JP2000235451A

JP2000235451A - 光走査型タッチパネル

Info

Publication number: JP2000235451A
Application number: JP3880199A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sano; 聡佐野; Yasuhide Iwamoto; 康秀岩本; Fumihiko Nakazawa; 文彦中沢; Nobuyasu Yamaguchi; 伸康山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2000-08-29
Anticipated expiration: 2019-02-17
Also published as: JP4175715B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成にて、基準信号と走査開始信号と
を容易に判別できる光走査型タッチパネルを提供する。【解決手段】発光素子１１から出射されてコリメーシ
ョンレンズ１２で平行光にされ、アパーチャミラー１５
のアパーチャ１５ａを通過してポリゴンミラー１４に向
かうレーザ光の経路の近傍に、このレーザ光に対するノ
イズ光を遮断する遮光部材１８を設ける。この遮光部材
１８にて、レーザ光以外のノイズ光はポリゴンミラー１
４に照射されず、そのノイズ光の影響を受けることな
く、ポリゴンミラー１４の光走査による正確な基準信号
を受光素子１３で得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示画面上での指
示物の位置を光学的に検出する光走査型タッチパネルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】主としてパーソナルコンピュータ等のコ
ンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシス
テムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を人
の指または特定の指示物により指示することにより、新
たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して
種々の指示を与えたりする装置が利用されている。

【０００３】パーソナルコンピュータ等の表示装置の表
示画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操
作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示
位置）を高精度に検出する必要がある。このような座標
面となる表示画面上の指示位置を検出する方法の一例と
して、光学的な位置検出方法が、特開昭６２−５４２８
号公報などに提案されている。この方法は、表示画面の
両側枠に光再帰性反射体を配置し、角度走査したレーザ
光線のこの光再帰性反射体からの戻り光を検知し、指ま
たはペン等によって光線が遮断されるタイミングから指
またはペン等の存在角度を求め、求めた角度から三角測
量の原理にて位置座標を検出する。この方法では、部品
点数が少なくて検出精度を維持でき、指，任意のペン等
の位置も検出できる。

【０００４】このような走査光により位置検出を行う光
走査型タッチパネルは、一般的に表示画面の外側に設け
られた再帰性反射体と、レーザ光などの光を出射する発
光素子と、出射された光を角度走査するポリゴンミラー
などの光走査手段と、その走査光の再帰性反射体による
反射光を偏向する偏向素子と、偏向された反射光を受光
する受光素子とを備えており、発光素子からの光を光走
査手段にて走査させ、その走査光の再帰性反射体での反
射光を再び光走査手段で反射させ、その反射光を偏向素
子を介して受光素子に受光させる構成を有している。そ
の走査光の経路に指，任意のペンなどの指示物が存在す
る場合には、再帰性反射体での反射光が受光素子に受光
されない。そこで、光走査手段の走査角度及び受光素子
での受光結果に基づいて、それらの指示物の位置を検出
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光走査型タッチパネル
では、光走査手段での走査光が偏向素子の幅を走査して
受光素子に直接入射される光を、１回の光走査の基準信
号としている。また、再帰性反射体の一縁に走査光が到
達してその反射光が受光素子で受光されて走査開始信号
が得られる。

【０００６】光走査を行う場合、このような基準信号と
走査開始信号とは走査時間的に極めて近接しており、基
準信号が走査開始信号に影響を及ぼすので、両信号の判
別が難しいという課題があった。そこで、従来では、例
えば、走査光の光走査手段への入射角を実装上、走査光
のビームサイズの３倍以上に相当する角度分だけ離すこ
とにより、その影響を緩和している。このような手法で
は、実装上の設計自由度を制限することになり、小型な
構成の実現を妨げる要因になっている。また、基準信号
と走査開始信号とを分離するために特定のスライスレベ
ルを設定する必要があり、回路構成が複雑になるという
問題がある。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成にて、基準信号と走査開始信号とを
容易に判別できる光走査型タッチパネルを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る光走査型
タッチパネルは、光を出射する光出射手段と、所定領域
と実質的に平行である面内で前記光を角度走査する光走
査手段と、該光走査手段による走査光を受光する受光手
段とを備え、前記所定領域に指示物で形成される走査光
の遮断位置を走査角度に対応した前記受光手段の受光出
力に基づいて検出する光走査型タッチパネルにおいて、
前記光出射手段と前記光走査手段との間であって、前記
光出射手段から出射される前記光の経路を妨げない領域
に、ノイズ光を遮断するための遮光手段を備えることを
特徴とする。

【０００９】基準信号と走査開始信号との判別が困難で
ある理由は、光走査型タッチパネルの種々の部材におけ
る反射光，回折光などがノイズ光として光走査手段に照
射されて反射し、その反射光が正規の走査光に加わった
形で受光素子に受光されて、基準信号は裾野が広がった
ような形状になり、これに続く走査開始信号との境界が
不明瞭になる点にあると考えられる。よって、本発明で
は、このようなノイズ光が光走査手段に到達しないよう
に、光出射手段から光走査手段への正規の照射光の経路
に関与しない領域に遮光手段を設ける。この遮光手段に
よって、ノイズ光は遮断されて光走査手段に到達せず、
正規の走査光のみが受光手段に入射され、基準信号の立
ち下がりが尖鋭となって、走査開始信号との境界が明瞭
となり、基準信号と走査開始信号との判別を容易に行え
る。

【００１０】請求項２に係る光走査型タッチパネルは、
請求項１において、前記遮光手段の前記光走査手段側の
面に無反射処理を施していることを特徴とする。

【００１１】また、遮光手段の光走査手段側の面に無反
射処理を施している。よって、光走査手段にこのような
ノイズ光が到達して反射した場合においても、遮光手段
の光走査手段側の面に無反射処理が施されているので、
その反射光が受光手段に入射されることがなく、正規の
走査光のみが受光手段に入射され、基準信号の立ち下が
りが尖鋭となって、走査開始信号との境界が明瞭とな
り、基準信号と走査開始信号との判別を容易に行える。

【００１２】請求項３に係る光走査型タッチパネルは、
所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する
光走査手段と、該光走査手段による走査光を受光する受
光手段とを備え、前記所定領域に指示物で形成される走
査光の遮断位置を走査角度に対応した前記受光手段の受
光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルにおい
て、前記光走査手段と前記受光手段との間であって、前
記光走査手段による走査光の経路を妨げない領域に、ノ
イズ光を遮断するための遮光手段を備えることを特徴と
する。

【００１３】受光手段でのノイズ光の影響を除去するよ
うに、受光手段の走査光入射側であって、走査光の経路
に関与しない領域に遮光手段を設ける。この遮光手段に
よって、ノイズ光が受光手段まで到達せず、正規の走査
光のみが受光手段に入射され、基準信号の立ち下がりが
尖鋭となって、走査開始信号との境界が明瞭となり、基
準信号と走査開始信号との判別を容易に行える。

【００１４】請求項４に係る光走査型タッチパネルは、
所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する
光走査手段と、該光走査手段による走査光を偏向する偏
向手段と、偏向された走査光を受光する受光手段とを備
え、前記所定領域に指示物で形成される走査光の遮断位
置を走査角度に対応した前記受光手段の受光出力に基づ
いて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前記光走
査手段から前記偏向手段までの距離をＬ１，前記偏向手
段から前記受光手段までの距離をＬ２，前記偏向手段に
おける前記走査光の経路から前記所定領域側の端までの
幅をｗ，前記走査光のビーム幅をｄ，走査開始角度をδ
とした場合に、ｄ／２＋ｗ＞（Ｌ１＋Ｌ２）ｔａｎδの
条件を満たすことを特徴とする。

【００１５】このような条件とすることによって、所定
領域内に光を走査させてその走査光が受光可能となり、
また、この条件を満たしながら偏向手段から受光手段ま
での距離（Ｌ２）を長く設定することにより、基準信号
の幅を小さくでき、基準信号と走査開始信号との判別を
容易に行える。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図であ
る。

【００１７】図１において参照符号１０は、パーソナル
コンピュータ等の電子機器におけるＣＲＴまたはフラッ
トディスプレイパネル（ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＥＬ等），投
射型映像表示装置等の矩形状の表示画面であり、本実施
の形態ではＰＤＰ（プラズマディスプレイ）の表示画面
として構成されている。

【００１８】例えば指，ペン等である指示物Ｓによりタ
ッチするための目標区域として規定された平面の範囲で
あるこの長方形の表示画面１０の一つの短辺（本実施の
形態では右側の辺）の両隅の外側には、発光素子，受光
素子，ポリゴンミラー，各種のレンズ等を含む光学系を
内部に有する光学ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ設けら
れている。また、表示画面１０の右側の辺を除く３辺、
つまり、上下両側の辺及び左側の辺の外側には再帰性反
射体としての再帰性反射シート７が設けられている。

【００１９】（第１実施の形態）図２は、第１実施の形
態における光学ユニット１ａ，１ｂの構成及び光路を示
す図である。両光学ユニット１ａ，１ｂは同じ内部構成
をなしている。光学ユニット１ａ（１ｂ）は、赤外線レ
ーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）からなる発
光素子１１と、発光素子１１からのレーザ光を平行光に
するためのコリメーションレンズ１２と、再帰性反射シ
ート７からの反射光を受光するフォトダイオード（Ｐ
Ｄ）からなる受光素子１３と、発光素子１１からのレー
ザ光を角度走査するための例えば４角柱状のポリゴンミ
ラー１４と、アパーチャ１５ａによりコリメーションレ
ンズ１２からポリゴンミラー１４への投射光を制限する
と共に、ポリゴンミラー１４を介した再帰性反射シート
７からの反射光を受光素子１３側へ反射するアパーチャ
ミラー１５と、アパーチャミラー１５での反射光を受光
素子１３に集束させるための集光レンズ１６と、ポリゴ
ンミラー１４を回転させるモータ１７と、アパーチャミ
ラー１５，ポリゴンミラー１４間の光路に対して走査領
域とは反対側に設けられており、ノイズ光がポリゴンミ
ラー１４に照射されることを防止する遮光部材１８と、
これらの光学部材を取付け固定するための光学ユニット
本体１９とを備える。なお、集光レンズ１６は、光学ユ
ニット本体１８の中空部に嵌挿された円筒状のレンズホ
ルダ２０内に固定されている。

【００２０】発光素子１１から出射されたレーザ光は、
コリメーションレンズ１２にて平行光にされ、アパーチ
ャミラー１５のアパーチャ１５ａを通過した後、ポリゴ
ンミラー１４の回転によって表示画面１０と実質的に平
行である面内を角度走査されて再帰性反射シート７に投
射される。そして、再帰性反射シート７からの反射光
が、ポリゴンミラー１４及びアパーチャミラー１５にて
反射された後、集光レンズ１７で集束されて受光素子１
３に入射される。但し、走査光の経路に指示物Ｓが存在
する場合には走査光が遮断されるため、反射光が受光素
子１３に入射されることはない。

【００２１】各光学ユニット１ａ，１ｂには、各発光素
子１１を駆動する発光素子駆動回路２ａ，２ｂと、各受
光素子１３の受光量を電気信号に変換する受光信号検出
回路３ａ，３ｂと、各ポリゴンミラー１４の動作を制御
するポリゴン制御回路４とが接続されている。また、参
照符号５は指示物Ｓの位置，大きさを算出すると共に、
装置全体の動作を制御するＭＰＵであり、６はＭＰＵ５
での算出結果などを表示する表示装置である。

【００２２】ＭＰＵ５は、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ
に駆動制御信号を送り、その駆動制御信号に応じて発光
素子駆動回路２ａ，２ｂが駆動されて、各発光素子１１
の発光動作が制御される。受光信号検出回路３ａ，３ｂ
は、各受光素子１３での反射光の受光信号をＭＰＵ５へ
送る。ＭＰＵ５は、各受光素子１３からの受光信号に基
づいて、指示物Ｓの位置，大きさを算出し、その算出結
果を表示装置６に表示する。なお、表示装置６は表示画
面１０を兼用することも可能である。

【００２３】このような本発明の光走査型タッチパネル
においては、図１に示されているように、例えば光学ユ
ニット１ｂに関して説明すると、光学ユニット１ｂから
の投射光は、走査光がアパーチャミラー１５で反射され
て受光素子１３に直接入射する位置から図１上で反時計
方向回りに走査され、再帰性反射シート７の先端部分で
反射される位置（Ｐｓ）に至って走査開始位置になる。
そして、指示物Ｓの一端に至る位置（Ｐ１）までは再帰
性反射シート７により反射されるが、指示物Ｓの他端に
至る位置（Ｐ２）までの間は指示物Ｓによって遮断さ
れ、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至るまでは再帰性
反射シート７により反射される。

【００２４】このような光走査において、発光素子１１
からの投射光が、再帰性反射シート７に到らずにポリゴ
ンミラー１４にてアパーチャミラー１５を走査して直接
受光素子１３に入射された検出光信号を基準信号とす
る。また、再帰性反射シート７の先端部分（図１のＰ
ｓ）へ走査光が到達して反射された検出光信号が走査開
始信号となり、その後、再帰性反射シート７からの反射
光が受光素子１３に入射されて再帰性反射信号が得られ
る。なお、この基準信号を検出した時点から走査角度を
計測するようにしている。

【００２５】次に、第１実施の形態の特徴部分である遮
光部材１８の作用について説明する。図３は、このよう
な遮光部材が存在しない従来例を示す図であり、図３
（ａ）は従来例の構成及び光路の模式図、図３（ｂ）は
従来例におけるポリゴンミラー１４への照射光のビーム
形状を示す図、図３（ｃ）は従来例における基準信号及
び再帰性反射信号を示す図である。なお、図３（ａ）に
あって、図２と同一部分には同一番号を付している。

【００２６】遮光部材が存在しない従来例では、図３
（ａ）の破線，図３（ｂ）のＡに示すように、走査光と
はならないノイズ光としての拡散光がポリゴンミラー１
４へ照射され、その反射光が受光素子１３に入射され
る。その結果、図３（ｃ）に示す基準信号Ｂの辺縁が尖
鋭でなく、これに続く再帰性反射信号Ｃとの境界が不明
瞭となって、正確に基準信号Ｂと再帰性反射信号Ｃとの
判別を行えない。

【００２７】一方、図４は、遮光部材１８が存在する第
１実施の形態を示す図であり、図４（ａ）は第１実施の
形態の構成及び光路の模式図、図４（ｂ）は第１実施の
形態におけるポリゴンミラー１４への照射光のビーム形
状を示す図、図４（ｃ）は第１実施の形態における基準
信号及び再帰性反射信号を示す図である。遮光部材１８
は、図４（ａ）に示すように、アパーチャ１５ａからポ
リゴンミラー１４へ向かう平行光の経路にその長手方向
を沿わせた偏平四角柱状の支持材１８ａと、その支持材
１８ａの光路側の表面に貼付された無反射テープ１８ｂ
とから構成されており、その光路に対して走査領域と反
対側であって、その光路を妨げないような領域に設置さ
れている。

【００２８】第１実施の形態では、このような遮光部材
１８が存在するので、ノイズ光となる拡散光は、この遮
光部材１８の表面で吸収または散乱されて、ポリゴンミ
ラー１４に照射されない。よって、図４（ｂ）に示すよ
うに、ポリゴンミラー１４への照射光のビーム形状では
走査領域と反対側のこの拡散光の成分（図３（ｂ）のよ
うな成分Ａ）がなくなり、その結果、図４（ｃ）に示す
基準信号Ｂの辺縁が尖鋭となり、これに続く再帰性反射
信号Ｃとの境界が明瞭であって、基準信号Ｂと再帰性反
射信号Ｃとを正確に判別できる。

【００２９】このように第１実施の形態では、遮光部材
１８を設けて、アパーチャミラー１５などの光学部材に
おける内部反射光，アパーチャ１５ａでの回折光などの
拡散光となるノイズ光が、走査光学系に入射しないよう
にしたので、基準信号と再帰性反射信号（走査開始信
号）とを容易かつ正確に判別できる。

【００３０】（第２実施の形態）図５は、第２実施の形
態における光学ユニット１ａ，１ｂの構成及び光路を示
す図である。図５において、図２と同一部分には同一番
号を付してそれらの説明は省略する。

【００３１】この第２実施の形態では、ポリゴンミラー
１４の外接円の近傍に、その長手方向をポリゴンミラー
１４の軸心方向に合わせて、遮光部材１８を光学ユニッ
ト本体１９に立設させている。なお、他の構成、光走査
の動作、基準信号の検出などは第１実施の形態と同様で
ある。

【００３２】第２実施の形態における遮光部材１８の特
徴について詳述する。図６は、第２実施の形態の一例の
構成及び光路の模式図、図７は、第２実施の形態の他の
例の構成及び光路の模式図である。

【００３３】図６に示す構成例では、偏平四角柱状の支
持材１８ａのアパーチャ１５ａ側の表面に無反射テープ
１８ｂを貼付した構成をなす遮光部材１８が、ポリゴン
ミラー１４の外接円の近傍であって、アパーチャ１５ａ
からの平行光の経路に対して走査領域と反対側であり、
その光路を妨げないような領域に設けられている。この
例では、このような遮光部材１８が存在するので、図６
の破線で示すノイズ光となる拡散光は、この遮光部材１
８の表面で吸収または散乱されて、ポリゴンミラー１４
に照射されない。

【００３４】図７に示す構成例では、偏平四角柱状の支
持材１８ａのアパーチャ１５ａ側の表面及びポリゴンミ
ラー１４側の表面に無反射テープ１８ｂ及び１８ｃを貼
付した構成をなす遮光部材１８が、ポリゴンミラー１４
の外接円の近傍であって、アパーチャ１５ａからの平行
光の経路に対して走査領域と反対側であり、その光路を
妨げないような領域に設けられている。この例では、こ
のような遮光部材１８が存在するので、図７の破線で示
すノイズ光となる拡散光は、この遮光部材１８の表面で
吸収または散乱されて、ポリゴンミラー１４に照射され
ない。また、図７の一点鎖線で示すように、遮光部材１
８の縁を通ってポリゴンミラー１４に到達するノイズ光
となる拡散光が存在する場合でも、その反射光はこの遮
光部材１８の裏面で吸収または散乱されて受光素子まで
到達しない。

【００３５】よって、このような構成の遮光部材１８を
設けた第２実施の形態でも、第１実施の形態と同様に、
ノイズ光となる拡散光が走査光学系に入射しないように
したので、得られる基準信号の辺縁が尖鋭となり、これ
に続く再帰性反射信号との境界が明瞭であって、基準信
号と再帰性反射信号（走査開始信号）とを容易かつ正確
に判別できる。また、この第２実施の形態では、ポリゴ
ンミラー１４の近傍にのみ遮光部材１８を設けるので、
第１実施の形態と比べて、遮光部材１８の面積が少なく
て済む。

【００３６】（第３実施の形態）図８は、第３実施の形
態における光学ユニット１ａ，１ｂの構成及び光路を示
す図である。図８において、図２と同一部分には同一番
号を付してそれらの説明は省略する。

【００３７】この第３実施の形態では、集光レンズ１６
を固定するレンズホルダ２０のアパーチャミラー１５側
に、ポリゴンミラー１４の走査開口幅のアパーチャを有
する遮光部材１８を設けている。なお、他の構成、光走
査の動作、基準信号の検出などは第１実施の形態と同様
である。

【００３８】第３実施の形態における遮光部材１８の特
徴について詳述する。図９は、このような遮光部材１８
が存在しない従来例の構成及び光路の模式図、図１０は
遮光部材１８が存在する第３実施の形態の構成及び光路
の模式図である。なお、図９にあって、図８と同一部分
には同一番号を付している。

【００３９】遮光部材が存在しない従来例では、図９の
実線矢符に示すように、ポリゴンミラー１４からの走査
光が斜め方向からアパーチャミラー１５に照射される
と、その反射光がレンズホルダ２０の内面で散乱反射
し、その散乱反射光がノイズ光として受光素子１３に入
射される。この結果、図１１（ａ）に示すように、得ら
れる基準信号の幅が広くなる。なお、図１１（ａ）でハ
ッチングを付した部分は、この散乱反射光によるノイズ
成分を表す。よって、従来例では、幅が広い基準信号が
得られるので、これに続く再帰性反射信号（走査開始信
号）との境界が不明瞭となって、両信号の判別が難し
い。

【００４０】これに対して、レンズホルダ２０に遮光部
材１８を設けた第３実施の形態では、図１０の実線矢符
に示すように、ポリゴンミラー１４からの走査光が斜め
方向にアパーチャミラー１５へ照射された場合でも、そ
の反射光は遮光部材１８によって遮断されて受光素子１
３に入射されない。この結果、図１１（ｂ）に示すよう
に、走査光のみからなる正確な基準信号を得ることがで
きる。よって、第３実施の形態では、幅が狭い基準信号
が得られるので、これに続く再帰性反射信号（走査開始
信号）との境界は明瞭となって、両信号の判別を容易か
つ正確に行える。

【００４１】（第４実施の形態）基準信号の幅を狭くす
ることによって、基準信号と再帰性反射信号（走査開始
信号）との判別を容易に行えるようにした第４実施の形
態について説明する。

【００４２】図１２は、光学ユニット１ａ（１ｂ）の光
学部材の配置設計と光走査の状態とを示す模式図であ
る。図において、δは走査開始角度（アパーチャ１５ａ
からの平行光の光軸と図１におけるＰｓに相当する走査
光の光路とのなす角度）、Ｌ１はアパーチャミラー１５
からポリゴンミラー１４までの距離、ｗはアパーチャミ
ラー１５における走査光の光路から検出領域側（走査領
域側）の端までの幅をそれぞれ示す。よって、更に、走
査光のビーム幅をｄ、アパーチャミラー１５から受光素
子１３までの距離をＬ２とした場合、以下の条件（１）
を満たす場合には、走査光の再帰性反射シート７での反
射光が光学ユニット１ａ（１ｂ）に遮断されることなく
受光素子１３で受光することが可能である。そして、こ
の条件（１）を満たすように各光学部材の位置が設計さ
れている。ｄ／２＋ｗ＞（Ｌ１＋Ｌ２）ｔａｎδ …（１）

【００４３】アパーチャミラー１５，ポリゴンミラー１
４間の距離（Ｌ１）の設計に自由度が少なくてＬ１の長
さをあまり大きくできない場合には、条件（１）を満た
しながらアパーチャミラー１５，受光素子１３間の距離
（Ｌ２）を長く設定することにより、基準信号の幅を縮
小できる。図１３は、ポリゴンミラー１４及びアパーチ
ャミラー１５を固定してＬ１を一定（３０ｍｍ）にし、
受光素子１３の位置を変動させてＬ２を変化させた場合
のこれらの各光学部材の位置関係を示す模式図である。
受光素子１３の位置は３ヶ所（：Ｌ２＝５ｍｍ，：
Ｌ２＝１０ｍｍ，：Ｌ２＝１５ｍｍ）設定している。

【００４４】図１４は、図１３のように光学部材を配置
した場合の光学的な展開図である。図１４において、反
射面はポリゴンミラー１４の位置に相当し、偏向面はア
パーチャミラー１５の位置に相当する。また、図１５
に、それぞれの位置に受光素子１３を配置した場合にお
ける基準信号とそれに続く再帰性反射信号とを示す。

【００４５】図１５から、Ｌ２を長くすることにより、
つまり、受光素子１３をアパーチャミラー１５から遠く
離して配置することにより、基準信号の幅を縮小できる
ことが分かる。従って、受光素子１３，アパーチャミラ
ー１５間の距離（Ｌ２）を長くする場合には、基準信号
の幅が短くなり、基準信号と再帰性反射信号（走査開始
信号）との判別を容易に行える。

【００４６】また、このＬ２を長くすることは、条件
（１）の関係から、走査開始角δを大きくした場合と同
様の効果があることが分かる。

【００４７】例えば、アパーチャミラー１５，ポリゴン
ミラー１４間の距離（Ｌ１）が１０ｍｍであって、走査
開始角δを２０°確保する場合には、アパーチャミラー
１５，受光素子１３間の距離（Ｌ２）を２５ｍｍ程度に
すれば良い。

【００４８】次に、本発明の光走査型タッチパネルによ
る指示物Ｓの位置，大きさの算出動作について説明す
る。図１６は、光走査型タッチパネルの実施状態を示す
模式図である。但し、図１６では光学ユニット１ａ，１
ｂ、再帰性反射シート７，表示画面１０以外の構成部材
は図示を省略している。また、指示物Ｓとして指を用い
た場合を示している。

【００４９】ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御する
ことにより、光学ユニット１ａ，１ｂ内の各ポリゴンミ
ラー１４を回転させて、各発光素子１１からのレーザ光
を角度走査する。この結果、再帰性反射シート７からの
反射光が各受光素子１３に入射する。このようにして各
受光素子１３に入射した光の受光量は受光信号検出回路
３ａ，３ｂの出力である受光信号として得られる。

【００５０】なお、図１６において、θ00，φ00は両光
学ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から各受光素子まで
の角度を、θ０，φ０は両光学ユニット１ａ，１ｂを結
ぶ基準線から再帰性反射シート７の端部までの角度を、
θ１，φ１は基準線から指示物Ｓの基準線側端部までの
角度を、θ２，φ２は基準線から指示物Ｓの基準線と逆
側端部までの角度をそれぞれ示している。ここで、この
（θ00＋θ０）または（φ00＋φ０）が前述した走査開
始角度δに相当する。

【００５１】表示画面１０上の走査光の光路に指示物Ｓ
が存在する場合には、光学ユニット１ａ，１ｂから投射
された光の指示物Ｓからの反射光は各受光素子１３に入
射されない。従って、図１６に示されているような状態
では，走査角度が０°からθ０までの間では光学ユニッ
ト１ａ内の受光素子１３には反射光は入射されず、走査
角度がθ０からθ１までの間ではその受光素子１３に反
射光が入射され、走査角度がθ１からθ２までの間では
その受光素子１３に反射光が入射されない。同様に、走
査角度が０°からφ０までの間では光学ユニット１ｂ内
の受光素子１３には反射光は入射されず、走査角度がφ
０からφ１までの間ではその受光素子１３に反射光が入
射され、走査角度がφ１からφ２までの間ではその受光
素子１３に反射光が入射されない。

【００５２】次に、このようにして求めた遮断範囲か
ら、指示物Ｓ（本例では指）の中心位置（指示位置）の
座標を求める処理について説明する。まず、三角測量に
基づく角度から直交座標への変換を説明する。図１７に
示すように、光学ユニット１ａの位置を原点Ｏ、表示画
面１０の右辺，上辺をＸ軸，Ｙ軸に設定し、基準線の長
さ（光学ユニット１ａ，１ｂ間の距離）をＬとする。ま
た、光学ユニット１ｂの位置をＢとする。表示画面１０
上の指示物Ｓが指示した中心点Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）が、光
学ユニット１ａ，１ｂからＸ軸に対してθ，φの角度で
それぞれ位置している場合、点ＰのＸ座標Ｐｘ，Ｙ座標
Ｐｙの値は、三角測量の原理により、それぞれ以下の
（２），（３）式のように求めることができる。Ｐｘ（θ，φ）＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）Ｐｙ（θ，φ）＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（３）

【００５３】ところで、指示物Ｓ（指）には大きさがあ
るので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち下がりの
タイミングでの検出角度を採用した場合、図１８に示す
ように、指示物Ｓ（指）のエッジ部の４点（図１８のＰ
１〜Ｐ４）を検出することになる。これらの４点は何れ
も指示した中心点（図１８のＰｃ）とは異なっている。
そこで、以下のようにして中心点Ｐｃの座標（Ｐｃ
ｘ，Ｐｃｙ）を求める。Ｐｃｘ，Ｐｃｙは、それぞれ以
下の（４），（５）式のように表せる。Ｐｃｘ（θ，φ）＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（４）Ｐｃｙ（θ，φ）＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（５）

【００５４】そこで、（４），（５）式で表されるθ１
＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２を上記（２），（３）式の
θ，φとして代入することにより、指示された中心点Ｐ
ｃの座標を求めることができる。

【００５５】なお、上述した例では、最初に角度の平均
値を求め、その角度の平均値を三角測量の変換式
（２），（３）に代入して、指示位置である中心点Ｐｃ
の座標を求めるようにしたが、最初に三角測量の変換式
（２），（３）に従って走査角度から４点Ｐ１〜Ｐ４の
直交座標を求め、求めた４点の座標値の平均を算出し
て、中心点Ｐｃの座標を求めるようにすることも可能で
ある。また、視差、及び、指示位置の見易さを考慮し
て、指示位置である中心点Ｐｃの座標を決定することも
可能である。

【００５６】ところで、各ポリゴンミラー１４の走査角
速度が一定である場合には、時間を計時することにより
走査角度の情報を得ることができる。図１９は、受光信
号検出回路３ａからの受光信号と、光学ユニット１ａ内
のポリゴンミラー１４の走査角度θ及び走査時間Ｔとの
関係を示すタイミングチャートである。ポリゴンミラー
１４の走査角速度が一定である場合、その走査角速度を
ωとすると、走査角度θ及び走査時間Ｔには、下記
（６）式に示すような比例関係が成り立つ。 θ＝ω×Ｔ …（６）

【００５７】よって、受光信号の立ち下がり，立ち上が
り時の角度θ１，θ２は、それぞれの走査時間ｔ１，ｔ
２と下記（７），（８）式の関係が成り立つ。 θ１＝ω×ｔ１ …（７） θ２＝ω×ｔ２ …（８）

【００５８】従って、ポリゴンミラー１４の走査角速度
が一定である場合には、時間情報を用いて、指示物Ｓ
（指）の遮断範囲及び座標位置を計測することが可能で
ある。

【００５９】また、本発明の光走査型タッチパネルで
は、計測した遮断範囲から指示物Ｓ（指）の大きさ（断
面長）を求めることも可能である。図２０は、この断面
長計測の原理を示す模式図である。図２０において、Ｄ
１，Ｄ２はそれぞれ光学ユニット１ａ，１ｂから見た指
示物Ｓの断面長である。まず、光学ユニット１ａ，１ｂ
の位置Ｏ（０，０），Ｂ（Ｌ，０）から指示物Ｓの中心
点Ｐｃ（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）までの距離ＯＰｃ（ｒ１），
ＢＰｃ（ｒ２）が、下記（９），（１０）式の如く求め
られる。ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2 …（９）ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2 …（１０）

【００６０】断面長は距離と遮断角度の正弦値との積で
近似できるので、各断面長Ｄ１，Ｄ２は、下記（１
１），（１２）式に従って計測可能である。Ｄ１＝ｒ１・２ｓｉｎｄθ／２＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2・２ｓｉｎｄθ／２ …（１１）Ｄ２＝ｒ２・２ｓｉｎｄφ／２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2・２ｓｉｎｄφ／２ …（１２）

【００６１】なお、θ，φ≒０である場合には、ｓｉｎ
ｄθ≒ｄθ≒ｔａｎｄθ，ｓｉｎｄφ≒ｄφ≒ｔａｎｄ
φと近似できるので、（１１），（１２）式においてｓ
ｉｎｄθ，ｓｉｎｄφの代わりに、ｄθまたはｔａｎｄ
θ，ｄφまたはｔａｎｄφとしても良い。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明では、ノイズ光が光
走査手段に到達しないように、そのノイズ光を遮断する
遮光手段を設けるようにしたので、光走査手段での走査
光のみが受光手段に入射されて、正確な基準信号が得ら
れ、基準信号と走査開始信号との判別を容易に行うこと
が可能となる。

【００６３】また、遮光手段の光走査手段側の面に無反
射処理を施すようにしたので、ノイズ光が光走査手段に
到達した場合にあっても、その反射光は受光手段に入射
されず、光走査手段での走査光のみが受光手段に入射さ
れて、正確な基準信号が得られ、基準信号と走査開始信
号との判別を容易に行うことが可能となる。

【００６４】受光手段の走査光入射側に、光走査手段の
走査開口幅に相当するアパーチャを有する遮光手段を設
けるようにしたので、ノイズ光が受光手段まで到達せ
ず、光走査手段での走査光のみが受光手段に入射され
て、正確な基準信号が得られ、基準信号と走査開始信号
との判別を容易に行うことが可能となる。

【００６５】前述した条件（１）を満たすように光学部
材を配置するようにしたので、所定領域内に光を走査さ
せてその走査光の反射光が受光可能となる。また、この
条件（１）を満たしながら偏向手段から受光手段までの
距離（Ｌ２）を長く設定するようにしたので、基準信号
の幅を縮小でき、基準信号と走査開始信号との判別を容
易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示
す模式図である。

【図２】第１実施の形態における光学ユニットの構成及
び光路を示す図である。

【図３】遮光部材が存在しない従来例における構成及び
光路、ポリゴンミラーへの照射光のビーム形状、並び
に、基準信号及び再帰性反射信号を示す図である。

【図４】遮光部材が存在する第１実施の形態における構
成及び光路、ポリゴンミラーへの照射光のビーム形状、
並びに、基準信号及び再帰性反射信号を示す図である。

【図５】第２実施の形態における光学ユニットの構成及
び光路を示す図である。

【図６】第２実施の形態の一例における構成及び光路を
示す図である。

【図７】第２実施の形態の他の例における構成及び光路
を示す図である。

【図８】第３実施の形態における光学ユニットの構成及
び光路を示す図である。

【図９】遮光部材が存在しない従来例における構成及び
光路を示す図である。

【図１０】遮光部材が存在する第３実施の形態における
構成及び光路を示す図である。

【図１１】図９，図１０の従来例，第３実施の形態にお
ける基準信号を示す図である。

【図１２】光学ユニットの光学部材の配置設計と光走査
の状態とを示す図である。

【図１３】第４実施の形態における光学部材の位置関係
を示す図である。

【図１４】第４実施の形態における光学的な展開図であ
る。

【図１５】第４実施の形態における基準信号と再帰性反
射信号とを示す図である。

【図１６】光走査型タッチパネルの実施状態を示す模式
図である。

【図１７】座標検出のための三角測量の原理を示す模式
図である。

【図１８】指示物及び遮断範囲を示す模式図である。

【図１９】受光信号と走査角度と走査時間との関係を示
すタイミングチャートである。

【図２０】断面長計測の原理を示す模式図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ光学ユニット５ＭＰＵ７再帰性反射シート１０表示画面（座標面）１１発光素子１３受光素子１４ポリゴンミラー１５アパーチャミラー１６集光レンズ１８遮光部材１８ａ支持材１８ｂ，１８ｃ無反射テープ２０レンズホルダＳ指示物

フロントページの続き (72)発明者中沢文彦神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者山口伸康神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5B068 AA04 AA32 AA39 BB20 BC04 BE03 BE06 5B087 AA02 AC12 CC13 CC25 CC26 CC34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を出射する光出射手段と、所定領域と
実質的に平行である面内で前記光を角度走査する光走査
手段と、該光走査手段による走査光を受光する受光手段
とを備え、前記所定領域に指示物で形成される走査光の
遮断位置を走査角度に対応した前記受光手段の受光出力
に基づいて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前
記光出射手段と前記光走査手段との間であって、前記光
出射手段から出射される前記光の経路を妨げない領域
に、ノイズ光を遮断するための遮光手段を備えることを
特徴とする光走査型タッチパネル。
【請求項２】前記遮光手段の前記光走査手段側の面に
無反射処理を施している請求項１記載の光走査型タッチ
パネル。
【請求項３】所定領域と実質的に平行である面内で光
を角度走査する光走査手段と、該光走査手段による走査
光を受光する受光手段とを備え、前記所定領域に指示物
で形成される走査光の遮断位置を走査角度に対応した前
記受光手段の受光出力に基づいて検出する光走査型タッ
チパネルにおいて、前記光走査手段と前記受光手段との
間であって、前記光走査手段による走査光の経路を妨げ
ない領域に、ノイズ光を遮断するための遮光手段を備え
ることを特徴とする光走査型タッチパネル。
【請求項４】所定領域と実質的に平行である面内で光
を角度走査する光走査手段と、該光走査手段による走査
光を偏向する偏向手段と、偏向された走査光を受光する
受光手段とを備え、前記所定領域に指示物で形成される
走査光の遮断位置を走査角度に対応した前記受光手段の
受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルにお
いて、前記光走査手段から前記偏向手段までの距離をＬ
１，前記偏向手段から前記受光手段までの距離をＬ２，
前記偏向手段における前記走査光の経路から前記所定領
域側の端までの幅をｗ，前記走査光のビーム幅をｄ，走
査開始角度をδとした場合に、以下の条件を満たすこと
を特徴とする光走査型タッチパネル。ｄ／２＋ｗ＞（Ｌ１＋Ｌ２）ｔａｎδ