JPH0991094A - タッチパネルの座標検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型化をしても、コストの増加を防ぐことが
でき、さらに、装置の複雑化を防止することができる、
タッチパネルの座標検出装置を提供する。 【解決手段】 ライトスキャナ３，４は、各設置位置を
中心にして、光束１０１Ａ，１０２Ａを、回転しながら
射出する。コーナキューブアレイ２Ａ〜２Ｃは、光束１
０１Ａ，１０２Ａをライトスキャナ３，４に向けて折り
返す。ライトスキャナ３，４は、反射光１０１Ｂ，１０
２Ｂを受光する。この状態のとき、タッチパネル１が触
れられると、ライトスキャナ３，４からの光束が接触点
で遮られる。ライトスキャナ３，４は、直線部分１Ａに
対する、射出される光束１０１Ａ，１０２Ａの角度を検
出する。演算回路５は、長辺１Ａの長さと、ライトスキ
ャナ３，４が検出したそれぞれの角度とから、光束の遮
光点の座標を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、タッチパネルが
触れられた座標を検出する、タッチパネルの座標検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タッチパネルは、コンピュータのＣＲＴ
（Cathode Ray Tube）画面、液晶画面などに設置され
る。利用者がタッチパネルに触れると、タッチパネルが
接触点の座標を検出して、コンピュータに通知する。こ
れにより、コンピュータは、ＣＲＴ画面や液晶画面上
の、選択された位置を知ることができる。

【０００３】このタッチパネルには、赤外線を発光する
発光ダイオードと、赤外線を受光するフォト・トランジ
スタとを用いるものがある。このようなタッチパネルを
図１２に示す。このタッチパネル５００の縁部には、発
光ダイオード５０１がＬ字状に配置されている。さら
に、発光ダイオード５０１と向かい合うように、フォト
・トランジスタ５０２がＬ字状に配置されている。

【０００４】利用者がタッチパネル５００に指などで触
れると、この指が遮光物５１０となり、発光ダイオード
５０１Ａ，５０１Ｂからの赤外線を遮る。この結果、フ
ォト・トランジスタ５０２Ａ，５０２Ｂが赤外線を受光
しないので、タッチパネル５００は、フォト・トランジ
スタ５０２Ａ，５０２Ｂの位置から、遮光物５１０の座
標を検出する。

【０００５】このようなタッチパネルが特開平５−２４
１７３３号公報に示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、タッチパネ
ル５００の利用者の要望などにより、タッチパネルの大
きさを変更する場合がある。特に、タッチパネル５００
を大型にする場合、配置される発光ダイオード５０１と
フォト・トランジスタ５０２との数を増やす必要があ
る。このために、タッチパネル５００の大型化に伴っ
て、タッチパネル５００のコストが上昇する。

【０００７】また、タッチパネル５００では、発光ダイ
オード５０１がフォト・トランジスタ５０２と向かい合
うように配置されている。このために、発光ダイオード
５０１やフォト・トランジスタ５０２の数が増えると、
すべての発光ダイオード５０１がフォト・トランジスタ
５０２と向かい合うように配置する必要がある。つま
り、発光ダイオード５０１とフォト・トランジスタ５０
２との配置の精度を保つ必要があり、製造が難しくな
る。

【０００８】この発明の目的は、このような欠点を除
き、大型化をしても、コストの増加を防ぐことができ、
さらに、装置の複雑化を防止することができる、タッチ
パネルの座標検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、その目的を
達成するため、タッチパネルが触れられた位置を示す座
標を検出するタッチパネルの座標検出装置において、タ
ッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネルにほ
ぼ平行に、かつ、設置位置を中心に光束を回転して射出
する２つの光源部と、タッチパネルに設置され、光源部
からの光束を、この光源部に向けて反射する反射部と、
光源部の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反
射光を受光し、反射光が遮られたとき、設置位置間を結
ぶ直線部分に対する、射出される光束の角度を検出する
２つの検出部と、直線部分の長さと、２つの検出部が検
出したそれぞれの角度とから、光束の遮光点の座標を算
出する演算部とを備える。

【００１０】この発明は、次のようにして、タッチパネ
ルが触れられた位置を示す座標を検出する。

【００１１】２つの光源部がタッチパネルにほぼ平行
に、光束を射出する。このとき、各光源部は、設置位置
を中心にして、光束を回転しながら射出する。反射部
は、光源部からの光束を、この光源部に向けて反射す
る。つまり、反射部は、光源部からの光束を、この光源
部に向けて折り返す。各検出部は、反射部からの反射光
を受光する。

【００１２】この状態のとき、タッチパネルが触れられ
ると、各光源部からの光束が接触点で遮られる。反射光
が遮られたとき、各検出部は、設置位置の間を結ぶ直線
部分に対する、射出された光束の角度を検出する。演算
部は、直線部分の長さと、検出部が検出したそれぞれの
角度とから、光束の遮光点の座標を算出する。

【００１３】これにより、タッチパネルの大型化をして
も、光源部と検出部の設置位置の変更と、反射部の長さ
の変更とにより、タッチパネルの接触点の座標を検出す
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を、
図面を用いて説明する。

【００１５】図１は、この発明の実施の形態に係るタッ
チパネルの座標検出装置を示す基本構成図である。この
タッチパネルの座標検出装置は、四角形状のタッチパネ
ル１が使用者の指などで触れられた座標を検出する。こ
のタッチパネルの座標検出装置は、反射部としてコーナ
キューブアレイ２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、ライトスキャナ
３，４と、演算部として演算回路５と、インターフェー
ス回路６とを備える。

【００１６】ライトスキャナ３は、図２に示すように、
光源部として発光器１１と、受光器１２と、ロータリー
エンコーダ１３と、モータ１４とを備える。この実施の
形態では、受光器１２、ロータリーエンコーダ１３、モ
ータ１４により、検出部が構成されている。

【００１７】発光器１１は、円筒形状のカバー１５内に
設置されている。しかも、発光器１１の発光面１１Ａ
が、カバー１５の側面に設けられた窓１５Ａに位置する
ように、発光器１１がカバー１５内に設置されている。
発光器１１は、駆動装置（図示を省略）により駆動され
て、光束１０１Ａを射出する。発光器１１は、レンズな
どにより、光をビーム状にして、光束１０１Ａを発生す
る。

【００１８】受光器１２は、カバー１５内に設置されて
いる。発光器１１と同じように、受光器１２の受光面１
２Ａが、カバー１５の側面に設けられた窓１５Ｂに位置
するように、受光器１２がカバー１５内に設置されてい
る。カバー１５の窓１５Ｂは、窓１５Ａの下方に設けら
れている。受光器１２は、反射光１０１Ｂを受光しかた
どうかを示す受光信号を発生する。つまり、受光器１２
は、反射光１０１Ｂを受光すると、「Ｈ（ハイ）」レベ
ルの受光信号を発生し、受光しなければ、「Ｌ（ロ
ウ）」レベルの受光信号を発生する。

【００１９】モータ１４は、駆動装置（図示を省略）で
回転駆動される。モータ１４は、カバー１５の軸１５Ｃ
を中心に、カバー１５を回転させる。カバー１５には、
発光器１１と受光器１２とが設置されているので、発光
器１１と受光器１２とは、カバー１５と共に回転する。
これにより、発光器１１は、光束１０１Ａを回転しなが
ら射出する。

【００２０】ロータリーエンコーダ１３は、モータ１４
に取り付けられて、モータ１４の軸（図示を省略）の回
転角を検出する。つまり、ロータリーエンコーダ１３
は、発光器１１から射出される光束１０１Ａの角度を検
出する。そして、ロータリーエンコーダ１３は、検出し
た角度に応じた数のパルスを含むパルス信号を発生す
る。

【００２１】ライトスキャナ４は、ライトスキャナ３と
同様である。

【００２２】ライトスキャナ３，４は、図３に示すよう
に、タッチパネル１の隅に設置されている。この設置に
際して、ライトスキャナ３，４の各軸１５Ｃが、タッチ
パネル１の隅にそれぞれ位置するように、ライトスキャ
ナ３，４は、タッチパネル１にそれぞれ設置される。ま
た、ライトスキャナ３，４が挟む、タッチパネル１の長
辺１Ａの長さをＬとする。つまり、ライトスキャナ３の
軸１５Ｃから、ライトスキャナ４の軸１５Ｃまでの長さ
がＬである。

【００２３】さらに、ライトスキャナ３，４の設置に際
して、ライトスキャナ３，４からの光束１０１Ａ，１０
２Ａが、タッチパネル１に対して平行になるように、ラ
イトスキャナ３，４がタッチパネル１に設置されてい
る。

【００２４】ライトスキャナ３，４は、図４に示すよう
に、カウンタ１６をそれぞれ備える。各カウンタ１６
は、ロータリーエンコーダ１３からのパルス信号ａと、
受光器１２からの受光信号ｂとに基づいて、検出信号ｃ
１，ｃ２を発生する。つまり、ライトスキャナ３のカウ
ンタ１６は、図５に示すように、遮光物３０１によりラ
イトスキャナ３からの光束１０１Ａが遮られたとき、タ
ッチパネル１の長辺１Ａに対する光束１０１Ａの角度θ
１を示す検出信号ｃ１を発生する。同様にして、ライト
スキャナ４のカウンタ１６は、長辺１Ａに対する光束１
０２Ａの角度θ２を示す検出信号ｃ２を発生する。

【００２５】コーナキューブアレイ２Ａ〜２Ｃは、タッ
チパネル１の長辺１Ａを除く、他の３辺に設置されてい
る。コーナキューブアレイ２Ａは、図７に示すように、
タッチパネル１側に複数のコーナキューブ２１を配列し
たものである。

【００２６】コーナキューブ２１は、図８（Ａ）に示す
ように、円錐形状をしている。コーナキューブ２１の内
面２１Ａが、反射面となっている。コーナキューブ２１
の頂点２１Ｃを含む断面は、図８（Ｂ）に示すような形
状であり、この断面の頂角（頂点２１Ｃを含む角度）
は、９０度である。これにより、コーナキューブ２１の
開口２１Ｂに垂直に入射した光束１１１や、図８（Ｃ）
に示すように、開口２１Ｂに斜めに入射した光束１１２
は、入射した方向に反射する。つまり、コーナキューブ
２１は、入射した光束を折り返す。

【００２７】このコーナキューブ２１の代わりに、図９
に示すコーナキューブ２２を設置してもよい。コーナキ
ューブ２２は、四角錐形状をしている。そして、側面２
２Ａと側面２２Ｂとの角度、側面２２Ｃと側面２２Ｄと
の角度が９０度になっている。側面２２Ａ〜２２Ｄの内
面が、光束を反射する反射面となっている。このコーナ
キューブ２２は、コーナキューブ２１と同様に、開口２
２Ｅに入射した光束を折り返す。

【００２８】コーナキューブアレイ２Ｂ，２Ｃは、コー
ナキューブアレイ２Ａと同様に、タッチパネル１側に多
数のコーナキューブ２１を配列した構造である。

【００２９】演算回路５は、ライトスキャナ３のカウン
タ１６からの検出信号ｃ１と、ライトスキャナ４のカウ
ンタ１６からの検出信号ｃ２とから、遮光物３０１の座
標を演算する。このために、演算回路５は、図６に示す
ように、Ｘ−Ｙ座標を設定する。そして、演算回路５
は、原点Ｏをライトスキャナ３の設置位置とし、原点Ｏ
から距離Ｌだけ離れたＸ軸上の点Ａを、ライトスキャナ
４の設置位置とする。さらに、タッチパネル１の短辺の
長さをＬｙとすれば、 点Ａ−点Ｂ−点Ｃ−点Ｏ の範囲が、タッチパネル１となる。

【００３０】タッチパネル１上の点Ｂの座標は、次のよ
うにして表される。直線１１１は、 ｙ＝tan（θ１）・ｘ …（１） で示され、直線１１２は、 ｙ＝−tan（θ２）・（ｘ−Ｌ） …（２） で示される。これらの式から、直線１１１と直線１１２
の交点である点Ｂのｘ座標ｘ_p、ｙ座標ｙ_pは、 ｘ_p＝［｛tan（θ２）／｛tan（θ１）＋tan（θ２）｝］・Ｌ …（３） ｙ_p＝［｛tan（θ１）・tan（θ２）｝÷ ｛tan（θ１）＋tan（θ２）｝］・Ｌ …（４） の式で示される。

【００３１】演算回路５は、ライトスキャナ３，４から
検出信号ｃ１，ｃ２を受け取ると、これらの信号から、
光束１０１Ａ，１０１Ｂの角度θ１，θ２を調べる。そ
して、これらの角度と、ライトスキャナ３，４間の距離
Ｌとを、式（３），（４）に代入して、遮光物３０１つ
まり点Ｂの座標 （ｘ_p，ｙ_p） を算出する。

【００３２】インターフェース回路６は、演算回路５が
算出した、タッチパネル１上の遮光物３０１の座標を、
例えばコンピュータ（図示を省略）に送る。

【００３３】次に、この実施の形態の動作について説明
する。

【００３４】ライトスキャナ３が、図１０（ａ）に示す
ように、矢印２０１の方向に回転すると、発光器１１か
ら射出される光束１０１Ａが、同様に矢印２０１に回転
する。この回転で、光束１０１Ａが、０〜π／２の間に
あると、受光信号ｂは、「Ｈ」レベルとなる。これは、
コーナキューブアレイ２Ｂ，２Ｃにより、光束１０１Ａ
が反射されるからである。また、光束１０１Ａの回転角
度が、π／２〜π〜３π／２〜２πの間にあると、光束
１０１Ａが反射されないので、受光信号ｂは、「Ｌ」レ
ベルになる。このために、受光信号ｂは、図１０（ｂ）
に示すようになる。

【００３５】ライトスキャナ３のカウンタ１６は、光束
１０１ＡがＸ軸上にあるときを起点として、ロータリー
エンコーダ１３からのパルス信号ａのパルスの数を数え
る。したがって、カウンタ１６が数えたパルスの数が、
光束１０１Ａの角度に対応する。

【００３６】使用者がタッチパネル１に指などで触れる
と、この指が遮光物３０１となり、光束１０１Ａが遮ら
れる。このために、受光器１２が光束１０１Ｂを受光し
ないので、受光信号ｂが遮光物３０１の部分で「Ｌ」レ
ベルになる。受光信号ｂが「Ｌ」レベルになると、カウ
ンタ１６がロータリーエンコーダ１３からのパルス信号
ａの計数を止めて、これまでに数えたパルスの数を検出
信号ｃ１として演算回路５に送る。

【００３７】ライトスキャナ４も、ライトスキャナ３と
同じように、検出信号ｃ２を演算回路５に送る。なお、
このとき、ライトスキャナ４の回転方向は、ライトスキ
ャナ３とは逆になる。つまり、ライトスキャナ４のカウ
ンタ１６は、光束１０２ＡがＸ軸上にあるときを起点と
して、ロータリーエンコーダ１３からのパルス信号ａの
パルスの数を数える。

【００３８】演算回路５は、検出信号ｃ１，ｃ２を受け
取ると、検出信号ｃ１，ｃ２が示すパルス数から、光束
１０１Ａが遮られたときの角度θ１と、光束１０２Ａが
遮られたときの角度θ２とを求める。そして、演算回路
５は、式（３），（４）を用いて、遮光物３０１の座標
（ｘ_p，ｙ_p）を算出する。

【００３９】インターフェース回路６は、演算回路５が
算出した遮光物３０１の座標を、マウスインターフェー
スを経由してコンピュータ（図示を省略）に送る。

【００４０】このようにして、この実施の形態により、
タッチパネル１が触れられたときの座標を検出すること
ができる。

【００４１】また、この実施の形態では、タッチパネル
１の大きさを変更した場合、ライトスキャナ３，４の設
置位置を移動し、コーナキューブアレイ２Ａ，２Ｂ，２
Ｃに長いものを用いればよい。したがって、タッチパネ
ル１の大きさの変更、特に、大きくするための変更を、
簡単に行うことができる。この結果、タッチパネル１の
大型化に伴うコストの上昇を低く抑えることができる。

【００４２】なお、この実施の形態では、遮蔽点の位置
の検出精度を高くする場合、分解能の高いロータリーエ
ンコーダ１３を用いる。図１１に示すように、対角線の
長さがｒであるタッチパネル１の場合、検出の分解能を
ｇ以上にするとき、ロータリーエンコーダ１３には、２
πｒ／ｇで示される以上の分解能が必要である。

【００４３】また、この実施の形態では、ライトスキャ
ナ３，４をタッチパネル１に設置したが、特に、これに
限定されない。例えば、ライトスキャナ３，４をタッチ
パネル１に着脱可能に設置してもよい。また、ライトス
キャナ３，４を、タッチパネル１上の任意の位置に置く
ようにしてもよい。

【００４４】また、この実施の形態では、コーナキュー
ブアレイ２Ａ〜２Ｃをタッチパネル１に設置したが、特
に、これに限定されない。例えば、コーナキューブアレ
イ２Ａ〜２Ｃをテープ状にして、タッチパネル１に着脱
可能にしてもよい。また、コーナキューブアレイ２Ａ〜
２Ｃを、タッチパネル１上の任意の位置に置くようにし
てもよい。

【００４５】また、この実施の形態では、発光器１１を
モータ１４で回転させたが、特に、これに限定されな
い。例えば、光源を固定し、ポリゴンミラーなどで、光
源からの光束を回転させてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明は、タ
ッチパネルの異なる位置に光源部と検出部とを設置し、
光源部からの光束を折り返す反射部をタッチパネルに設
置するだけで、タッチパネルに対する接触点を検出でき
る。

【００４７】このために、タッチパネルの大型化をして
も、光源部と検出部の設置位置の変更と、反射部の長さ
の変更とにより、大型化をされたタッチパネルの接触点
の座標を検出することができる。

【００４８】この結果、タッチパネルの大型化をして
も、装置の複雑化を防止することができ、さらに、コス
トの増加を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るタッチパネルの座
標検出装置を示す基本構成図である。

【図２】ライトスキャナの一例を示す斜視図である。

【図３】ライトスキャナの配置を示す斜視図である。

【図４】ライトスキャナを示すブロック図である。

【図５】ライトスキャナが検出する角度を示す図であ
る。

【図６】演算回路による座標の検出を示すための図であ
る。

【図７】コーナキューブアレイを示す斜視図である。

【図８】コーナキューブを示す図である。

【図９】コーナキューブの他の例を示す斜視図である。

【図１０】光束の回転角度の検出の様子を示す図であ
る。

【図１１】ライトスキャナの分解能を説明するための図
である。

【図１２】従来のタッチパネルを示す図である。

【符号の説明】

１ タッチパネル ２Ａ〜２Ｃ コーナキューブアレイ ３，４ ライトスキャナ ５ 演算回路 １０１Ａ，１０２Ａ 光束 １０１Ｂ，１０２Ｂ 反射光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タッチパネルが触れられた位置を示す座
   標を検出するタッチパネルの座標検出装置において、 タッチパネルの異なる位置に設置され、タッチパネルに
   ほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に光束を回転して射
   出する２つの光源部と、 タッチパネルに設置され、光源部からの光束を、この光
   源部に向けて反射する反射部と、 光源部の設置位置にそれぞれ設置され、反射部からの反
   射光を受光し、反射光が遮られたとき、設置位置間を結
   ぶ直線部分に対する、射出される光束の角度を検出する
   ２つの検出部と、 直線部分の長さと、２つの検出部が検出したそれぞれの
   角度とから、光束の遮光点の座標を算出する演算部とを
   備えることを特徴とするタッチパネルの座標検出装置。