the preferred embodiment of the optical touch panel according to the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such a configuration. It is obvious that a person skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and those changes naturally fall within the technical scope of the present invention. It is understood to belong.
【0055】例えば,上記実施形態においては,発光素
子列に対向する辺に光路変更部材を設けて光を受光素子
に集める構成を示したが,本発明はかかる例に限定され
ない。図14に示す,光式入力装置200のように,光
路変更部材を省略し,発光素子列に対向する面に対応す
る受光素子列208a〜208dを設け,各受光素子列
208a〜208dにより発光素子列から出射されて,
導光板内を伝送される光を直接受ける構成を採用しても
良い。For example, in the above-described embodiment, the configuration has been described in which the light path changing member is provided on the side facing the light emitting element row to collect the light to the light receiving element, but the present invention is not limited to this example. As in the optical input device 200 shown in FIG. 14, the light path changing member is omitted, and light receiving element rows 208a to 208d corresponding to the surfaces facing the light emitting element rows are provided, and the light emitting elements are formed by the respective light receiving element rows 208a to 208d. Emitted from the row,
A configuration that directly receives light transmitted through the light guide plate may be employed.
【0056】さらに,上記実施形態においては,導光板
と光路変更部材とを組み合わせて用いる例を示したが,
導光板を用いない従来のタッチパネル構造を採用し,た
だし,従来の受光素子列が配列される位置に,光路変更
部材を配することにより,受光素子の数を少なくするよ
うに構成することも可能である。Furthermore, in the above embodiment, an example was shown in which the light guide plate and the optical path changing member were used in combination.
Uses a conventional touch panel structure that does not use a light guide plate. However, it is possible to reduce the number of light receiving elements by arranging an optical path changing member at the position where the conventional light receiving element array is arranged. It is.
【0057】[0057]
【発明の効果】本発明は,上記のように構成されている
ので,以下のような優れた効果を奏することが可能であ
る。Since the present invention is configured as described above, the following excellent effects can be obtained.
【0058】まず,本発明にかかる光式タッチパネルに
よれば,導光板により光を伝送するので,フィルタによ
る減衰がないので,効率的に光を伝送することが可能で
ある。また,導光板により光を伝送するので,光を減衰
させることなく効率的に伝送することが可能である。従
って,本発明にかかる光式タッチパネルによれば,例え
ばチップ型LEDのような小出力の小型LEDの採用が
可能となり,装置の小型化省電力化を実現できる。First, according to the optical touch panel of the present invention, since light is transmitted by the light guide plate, there is no attenuation by the filter, so that light can be transmitted efficiently. Further, since light is transmitted by the light guide plate, it is possible to transmit light efficiently without attenuating the light. Therefore, according to the optical touch panel according to the present invention, it is possible to employ a small-sized LED having a small output such as a chip-type LED, for example, and it is possible to reduce the size and power consumption of the device.
【0059】さらに,本発明によれば,受光素子の小型
化を図れるので,例えば受光素子を導光板の一隅に埋め
込む構成を採用することが可能となり,従って一体型の
受光部を構成することができる。また同様に。発光素子
についても小型化を図れるので,発光素子列をチップ型
LEDを導光板の端面に一体的に取り付ける構成を採用
することが可能となり,従って一体型の発光部を構成す
ることができる。かかる構成により,従来の光式タッチ
パネルでは必須の要素であった複雑なベゼル構造が不要
となり,発光部と受光部とを導光板に取り付けた一体型
の完全密封型のタッチパネルを構成することができるの
で,耐環境性に優れた装置を実現することができる。Further, according to the present invention, the size of the light receiving element can be reduced, so that, for example, a configuration in which the light receiving element is embedded in one corner of the light guide plate can be adopted. Therefore, an integrated light receiving section can be formed. it can. Also in the same way. Since the size of the light emitting element can also be reduced, it is possible to adopt a configuration in which the chip type LED is integrally mounted on the end face of the light guide plate, and thus an integrated light emitting section can be configured. With such a configuration, a complicated bezel structure, which is an essential element in a conventional optical touch panel, is not required, and an integral type completely sealed touch panel in which a light emitting unit and a light receiving unit are attached to a light guide plate can be configured. Therefore, an apparatus having excellent environmental resistance can be realized.
【0060】さらにまた,従来の光式タッチパネルで
は,発光素子が大きく光軸が高いところにあったため,
実際の画像位置とタッチする位置が3〜8ミリ程度離れ
ていたため操作角度によっては大きな視差を生じてい
た。しかしながら,本実施の形態にかかる光式タッチパ
ネルによれば,表示画像とタッチ位置を接近させること
が可能となり,視差が生じにくく,従って誤操作も少な
いタッチパネル構造を得ることができる。Further, in the conventional optical touch panel, since the light emitting element is large and the optical axis is high,
Since the actual image position and the touch position are separated by about 3 to 8 mm, a large parallax is generated depending on the operation angle. However, according to the optical touch panel according to the present embodiment, it is possible to make the display image and the touch position close to each other, and it is possible to obtain a touch panel structure in which parallax is less likely to occur and therefore, erroneous operations are reduced.
【図1】本発明にかかる光式タッチパネルの実施の一形
態の構成及び動作の概略を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the configuration and operation of an optical touch panel according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明にかかる光式タッチパネルの構成の一例
を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of the configuration of the optical touch panel according to the present invention.
【図3】本発明にかかる光式タッチパネルの構成の一例
を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of the configuration of the optical touch panel according to the present invention.
【図4】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能な
光光路変更部の第1の実施形態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a first embodiment of an optical path changing unit applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図5】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能な
光光路変更部の第2の実施形態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a second embodiment of an optical path changing unit applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図6】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能な
光光路変更部の第3の実施形態を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a third embodiment of an optical path changing unit applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図7】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能な
光光路変更部の第4の実施形態を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a fourth embodiment of an optical path changing unit applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図8】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能な
光光路変更部の第5の実施形態を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing a fifth embodiment of an optical path changing unit applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図9】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能な
受光素子の配置例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of arrangement of light receiving elements applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図10】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能
な受光素子の配置例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of light receiving elements applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図11】本発明にかかる光式タッチパネルに適用可能
な受光素子の他の実施形態を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory view showing another embodiment of the light receiving element applicable to the optical touch panel according to the present invention.
【図12】本発明にかかる光式タッチパネルをCRTに
適用した様子を示す概略的な断面図である。FIG. 12 is a schematic sectional view showing a state in which the optical touch panel according to the present invention is applied to a CRT.
【図13】本発明にかかる光式タッチパネルの動作パル
スの概略的な状態を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a schematic state of operation pulses of the optical touch panel according to the present invention.
【図14】本発明にかかる光式タッチパネルの実施の一
形態の構成及び動作の概略を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory view schematically showing the configuration and operation of an optical touch panel according to an embodiment of the present invention.
【図15】従来の光式タッチパネルの構成を示す略断面
図である。FIG. 15 is a schematic sectional view showing a configuration of a conventional optical touch panel.
【図16】従来の光式タッチパネルの構成を示す略断面
図である。FIG. 16 is a schematic sectional view showing a configuration of a conventional optical touch panel.
100 光式タッチパネル 102 導光板 102a レンズ 104 発光素子列 104a〜104e LED 106 光路変更部材 108 受光素子 110 制御器 112a〜112e 光路 114 入力手段 REFERENCE SIGNS LIST 100 optical touch panel 102 light guide plate 102 a lens 104 light emitting element array 104 a to 104 e LED 106 optical path changing member 108 light receiving element 110 controller 112 a to 112 e optical path 114 input means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 克比古 東京都江東区亀戸1−14−4 同和ビジュ アルシステム株式会社内 (72)発明者 伊勢 有一 東京都江東区亀戸1−14−4 同和ビジュ アルシステム株式会社内 (72)発明者 犬山 重芳 東京都江東区亀戸1−14−4 同和ビジュ アルシステム株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Katsuhiko Hatakeyama 1-14-4 Kameido, Koto-ku, Tokyo Inside Dowa Visual System Co., Ltd. (72) Inventor Yuichi Ise 1-14-4, Kameido, Koto-ku, Tokyo Dowa Visual System Co., Ltd. (72) Inventor Shigeyoshi Inuyama 1-14-4 Kameido, Koto-ku, Tokyo Dowa Visual System Co., Ltd.
Claims (14)
ネルと,前記タッチパネルの一方の水平方向辺に沿って
配された水平方向発光素子列と,前記タッチパネルの一
方の垂直方向辺に沿って配置された垂直方向発光素子列
と,前記タッチパネルの少なくとも一隅に設けられた受
光素子と,前記タッチパネルの他方の水平方向辺に配さ
れて前記水平方向発光素子列から出射されて前記表示面
に略平行に伝送される水平方向光を前記受光素子方向に
光路変更する水平方向光路変更部材と,前記タッチパネ
ルの他方の垂直方向辺に配されて前記垂直方向発光素子
列から出射されて前記表示面に略平行に伝送される垂直
方向光を前記受光素子方向に光路変更する垂直方向光路
変更部材と,外部からの入力手段の動作による前記水平
方向光と前記垂直方向光の変化から前記入力手段の動作
位置を検出する検出装置とを有することを特徴とする,
光式入力装置。1. A touch panel provided on a display surface of a display device, a row of horizontal light emitting elements arranged along one horizontal side of the touch panel, and a row arranged along one vertical side of the touch panel. A vertical light emitting element row, a light receiving element provided at at least one corner of the touch panel, and a light emitting element arranged on the other horizontal side of the touch panel and emitted from the horizontal light emitting element row to be substantially parallel to the display surface. A horizontal light path changing member for changing the light path of horizontal light transmitted to the light receiving element toward the light receiving element; and a horizontal light path changing member disposed on the other vertical side of the touch panel and emitted from the vertical light emitting element row and substantially on the display surface. A vertical light path changing member for changing the light path of the vertical light transmitted in parallel to the light receiving element, and the horizontal light and the vertical light by an operation of an external input means; A detection device for detecting an operation position of the input means from a change in light direction.
Optical input device.
り成るタッチパネルと,前記タッチパネルの一方の水平
方向辺に沿って配された水平方向発光素子列と,前記タ
ッチパネルの一方の垂直方向辺に沿って配置された垂直
方向発光素子列と,前記タッチパネルの少なくとも一隅
に設けられた受光素子と,前記タッチパネルの他方の水
平方向辺に配されて前記水平方向発光素子列から出射さ
れて前記導光板内を伝送される水平方向光を前記受光素
子方向に光路変更する水平方向光路変更部材と,前記タ
ッチパネルの他方の垂直方向辺に配されて前記垂直方向
発光素子列から出射されて前記導光板内を伝送される垂
直方向光を前記受光素子方向に光路変更する垂直方向光
路変更部材と,外部からの入力手段の動作による前記水
平方向光と前記垂直方向光の変化から前記入力手段の動
作位置を検出する検出装置とを有することを特徴とす
る,光式入力装置。2. A touch panel comprising a light guide plate provided on a display surface of a display device, a row of horizontal light emitting elements arranged along one horizontal side of the touch panel, and one vertical side of the touch panel. A light-emitting element array provided along at least one corner of the touch panel, and a light-emitting element arranged on the other horizontal side of the touch panel and emitted from the horizontal light-emitting element array to emit light. A horizontal light path changing member for changing the light path of horizontal light transmitted through the light plate toward the light receiving element; and the light guide plate disposed on the other vertical side of the touch panel and emitted from the vertical light emitting element row. A vertical light path changing member for changing the light path of vertical light transmitted through the light receiving element toward the light receiving element; A detection device for detecting an operation position of the input means from a change in directional light.
隅に設けられて,前記水平方向発光素子列からの光と前
記垂直方向発光素子列からの光を受光するものであるこ
とを特徴とする,請求項1または2に記載の光式入力装
置。3. The light receiving element is provided at one corner of the touch panel to receive light from the horizontal light emitting element row and light from the vertical light emitting element row. The optical input device according to claim 1.
隅に設けられて前記水平方向発光素子列からの光を受光
する水平方向受光素子と,前記タッチパネルの他隅に設
けられて前記垂直方向発光素子列からの光を受光する垂
直方向受光素子とから成ることを特徴とする,請求項
1,2または3のいずれかに記載の光式入力装置。4. The horizontal light receiving element provided at one corner of the touch panel to receive light from the horizontal light emitting element row, and the vertical light emitting element provided at another corner of the touch panel. 4. The optical input device according to claim 1, further comprising a vertical light receiving element for receiving light from a column.
方向光路変更部材は,それぞれ,前記各水平方向発光素
子及び前記各垂直方向発光素子に対応する反射面を有す
るミラー列から成ることを特徴とする,請求項1,2,
3または4のいずれかに記載の光式入力装置。5. The horizontal light path changing member and the vertical light path changing member each comprise a mirror array having a reflecting surface corresponding to each of the horizontal light emitting elements and each of the vertical light emitting elements. Claims 1, 2,
The optical input device according to any one of items 3 and 4.
方向光路変更部材は,それぞれ,前記各水平方向発光素
子及び前記各垂直方向発光素子に対応する反射面を有す
るプリズム列から成ることを特徴とする,請求項1,
2,3または4に記載の光式入力装置。6. The horizontal light path changing member and the vertical light path changing member are each formed of a prism array having a reflecting surface corresponding to each of the horizontal light emitting elements and each of the vertical light emitting elements. Claim 1,
5. The optical input device according to 2, 3, or 4.
反射面列から成り,前記各水平方向発光素子及び前記各
垂直方向発光素子から出射される各光は,それぞれ異な
る高さの位置の反射面にて光路変更されることを特徴と
する,請求項5に記載の光式入力装置。7. The mirror array includes a plurality of reflecting surface arrays having different height positions, and each light emitted from each of the horizontal light emitting elements and each of the vertical light emitting elements has a different height position. The optical input device according to claim 5, wherein an optical path is changed by a reflection surface.
の反射面列から成り,前記各水平方向発光素子及び前記
各垂直方向発光素子から出射される各光は,それぞれ異
なる高さの位置の反射面にて光路変更されることを特徴
とする,請求項6に記載の光式入力装置。8. The prism array includes a plurality of reflective surface arrays having different height positions, and each light emitted from each of the horizontal light emitting elements and each of the vertical light emitting elements has a different height position. 7. The optical input device according to claim 6, wherein an optical path is changed by a reflection surface.
光路変更されて前記受光素子に到達した各光が実質的に
等しくなるように調整されることを特徴とする,請求項
5,6,7または8のいずれかに記載の光式入力装置。9. The size of each of the reflecting surfaces is adjusted such that the light path is changed at each of the reflecting surfaces and each of the light reaching the light receiving element is substantially equal. The optical input device according to any one of claims 6, 7, and 8.
方向受光素子列は,それぞれチップ型LEDから成るこ
とを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,6,7,
8または9のいずれかに記載の光式入力装置。10. The device according to claim 1, wherein the horizontal light receiving element row and the vertical light receiving element row are each formed of a chip type LED.
10. The optical input device according to any one of 8 and 9.
方向受光素子列から出射される光を集光して前記導光板
に導くレンズ装置をさらに設けたことを特徴とする,請
求項1,2,3,4,5,6,7,8,9または10の
いずれかに記載の光式入力装置。11. A lens device further comprising a lens device for condensing light emitted from the horizontal light receiving element row and the vertical light receiving element row and guiding the light to the light guide plate. , 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10.
あることを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,
6,7,8,9,10または11のいずれかに記載の光
式入力装置。12. The device according to claim 1, wherein said light receiving element is a photodiode.
The optical input device according to any one of 6, 7, 8, 9, 10, and 11.
サであることを特徴とする,請求項1,2,3,4,
5,6,7,8,9,10または11のいずれかに記載
の光式入力装置。13. The device according to claim 1, wherein said light receiving element is a one-dimensional image sensor.
The optical input device according to any one of 5, 6, 7, 8, 9, 10, and 11.
より成るタッチパネルと,前記タッチパネルの一方の水
平方向辺に沿って配された水平方向発光素子列と,その
対向辺に沿って配されて前記水平方向発光素子列から出
射されて前記導光板内を伝送される水平方向光を受光す
る水平方向受光素子列と,前記タッチパネルの一方の垂
直方向辺に沿って配置された垂直方向発光素子列と,そ
の対向辺に沿って配されて前記垂直方向発光素子列から
出射されて前記導光板内を伝送される垂直方向光を受光
する垂直方向受光素子列と,外部からの入力手段の前記
導光板に対する動作による前記水平方向光と前記垂直方
向光の変化から前記入力手段の動作位置を検出する検出
装置とを有することを特徴とする,光式入力装置。14. A touch panel comprising a light guide plate provided on a display surface of a display device, a row of horizontal light emitting elements arranged along one horizontal side of the touch panel, and arranged along an opposite side thereof. A horizontal light receiving element array for receiving horizontal light emitted from the horizontal light emitting element array and transmitted through the light guide plate; and a vertical light emitting element arranged along one vertical side of the touch panel. A vertical light receiving element array arranged along the opposing side thereof to receive vertical light emitted from the vertical light emitting element array and transmitted through the light guide plate; An optical input device, comprising: a detection device that detects an operation position of the input means from a change in the horizontal light and the vertical light due to an operation on the light guide plate.
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|---|---|---|---|
| JP29618997A JP4097752B2 (en) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | Optical input device |
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| JP29618997A JP4097752B2 (en) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | Optical input device |
Publications (2)
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| JPH11119912A true JPH11119912A (en) | 1999-04-30 |
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ID=17830330
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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