JPH11119912A - 光式入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光分解度の光式タッチパネルを提供する。 【解決手段】 光式タッチパネル１００は，導光板１０
２と，水平方向／垂直方向発光素子列１０４Ｘ，１０４
Ｙと，導光板の一隅に設けられた受光素子１０８と，水
平方向／垂直方向発光素子からの光を受光素子方向に光
路変更する水平方向／垂直方向光路変更部材１０６Ｘ，
１０６Ｙと，入力手段１１４の導光板１０２への接触に
よる水平方向光と垂直方向光の変化から入力手段の接触
位置を検出する検出装置１１０とを備えている。かかる
構成によれば，光を導光板を介して安定的に導くことが
可能なため，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。また，発光部と受光部を小型化できるの
で，装置の小型省電力化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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，

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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する，
   光式入力装置。
2. 【請求項２】 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ことを特徴とす
   る，光式入力装置。
3. 【請求項３】 前記受光素子は，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。
4. 【請求項４】 前記受光素子は，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。
5. 【請求項５】 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，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。
6. 【請求項６】 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，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。
7. 【請求項７】 前記ミラー列は高さ位置の異なる複数の
   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５に記載の光式入力装置。
8. 【請求項８】 前記プリズム列は高さ位置の異なる複数
   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。
9. 【請求項９】 前記各反射面の寸法は，前記各反射面で
   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。
10. 【請求項１０】 前記水平方向受光素子列及び前記垂直
    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。
11. 【請求項１１】 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。
12. 【請求項１２】 前記受光素子は，フォトダイオードで
    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. 【請求項１３】 前記受光素子は，一次元イメージセン
    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。
14. 【請求項１４】 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
    装置とを有することを特徴とする，光式入力装置。