JP4454667B2 - Optical scanning touch panel - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to an optical scanning touch panel that optically detects the position of an indicator on a display screen.
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。 With the spread of computer systems such as personal computers mainly, new information can be input by instructing on the display screen of a display device on which information is displayed by the computer system with a human finger or a specific indicator, Devices that give various instructions to a computer system are used.
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号公報等に提案されている。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反射光を検知し、指またはペン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。 When an input operation is performed on the information displayed on the display screen of a display device such as a personal computer by a touch method, it is necessary to detect the contact position (indicated position) on the display screen with high accuracy. . As an example of a method for detecting the indicated position on the display screen as such a coordinate plane, an optical position detection method is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5428. In this method, optical retroreflectors are arranged on both side frames of the display screen, the reflected light from the optical retroreflector of the angle-scanned laser beam is detected, and from the timing when the light beam is blocked by a finger or a pen. The presence angle of the finger or pen is obtained, and the position coordinates are detected from the obtained angle by the principle of triangulation. In this method, the number of parts is small and detection accuracy can be maintained, and the position of a finger, an arbitrary pen, etc. can be detected.
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光再帰性反射体と、レーザ光等の光を出射する発光素子、出射された光を角度走査するポリゴンミラー等の光走査部、及び、その走査光の光再帰性反射体による反射光を受光する受光素子を含む複数の光学ユニットとを備えており、各光学ユニットにおいて、発光素子からの光を光走査部にて走査させ、その走査光の光再帰性反射体での反射光を再び光走査部で反射させ、その反射光を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,任意のペン等の指示物が存在する場合には、光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、各光学ユニットにおける光走査部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。
このような光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体の光再帰性反射特性が指示物の位置検出のS/N比に大きな影響を与えるが、この光再帰性反射特性は光の入射角に応じて変化する。よって、1種類の光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を用いている従来の光走査型タッチパネルでは、走査光の入射角によって光再帰性反射特性が悪くなることがあり、指示物の位置検出のS/N比が低くなるという問題がある。 In such an optical scanning touch panel, the light retroreflective property of the light retroreflector greatly affects the S / N ratio of the position detection of the indicator. It changes according to the incident angle. Therefore, in a conventional optical scanning touch panel using an optical retroreflector having one kind of optical retroreflective property, the optical retroreflective property may be deteriorated depending on the incident angle of the scanning light. There is a problem that the S / N ratio of position detection becomes low.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を設けることにより、指示物の位置検出のS/N比を向上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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is provided with a plurality of light retroreflectors having different light retroreflective characteristics, whereby an optical scanning type capable of improving the S / N ratio of the position detection of an indicator. An object is to provide a touch panel.
本発明の他の目的は、走査光の入射角が略0度になるように光再帰性反射体を構成することにより、指示物の位置検出のS/N比を向上できる光走査型タッチパネルを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an optical scanning touch panel that can improve the S / N ratio of the position detection of an indicator by configuring the optical retroreflector so that the incident angle of the scanning light is approximately 0 degrees. It is to provide.
本発明の更に他の目的は、光再帰性反射体を保護する保護材を設けることにより、水分,粉塵等による光再帰性反射特性の劣化を防止できて、指示物の位置検出のS/N比を向上できる光走査型タッチパネルを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a protective material for protecting the light retroreflector, thereby preventing deterioration of the light retroreflective characteristics due to moisture, dust, etc. An object of the present invention is to provide an optical scanning touch panel capable of improving the ratio.
本願に記載の光走査型タッチパネルは、所定領域の外側に設けた光再帰性反射体と、前記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部及び該光走査部による走査光の前記光再帰性反射体での反射光を受光する受光部を有する複数の光学ユニットとを備え、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部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、前記光再帰性反射体は、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせて構成してあることを特徴とする。 An optical scanning touch panel described in the present application includes an optical retroreflector provided outside a predetermined region, an optical scanning unit that angularly scans light in a plane substantially parallel to the predetermined region, and the optical scanning unit And a plurality of optical units having a light receiving portion for receiving the reflected light of the light retroreflector of the scanning light by the scanning light blocking position corresponding to the scanning angle formed by the indicator in the predetermined region In the optical scanning touch panel that detects based on the light reception output of the light receiving unit, the optical retroreflector is configured by combining a plurality of optical retroreflectors having different optical retroreflective characteristics. To do.
本願に記載の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせており、例えば、光走査において入射角が小さい領域には入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設け、光走査において入射角が大きい領域には入射角が大きい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設けている。よって、入射角に応じて最適な光再帰性反射特性を有することができ、指示物の位置検出のS/N比の向上を図れる。 In the optical scanning touch panel described in the present application, a plurality of optical retroreflectors having different optical retroreflection characteristics are combined. For example, when the incident angle is small in a region where the incident angle is small in optical scanning. A light retroreflector having the strongest light retroreflective property is provided, and a light retroreflector having the strongest light retroreflective property is provided in a region where the incident angle is large in light scanning when the incident angle is large. Yes. Therefore, the optical retroreflective characteristic can be obtained according to the incident angle, and the S / N ratio for detecting the position of the pointing object can be improved.
本願に記載の光走査型タッチパネルは、所定領域の外側に設けた光再帰性反射体と、前記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部及び該光走査部による走査光の前記光再帰性反射体での反射光を受光する受光部を有する複数の光学ユニットとを備え、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部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、前記光再帰性反射体の一部は、走査光の入射角が実質的に0度になるように、その入射面を傾斜させてあることを特徴とする。 An optical scanning touch panel described in the present application includes an optical retroreflector provided outside a predetermined region, an optical scanning unit that angularly scans light in a plane substantially parallel to the predetermined region, and the optical scanning unit And a plurality of optical units having a light receiving portion for receiving the reflected light of the light retroreflector of the scanning light by the scanning light blocking position corresponding to the scanning angle formed by the indicator in the predetermined region In the optical scanning touch panel that detects based on the light reception output of the light receiving unit, a part of the optical retroreflector has an incident surface inclined so that an incident angle of the scanning light becomes substantially 0 degree. It is characterized by being.
本願に記載の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体への入射角が実質的に0度になるようにしており、光走査において入射角が大きい領域にあっても入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設けて、指示物の位置検出のS/N比の向上を図れる。 In the optical scanning touch panel described in the present application, the incident angle to the optical retroreflector is set to substantially 0 degrees, and the incident angle is small even in a region where the incident angle is large in optical scanning. When it is small, a light retroreflector having the strongest light retroreflective characteristic can be provided to improve the S / N ratio for detecting the position of the indicator.
本願に記載の光走査型タッチパネルは、前記光再帰性反射体の表面に、前記光再帰性反射体を保護する保護材を設けてあることを特徴とする。 Light scanning-type touch panel according to the present application, the surface of the front Symbol light retroreflector, characterized in that is provided with a protective material that protects the light retro-reflector.
本願に記載の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体を保護する保護材を設けており、光再帰性反射体が水分,粉塵等から保護される。 In the optical scanning touch panel described in the present application, a protective material for protecting the optical retroreflector is provided, and the optical retroreflector is protected from moisture, dust, and the like.
本願に記載の光走査型タッチパネルは、前記保護材の表面に光反射防止処理を施してあることを特徴とする。 Light scanning-type touch panel according to the present application is characterized in that the surface of the front Symbol protective material are subjected to antireflection processing.
本願に記載の光走査型タッチパネルにあっては、保護材の表面に光反射防止処理を施しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のS/N比の向上を図れる。 In the optical scanning touch panel described in the present application, the surface of the protective material is subjected to an anti-reflection treatment, and a decrease in the amount of light due to reflection on the surface of the protective material is suppressed, so that the S / The N ratio can be improved.
本願に記載の光走査型タッチパネルは、前記光再帰性反射体への走査光の任意の入射角に対して、前記保護材の光反射防止処理を最適化してあることを特徴とする。 Light scanning-type touch panel according to the present application, for any angle of incidence of the scanning light Previous Stories light retroreflector, characterized in that are optimized for light reflection prevention treatment of the protective material.
本願に記載の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体での任意の入射角に対して、保護材の光反射防止処理を最適化しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のS/N比の向上を図れる。 In the optical scanning touch panel described in the present application, the light-reflective treatment of the protective material is optimized for an arbitrary incident angle on the optical retroreflector, and the light amount due to reflection on the surface of the protective material. It is possible to suppress the decrease and improve the S / N ratio of the position detection of the pointing object.
本願に記載の光走査型タッチパネルは、前記保護材は、走査光の向きを変える偏向機能を有することを特徴とする。 Light scanning-type touch panel according to the present application, the pre-Symbol protective material, and having a deflecting function to change the direction of the scanning light.
本願に記載の光走査型タッチパネルにあっては、保護材は、走査光の向きを変える偏向機能を有しており、保護材によって光再帰性反射体に対する入射角を調整して、指示物の位置検出のS/N比の向上を図れる。 In the optical scanning touch panel described in the present application , the protective material has a deflection function that changes the direction of the scanning light, and the incident angle of the indicator is adjusted by adjusting the incident angle with respect to the optical retroreflector by the protective material. The S / N ratio for position detection can be improved.
本発明では、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせるようにしたので、入射角に応じて最適な光再帰性反射特性を有することができ、指示物の位置検出のS/N比の向上を図ることが可能である。 In the present invention, since a plurality of light retroreflectors having different light retroreflective characteristics are combined, an optimal light retroreflective characteristic can be obtained according to the incident angle, and the position of the indicator can be detected. It is possible to improve the / N ratio.
また、光走査における入射角が大きい領域において光再帰性反射体への入射角が実質的に0度になるようにしたので、本来は入射角が大きい領域にあっても入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設けることができ、指示物の位置検出のS/N比の向上を図ることが可能である。 In addition, since the incident angle to the optical retroreflector is substantially 0 degree in the region where the incident angle in the optical scanning is large, when the incident angle is small even though the region is originally in the region where the incident angle is large. A light retroreflector having the strongest light retroreflective property can be provided, and the S / N ratio for detecting the position of the indicator can be improved.
また、光再帰性反射体を保護する保護材を設けるようにしたので、光再帰性反射体を水分,粉塵等から保護することが可能である。 In addition, since the protective material for protecting the light retroreflector is provided, the light retroreflector can be protected from moisture, dust and the like.
また、保護材の表面に光反射防止処理を施すようにしたので、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のS/N比の向上を図ることが可能である。 In addition, since the antireflection treatment is applied to the surface of the protective material, it is possible to suppress the decrease in the amount of light due to the reflection on the surface of the protective material and to improve the S / N ratio of the position detection of the indicator. It is.
また、光再帰性反射体での任意の入射角に対して、保護材の光反射防止処理を最適化するようにしたので、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のS/N比の向上を図ることが可能である。 In addition, since the light-reflective treatment of the protective material is optimized for any incident angle on the light retroreflector, the light quantity reduction due to reflection on the surface of the protective material is suppressed, and the indicator It is possible to improve the S / N ratio of the position detection.
また、保護材が、光の向きを変える偏向機能を有するようにしたので、保護材によって光再帰性反射体に対する入射角を調整して、指示物の位置検出のS/N比の向上を図ることが可能である。 In addition, since the protective material has a deflecting function for changing the direction of light, the incident angle with respect to the light retroreflector is adjusted by the protective material to improve the S / N ratio of the position detection of the indicator. It is possible.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an optical scanning touch panel according to the present invention.
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。
In FIG. 1,
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。
For example, both corners of one short side (right side in the present embodiment) of the
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光再帰性反射体としての再帰性反射シート7が、筐体8に固定された態様で設けられている。本発明では、この再帰性反射シート7は、光再帰性反射特性が異なる2種類の再帰性反射シート7a,7bを組み合わせて構成されている。入射角が小さくなる領域(左側の辺の全域及び上下両側の辺の光学ユニット1a,1bに近い右側の領域)には、入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する低入射角用の再帰性反射シート7aが設けられ、入射角が大きくなる領域(上下両側の辺の光学ユニット1a,1bから遠い左側の領域)には、入射角が大きい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する高入射角用の再帰性反射シート7bが設けられている。これらの再帰性反射シート7a,7bの詳細については後述する。
Further, a
図2は、光学ユニット1a,1bにおける光学系の構成及び光路を示す斜視図である。両光学ユニット1a,1bは同じ光学系を有している。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(7a,7b)からの反射光を受光するフォトダイオード(PD)からなる受光素子13と、受光素子13への入射光を制限するためのスリット14aを有するスリット板14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15と、アパーチャ16aによりコリメーションレンズ12からポリゴンミラー15への投射光を制限すると共に、ポリゴンミラー15を介した再帰性反射シート7(7a,7b)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16と、アパーチャミラー16での反射光を集束させるための集光レンズ17と、ポリゴンミラー15を回転させるモータ18と、これらの各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。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the optical system and the optical path in the optical units 1a and 1b. Both optical units 1a and 1b have the same optical system. The optical units 1a and 1b include a light emitting element 11 formed of a laser diode (LD) that emits infrared laser light, a
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16のアパーチャ16aを通過した後、ポリゴンミラー15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(7a,7b)に投射される。そして、再帰性反射シート7(7a,7b)からの反射光が、ポリゴンミラー15及びアパーチャミラー16にて反射された後、集光レンズ17で集束されてスリット板14のスリット14aを通って、受光素子13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投射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。
The laser light emitted from the light emitting element 11 is collimated by the
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15の動作を制御して各光学ユニット1a,1bにおける光走査開始を同期させる走査同期制御回路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での算出結果等を表示する表示装置である。
Each optical unit 1a, 1b includes light emitting
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。
The MPU 5 sends a drive control signal to the light emitting
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、受光素子13に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(7a)の先端部分で反射される位置(Ps)に至って実質的な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(7a)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(7a,7b)により反射される。 In the optical scanning touch panel of the present invention, as shown in FIG. 1, for example, the optical unit 1b will be described. From the position where the projection light from the optical unit 1b is incident on the light receiving element 13, FIG. The position is scanned in the counterclockwise direction above, and reaches the position (Ps) reflected by the tip portion of the retroreflective sheet 7 (7a), and becomes a substantial scanning start position. And until the position (P1) reaching one end of the indicator S is reflected by the retroreflective sheet 7 (7a), it is blocked by the indicator S until the position (P2) reaching the other end of the indicator S. Then, the light is reflected by the retroreflective sheet 7 (7a, 7b) until the subsequent scanning end position (Pe).
次に、本発明の特徴部分をなす再帰性反射シート7について説明する。図3は、本発明の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図である。再帰性反射シート7は、前述したように、低入射角用の再帰性反射シート7aと高入射角用の再帰性反射シート7bとで構成されており、図3に示すように、入射角が0度から30度の領域には低入射角用の再帰性反射シート7aが設けられ、入射角が30度を超える(最大60度)の領域には高入射角用の再帰性反射シート7bが設けられている。
Next, the
図4は、両再帰性反射シート7a,7bにおける光再帰性反射特性を示すグラフである。図4において、横軸は入射角(度)、縦軸は反射光糧(μW)を表しており、●−●は低入射角用の再帰性反射シート7aの光再帰性反射特性、○−○は高入射角用の再帰性反射シート7bの光再帰性反射特性を示している。図4から、低入射角用の再帰性反射シート7aは入射角が増加するにつれて光再帰性反射特性が低下し、高入射角用の再帰性反射シート7bは入射角が50度程度まで増加するにつれて光再帰性反射特性が上昇し、入射角が約30度である場合に、両再帰性反射シート7a,7bの光再帰性反射特性が一致することが分かる。よって、図3に示すように、入射角が0度から30度までの領域では低入射角用の再帰性反射シート7aを使用し、入射角が30度より大きい領域では高入射角用の再帰性反射シート7bを使用することにより、指示物Sの位置検出のS/N比を向上することが可能である。
FIG. 4 is a graph showing the light retroreflective characteristics of both
図5は、両再帰性反射シート7a,7bの境界部分の拡大図である。この境界部分では、光走査順序が早い方の再帰性反射シート7aが遅い方の再帰性反射シート7bの上方になるように両再帰性反射シート7a,7bが重なり合っている。よって、境界部分で両再帰性反射シート7a,7bを重ね合わせているので、この境界部分において反射光を検出できなくなる事態を防止できる。このような境界部分の構成は、走査光のビームサイズが小さい場合には特に必要である。なお、境界部分で隣合う再帰性反射シート7a,7bの間に空隙が生じないようにしておけば良く、図6に示すように両再帰性反射シート7a,7bが接するような境界部分の構成であっても良い。
FIG. 5 is an enlarged view of the boundary portion between the two
なお、上述した例では、光再帰性反射特性が異なる2種類の再帰性反射シート7a,7bの組合せにて光再帰性反射体を構成したが、光再帰性反射特性が異なる3種類以上の再帰性反射シートを組み合わせて光再帰性反射体を構成しても良いことは勿論である。
In the above-described example, the light retroreflector is configured by combining two types of
図7,図8は、本発明の他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図,断面図である。図7,図8において、図3,図5と同一部分には同一番号を付している。この例では、筐体8の溝8aにガイドされ、再帰性反射シート7(7a,7b)を覆うように、フッ素テフロン(登録商標)系樹脂からなる保護カバー21が設けられている。
7 and 8 are a schematic view and a cross-sectional view showing a configuration of a main part of another optical scanning touch panel according to the present invention. 7 and 8, the same parts as those in FIGS. 3 and 5 are denoted by the same reference numerals. In this example, a
このような保護カバー21を設けることにより、再帰性反射シート7(7a,7b)が水分,粉塵等に対して保護されるので、水分,粉塵等の付着による再帰性反射シート7(7a,7b)の特性の劣化を防止することが可能である。
By providing such a
このような保護カバー21をほとんど全ての光が通過して再帰性反射シート7(7a,7b)から十分な光量の反射光が得られるように、保護カバー21の表面には反射防止処理を施しておくことが好ましい。図9は、この反射防止処理を示す断面図であり、例えば、再帰性反射シート7(7a,7b)の光入射面に反射防止膜22が形成されている。このような反射防止処理を施しておくことにより、走査光の保護カバー21表面での反射を防止でき、その反射に伴う再帰性反射シート7(7a,7b)での反射光のレベル低下を抑制でき、S/N比の向上につながる。
Antireflection treatment is applied to the surface of the
このような反射防止処理(反射防止膜22の形成)にあって、反射防止膜22での走査光の光路長がλ/4(λ:走査光の波長)になるように反射防止膜22の膜厚を制御することにより、任意の入射角に対して反射防止特性を最適に設定することができる。よって、S/N比が低い(反射光量が少ない)入射角に対する反射防止特性が最適化するように、例えば図4に示すような特性を有する低入射角用の再帰性反射シート7aを使用する場合にその反射光量が少なくなる15〜30度の入射角の範囲で反射防止特性の最適化を図るようにした場合、その入射角での指示物Sの位置検出のS/N比を向上することが可能である。
In such an antireflection treatment (formation of the antireflection film 22), the
図10は、本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図、図11は、図10の部分拡大図である。図10,図11において、図7,図8と同一部分には同一番号を付している。この例では、走査光の入射角が大きくなる(30度を超える)領域にあっては、入射角が略0度になるように傾斜させて複数の低入射角用の再帰性反射シート7aを設けている。これらの各再帰性反射シート7aは、5〜6mm程度のピッチで列状に配設された各支持材23で固定されている。なお、入射角が小さい(30度以下)領域における構成は、図7,図8に示した例と同じである。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the main part of still another optical scanning touch panel of the present invention, and FIG. 11 is a partially enlarged view of FIG. 10 and 11, the same parts as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals. In this example, in a region where the incident angle of the scanning light is large (greater than 30 degrees), a plurality of
このような例では、本来であれば入射角が大きくなるような領域においても、再帰性反射シート7(7a)への入射角を略0度にでき、指示物Sの位置検出のS/N比を向上することが可能である。 In such an example, the incident angle to the retroreflective sheet 7 (7a) can be made substantially 0 degrees even in a region where the incident angle is large, and the S / N for detecting the position of the indicator S can be reduced. It is possible to improve the ratio.
図12は、本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図、図13は、図12の部分拡大断面図である。図12,図13において、図7,図8と同一部分には同一番号を付している。この例では、光再帰性反射体としてすべての領域において低入射角用の再帰性反射シート7aが設けられており、入射角が大きくなる(30度を超える)領域にあって、低入射角用の再帰性反射シート7aの上面を、光の偏向機能を有する偏向機能付き保護カバー24で覆っている。この偏向機能付き保護カバー24は、例えばプリズムシートを使用できる。なお、入射角が小さい(30度以下)領域における構成は、図7,図8に示した例と同じである。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of still another optical scanning touch panel of the present invention, and FIG. 13 is a partially enlarged sectional view of FIG. 12 and 13, the same parts as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals. In this example, the
このように構成した場合には、本来であれば入射角が大きくなるような領域においても、図13に示すように偏向機能付き保護カバー24によって、再帰性反射シート7(7a)への入射角を略0度にでき、指示物Sの位置検出のS/N比を向上することが可能である。
In such a configuration, even in a region where the incident angle is originally large, the incident angle to the retroreflective sheet 7 (7a) by the
最後に、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14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14では光学ユニット1a,1b、再帰性反射シート7(7a,7b),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。
Finally, the calculation operation of the position and size of the pointing object S by the optical scanning touch panel of the present invention will be described. FIG. 14 is a schematic diagram showing an implementation state of the optical scanning touch panel. However, in FIG. 14, components other than the optical units 1a and 1b, the retroreflective sheet 7 (7a and 7b), and the
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15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。
The MPU 5 controls the polygon control circuit 4 to rotate the polygon mirrors 15 in the optical units 1a and 1b, thereby angle-scanning the laser beams from the light emitting elements 11. As a result, the reflected light from the
なお、図14において、θ00,φ00は走査基準線から各受光素子までの角度を、θ0,φ0は走査基準線から再帰性反射シート7(7a,7b)の端部までの角度を、θ1,φ1は走査基準線から指示物Sの基準線側端部までの角度を、θ2,φ2は走査基準線から指示物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。 In FIG. 14, θ00 and φ00 are the angles from the scanning reference line to each light receiving element, θ0 and φ0 are the angles from the scanning reference line to the end of the retroreflective sheet 7 (7a, 7b), θ1, φ1 indicates the angle from the scanning reference line to the reference line side end of the indicator S, and θ2 and φ2 indicate the angles from the scanning reference line to the reference line of the indicator S and the opposite end.
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14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φ0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。
When the indicator S exists in the optical path of the scanning light on the
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15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(1),(2)式のように求めることができる。
Px(θ,φ)=(tanφ)÷(tanθ+tanφ)×L …(1)
Py(θ,φ)=(tanθ・tanφ)÷(tanθ+tanφ)×L …(2)
Next, processing for obtaining the coordinates of the center position (designated position) of the pointing object S (finger in this example) from the cut-off range obtained in this way will be described. First, the conversion from an angle based on triangulation to Cartesian coordinates will be described. As shown in FIG. 15, the position of the optical unit 1a is set to the origin O, the right side and the upper side of the
Px (θ, φ) = (tanφ) ÷ (tanθ + tanφ) × L (1)
Py (θ, φ) = (tan θ · tan φ) ÷ (tan θ + tan φ) × L (2)
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16に示すように、指示物S(指)のエッジ部の4点(図16のP1〜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16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(Pcx,Pcy)を求める。Pcx,Pcyは、それぞれ以下の(3),(4)式のように表せる。
Pcx(θ,φ)=Pcx(θ1+dθ/2,φ1+dφ/2) …(3)
Pcy(θ,φ)=Pcy(θ1+dθ/2,φ1+dφ/2) …(4)
By the way, since the indicator S (finger) has a size, when the detection angle at the rising / falling timing of the detected light reception signal is adopted, as shown in FIG. Four points (P1 to P4 in FIG. 16) of the edge portion are detected. These four points are all different from the designated center point (Pc in FIG. 16). Therefore, the coordinates (Pcx, Pcy) of the center point Pc are obtained as follows. Pcx and Pcy can be expressed by the following equations (3) and (4), respectively.
Pcx (θ, φ) = Pcx (θ1 + dθ / 2, φ1 + dφ / 2) (3)
Pcy (θ, φ) = Pcy (θ1 + dθ / 2, φ1 + dφ / 2) (4)
そこで、(3),(4)式で表されるθ1+dθ/2,φ1+dφ/2を上記(1),(2)式のθ,φとして代入することにより、指示された中心点Pcの座標を求めることができる。 Therefore, by substituting θ1 + dθ / 2 and φ1 + dφ / 2 represented by the equations (3) and (4) as θ and φ in the above equations (1) and (2), the coordinates of the instructed center point Pc are obtained. Can be sought.
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(1),(2)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(1),(2)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。 In the above-described example, the average value of the angle is first obtained, and the average value of the angle is substituted into the triangulation conversion formulas (1) and (2) to obtain the coordinates of the center point Pc that is the designated position. First, the orthogonal coordinates of the four points P1 to P4 are obtained from the scanning angle according to the triangulation conversion formulas (1) and (2), the average of the obtained coordinate values of the four points is calculated, and the center point It is also possible to obtain the coordinates of Pc. Further, it is possible to determine the coordinates of the center point Pc that is the designated position in consideration of the parallax and the visibility of the designated position.
ところで、各ポリゴンミラー15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17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15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15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(5)式に示すような比例関係が成り立つ。
θ=ω×T …(5)
By the way, when the scanning angular velocity of each
θ = ω × T (5)
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,t2と下記(6),(7)式の関係が成り立つ。
θ1=ω×t1 …(6)
θ2=ω×t2 …(7)
Therefore, the angles θ1 and θ2 at the time of falling and rising of the received light signal have the relationship between the scanning times t1 and t2 and the following expressions (6) and (7).
θ1 = ω × t1 (6)
θ2 = ω × t2 (7)
従って、ポリゴンミラー15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。
Therefore, when the scanning angular velocity of the
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18は、この断面長計測の原理を示す模式図である。図18において、D1,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(8),(9)式の如く求められる。
OPc=r1=(Pcx2 +Pcy2 )1/2 …(8)
BPc=r2={(L−Pcx)2 +Pcy2 }1/2 …(9)
In the optical scanning touch panel of the present invention, the size (cross-sectional length) of the indicator S (finger) can be obtained from the measured blocking range. FIG. 18 is a schematic diagram showing the principle of the cross-sectional length measurement. In FIG. 18, D1 and D2 are cross-sectional lengths of the indicator S viewed from the optical units 1a and 1b, respectively. First, distances OPc (r1) and BPc (r2) from the positions O (0, 0) and B (L, 0) of the optical units 1a and 1b to the center point Pc (Pcx, Pcy) of the indicator S are as follows. It is obtained as shown in equations (8) and (9).
OPc = r1 = (Pcx 2 + Pcy 2 ) 1/2 (8)
BPc = r2 = {(L-Pcx) 2 + Pcy 2 } 1/2 (9)
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(10),(11)式に従って計測可能である。
D1=r1・2sindθ/2=(Pcx2 +Pcy2 )1/2 ・2sindθ/2
…(10)
D2=r2・2sindφ/2={(L−Pcx)2 Pcy2 }1/2 ・2sindφ/2
…(11)
Since the cross-sectional length can be approximated by the product of the distance and the sine value of the cutoff angle, the cross-sectional lengths D1 and D2 can be measured according to the following equations (10) and (11).
D1 = r1 · 2 sin θ / 2 = (Pcx 2 + Pcy 2 ) 1/2 · 2 sin θ / 2
(10)
D2 = r2 · 2 sin φ / 2 = {(L−Pcx) 2 Pcy 2 } 1/2 · 2 sin φ / 2
... (11)
なお、θ,φ≒0である場合には、sindθ≒dθ≒tandθ,sindφ≒dφ≒tandφと近似できるので、(10),(11)式においてsindθ,sindφの代わりに、dθまたはtandθ,dφまたはtandφとしても良い。 In the case of θ, φ≈0, it can be approximated as sinθ≈dθ≈tandθ, sindφ≈dφ≈tandφ. Therefore, in the equations (10) and (11), dθ or tandθ, dφ instead of sindθ and sindφ. Alternatively, tandφ may be used.
1a,1b 光学ユニット
5 MPU
7 再帰性反射シート
7a 低入射角用の再帰性反射シート
7b 高入射角用の再帰性反射シート
8 筐体
10 表示画面(座標面)
11 発光素子
13 受光素子
15 ポリゴンミラー
21 保護カバー
22 反射防止膜
23 支持材
24 偏向機能付き保護カバー
S 指示物
1a, 1b Optical unit 5 MPU
7
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light emitting element 13
Claims (2)
前記目標区域の外側に設けられ、前記発光素子から出射される光を反射する再帰性反射体と
を備え、
前記再帰性反射体は、入射角に対する反射特性が異なる第1再帰性反射シート及び第2再帰性反射シートを組み合わせてあり、
前記第1再帰性反射シートは、所定の角度より小さい入射角度の光に対する光再帰性反射特性が前記第2再帰性反射シートより高く、
前記第2再帰性反射シートは、前記所定の角度より大きい入射角度の光に対する光再帰性反射特性が前記第1再帰性反射シートより高く、
前記第1再帰性反射シートと前記第2再帰性反射シートとの境界は、前記第1再帰性反射シートが前記第2再帰性反射シートより前記目標区域側になる様に重ねて配置してある
ことを特徴とする光走査型タッチパネル。 An optical unit provided outside a target area for touching by an indicator and having a light emitting element and a light receiving element that receives reflected light of the light emitted from the light emitting element;
A retroreflector provided outside the target area and reflecting light emitted from the light emitting element;
With
The retroreflector is a combination of a first retroreflective sheet and a second retroreflective sheet having different reflection characteristics with respect to an incident angle,
The first retroreflective sheet has a light retroreflective property with respect to light having an incident angle smaller than a predetermined angle, higher than the second retroreflective sheet,
The second retroreflective sheet has a light retroreflective property with respect to light having an incident angle greater than the predetermined angle, which is higher than the first retroreflective sheet,
The boundary between the first retroreflective sheet and the second retroreflective sheet is arranged so that the first retroreflective sheet is closer to the target area than the second retroreflective sheet. An optical scanning touch panel characterized by that.
前記目標区域の外側に設けられ、前記発光素子から出射される光を反射する再帰性反射体と
を備え、
前記再帰性反射体は、入射角に対する反射特性が異なる第1再帰性反射シート及び第2再帰性反射シートを組み合わせてあり、
前記第1再帰性反射シートは、所定の角度より小さい入射角度の光に対する光再帰性反射特性が前記第2再帰性反射シートより高く、
前記第2再帰性反射シートは、前記所定の角度より大きい入射角度の光に対する光再帰性反射特性が前記第1再帰性反射シートより高く、
前記第1再帰性反射シートと前記第2再帰性反射シートとの境界は、前記第1再帰性反射シートの端部と前記第2再帰性反射シートの端部とが接する様に配置してある
ことを特徴とする光走査型タッチパネル。 An optical unit provided outside a target area for touching by an indicator and having a light emitting element and a light receiving element that receives reflected light of the light emitted from the light emitting element;
A retroreflector provided outside the target area and reflecting light emitted from the light emitting element;
With
The retroreflector is a combination of a first retroreflective sheet and a second retroreflective sheet having different reflection characteristics with respect to an incident angle,
The first retroreflective sheet has a light retroreflective property with respect to light having an incident angle smaller than a predetermined angle, higher than the second retroreflective sheet,
The second retroreflective sheet has a light retroreflective property with respect to light having an incident angle greater than the predetermined angle, which is higher than the first retroreflective sheet,
The boundary between the first retroreflective sheet and the second retroreflective sheet is arranged so that the end of the first retroreflective sheet and the end of the second retroreflective sheet are in contact with each other. An optical scanning touch panel characterized by that.
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