DE69838535T2

DE69838535T2 - Optisch abtastende berührungsempfindliche Tafel

Info

Publication number: DE69838535T2
Application number: DE69838535T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kawasaki-shi SANO; Fumihiko Kawasaki-shi NAKAZAWA; Atsuo Kawasaki-shi IIDA; Nobuyasu Kawasaki-shi YAMAGUCHI; Fumitaka Kawasaki-shi Abe
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: US6480187B1; CN1208190A; EP0897161A1; CN1152345C; EP0897161B1; DE69838535D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs, bei dem Informationen durch das Berühren einer Ebene, wie eines Anzeigebildschirms eines Computers, eingegeben werden, die als mittels eines Indikators zu berührende Sektion spezifiziert ist.
In dem Fall, wo auf einem Bildschirm eines Personalcomputers oder dgl. angezeigte Informationen durch ein Berührungsverfahren eingegeben werden, ist es notwendig, eine berührte Position (indizierte Position) auf dem Anzeigebildschirm genau zu detektieren. Als Verfahren zum Detektieren der indizierten Position auf einem Anzeigebildschirm ist das "Carol-Verfahren" ( US-Patent 4 267 443 ) bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird eine optische Matrix auf einer Vorderfläche eines Anzeigebildschirms strukturiert, indem Lichtemissionselemente und Lichtempfangselemente gegenüber in einem Rahmen auf der Vorderfläche des Anzeigebildschirms angeordnet werden, und eine Position wird detektiert, wo ein Licht durch die Berührung eines Fingers oder eines Stifts abgeschnitten wird. Gemäß diesem Verfahren ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erhalten, so dass das Verfahren bei einer Anzeigevorrichtung mit großer Größe angewendet werden kann, da die Detektionsauflösung jedoch proportional zu den Aufbauintervallen zwischen den Lichtemissionselementen und den Lichtempfangselementen ist, ist es für eine hohe Detektionsauflösung notwendig, die Aufbauintervalle zu reduzieren. Um eine berührte Position genau zu detektieren, entsteht daher auch in dem Fall, wo ein Bildschirm mit großer Größe mit einem dünnen Material, wie einer Stiftspitze, berührt wird, ein Problem, dass eine Anzahl von Lichtemissionselementen und Lichtempfangselementen, die anzuordnen sind, erhöht wird, und so der Aufbau groß wird, und ein Signalprozess wird kompliziert.
Zusätzlich ist ein weiteres optisches Positionsdetek tionsverfahren in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 57-211637/1982 geoffenbart. Gemäß diesem Verfahren wird ein fokussiertes Licht, wie ein Laserstrahl, winkelmäßig von der Außenseite eines Anzeigebildschirms gescannt, wird ein Winkel, wo ein spezieller Stift existiert, aus zwei Zeiteinstellungen von reflektierten Lichtern von dem speziellen Stift mit einem Reflektor ermittelt, und wird auf den erhaltenen Winkel das Triangulationsprinzip angewendet, so dass eine Koordinate der Position durch eine Berechnung detektiert wird. Dieses Verfahren kann eine Anzahl von Teilen stark reduzieren, und kann eine hohe Auflösung vorsehen. Es besteht jedoch insofern ein Problem der Betreibbarkeit, als ein spezieller Reflexionsstift verwendet werden sollte, und die Position eines Fingers, eines beliebigen Stifts, etc., nicht detektiert werden kann.
Noch ein weiteres optisches Positionsdetektionsverfahren wird in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 62-5428/1987 vorgeschlagen. Gemäß diesem Verfahren wird ein Lichtretroreflektor in Rahmen auf beiden Seiten eines Anzeigebildschirms angeordnet, wird ein zurückgeführtes Licht von dem Lichtretroreflektor eines winkelmäßig gescannten Lichtstrahls detektiert, wird ein Winkel, wo ein Finger oder ein Stift existiert, aus der Zeiteinstellung ermittelt, dass der Lichtstrahl durch den Finger oder den Stift abgeschnitten wird, und wird eine Koordinate der Position gemäß dem Triangulationsprinzip detektiert, das auf den erhaltenen Winkel angewendet wird. Bei diesem Verfahren kann die Detektionsgenauigkeit mit einer geringen Anzahl von Teilen aufrechterhalten werden, und die Position eines Fingers, eines beliebigen Stifts, etc., kann detektiert werden.
Bei dem in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 62-5428/1987 geoffenbarten Verfahren weicht jedoch aufgrund eines Einflusses einer Größe oder Position des In dikators die detektierte berührte Position gelegentlich von einer tatsächlich berührten Position ab. Wenn in dem Fall, wo eine mit einem Finger berührte Position detektiert wird, der Bildschirm durch andere Teile der Hand als diesen Finger berührt wird, oder mit einem Ellbogen berührt wird, entsteht außerdem ein Problem, dass eine Position, die durch die anderen Teile der Hand als den Finger oder einen Ellbogen berührt wird, fehlerhaft detektiert wird, und die Position des Fingers nicht spezifiziert werden kann.
Zusätzlich ist bei den herkömmlichen Verfahren ein Lichtemissionselement, das ein Scan-Licht emittiert, häufig so angeordnet, dass eine optische Achse des Lichts, das von dem Lichtemissionselement emittiert wird, zu einer Scanfläche parallel ist, und ein Lichtempfangselement, das ein reflektiertes Scan-Licht empfängt, ist häufig so angeordnet, dass eine Richtung des empfangenen Lichts parallel zur Scanfläche ist. Aus diesem Grund wird das Lichtsende/empfangsglied vergleichsweise groß, und dies stört häufig die Miniaturisierung der gesamten Vorrichtung.
Ferner ist der Anzeigebildschirm im Allgemeinen rechteckig, und eine Scanregion wird gemäß dem Anzeigebildschirm ausgebildet, und in diesem Fall ist der Aufbau so, dass ein Lichtemissionselement, ein Lichtempfangselement, ein Lichtscanelement, etc., parallel zueinander an den Kantenseiten des Anzeigebildschirms angeordnet sind, so dass die Vorrichtung miniaturisiert werden kann. In dem Fall dieses Aufbaus entsteht jedoch ein Problem, dass ein Scan-Licht vom Lichtscanelement von dem Lichtemissionselement, dem Lichtempfangselement, etc. blockiert wird, und so kein ausreichender Scanwinkel erhalten werden kann.
Berührungsfelder des optischen Scan-Typs sind bekannt aus der GB-2 176 282-A , FR-2 615 309-A , GB-1 575 420-A und dem Artikel "System for Determining the Angle of a Probe in a Laser-Scanned Touch Entry Display", Research Disclosure, Nr. 28466, Dezember 1987, S. 797. Solche Berührungsfelder umfassen eine Lichtretroreflexionseinrichtung, welche außerhalb einer ersten Ebene angeordnet ist, die von einem Indikator berührt wird, und zumindest zwei Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen, wobei jeder Satz eine Lichtemissionseinrichtung, eine optische Scaneinrichtung zum Scannen eines Lichts, das von der Lichtemissionseinrichtung emittiert wird, winkelmäßig in einer zweiten Ebene, die im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene ist, und eine Lichtempfangseinrichtung zum Empfangen eines reflektierten Lichts des Lichts, das von der optischen Scaneinrichtung gescannt wird, von der Lichtretroreflexionseinrichtung aufweist.
Bei den herkömmlichen Verfahren wird eine Versetzungsspannung wegen eines Einflusses der Empfindlichkeit geändert, der durch eine Änderung der Temperatur, etc., des Lichtempfangselements verursacht wird, und daher besteht die Möglichkeit, dass keine genaue Messung vorgenommen werden kann.
Zusätzlich wird bei den herkömmlichen Verfahren die Zeit, die erforderlich ist, damit das Lichtempfangselement ein reflektiertes Licht beim Scannen einmal empfängt, gemäß der Streuung einer Rotationsgeschwindigkeit eines Polygonspiegels, etc., der jeweiligen Vorrichtungen variiert, es ist jedoch mühevoll, dass Hersteller einzelne Vorrichtungen anpassen, und sie können Schwankungen nach dem Versand nicht bewältigen.
In dem Fall, wo zwei oder mehrere Indikatoren auf einer Scanfläche existieren, entsteht ferner bei den herkömmlichen Verfahren ein Problem, dass ihre Positionen nicht genau detektiert werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorgesehen, bei welchem eine Region einer ersten Ebene von einem Indikator (S) so berührt wird, dass Informationen eingegeben werden, welches Berührungsfeld umfasst: eine Lichtretroreflexionseinrichtung, die an der Außenseite der ersten Ebene vorgesehen ist; zumindest zwei Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen, wobei jeder Satz eine Lichtemissionseinrichtung, eine optische Scaneinrichtung zum Scannen eines Lichts, das von der Lichtemissionseinrichtung emittiert wird, winkelmäßig in einer zweiten Ebene, die im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene ist, und eine Lichtempfangseinrichtung zum Empfangen eines reflektierten Lichts des Lichts, das von der optischen Scaneinrichtung gescannt wird, von der Lichtretroreflexionseinrichtung aufweist; eine Messeinrichtung zum Messen einer Unterbrechungsregion eines Scan-Lichts durch den Indikator innerhalb der Region der ersten Ebene auf der Basis eines Scanwinkels jeder der optischen Scaneinrichtungen; und eine Recheneinrichtung zum Berechnen der Position des Indikators innerhalb der Region der ersten Ebene gemäß dem von der Messeinrichtung gemessenen Ergebnis; dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung ferner eingerichtet ist, die Größe des Indikators innerhalb der Region der ersten Ebene gemäß dem von der Messeinrichtung gemessenen Ergebnis zu berechnen.
Wenn eine Winkelgeschwindigkeit des Scan-Lichts konstant ist, können hier Informationen des Scanwinkels aus Informationen der Scanzeit erhalten werden. Außerdem kann eine Querschnittslänge des Indikators auf der Basis der gemessenen abgeschnitteten Region und der berechneten indizierten Position berechnet werden, und Informationen über die Größe des Indikators können gemäß der berechneten Querschnittslänge ermittelt werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Informationen über die Position und die Größe des Indikators ermittelt werden, wie oben angegeben.
Informationen über Größen verschiedenster Objekte, von denen angenommen wird, dass sie die Koordinatenfläche berühren, werden vorher gespeichert, und Informationen über die tatsächlich ermittelte Größe des Indikators werden mit den gespeicherten Informationen über Größen verglichen, so dass ein Typ des aktuellen Indikators gemäß dem verglichenen Ergebnis beurteilt wird. Es erfolgt eine Beurteilung dahingehend, ob der Indikator ein Indikator zum tatsächlichen Spezifizieren einer Position ist oder nicht, und nur wenn der Indikator ein Indikator zum Spezifizieren einer Position ist, sind das Messergebnis der abgeschnittenen Region und das Ergebnis der Berechnung der indizierten Position effektiv. Daher kann eine falsche Detektion einer indizierten Position durch einen falschen Indikator verhindert werden, und so kann immer eine indizierte Position durch einen korrekten Indikator detektiert werden.
Wenn zwei weitere Lichtempfangselemente zum Empfangen eines Lichts von dem Lichtemissionselement, das von dem Lichtrekursionsreflexionsglied reflektiert wird, in jedem Lichtsende/empfangsglied so angeordnet sind, dass sie nahe bei beiden Endabschnitten der Detektionsregion der Koordinatenfläche liegen, können die Lichtempfangssignale der Lichtempfangselemente als Scan-Start/Ende-Zeitsignale verwendet werden.
Wenn zwei weitere Lichtempfangselemente zum Reflektieren eines Lichts von dem Lichtemissionselement und zum Bewirken, dass das Licht auf das Lichtempfangselement einfällt, in jedem Lichtsende/empfangsglied so angeordnet sind, dass sie nahe bei beiden Endabschnitten der Detektionsregion der Koordinatenfläche liegen, können die Lichtempfangssignale von reflektiertem Licht von den Lichtempfangselementen als Scan-Start/Ende-Zeitsignale verwendet werden.
Wenn eine Region, wo der Indikator nicht eindringen kann, zwischen der Koordinatenfläche und dem Lichtrekursionsreflexionsglied vorgesehen ist, kann, auch wenn der Indikator in einer beliebigen Position auf der Koordinatenfläche ist, die Scan-Start/Ende-Zeiteinstellung sicher ermittelt werden, und eine indizierte Position kann genau detektiert werden.
Ferner ist das Scan-Licht von dem Lichtemissionselement ein Impulslicht, und die Impulslichtemission wird gesteuert. Ein Impulslicht hat beispielsweise eine ausreichend kurze Periode, eine Reihe von Impulsen kann einen Scanwinkel im Verhältnis von 1:1 bewältigen. Wenn die Emissionszeit einmal verkürzt wird, oder die Emissionsstärke einmal abgeschwächt wird, oder die Lichtemissionsperiode verlängert wird, kann außerdem die abstrahlende Energie von dem Lichtemissionselement reduziert werden. Wenn die Scan-Start-Zeiteinstellung bei jedem optischen Scannen variiert wird, wird ferner, auch wenn die Lichtemissionsperiode lang wird, die Detektion des Indikators nicht ausgelassen.
Zusätzlich wird der Aufbau des Lichtemissionselements und des Lichtempfangselements so überlegt, dass das Scan-Licht von dem Lichtscanelement nicht durch Komponenten abgeschnitten wird, die das Lichtemissionselement und das Lichtempfangselement begleiten. Daher wird das optische Scannen durch das Lichtscanelement ausreichend in der Richtung der Scanregion gescannt, und so kann ein ausreichender Scanwinkel erhalten werden.
Ferner ist das Lichtemissionselement so angeordnet, dass die Lichtemissoinsrichtung des Lichtemissionselements die Scanfläche des Lichtscanelements schneidet, und das Lichtempfangselement ist so angeordnet, dass die Direktivität des Lichtempfangs durch das Lichtempfangselement die Scanfläche des Lichtscanelements schneidet. Da der Aufbau des Lichtemissionselements und des Lichtempfangselements wie oben angegeben überlegt wird, kann das Lichtsende/empfangsglied miniaturisiert werden, und demgemäß kann die gesamte Vorrichtung miniaturisiert werden.
Zusätzlich enthält das Lichtsende/empfangsglied ferner ein Lichttrennelement zum Führen des von dem Lichtemissionselement emittierten Lichts zum Lichtscanelement und Trennen des reflektierten Lichts von dem Lichtrekursionsreflexionsglied zum Lichtempfangselement, und das Lichttrennelement enthält einen Reflektor mit einer Reflexionsfläche zum Reflektieren des reflektierten Lichts von dem Lichtrekursionsreflexionsglied in der Richtung des Lichtempfangselements und mit einer Öffnung, die zwischen der Reflexionsfläche, zum Führen des von dem Lichtemissionselement emittierten Lichts zum Lichtscanelement, und der hinteren Fläche der Reflexionsfläche hindurchgebohrt ist. Das Licht, das von dem Lichtemissionselement zum Lichtscanelement hindurchgelassen wird, wird durch diese Öffnung gesteuert.
In der obigen Zusammensetzung ist der Reflektor so zusammengesetzt, dass seine Reflexionsfläche und hintere Fläche nicht zueinander parallel sind. Als Ergebnis wird ein Prozentsatz des von dem Lichtemissionselement emittierten Lichts, das direkt von dem Lichtempfangselement empfangen wird, gering.
In der obigen Zusammensetzung ist ferner ein Reflexionsspiegel vorgesehen, dessen Reflexionsfläche die Koordinatenfläche schneidet, und das Lichtscanelement scannt das von dem Lichtemissionselement emittierte Licht in einer Ebene, die die Koordinatenfläche schneidet, und der Reflexionsspiegel reflektiert das Licht, das in der Ebene gescannt wird, wo das Lichtscanelement die Koordinatenfläche schneidet, in einer Ebene parallel zur Koordinatenfläche. Das von dem Lichtemissionselement emittierte Licht wird von dem Lichtscanelement in der Ebene gescannt, die die Koordi natenfläche schneidet, und das Licht, das von dem Lichtscanelement in der die Koordinatenfläche schneidenden Ebene gescannt wird, wird von dem Reflexionsspiegel in der Ebene parallel zum Anzeigebildschirm reflektiert, so dass die Zusammensetzung der Vorrichtung miniaturisiert werden kann. Wenn die Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels so eingestellt wird, dass sie die Koordinatenfläche unter 45° schneidet, wird zu dieser Zeit das von dem Lichtemissionselement emittierte Licht von dem Lichtscanelement in der Ebene gescannt, die rechtwinklig zur Koordinatenfläche schneidet, und so kann die Zusammensetzung der Vorrichtung weiter miniaturisiert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Eingabeanordnung des optischen Scan-Typs zum Detektieren einer Positionsinformation durch einen Indikator in einem zweidimensionalen quadratischen Bereich, der vorher spezifiziert wird, vorgesehen, welche Eingabeanordnung umfasst: zwei optische Scanner, die an zumindest zwei benachbarten Ecken des quadratischen Bereichs vorgesehen sind und einen Lichtstrahl in dem quadratischen Bereich scannen; eine optische Einrichtung, die an drei übrigen anderen Seiten des quadratischen Bereichs als der Seite zwischen den beiden optischen Scannern vorgesehen ist, zum Ändern eines optischen Wegs von Lichtstrahlen von den optischen Scannern; Lichtempfangseinrichtungen zum Empfangen eines Lichts, dessen optischer Weg von der optischen Einrichtung geändert wird, um so eine empfangene Lichtmenge in ein elektrisches Signal umzuwandeln; eine Messeinrichtung zum Messen einer Unterbrechungsregion eines Scan-Lichts durch den Indikator innerhalb des quadratischen Bereichs auf der Basis von Scanwinkeln der optischen Scanner; und eine Recheneinrichtung zum Berechnen der Position des Indikators innerhalb des quadratischen Bereichs gemäß dem von der Messeinrichtung ge messenen Ergebnis; dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung ferner eingerichtet ist, die Größe des Indikators innerhalb des quadratischen Bereichs gemäß dem von der Messeinrichtung gemessenen Ergebnis zu berechnen.
Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Beschreibung "Berührung" nicht nur den Fall bedeutet, wo der Indikator mit der Koordinatenfläche in Kontakt steht, sondern auch den Fall einschließt, wo der Indikator nicht mit der Koordinatenfläche in Kontakt steht (kontaktlose Berührung). Mit anderen Worten, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch bei dem Zustand angewendet werden, wo der Indikator über der Koordinatenfläche positioniert wird, wobei er mit dieser nicht in Kontakt gelangt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs oder eine Eingabeanordnung des optischen Scan-Typs vorsehen, das bzw. die eine Position eines Indikators zum Indizieren auf einer Ebene, die als zu berührendes Objekt spezifiziert wird (hier im Nachstehenden kurz Koordinatenfläche genannt), durch das Beurteilen einer Größe des Indikators genau detektieren kann.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorsehen, bei dem, wenn die Position mit einem Finger oder einem Stift indiziert wird, seine detektierte Position ungültig gemacht wird, wenn eine Hand oder ein Ellbogen einen Anzeigebildschirm berührt, und eine genaue Position, die durch den Finger oder den Stift indiziert wird, detektiert werden kann.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorsehen, bei dem verhindert werden kann, dass Scan-Lichter von einem optischen Scanelement durch ein Lichtemissionselement, ein Lichtempfangselement oder dgl. abgeschnitten werden, indem das Lichtempfangselement und das Lichtscanelement weiter weg von den Kantenseiten einer rechteckigen Koordinatenfläche angeordnet werden als das Lichtemissionselement, und ein ausreichender Scanwinkel erhalten werden kann.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorsehen, bei dem ein Lichtemissionselement zum Emittieren eines Scan-Lichts so angeordnet ist, dass eine optische Achse des emittierten Lichts eine Scanfläche schneidet, und ein Lichtempfangselement zum Empfangen von reflektiertem Scan-Licht so angeordnet ist, dass die Direktivität des empfangenen Lichts die Scanfläche schneidet, und so kann ein Lichtsende/empfangsteil miniaturisiert werden, und ferner kann die gesamte Vorrichtung miniaturisiert werden.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorsehen, bei dem ein Defekt durch Fehler eines optischen Isolators in dem Fall der Verwendung eines Halbspiegels eliminiert wird.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorsehen, bei dem ein Einfluss einer Empfindlichkeitsveränderung aufgrund einer Temperaturänderung des Lichtempfangselements eliminiert wird, so dass eine genaue Messung vorgenommen werden kann.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorsehen, das automatisch eine Streuung der Zeit korrigieren kann, wenn ein Lichtempfangselement ein reflektiertes Licht beim Scannen einmal in jeweiligen Vorrichtungen empfängt, und eine Änderung nach dem Versand leicht bewältigen kann.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Er findung kann ein Berührungsfeld des optischen Scan-Typs vorsehen, bei dem, wenn zwei oder mehrere Indikatoren auf einer Scanfläche existieren, ein Zustand, dass ihre genauen Positionen nicht detektiert werden können, häufig temporär ist, so werden in diesem Fall die Positionen nicht detektiert, damit eine unnötige Konfusion vermieden werden kann.
Nun wird anhand von Beispielen auf die beigeschlossenen Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1 eine schematische Darstellung ist, die eine Grundzusammensetzung eines ersten Berührungsfelds des optischen Scan-Typs zeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
2 eine schematische Darstellung ist, die eine interne Zusammensetzung und einen optischen Weg einer Lichtsende/empfangseinheit zeigt;
3 eine schematische Draufsicht ist, die ein Beispiel der Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit zeigt;
4 eine schematische Seitenansicht ist, die ein Beispiel der Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit zeigt;
5 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die ein Beispiel der Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit zeigt;
6 ein Blockbild des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 1 ist;
7 eine schematische Darstellung ist, die einen Anwendungszustand des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 1 zeigt;
8A und 8B Zeitdiagramme sind, die Pegeländerungen eines Lichtempfangssignals zeigen;
9 eine schematische Darstellung ist, die das Prinzip einer Triangulation zeigt, das zum Detektieren einer Ko ordinate verwendet wird;
10 eine schematische Darstellung ist, die einen Indikator und eine abgeschnittene Region zeigt;
11 ein Zeitdiagramm ist, das eine Beziehung zwischen einem Lichtempfangssignal, einem Scanwinkel und einer Scanzeit zeigt;
12 ein Flussdiagramm ist, das einen Algorithmus zum Messen einer Abschirmzeit zeigt;
13 eine schematische Darstellung ist, die das Prinzip der Messung einer Querschnittslänge zeigt;
14 ein Flussdiagramm ist, das einen Algorithmus zum Bestimmen eines Typs des Indikators zeigt;
15 eine schematische Darstellung ist, die eine Grundzusammensetzung eines zweiten Berührungsfelds des optischen Scan-Typs zeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
16 ein Blockbild des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 15 ist;
17A–17E Zeitdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs des Berührungsfelds des Lichtscan-Typs von 15 sind;
18 eine schematische Darstellung ist, die eine Grundzusammensetzung eines dritten Berührungsfelds des optischen Scan-Typs zeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
19 ein Blockbild des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 18 ist;
20A–20C Zeitdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 18 sind;
21A eine schematische Draufsicht ist, die eine Grundzusammensetzung eines vierten Berührungsfelds des optischen Scan-Typs zeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
21B eine schematische Schnittansicht ist, welche die Grundzusammensetzung des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 21A zeigt;
22A eine schematische Darstellung ist, die eine Zusammensetzung einer Rekursionsreflexionsschicht zeigt;
22B eine grafische Darstellung ist, die eine Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und dem relativen Reflexionsvermögen der Rekursionsreflexionsschicht zeigt;
23A–23D Zeitdiagramme sind, die eine Pegeländerung des Lichtempfangssignals zeigen;
24 ein Blockbild eines fünften Berührungsfelds des optischen Scan-Typs ist, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
25A–25E Zeitdiagramme zur Erläuterung eines Betriebs des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 24 sind;
26A und 26B Zeitdiagramme sind, die ein Zeitsignal einer Impulslichtemission zeigen;
27A und 27B schematische Darstellungen sind, die Strahlungszustände des Scan-Lichts zeigen;
28A–28C Zeitdiagramme sind, die das Zeitsignal einer Impulslichtemission zeigen;
29A und 29B Zeitdiagramme sind, die das Zeitsignal einer Impulslichtemission zeigen;
30 eine schematische Darstellung ist, die den Strahlungszustand des Scan-Lichts zeigt;
31 ein Flussdiagramm ist, das einen Algorithmus zum Steuern einer Frequenz eines Scanimpulses zeigt;
32 ein Blockbild ist, das ein Beispiel einer Zusammensetzung zum gleichmäßigen Steuern einer empfangenen Lichtmenge zeigt;
33 ein Blockbild ist, das ein Beispiel einer Zu sammensetzung zum gleichmäßigen Steuern einer empfangenen Lichtmenge zeigt;
34 ein Zeitdiagramm ist, wenn eine empfangene Lichtmenge gleichmäßig gesteuert wird;
35 ein Blockbild ist, das ein Beispiel der Zusammensetzung zum gleichmäßigen Steuern einer empfangenen Lichtmenge zeigt;
36 ein Blockbild ist, das ein Beispiel einer Zusammensetzung zum Vergleichen einer empfangenen Lichtmenge mit einem überwachten Ergebnis zeigt;
37 ein Blockbild ist, das ein Beispiel einer Zusammensetzung zum Vergleichen einer empfangenen Lichtmenge mit einem überwachten Ergebnis zeigt;
38 ein Blockbild ist, das eine Konfiguration eines Treibers des Lichtemissionselements zeigt;
39A und 39B Wellenformdiagramme zur Erläuterung von Beispielen der Erhöhung eines Abstands (Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses) aufgrund einer Änderung in der Lichtemissionsstärke sind;
40 ein Blockbild ist, das ein Beispiel einer Zusammensetzung eines Lichtempfangssignaldetektors zeigt;
41A und 41B Zeitdiagramme des Lichtempfangssignalpegels sind;
42 ein Blockbild ist, das ein Beispiel einer Zusammensetzung einer Zeiteinstell/Zeitmesssektion eines optischen Scanabschirmzeit-Messsystems zeigt;
43A–43C Zeitdiagramme sind, die eine Zeitbeziehung hinsichtlich der Zeiteinstellung eines optischen Scannens zeigen;
44 eine schematische Zeichnung ist, die eine interne Zusammensetzung und den optischen Weg der Lichtsende/empfangseinheit in einem sechsten Berührungsfeld des optischen Scan-Typs zeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
45 eine schematische Draufsicht ist, die ein Beispiel einer Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit zeigt;
46 eine schematische Seitenansicht ist, die ein Beispiel der Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit zeigt;
47 eine schematische Seitenansicht ist, die ein Beispiel der konkreten Zusammensetzung eines Strahlteilers zeigt;
48 ein schematisches Blockbild des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 44 ist;
49 ein Blockbild ist, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Lichtempfangssignaldetektors zeigt;
50 eine schematische Darstellung ist, die einen Anwendungszustand des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs von 44 zeigt;
51A und 51B Wellenformdiagramme sind, die einen Zustand eines Lichtempfangssignals und eines Vergleichsausgangssignals zeigen, wenn kein Indikator auf einem Anzeigebildschirm existiert;
52A und 52B Zeitdiagramme sind, die eine Pegeländerung des Lichtempfangssignals zeigen;
53A und 53B Flussdiagramme sind, die einen Algorithmus zur Verarbeitung des Lichtempfangssignals zeigen;
54A und 54B Wellenformdiagramme sind, die einen Zustand des Lichtempfangssignals und des Vergleichsausgangssignals zeigen, wenn zwei Indikatoren auf einem Anzeigebildschirm existieren;
55 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel einer weiteren Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit zeigt;
56 eine schematische Darstellung ist, die ein Bei spiel noch einer weiteren Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit zeigt; und
57 eine grafische Darstellung ist, die eine Beziehung zwischen einer Anzahl von Flächen und der Größe eines Polygonspiegels zeigt.
1 ist eine Zeichnung, welche die Grundzusammensetzung des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 ist eine Bezugszahl 10 ein Anzeigebildschirm, wie eine CRT, ein Flachanzeigefeld (PDP, LCD, EL, etc.) und eine Bildanzeigeanordnung des Projektionstyps in einer elektronischen Ausrüstung wie einem Personalcomputer, und in dem vorliegenden Beispiel ist der Anzeigebildschirm als PDP (Plasmaanzeigefeld)-Bildschirm zusammengesetzt, der eine Anzeigeabmessung mit einer Breite von 92,0 cm × einer Länge von 51,8 cm und einer Diagonale von 105,6 cm aufweist. Die Außenseiten beider Ecken einer kurzen Seite (in dem vorliegenden Beispiel die rechte Seite) des rechteckigen Anzeigebildschirms 10, um eine Winkelebene (Koordinatenfläche) zum Spezifizieren einer zu berührenden Zielsektion zu sein, sind jeweils mit Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b versehen, die ein optisches System aufweisen, das ein Lichtemissionselement, ein Lichtempfangselement, einen Polygonspiegel, etc., enthält, wie nachstehend angegeben. Außerdem sind die Außenseiten von drei anderen Seiten als der rechten Seite des Anzeigebildschirms 10, nämlich von den Seiten auf der Ober- und der Unterseite und der linken Seite, mit einer Rekursionsreflexionsschicht 7 versehen. Diese Teile sind eingerichtet, von einem nachstehend angegebenen dachförmigen Interzeptor (nicht gezeigt) abgeschirmt zu werden, der an der Vorderseite eines Gehäuses vorgesehen ist.
Hier ist eine Bezugszahl 70 ein Lichtabschirmglied. Dieses Lichtabschirmglied 70 ist auf einer Linie vorgesehen, die beide der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b so verbindet, dass ein direktes Licht nicht zwischen den beiden Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b eindringt, spezifischer dringt ein Licht, das von der Lichtsende/empfangseinheit 1a projiziert wird, nicht in die Lichtsende/empfangseinheit 1b ein, während ein von der Lichtsende/empfangseinheit 1b projiziertes Licht nicht in die Lichtsende/empfangseinheit 1a eindringt. Außerdem ist das Lichtabschirmglied 70 ein Objekt, dessen Lichtreflexionsvermögen praktisch "0" ist, und seine Höhe ist im Wesentlichen gleich wie die Höhe der Rekursionsreflexionsschicht 7. Außerdem zeigt ein Bezugszeichen S eine Sektion eines Fingers als Indikator (Lichtinterzeptor).
2 ist eine Zeichnung, die eine interne Zusammensetzung und den optischen Weg der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b zeigt. Beide der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b enthalten jeweils Lichtemissionselemente 11a und 11b, die aus Laserdioden zusammengesetzt sind, zum Emittieren von Nahinfrarotlasern, Kollimatorlinsen 12a und 12b, um Laserstrahlen von den Lichtemissionselementen 11a und 11b parallel zu machen, Lichtempfangselemente 13a und 13b zum Empfangen reflektierter Lichter von der Rekursionsreflexionsschicht 7, Sichtbarlicht-Schnittfilter 14a und 14b zum Abschirmen sichtbarer Lichtkomponenten von Außenlichtern von dem Anzeigebildschirm, von Beleuchtungslicht, etc., die in die Lichtempfangselemente 13a und 13b eindringen, Halbspiegel 15a und 15b zum Führen der reflektierten Lichter zu den Lichtempfangselementen 13a und 13b, Polygonspiegel 16a und 16b (in dem vorliegenden Beispiel quadratisch geformt) zum winkelmäßigen Scannen der Laserstrahlen von den Lichtemissionselementen 11a und 11b, etc.
Nachdem die von den Lichtemissionselementen 11a und 11b emittierten Laserstrahlen von den Kollimatorlinsen 12a und 12b zu parallelen Lichtern gemacht werden, um durch die Halbspiegel 15a und 15b gesendet zu werden, werden sie durch die Drehung der Polygonspiegel 16a und 16b in einer Ebene winkelmäßig gescannt, die im Wesentlichen parallel zu dem Anzeigebildschirm 10 ist, um auf die Rekursionsreflexionsschicht 7 projiziert zu werden. Nachdem die reflektierten Lichter von der Rekursionsreflexionsschicht 7 von den Polygonspiegeln 16a und 16b und den Halbspiegeln 15a und 15b reflektiert werden, gehen die reflektierten Lichter durch die Sichtbarlicht-Schnittfilter 14a und 14b hindurch, um in die Lichtempfangselemente 13a und 13b einzutreten. In dem Fall, wo ein Indikator in einem optischen Weg des projizierten Lichts existiert, wird jedoch das projizierte Licht abgeschnitten, und so dringen die reflektierten Lichter nicht in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein. Hier kann ein Laserstrahl unter einem Winkel von nicht weniger als 90° durch die Drehung der Polygonspiegel 16a und 16b winkelmäßig gescannt werden.
Die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b sind mit Lichtemissionselementtreibern 2a und 2b zum Treiben der Lichtemissionselemente 11a und 11b, Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b zum Umwandeln einer empfangenen Lichtmenge der Lichtempfangselemente 13a und 13b in ein elektrisches Signal, und einem Polygoncontroller 4 zum Steuern der Betriebe der Polygonspiegel 16a und 16b verbunden. Außerdem repräsentiert die Bezugszahl 5 eine MPU zum Messen und Berechnen einer Position und Größe des Indikators S, wie ein Finger oder ein Stift, und zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung, und 6 repräsentiert eine Anzeigeanordnung zum Anzeigen der gemessenen Ergebnisse oder dgl. der MPU 5.
Wenn in einem solchen Berührungsfeld des optischen Scan-Typs, wie in 1 gezeigt, die Beschreibung für die Lichtsende/empfangseinheit 1b erfolgt, wird beispielsweise das projizierte Licht von der Lichtsende/empfangseinheit 1b zuerst in der Richtung im Gegenuhrzeigersinn in 1 von einer Position gescannt, die von dem Lichtabschirmglied 70 abgeschirmt wird, und das projizierte Licht kommt zu einer Position (Ps), wo das projizierte Licht von dem Punkt der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektiert wird, und zu einer Scan-Startposition. Danach wird das projizierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektiert, bis das projizierte Licht zu einer Position (P1) eines Endes des Indikators S kommt, das projizierte Licht wird jedoch von dem Indikator S bis zu einer Position (P2) des anderen Endes des Indikators S abgeschirmt, und das projizierte Licht wird von der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektiert, bis es zu einer Scan-Endposition (Pe) kommt.
In der Lichtsende/empfangseinheit 1a wird jedoch ein Licht in der Richtung im Uhrzeigersinn in 1 gescannt. In der Lichtsende/empfangseinheit 1a ist die Seite der Unterseite des Anzeigebildschirms 10 die Scan-Startrichtung in der Richtung im Uhrzeigersinn in 1, und in der Lichtsende/empfangseinheit 1b ist die Seite der Oberseite des Anzeigebildschirms 10 die Scan-Startrichtung in der Richtung im Gegenuhrzeigersinn in 1. Der Grund dafür wird nachstehend beschrieben.
In dem Fall der Lichtsende/empfangseinheit 1b kann beispielsweise die Seite der Oberseite oder die Seite der linken Seite des Anzeigebildschirms 10 die Scan-Startrichtung sein, aber gesehen von der Lichtsende/empfangseinheit 1b ist, da die Oberseite des Anzeigebildschirms 10 näher ist als die Unterseite, eine Menge an reflektiertem Licht größer, und da das Licht im Wesentlichen unter rechten Winkeln mit der Reflexionsfläche der Rekursionsreflexionsschicht 7 in der Oberseite des Anzeigebildschirms 10 steht, ist eine Menge an reflektiertem Licht größer. Aus diesem Grund wird die Seite der Oberseite des Anzeigebildschirms 10 als Scan-Startrichtung eingestellt. Mit anderen Worten, wenn in dem Fall der Lichtsende/empfangseinheit 1b die Seite der Unterseite des Anzeigebildschirms 10 die Scan-Startrichtung ist, ist die Unterseite des Anzeigebildschirms 10 weiter weg als die Oberseite, und so wird eine Menge an reflektiertem Licht zur Zeit des Scan-Starts kleiner. Da die Reflexionsfläche der Rekursionsreflexionsschicht 7 gekrümmt ist, wird außerdem eine Menge an reflektiertem Licht kleiner. Die Krümmung der Rekursionsreflexionsschicht 7 ist jedoch kein wesentliches Problem, somit erübrigt es sich anzumerken, dass eine Zusammensetzung, wo die Rekursionsreflexionsschicht 7 nicht gekrümmt ist, vorgesehen werden kann.
Die oben angegebene 2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des optischen Wegs und des Betriebs der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b, und so ist das Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung tatsächlich so zusammengesetzt, dass die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b wie in der schematischen Draufsicht von 3, schematischen Seitenansicht von 4 und schematischen perspektivischen Ansicht von 5 gezeigt angeordnet sind.
Die Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) enthält das Lichtemissionselement 11a (11b), wie eine Halbleiterlaser-Generiereinheit, und das Lichtempfangselement 13a (13b) zum Empfangen eines reflektierten Lichts von der Rekursionsreflexionsschicht 7 innerhalb eines Gehäuses 10a (10b), und ihre obere Fläche ist mit einem Prismenspiegel 17a (17b) auf dem Abschnitt direkt über dem Lichtempfangselement 11a (11b) versehen, und der Abschnitt direkt über dem Lichtempfangselement 13a (13b) ist mit dem Halbspiegel 15a (15b) versehen. Ferner ist der Polygonspiegel 16a (16b) an einer Welle eines Impulsmotors (nicht gezeigt), an einem Abschnitt gegenüber dem Prismenspiegel 17a (17b) quer über dem Halbspiegel 15a (15b) auf der oberen Fläche des Gehäuses 10a (10b) angebracht.
In 3, 4 und 5 sind die Kollimatorlinsen 12a und 12b und die Sichtbarlicht-Schnittfilter 14a und 14b, die in 2 gezeigt sind, weggelassen, und so entfällt die Beschreibung davon.
Gemäß der oben angegebenen Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) wird ein von dem Lichtemissionselement 11a (11b) emittierter Laserstrahl von dem Prismenspiegel 17a (17b) gebrochen, um durch den Halbspiegel 15a (15b) hindurchzugehen, und wird von dem Polygonspiegel 16a (16b) reflektiert, um auf die Rekursionsreflexionsschicht 7 projiziert zu werden. Das von der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektierte Licht wird zum Polygonspiegel 16a (16b) zurückgeführt, um von diesem reflektiert zu werden, und tritt in den Halbspiegel 15a (15b) ein, um schließlich von dem Lichtempfangselement 13a (13b) empfangen zu werden.
In der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, wie in 3, 4 und 5 gezeigt, ist das Lichtempfangselement 11a (11b) in dem Gehäuse 10a (10b) so positioniert, dass ein optischer Weg von diesem zum Polygonspiegel 16a (16b) von der Kantenseite des Anzeigebildschirms 10 auf der Seite des Lichtemissionselements 11a (11b) weggeht. Das Lichtempfangselement 13a (13b) ist in dem Gehäuse 10a (10b) so positioniert, dass ein optischer Weg von diesem zum Polygonspiegel 16a (16b) von der Kantenseite des Anzeigebildschirms 10 auf der Seite des Lichtempfangselements 13a (13b) weggeht.
Ein solcher Aufbau des Lichtemissionselements 11a (11b) und des Lichtempfangselements 13a (13b) wird angewendet, um ein solches Problem zu lösen, dass ein Scan-Licht von dem Polygonspiegel 16a (16b) durch den Halbspiegel 15a (15b) und den Prismenspiegel 17a (17b) abgeschirmt wird, und so ein ausreichendes Scannen in der Richtung des Anzeigebildschirms 10 nicht vorgenommen werden kann.
Ferner ist, in der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, das Lichtemissionselement 11a (11b) in dem Gehäuse 10a (10b) so positioniert, dass die Richtung, wo sein Laserstrahl emittiert wird, rechtwinklig zum Anzeigebildschirm 10 schneidet, nämlich eine Scanfläche durch den Polygonspiegel 16a (16b), und das Lichtempfangselement 13a (13b) ist in dem Gehäuse 10a (10b) so positioniert, dass die Direktivität des Lichtempfangs rechtwinklig zum Anzeigebildschirm 10 schneidet, nämlich die Scanfläche durch den Polygonspiegel 16a (16b).
Ein solcher Aufbau des Lichtemissionselements 11a (11b) und des Lichtempfangselements 13a (13b) ist effektiver für die Miniaturisierung der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b), verglichen mit dem Fall, wo das Lichtemissionselement 11a (11b) auf dem Gehäuse 10a (10b) so positioniert ist, dass die Richtung, wo sein Laserstrahl emittiert wird, parallel zum Anzeigebildschirm 10 ist, nämlich zur Scanfläche durch den Polygonspiegel 16a (16b), und dem Fall, wo das Lichtempfangselement 13a (13b) auf dem Gehäuse 10a (10b) so positioniert ist, dass die Direktivität des Lichtempfangs parallel zum Anzeigebildschirm 10 ist, nämlich die Scanfläche durch den Polygonspiegel 16a (16b).
In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, wie oben angegeben, ist das Lichtemissionselement 11a (11b) so positioniert, dass die Richtung, wo sein Laserstrahl emittiert wird, rechtwinklig zur Scanfläche durch den Polygonspiegel 16a (16b) schneidet, und das Lichtempfangselement 13a (13b) ist so positioniert, dass die Direktivität des Lichtempfangs rechtwinklig zur Scanfläche durch den Polygonspiegel 16a (16b) schneidet, aber auch wenn sie so positioniert sind, dass die Lichtempfangsrichtung und die Direktivität die Scanfläche beispielsweise unter einem Winkel von 60° schneiden, erübrigt es sich anzuführen, dass derselbe Effekt erhalten werden kann.
Die Seite der Rekursionsreflexionsschicht 7, an der beide der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b angeordnet sind, ist eine Öffnung, wie in 1 gezeigt, und die Rekursionsreflexionsschicht 7 ist in einer "U"-förmigen Gestalt so angeordnet, dass sie den Anzeigebildschirm 10 umgibt. Ferner sind Abschnitte, wie durch die Bezugszeichen 7a und 7b repräsentiert, wo ein Winkel, unter dem ein Licht von beiden der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b zur Rekursionsreflexionsschicht 7 projiziert wird, kleiner wird, spezifischer Abschnitte von zwei Seiten, die rechtwinklig zu der Seite schneiden, an der beide der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b positioniert sind (die Ober- und die Unterseite in 1), und die von beiden der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b weit entfernt sind, mit der Rekursionsreflexionsschicht 7 in Sägezahnform versehen.
Aufgrund der sägezahnförmigen Abschnitte 7a und 7b der Rekursionsreflexionsschicht 7 wird, mit dem Fortschreiten des Scannens des projizierten Lichts von der Lichtsende/empfangseinheit 1b von der Position PS zu einer Position P3 eines Endes des sägezahnförmigen Abschnitts 7b der Rekursionsreflexionsschicht 7, ein Winkel, unter dem das Licht in die Rekursionsreflexionsschicht 7 eindringt, allmählich kleiner. Aus diesem Grund wird eine reflektierte Lichtmenge demgemäß kleiner. Da jedoch das Licht in die Rekursionsreflexionsschicht 7 im Wesentlichen unter einem rechten Winkel zu dem sägezahnförmigen Abschnitt 7b während des Scannens von der Position P3 eines Endes des sägezahnförmigen Ab schnitts 7b der Rekursionsreflexionsschicht 7 zu einer Position P4 des anderen Endes des sägezahnförmigen Abschnitts 7b eindringt, wird eine weitere Senkung des rekursiven Reflexionsfaktors vermieden.
6 ist ein Blockbild, das eine Beziehung zwischen der MPU 5 und einer anderen Schaltung zeigt. Der Polygoncontroller 4 hat einen Impulsmotor 21 zum Drehen der Polygonspiegel 16a und 16b, einen Impulsmotortreiber 22 zum Treiben des Impulsmotors 21, und Codierer 23a und 23b zum Detektieren von Codiersignalen von Drehwinkeln der Polygonspiegel 16a und 16b.
Die MPU 5 sendet Treibsteuersignale an die Lichtemissionselementtreiber 2a und 2b, und die Lichtemissionselementtreiber 2a und 2b werden gemäß den Treibsteuersignalen so getrieben, dass die Lichtemissionsbetriebe der Lichtemissionselemente 11a und 11b gesteuert werden. Die Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b senden Lichtempfangssignale der reflektierten Lichter in den Lichtempfangselementen 13a und 13b zur MPU 5. Außerdem sendet die MPU 5 ein Treibsteuersignal zum Treiben des Impulsmotors 21 an den Impulsmotortreiber 22. Die Codierer 23a und 23b detektieren die Codiersignale von Drehwinkeln der Polygonspiegel 16a und 16b und senden die Codiersignale an die MPU 5. Die MPU 5 misst eine Position und Größe des Indikators S auf der Basis der Lichtempfangssignale von den Lichtempfangselementen 13a und 13b und der Codiersignale von den Codierern 23a und 23b, und zeigt die gemessenen Ergebnisse auf der Anzeigeanordnung 6 an. Hier kann der Anzeigebildschirm 10 auch als Anzeigeanordnung 6 dienen.
Zusätzlich enthält die MPU 5 zwei Zeitgeber (erster Zeitgeber 24a und zweiter Zeitgeber 24b) mit einer Zeitzählfunktion, einen Nurlesespeicher (ROM) 25 zum Speichern von Informationen über Größen angenommener Indikatoren darin und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 26, in den geschrieben werden kann.
Das Folgende beschreibt einen Betrieb zum Detektieren einer Position mittels des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7, die sein Prinzip zeigt. In 7 sind jedoch andere Komponenten als die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b, die Rekursionsreflexionsschicht 7 und der Anzeigebildschirm 10 nicht gezeigt. Außerdem zeigt 7 den Fall, wo ein Finger als Indikator verwendet wird.
Die MPU 5 steuert den Polygoncontroller 4, um die Polygonspiegel 16a und 16b in den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b zu drehen, und scannt Laserstrahlen von den Lichtemissionselementen 11a und 11b winkelmäßig. Als Ergebnis dringt das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein. In einer solchen Weise wird eine empfangene Lichtmenge der Lichter, die in die Lichtempfangselemente 13a und 13b eingedrungen sind, als Lichtempfangssignale erhalten, die Ausgänge der Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b sind. Hier repräsentieren θ0 und ϕ0 in 7 Winkel von Referenzlinien, die beide der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b mit den Endabschnitten der Rekursionsreflexionsschicht 7 verbinden, θ1 und ϕ1 repräsentieren Winkel von den Referenzlinien zu den Endabschnitten des Indikators auf der Seite der Referenzlinien, und θ2 und ϕ2 repräsentieren Winkel von den Referenzlinien zu den Endabschnitten des Indikators auf der Seite gegenüber der Seite der Referenzlinien.
Die Zeitdiagramme von 8A und 8B zeigen Wellenformen der Lichtempfangssignale in den Lichtempfangselementen 13a und 13b. Wenn kein Indikator in dem optischen Weg des Scan-Lichts existiert, dringt das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 in die Lichtempfangsele mente 13a und 13b ein, und wenn ein Indikator auf dem optischen Weg existiert, dringt das reflektierte Licht nicht in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein. Daher dringt, in dem in 7 gezeigten Zustand, das reflektierte Licht nicht in das Lichtempfangselement 13a in dem Bereich ein, wo der Scanwinkel 0° bis θ0 ist, und das reflektierte Licht dringt in das Lichtempfangselement 13a in dem Bereich ein, wo der Scanwinkel θ0 bis θ1 ist, und das reflektierte Licht dringt nicht in das Lichtempfangselement 13a in dem Bereich ein, wo der Scanwinkel θ1 bis θ2 ist.
Ähnlich dringt das reflektierte Licht nicht in das Lichtempfangselement 13b in dem Bereich ein, wo der Scanwinkel 0° bis ϕ0 ist, und das reflektierte Licht dringt in das Lichtempfangselement 13b in dem Bereich ein, wo der Scanwinkel ϕ0 bis ϕ1 ist, und das reflektierte Licht dringt nicht in das Lichtempfangselement 13b in dem Bereich ein, wo der Scanwinkel ϕ1 bis ϕ2 ist. Solche Winkel können aus der Anstieg- oder Abfallzeiteinstellung des Lichtempfangssignals erhalten werden (siehe 8A und 8B). Daher kann die durch einen menschlichen Finger als Indikator abgeschnittene Region als dθ = θ2 – θ1 und dϕ = ϕ2 – ϕ1 erhalten werden.
Hier erübrigt es sich anzumerken, dass θ0 und ϕ0 aus einer Positionsbeziehung zwischen den Referenzlinien, welche die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b verbinden, und den Endabschnitten der Rekursionsreflexionsschicht 7 bekannt sind.
Das Folgende beschreibt den Prozess zur Ermittlung einer Koordinate einer zentralen Position (indizierten Position) des Indikators (Finger in dem vorliegenden Beispiel) aus der in einer derartigen Weise erhaltenen abgeschnittenen Region. Zuerst erfolgt die Beschreibung hinsichtlich der Umwandlung von einem Winkel in eine orthogonale Koordinate auf der Basis der Triangulation. Die Position der Lichtsende/ empfangseinheit 1a, wie in 9 gezeigt, wird als Ursprung 0 eingestellt, und die obere Seite und die linke Seite des Anzeigebildschirms 10 werden als X-Achse und Y-Achse eingestellt, eine Länge der Referenzlinie (Distanz zwischen den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b) wird als L eingestellt. Außerdem wird die Position der Lichtsende/empfangseinheit 1b als B eingestellt. In dem Fall, wo ein vom Indikator indizierter zentraler Punkt P (Px, Py) auf dem Anzeigebildschirm 10 unter Winkeln θ und ϕ von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b in Bezug auf die X-Achse positioniert wird, können Werte der X-Koordinate Px und der Y-Koordinate Py des Punkts P gemäß dem Prinzip der Triangulation ermittelt werden, wie durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) repräsentiert. Px = (tanϕ) ÷ (tanθ + tanϕ)ΔL (1) Py = (tanθ·tanϕ) ÷ (tanθ + tanϕ)ΔL (2)
Da der Indikator (Finger) eine Größe hat, werden in dem Fall, wo der Detektionswinkel zur Zeiteinstellung des Anstiegs/Abfalls des detektierten Lichtempfangssignals verwendet wird, wie in 10 gezeigt, vier Punkte (P1 bis P4 in 10) des Kantenabschnitts des Indikators (Finger) S detektiert. Diese vier Punkte unterscheiden sich von dem indizierten zentralen Punkt (Pc in 10). Daher wird eine Koordinate (Pcx, Pcy) des zentralen Punkts Pc wie folgt ermittelt. In dem Fall, wo Px = Px(θ, ϕ) und Py = Py(θ, ϕ), können Pcx und Pcy durch die folgenden Gleichungen (3) und (4) repräsentiert werden. Pcx = Pcx(θ1 + dθ/2, ϕ1 + dϕ/2) (3) Pcy = Pcy(θ1 + dθ/2, ϕ1 + dϕ/2) (4)
Wenn θ1 + dθ/2 und ϕ1 + dϕ/2, die durch die Gleichungen (3) und (4) repräsentiert werden, für θ und ϕ in den obigen Gleichungen (1) und (2) eingesetzt werden, kann daher die Koordinate des indizierten zentralen Punkts Pc ermittelt werden.
In dem oben angegebenen Beispiel wird zuerst ein Mittelwert des Winkels ermittelt, der Mittelwert wird in die Triangulationsumwandlungsgleichungen (1) und (2) eingesetzt, so dass die Koordinate des zentralen Punkts Pc ermittelt wird, der die indizierte Position ist, aber in einem anderen Verfahren werden zuerst die orthogonalen Koordinaten der vier Punkte P1 bis P4 aus dem Scanwinkel gemäß den Triangulationsumwandlungsgleichungen (1) und (2) ermittelt, und ein Mittel der erhaltenen Koordinatenwerte der vier Punkte wird berechnet, so dass die Koordinate des zentralen Punkts Pc erhalten werden kann. Außerdem kann unter Berücksichtigung der Parallaxe und der einfacheren Betrachtung der indizierten Position die Koordinate des zentralen Punkts Pc bestimmt werden, der die indizierte Position ist.
Wenn eine Scanwinkelgeschwindigkeit der Drehung der Polygonspiegel 16a und 16b konstant ist, ist der Scanwinkel proportional zur Rotationszeit, so dass Informationen über den Scanwinkel durch das Zählen der Zeit erhalten werden können. 11 ist ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Lichtempfangssignal von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a und dem Scanwinkel θ durch den Polygonspiegel 16a und der Scanzeit T zeigt. In dem Fall, wo die Scanwinkelgeschwindigkeit des Polygonspiegels 16a konstant ist, gilt, wenn die Scanwinkelgeschwindigkeit als ω eingestellt wird, eine proportionale Beziehung zwischen dem Scanwinkel θ und der Scanzeit T, die durch die folgende Gleichung (5) repräsentiert wird. θ = ωΔT (5)
Daher sind die Winkel θ1 und θ2 zur Zeit des Anstiegs und Abfalls des Lichtempfangssignals auf die Scanzeit t1 und t2 durch die folgenden Gleichungen (6) und (7) bezogen. θ1 = ωΔt1 (6) θ2 = ωΔt2 (7)
In dem Fall, wo die Scanwinkelgeschwindigkeit der Polygonspiegel 16a und 16b konstant ist, können daher die abgeschnittene Region und die Koordinatenposition des Indikators (Finger) unter Verwendung der Zeitinformationen gemessen werden.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Algorithmus in der MPU 5 zeigt, wenn das Zeitintervall, in dem das reflektierte Licht ein Niederpegel ist, unter Verwendung des ersten Zeitgebers 24a und des zweiten Zeitgebers 24b gemessen wird, die in der MPU 5 enthalten sind. Die MPU 5 detektiert eine Änderung in den Lichtempfangssignalen von den Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b, und wenn der Pegel der Lichtempfangssignale gesenkt wird, betätigt sie die Zeitgeber 24a und 24b, um die Zeitzähloperation zu starten, und wenn der Pegel zurückgeführt wird, stoppt sie die Zeitgeber 24a und 24b, um die Zeitzähloperation zu beenden.
Die MPU 5 überprüft zuerst eine Änderung in den Lichtempfangssignalen von den Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b (S1), und beurteilt, ob das Lichtempfangssignal von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a verändert ist oder nicht (S2). Wenn das Signal nicht verändert ist ("NEIN" in S2), geht die Sequenz zu S6. Wenn das Signal verändert ist ("JA" in S2), beurteilt die MPU 5, ob der Pegel des Lichtempfangssignal nieder ist oder nicht (S3). Wenn der Pegel nieder ist ("JA" in S3), betätigt die MPU 5 den ersten Zeitgeber 24a (S4), und wenn der Pegel hoch ist ("NEIN" in S3), stoppt sie den ersten Zeitgeber 24a (S5), um den Prozess zu S6 zu führen. In S6 beurteilt die MPU 5, ob das Lichtempfangssignal von dem Lichtempfangssignaldetektor 3b verändert ist oder nicht. Wenn das Signal nicht verändert ist ("NEIN" in S6), wird die Sequenz zurückgeführt. Wenn das Signal verändert ist ("JA" in S6), beurteilt die MPU 5, ob der Pegel des Lichtempfangssignals nieder ist oder nicht (S7). Wenn der Pegel nieder ist ("JA" in S7), betätigt die MPU 5 den zweiten Zeitgeber 24b (S8), und wenn der Pegel hoch ist ("NEIN" in S7), stoppt die MPU 5 den zweiten Zeitgeber 24b (S9), und die Sequenz wird zurückgeführt.
Zusätzlich kann, in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, eine Querschnittslänge des Indikators aus der gemessenen abgeschnittenen Region ermittelt werden. 13 ist eine schematische Darstellung, die das Prinzip der Querschnittslängenmessung zeigt. In 13 repräsentieren D1 und D2 Querschnittslängen des Indikators S, gesehen von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b. Zuerst werden Distanzen OPc (r1) und BPc (r2) von den Positionen 0 (0, 0) und B (L, 0) der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b zum zentralen Punkt PC (Pcx, Pcy) des Indikators S gemäß den folgenden Gleichungen (8) und (9) ermittelt. OPc = r1 = (Pcx2 + Pcy2)1,2 (8) BPc = r2 = {(L-Pcx)2 + Pcy2}1,2 (9)
Da die Querschnittslänge durch ein Produkt der Distanz und eines Sinuswerts eines abgeschnittenen Winkels näherungsweise angegeben werden kann, können die jeweiligen Querschnittslängen D1 und D2 gemäß den folgenden Gleichungen (10) und (11) gemessen werden. D1 = 2r1·sin(dθ/2) = 2(Pcx2 + Pcy2)1,2·sin(dθ/2) (10) D2 = 2r2·sin(dϕ/2) = 2{(L-Pcx)2 + Pcy2}1,2·sin(dϕ/2) (11)
In dem Fall, wo θ, ϕ ≒ 0, müssen, da die Näherung so vorgenommen werden kann, dass sin dθ ≒ dθ ≒ tan dθ und sin dϕ ≒ dϕ ≒ tan dϕ, in den Gleichungen (10) und (11) sin dθ und sin dϕ durch dθ oder tan dθ bzw. dϕ oder tan dϕ ersetzt werden.
Wenn eine Position durch einen Finger oder einen Stift spezifiziert wird, berühren gelegentlich mehrere Finger, eine Hand oder ein Ellbogen irrtümlich den Anzeigebildschirm 10. In diesem Fall ist es notwendig, einen Prozess der Fehlerdetektion vorzunehmen. Daher werden, bei der vorliegenden Erfindung, Informationen über eine Größe des Indikators aus der gemessenen Querschnittslänge ermittelt, und auf der Basis der ermittelten Größeninformationen kann eine Beurteilung dahingehend getroffen werden, was der Indikator ist. 14 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Algorithmus zur Beurteilung eines Typs des Indikators zeigt. Durch das Vergleichen der tatsächlich berechneten Indikatorgrößeninformationen mit Informationen über Größen mehrfacher Indikatoren, die vorher angenommen wurden, wird ein Typ des Indikators beurteilt. Wenn die Beurteilung getroffen wird, dass der Indikator etwas anderes ist als ein Finger oder ein Stift, wird eine Alarmflagge eingeschaltet. Hier werden, wie oben angegeben, die Informationen über Größen mehrfacher angenommener Indikatoren vorher in dem ROM 25 und dem RAM 26 gespeichert, die in der MPU 5 enthalten sind.
Zuerst ermittelt die MPU 5 Informationen über eine Größe des aktuellen Indikators (S11) und beurteilt, ob die Größe 10 cm oder weniger ist oder nicht (S12). Wenn die Größe größer ist als 10 cm ("NEIN" in S12), beurteilt die MPU 5, dass der Indikator eine Hand ist (S16) und schaltet die Alarmflagge ein (S21), und die Sequenz wird zurückgeführt. Wenn die Größe 10 cm oder weniger ist ("JA" in S12), beurteilt die MPU 5, ob die Größe 5 cm oder weniger ist oder nicht (S13). Wenn die Größe größer ist als 5 cm ("NEIN" in S13), beurteilt die MPU 5, dass der Indikator eine geballte Faust oder ein Ellbogen ist (S17), und schaltet die Alarmflagge ein (S21), und die Sequenz wird zurückgeführt. Wenn die Größe 5 cm oder weniger ist ("JA" in S13), beurteilt die MPU 5, ob die Größe 2 cm oder weniger ist oder nicht (S14). Wenn die Größe größer ist als 2 cm ("NEIN" in S14), beurteilt die MPU 5, dass der Indikator mehrere Finger sind, die gebündelt sind (S18), und schaltet die Alarmflagge ein (S21), und die Sequenz wird zurückgeführt. Wenn die Größe 2 cm oder weniger ist ("JA" in S14), beurteilt die MPU 5, ob die Größe 0,5 cm oder weniger ist oder nicht (S15). Wenn die Größe größer ist als 0,5 cm ("NEIN" in S15), beurteilt die MPU 5, dass der Indikator ein Finger ist (S19), und wenn die Größe 0,5 cm oder weniger ist ("JA" in S15), beurteilt sie, dass der Indikator ein Stift ist (S20), und die Sequenz wird zurückgeführt.
Ein Typ des Indikators wird auf diese Weise beurteilt, und wenn gefunden wird, dass der Indikator zum Spezifizieren einer Position etwas anderes ist als ein Finger oder ein Stift, wird die Alarmflagge eingeschaltet, und die Flaggeninformationen werden von der MPU 5 zur Anzeigeanordnung 6 gesendet. Wenn die Flaggeninformationen gesendet werden, werden detektierte Positionsdaten, die von der MPU 5 zur Anzeigeanordnung 6 zu senden ist, ungültig gemacht, und eine Warnungsmarke wird auf dem Bildschirm der Anzeigeanordnung 6 angezeigt. Außerdem ist auch ein solcher Aufbau möglich, dass ein Ergebnis einer Beurteilung des Typs auf der Anzeigeanordnung 6 angezeigt wird.
Hier kann ein solcher Aufbau realisiert werden, dass, wenn die Alarmflagge eingeschaltet wird, ein Summer ertönt. Außerdem ist es möglich, als weiteres Verfahren, um detektierte Positionsdaten ungültig zu machen, wenn ein anderer Indikator als ein Finger oder ein Stift beurteilt wird, detektierte Positionsdaten so zu steuern, dass sie nicht aus der MPU 5 zur Anzeigeanordnung 6 ausgegeben werden.
(Zweite Ausführungsform)
15 ist eine schematische Darstellung, die eine Grundzusammensetzung des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 16 ist ein Blockbild der zweiten Ausführungsform. In 15 und 16 sind Teile, die durch dieselben Bezugszahlen wie jene in 1 und 6 repräsentiert werden, dieselben Glieder. Hier, in 15, sind die Lichtemissionselementtreiber 2a und 2b, die Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b, der Polygoncontroller 4 und die Anzeigeanordnung 6 weggelassen.
Um in der zweiten Ausführungsform eine Scanregion auf dem Anzeigebildschirm 10 zu detektieren, sind zwei Lichtempfangselemente 31a und 32a zum Detektieren einer Zeiteinstellung für die Lichtsende/empfangseinheit 1a vorgesehen, und zwei Lichtempfangselemente 31b und 32b zum Detektieren einer Zeiteinstellung sind für die Lichtsende/empfangseinheit 1b vorgesehen, so dass sie dem Anzeigebildschirm 10 extrem nahe liegen. Hier sind die Lichtempfangsflächen der Lichtempfangselemente 31a und 32a der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1a zugewandt, und die Lichtempfangsflächen der Lichtempfangselemente 31b und 32b sind der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1b zugewandt.
Zusätzlich sind Lichtempfangssignaldetektoren 33a, 34a, 33b und 34b zum Umwandeln einer empfangenen Lichtmenge der Lichtempfangselemente 31a, 32a, 31b und 32b in elektrische Signale vorgesehen. Der Polygoncontroller 4 in der zweiten Ausführungsform weist die Codierer 23a und 23b in der ersten Ausführungsform nicht auf, und so ist der Polygoncontroller 4 aus dem Impulsmotor 21 und dem Impulsmotortreiber 22 zusammengesetzt.
Gerade bevor das Scannen zur zu detektierenden Scanregion geht, dringen Laserstrahlen von den Lichtsende/emp fangseinheiten 1a und 1b in die Lichtempfangselemente 31a und 31b ein, um eine Zeiteinstellung positioniert auf der stromaufwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren, und gerade nachdem das Scannen aus der zu detektierenden Scanregion geht, dringen die Laserstrahlen von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b in die Lichtempfangselemente 32a und 32b ein, um eine Zeiteinstellung positioniert auf der stromabwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren.
In der zweiten Ausführungsform, wie oben angegeben, werden Positionsdetektions-Start- und -Ende-Zeiteinstellungen durch ein Paar der Lichtempfangselemente bestimmt, und der Scanwinkel der Laserstrahlen kann auch ohne die Codierer 23a und 23b der ersten Ausführungsform detektiert werden.
17A–17E sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs gemäß der zweiten Ausführungsform. 17A zeigt den Lichtemissionsbetrieb des Lichtemissionselements 11a der Lichtsende/empfangseinheit 1a, 17B zeigt ein Lichtempfangssignal des Lichtempfangssignaldetektors 33a, das eine empfangene Lichtmenge in dem Lichtempfangselement 31a repräsentiert, um eine Zeiteinstellung positioniert auf der stromaufwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren, 17C zeigt ein Lichtempfangssignal des Lichtempfangssignaldetektors 3a, das eine empfangene Lichtmenge in dem Lichtempfangselement 13a der Lichtsende/empfangseinheit 1a repräsentiert, 17D zeigt ein Lichtempfangssignal des Lichtempfangssignaldetektors 34a, das eine empfangene Lichtmenge in dem Lichtempfangselement 32a repräsentiert, um eine Zeiteinstellungsposition auf der stromabwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren, und 17E zeigt den Zeitzählbetrieb des in der MPU 5 enthaltenen Zeitgebers.
Eine Zeit t0 ist eine Zeiteinstellung, zu der die Energiequelle eingeschaltet wird, und der Polygonspiegel 16a zu rotieren beginnt, eine Zeit t1 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Lichtemissionsbetrieb des Lichtemissionselements 11a gestartet wird, eine Zeit t2 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Empfang eines Laserstrahls durch das Lichtempfangselement 31a beendet wird, und eine Zeit t3 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Empfang eines Laserstrahls durch das Lichtempfangselement 32a gestartet wird. Die Zeit t2 und die Zeit t3 sind Zeiteinstellungen des Scan-Starts bzw. des Scan-Endes, und der Lichtempfangspegel des Lichtempfangselements 13a wird zur Zeit t2 hoch, und der Pegel wird zur Zeit t3 nieder. Außerdem startet der Zeitgeber das Zählen zur Zeit t2 und beendet das Zählen zur Zeit t3. Eine Zeit t4 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Lichtempfangspegel des Lichtempfangselements 13a aufgrund des Indikators fällt, und eine Zeit t5 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Laserstrahl durch die abgeschnittene Region hindurchgeht, und so der Lichtempfangspegel des Lichtempfangselements 13a steigt.
Das Lichtemissionselement 11a wird mit der Drehung des Polygonspiegels 16a getrieben, die konstant ist, eine Zeiteinstellung, zu welcher der von der Lichtsende/empfangseinheit 1a gescannte Laserstrahl eine zu detektierende Region erreicht, wird zur Lichtempfangszeiteinstellung (Zeit t2) in dem Lichtempfangselement 31a detektiert, und eine Zeiteinstellung, zu welcher der gescannte Laserstrahl aus der zu detektierenden Region hinausgeht, wird als Lichtempfangszeiteinstellung (Zeit t3) in dem Lichtempfangselement 32a detektiert. Da die Positionen, wo die Lichtempfangselemente 31a und 32a vorgesehen sind, bekannt sind, kann auch die Position des Indikators, wie ein Finger und ein Stift, der den gescannten Laserstrahl abschirmt, zwischen den Position gemessen werden, wo die Lichtempfangselemente 31a und 32a vorgesehen sind. In 17 können nämlich, zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3, die abgeschnittene Region und die zentrale Position des Indikators aus einem Zählwert des Zeitgebers von der Zeiteinstellung (Zeit t4), zu welcher der Lichtempfangspegel des Lichtempfangselements 13a fällt, bis zu der Zeiteinstellung (Zeit t5), zu welcher der Lichtempfangspegel steigt, gemessen werden.
Hier ist der Verarbeitungsbetrieb auf der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1b gleich wie jener auf der Seite der oben angegebenen Lichtsende/empfangseinheit 1a, und so wird die Beschreibung davon weggelassen.
(Dritte Ausführungsform)
18 ist eine Zeichnung, welche die Grundzusammensetzung des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 18 sind Teile, die durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert werden wie in 1, dieselben Glieder. Hier sind die Lichtemissionselementtreiber 2a und 2b, die Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b, der Polygoncontroller 4 und die Anzeigeanordnung 6 weggelassen.
Um in der dritten Ausführungsform eine Scanregion auf dem Anzeigebildschirm zu detektieren, sind zwei rekursive Reflektoren 41a und 42a zum Detektieren einer Zeiteinstellung für die Lichtsende/empfangseinheit 1a vorgesehen, und zwei rekursive Reflektoren 41b und 42b zum Detektieren einer Zeiteinstellung sind für die Lichtsende/empfangseinheit 1b vorgesehen, so dass sie dem Anzeigebildschirm 10 extrem nahe liegen. Diese rekursiven Reflektoren 41a, 42a, 41b und 42b sind aus demselben Material zusammengesetzt wie die Rekursionsreflexionsschicht 7.
Gerade bevor das Scannen in die zu detektierende Scanregion eindringt, werden Laserstrahlen von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b durch die rekursiven Reflektoren 41a und 41b reflektiert, um eine Zeiteinstellung positio niert auf der stromaufwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren, und die reflektierten Lichter dringen in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein, und gerade nachdem das Scannen aus der zu detektierenden Scanregion geht, werden die Laserstrahlen von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b durch die rekursiven Reflektoren 42a und 42b reflektiert, um eine Zeiteinstellung positioniert auf der stromabwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren, und die reflektierten Lichter dringen in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein.
In der dritten Ausführungsform, wie oben angegeben, werden die Positionsdetektions-Start- und -Ende-Zeiteinstellung durch ein Paar der rekursiven Reflektoren bestimmt, und so kann die Scanrichtung des Laserstrahls auch ohne die Codierer 23a und 23b der ersten Ausführungsform detektiert werden. Da die rekursiven Reflektoren 41a, 41b, 42a und 42b so vorgesehen sind, dass sie den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b nahe liegen, ist zu dieser Zeit die Dämpfung der davon reflektierten Lichter geringer als das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7, und der Lichtempfangspegel in den Lichtempfangselementen 13a und 13b wird hoch.
19 ist ein Blockbild der dritten Ausführungsform. Die Bezugszahl 43 repräsentiert einen ersten Komparator zum Detektieren einer Abschirmung, und er vergleicht einen Pegel eines Empfangssignals von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a, das eine empfangene Lichtmenge in dem Lichtempfangselement 13a repräsentiert, mit einem ersten Schwellenpegel, um das verglichene Ergebnis an die MPU 5 in Form eines Binärsignals auszugeben. Die Bezugszahl 44 repräsentiert einen zweiten Komparator zum Detektieren des Scan-Starts/Endes, und er vergleicht den Pegel des Empfangssignals von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a mit einem zweiten Schwellen pegel, der höher ist als der erste Schwellenpegel, um das verglichene Ergebnis an die MPU 5 in Form eines Binärsignals auszugeben.
20A–20C sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der dritten Ausführungsform. 20A zeigt ein Empfangssignal vom Lichtempfangssignaldetektor 3a, das eine empfangene Lichtmenge in dem Lichtempfangselement 13a repräsentiert, 20B zeigt ein Ausgangssignal des ersten Komparators 43, und 20C zeigt ein Ausgangssignal des zweiten Komparators 44. Außerdem repräsentiert eine gestrichelte Linie W1 einen ersten Schwellenpegel, und eine gestrichelte Linie W2 repräsentiert den zweiten Schwellenpegel.
Eine Zeit t0 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Lichtempfang eines reflektierten Lichts vom rekursiven Reflektor 41a gestartet wird, eine Zeit t1 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Lichtempfang eines reflektierten Lichts vom rekursiven Reflektor 41a beendet wird, und der Lichtempfang eines reflektierten Lichts von der Rekursionsreflexionsschicht 7 gestartet wird, eine Zeit t2 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Lichtempfang eines reflektierten Lichts von der Rekursionsreflexionsschicht 7 beendet wird, und der Lichtempfang eines reflektierten Lichts vom rekursiven Reflektor 42a gestartet wird, und eine Zeit t3 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Lichtempfang des reflektierten Lichts vom rekursiven Reflektor 42a beendet wird. Außerdem ist eine Zeit t4 eine Zeiteinstellung, zu welcher der Lichtempfangspegel des Lichtempfangselements 13a aufgrund des Indikators fällt, und eine Zeit t5 ist eine Zeiteinstellung, zu welcher der Scanlaserstrahl durch die abgeschnittene Region hindurchgeht, und der Lichtempfangspegel des Lichtempfangselements 13a steigt. Die Zeit t1 und die Zeit t2 sind die Scan-Start-Zeiteinstellung bzw. die Scan-Ende-Zeiteinstellung. Diese Zeiteinstellungen werden auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs des Pegels des Lichtempfangssignals mit dem ersten Schwellenpegel W1 und dem zweiten Schwellenpegel W2 detektiert.
Hier erfolgte die Beschreibung hinsichtlich des Verarbeitungsbetriebs auf der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1a, da jedoch der Verarbeitungsbetrieb auf der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1b gleich ist wie jener auf der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1a, wird die Beschreibung davon weggelassen.
In dem oben angegebenen Beispiel werden die reflektierten Lichter von den rekursiven Reflektoren 41a, 41b, 42a und 42b von dem reflektierten Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 gemäß einer Differenz in der Dämpfung des Lichts aufgrund einer Differenz in der Distanz unterschieden, das Reflexionsvermögen der rekursiven Reflektoren 41a, 42a, 41b und 42b wird jedoch höher eingestellt als das Reflexionsvermögen der Rekursionsreflexionsschicht 7, so dass diese reflektierten Lichter klarer unterschieden werden können.
Durch das Überprüfen einer Änderung in einer empfangenen Lichtmenge in den Lichtempfangselementen 13a und 13b können in der dritten Ausführungsform Referenzsignale der Scan-Start-Zeiteinstellung und der Scan-Ende-Zeiteinstellung generiert werden, und die Auflösung kann ohne eine Zunahme von Detektionselementen konstant gehalten werden.
(Vierte Ausführungsform)
21A ist eine Draufsicht, welche die Grundkonfiguration des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 23B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' von 21A. In 21A und 21B sind Teile, die durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert werden wie in 1, dieselben Glieder. Hier sind die Lichtemissionselementtreiber 2a und 2b, die Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b, der Polygoncontroller 4, die MPU 5 und die Anzeigeanordnung 6 weggelassen.
In der vierten Ausführungsform ist ein dachförmiger Abschirmkörper 51 an der Außenseite des Anzeigebildschirms 10 bis zu einer Position vorgesehen, wo ein visuelles Feld des Anzeigebildschirms 10 nicht gestört wird, um so die Rekursionsreflexionsschicht 7 abzudecken. Als Ergebnis wird eine unmögliche abgeschnittene Region D, wo der Indikator, wie ein Finger, nicht eintreten kann, zwischen dem dachförmigen Abschirmkörper 51 und der Rekursionsreflexionsschicht 7 gebildet. Auch wenn der Indikator in einer beliebigen Position existiert, die den Kantenabschnitt des Anzeigebildschirms 10 einschließt, kann gemäß dieser Zusammensetzung die Lichtempfangszeiteinstellung eines reflektierten Lichts von der unmöglichen abgeschnittenen Region D eine Referenzzeiteinstellung des Scan-Starts/Endes sein.
Das Bezugssymbol P in 21B repräsentiert einen Querschnitt eines Laserstrahls, der von der Lichtsende/empfangseinheit 1a projiziert wird. In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, wie hier gezeigt, haben von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b projizierte Laserstrahlen einen elliptischen Querschnitt, der beispielsweise in der Richtung parallel zur Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 (Scanrichtung) flach ist, in der die Richtung parallel zur Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 eine Längsachse ist. Der Grund dafür ist die Zusammensetzung der Rekursionsreflexionsschicht 7.
22A ist eine schematische Darstellung, die eine Zusammensetzung der Reflexionsflächenseite der Rekursionsreflexionsschicht 7 zeigt. Die Reflexionsfläche der Rekursionsreflexionsschicht 7, wie hier gezeigt, ist so zusammengesetzt, dass zahlreiche sphärische Linsen 700 in der Richtung parallel zur Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 angeordnet sind, nämlich in der Scanrichtung des Laserstrahls, und da diese sphärischen Linsen 700 eine Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und dem relativen Reflexionsvermögen aufweisen, die in 22B gezeigt ist, kann in dem Fall, wo eine Breite der Scanrichtung der von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b projizierten Laserstrahlen nicht größer ist als ein bestimmter Grad, eine effektive reflektierte Lichtmenge nicht erhalten werden.
In dem Fall, wo die sphärischen Linsen 700 der Rekursionsreflexionsschicht 7 klein genug sind, wird jedoch im Gegensatz dazu die Breite der Scanrichtung des Laserstrahls so reduziert, dass die Auflösung erhöht werden kann. Da es notwendig ist, eine Schnittfläche des Laserstrahls zu vergrößern, um eine ausreichende reflektierte Lichtmenge zu erhalten, ist es jedoch auch in diesem Fall zweckmäßig, einen Laserstrahl mit einer flachen Schnittfläche zu verwenden, worin die Breite einer Richtung, die rechtwinklig zur Scanrichtung schneidet (Richtung, die rechtwinklig zur Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 schneidet), groß ist.
23A–23D sind Zeitdiagramme, die ein Beispiel eines Empfangssignals von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a zeigen, das eine empfangene Lichtmenge in dem Lichtempfangselement 13a in der vierten Ausführungsform repräsentiert.
23A repräsentiert ein Empfangssignal in dem Fall, wo der Indikator nicht existiert. 23B repräsentiert ein Empfangssignal in dem Fall, wo der Indikator in dem Kantenabschnitt des Anzeigebildschirms 10 (Region C1 in 21A) existiert. 23C repräsentiert ein Empfangssignal in dem Fall, wo der Indikator in dem zentralen Abschnitt des Anzeigebildschirms 10 (Region C2 in 21A) existiert, und 23D repräsentiert ein Empfangssignal in dem Fall, wo der Indikator in dem Kantenabschnitt des Anzeigebildschirms 10 (Region C3 in 21A) existiert. Auch in dem Fall, wo der Indikator in dem Kantenabschnitt des Anzeigebildschirms 10 existiert, weist das Empfangssignal den Anstieg und Abfall sicher auf. Da der Prozessbetrieb auf der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1b mit dem Lichtempfangselement 13b gleich ist wie jener auf der Seite der Lichtsende/empfangseinheit 1a mit dem Lichtempfangselement 13a, wird die Beschreibung davon weggelassen.
Wenn der dachförmige Abschirmkörper 51 vorgesehen ist, der in der vierten Ausführungsform beschrieben wird, kann außerdem ein solcher Effekt erwartet werden, dass eine Komponente eines irregulär reflektierten Lichts von der Rekursionsreflexionsschicht 7 reduziert wird, und ein solcher Effekt, dass das Eindringen eines reflektierten Lichts von Störlicht in die Lichtempfangselemente 13a und 13b reduziert wird.
(Fünfte Ausführungsform)
24 ist ein Blockbild des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 24 werden dieselben Teile wie in 6 und 16 durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert, und die Beschreibung davon wird weggelassen. WS-Kopplungen 61a und 61b sind zwischen dem Lichtempfangselement 13 und dem Lichtempfangssignaldetektor 3a und zwischen dem Lichtempfangselement 13b und dem Lichtempfangssignaldetektor 3b vorgesehen. Außerdem sind XODER-(Exklusiv-ODER-)Schaltungen 61a und 62b zwischen dem Lichtemissionselementtreiber 2a und dem Lichtempfangssignaldetektor 3a und zwischen dem Lichtemissionselementtreiber 2b und dem Lichtempfangssignaldetektor 3b vorgesehen.
Da in der fünften Ausführungsform Empfangssignale der in den Lichtempfangselementen 13a und 13b detektierten reflektierten Lichter WS-gekoppelt sind, so dass eine feste Lichtkomponente eliminiert wird, kann eine Zusammensetzung realisiert werden, die stark ist gegenüber Störgeräuschen. Da das XODER (Exklusiv-ODER) eines Lichtemissionsimpulssignals und eines Empfangssignals eines reflektierten Lichts herangezogen wird, kann ein Empfangsimpulssignal nur der abgeschnittenen Region detektiert werden, und diese Impulssignal wird gezählt, so dass die abgeschnittene Zeit gemessen werden kann.
25A–25E sind Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betriebs der fünften Ausführungsform. 25A repräsentiert ein Empfangssignal des Lichtempfangssignaldetektors 33a, das eine empfangene Lichtmenge des Lichtempfangselements 31a repräsentiert, um eine Zeiteinstellung positioniert auf der stromaufwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren, 25B repräsentiert ein Empfangssignal des Lichtempfangssignaldetektors 34a, das eine empfangene Lichtmenge des Lichtempfangselements 32a repräsentiert, um eine Zeiteinstellung positioniert auf der stromabwärtigen Seite der Scanrichtung zu detektieren, 25C repräsentiert ein Lichtemissionsimpulssignal des Lichtemissionselements 11a, 25D repräsentiert ein Empfangssignal des Lichtempfangssignaldetektors 3a, das eine empfangene Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a repräsentiert, und 25E repräsentiert ein Ausgangssignal der XODER-Schaltung 62a.
Die Scan-Start-Zeiteinstellung wird gemäß einem Hochpegel des Empfangssignals des Lichtempfangssignaldetektors 33a detektiert, und das Impulstreiben wird gestartet, und eine Anzahl seiner Impulse wird gezählt. Außerdem wird die Scan-Ende-Zeiteinstellung gemäß einem Hochpegel des Empfangssignals des Lichtempfangssignaldetektors 34a detektiert, und das Impulstreiben wird gestoppt. Durch das Zählen der Anzahl von Impulsen des Ausgangssignals der XODER-Schaltung 62a kann die abgeschnittene Region gemessen werden.
In dem Fall, wo der Anzeigebildschirm 10 beispielsweise eine Diagonale von etwa 40 Zoll aufweist, beträgt die Diagonallinie 100 cm. Wenn die Auflösung auf dem Bildschirm etwa 0,5 cm beträgt, wird die notwendige Winkelauflösung gemäß der Gleichung von 9 ermittelt. Die Winkelauflösung im Zentrum des Bildschirms beträgt etwa 5 mrad. Hier wird in dem Fall, wo ein pentagonaler Polygonspiegel verwendet wird, der maximale Scanwinkel 144°. Daher wird eine Anzahl von Teilungen für einen Scan gemäß der folgenden Gleichung (12) erhalten. {(π/2)/0,005}Δ(144/90) = 502 (12)
Die niedrigste Frequenz zur Detektion von 200 Punkten für 1 s wird gemäß der folgenden Gleichung (13) ermittelt. 502Δ200 = 100400 (Hz) = 100,4 (kHz) (13)
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann eine Anzahl von Impulsen den Scanwinkel in dem Verhältnis von 1:1 bewältigen, und so kann der Winkeldetektionsprozess mit der gewünschten Auflösung vereinfacht werden.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich der Steuerung der Impulsemission der Lichtemissionselemente 11a und 11b. Wenn eine Leerzeit eines Impulses eines Treibsteuersignals gesteuert wird, das von der MPU 5 zu den Lichtempfangselementtreibern 2a und 2b zu senden ist, kann die mittlere Strahlungsenergie von den Lichtemissionselementen 11a und 11b reduziert werden. 26A und 26B sind Zeitdiagramme, die ein Zeitsignal der Impulsemission repräsentieren, in dem in 26A gezeigten Beispiel ist die Leerzeit länger als in dem in 26B gezeigten Beispiel. Außerdem zeigen 27A und 27B Zustände, dass Scanlaserstrahlen in den jeweiligen Impulsmustern von 26A und 26B ausgestrahlt werden. Wenn die Leerzeit der Impulsemission verlängert wird, wird ein Tastverhältnis verringert, und so kann die mittlere Strahlungsenergie reduziert werden.
Zusätzlich zeigen 28A–28C Zeitdiagramme eines weiteren Steuerbeispiels, in dem die mittlere Strahlungsenergie der Impulsemission in den Lichtemissionselementen 11a und 11b reduziert werden kann. 28A zeigt ein Zeitsignal der Impulsemission in dem Standardzustand. 28B ist ein Beispiel, dass die Emissionszeit einmal ohne Änderung einer Periode reduziert wird. Außerdem ist 28C ein Beispiel, dass die Emissionsstärke einmal ohne Änderung einer Periode reduziert wird.
Das Folgende beschreibt das Steuerbeispiel, dass eine Zeiteinstellung gestaffelt ist, zu der die Impulsemission in den Lichtemissionselementen 11a und 11b gestartet wird, mit Bezugnahme auf die Zeitdiagramme von 29A und 29B. Das erste Laserstrahlscannen wird beispielsweise zu einer in 29A gezeigten Zeiteinstellung vorgenommen, und das nächste Laserstrahlscannen wird zu einer solchen Zeiteinstellung vorgenommen, dass die Periode gleich ist, aber die Start-Zeiteinstellung gegenüber der vorherigen nur um dT verzögert ist, wie in 29B gezeigt. 30 zeigt einen Synthesezustand, dass die Scanlaserstrahlen in den jeweiligen Impulsmustern von 29A und 29B ausgestrahlt werden. Da die Strahlung um dT verzögert ist, kann in dem Fall, wo die Scanwinkelgeschwindigkeit durch den Polygonspiegel ω ist, der Scanwinkel, der um dθ = ω·dT verzögert ist, realisiert werden. Wenn eine solche Verzögerung der Zeiteinstellung eingestellt wird, wird, auch wenn das Laserstrahlscannen spärlich wird, eine Region eliminiert, wo der Indikator nicht detektiert werden kann, und eine hohe Detektionsgenauigkeit kann aufrechterhalten werden.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich eines Steuerbeispiels, bei dem die Frequenz des Scanimpulses gemäß dem Vorliegen/Fehlen des Indikators dynamisch variiert wird. Wenn das Vorliegen des Indikators nicht innerhalb einer vorherbestimmten Zeit detektiert wird, wird die Frequenz des Scanimpulses auf 1/2 reduziert, wobei die Emissionszeit konstant gehalten wird. Wenn der Indikator hingegen detektiert wird, wird die Frequenz des Scanimpulses zweimal erhöht, während die Emissionszeit konstant gehalten wird. Wenn diese Steuerung wiederholt wird, wird ein Tastverhältnis der Emission gemäß dem Vorliegen/Fehlen des Indikators auf 1/2 reduziert und zweimal erhöht. Die Minimalfrequenz des Scanimpulses ist jedoch 6,25 kHz, was einer Minimalauflösung von 8 cm entspricht, und die Maximalfrequenz ist 200 kHz, was einer Minimalauflösung von 0,25 cm entspricht. Die Frequenz des Scanimpulses wird so eingestellt, dass sie die Minimalfrequenz und Maximalfrequenz nicht überschreitet.
31 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus zum Steuern der Frequenz des Scanimpulses zeigt. Zuerst wird eine Beurteilung dahingehend getroffen, ob der Indikator innerhalb einer vorherbestimmten Zeit detektiert wird oder nicht (S31). Wenn der Indikator detektiert wird ("JA" in S31), wird die Frequenz des aktuellen Scanimpulses zweimal erhöht, wobei die Emissionszeit konstant gehalten wird (S32), und die Sequenz geht zu S34. Wenn der Indikator hingegen nicht detektiert wird ("NEIN" in S31), wird die Frequenz des aktuellen Scanimpulses auf 1/2 reduziert, wobei die Emissionszeit konstant gehalten wird (S33), und die Sequenz geht zu S34. Eine Beurteilung wird dahingehend getroffen, ob die Frequenz nach der Änderung niedriger ist als 6,25 kHz oder nicht (S34). Wenn die Frequenz niedriger ist als 6,25 kHz ("JA" in S34), wird die Frequenz auf 6,25 kHz eingestellt (S36), und die Sequenz wird zurückgeführt. Wenn die Frequenz nicht niedriger ist als 6,25 kHz ("NEIN" in S34), wird eine Beurteilung dahingehend getroffen, ob die Frequenz nach der Änderung höher ist als 200 kHz oder nicht (S35). Wenn die Frequenz höher ist als 200 kHz ("JA" in S35), wird die Frequenz auf 200 kHz eingestellt (S37), und die Sequenz wird zurückgeführt. Wenn die Frequenz nicht höher ist als 200 kHz ("NEIN" in S35), wird die Sequenz direkt zurückgeführt.
Durch die oben angegebene Steuerung der Impulsemission in den Lichtemissionselementen 11a und 11b kann in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung die erforderliche Detektionsauflösung erzielt werden, und es kann ein niedriger Energieverbrauch realisiert werden.
Die gemeinsame Zusammensetzung der oben angegebenen Ausführungsformen ist, dass die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b entlang der kurzen Seite des Anzeigebildschirms 10 in einem bestimmten Intervall angeordnet sind. Der Grund dafür wird im Nachstehenden beschrieben.
Es ist allgemein bekannt, dass bei einer Triangulation, da eine Referenzlinie für eine Messung länger ist, die Genauigkeit verbessert wird. Es ist jedoch richtig, dass in dem Fall, wo ein zu messendes Objekt extrem weit entfernt oder extrem nahe ist, ein Fehler groß wird. In dem Fall, wo ein zu messendes Objekt extrem weit entfernt ist, wird die Genauigkeit verbessert, indem die Referenzlinie vergrößert wird, und in dem Fall, wo im Gegensatz dazu ein zu messendes Objekt extrem nahe ist, wird die Genauigkeit verbessert, indem die Referenzlinie verkürzt wird. In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung wird, angesichts eines solchen Defekts der Triangulation, die Referenzlinie, welche die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b verbindet, von der Seite des Anzeigebildschirms 10 in einem bestimmten Grad getrennt, und da es nicht notwendig ist, eine Messung an einer Position vorzunehmen, die weiter weg ist als der Anzeigebildschirm 10, sind die Lichtsende/ empfangseinheiten 1a und 1b entlang der kurzen Seite des Anzeigebildschirms 10 angeordnet, um die Messgenauigkeit an der näheren Position zu verbessern.
Eine Distanz d zwischen der Referenzlinie, welche die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b und eine Seite des Anzeigebildschirms 10 (die kurze Seite des Anzeigebildschirms 10 in dem vorliegenden Beispiel) verbindet, wird so eingestellt, dass die folgende Gleichung (14) erfüllt ist. dθ ≦ 4δd(1/(L2 + 2δL)) (14)
Hier gilt:

dθ:: Messgenauigkeit
δ:: Detektionsgenauigkeit (5 mm in dem vorliegenden Beispiel
L:: Referenzlinienlänge (Distanz zwischen beiden Lichtsende/empfangseinheiten)

Wenn d in der Gleichung (14) geändert wird, gilt die folgende Gleichung (15). d ≧ dθΔL2/4δ (15)
In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung beträgt die Detektionsgenauigkeit δ etwa 5 mm, die Referenzlinienlänge L beträgt etwa 500 mm, und die Messgenauigkeit dθ wird durch die Scanwinkelgeschwindigkeit ω und einen durch das AD-Umwandeln des Empfangssignals erhaltenen Takt bestimmt (dθ = ω·dT), um so etwa 2,5 Millirad in dem Scanwinkel zu betragen. Als Ergebnis ist der geeignete Wert von d etwa 10 mm. Es erübrigt sich jedoch anzumerken, dass dieser Wert abhängig ist von der Größe des Anzeigebildschirms 10, dem Streuwinkel eines Strahls, mit anderen Worten, welcher Grad der Messgenauigkeit erforderlich ist.
In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, wie oben angegeben, wird eine Reflexionseffizienz verbessert, indem die sägezahnförmigen Abschnitte 7a und 7b auf den Abschnitten vorgesehen sind, die von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b weit entfernt sind, und wo der Winkel klein wird, unter dem das projizierte Licht in die Rekursionsreflexionsschicht 7 eindringt. Die Distanz von beiden Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b zur Rekursionsreflexionsschicht 7 ist jedoch nicht konstant, und die Rekursionsreflexionsschicht 7 hat die oben angegebenen sägezahnförmigen Abschnitte 7a und 7b und einen gebogenen Abschnitt. Aus diesen Gründen wird eine empfangene Lichtmenge der Lichtempfangselemente 13a und 13b nicht konstant. Für den nachfolgenden Signalprozess ist es jedoch zweckmäßig, dass eine empfangene Lichtmenge der Lichtempfangselemente 13a und 13b so konstant wie möglich ist, und dies wird von einem Standpunkt der Senkung des Energieverbrauchs bevorzugt.
Angesichts dieser Punkte erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich einer Konfiguration, die eine empfangene Lichtmenge der Lichtempfangselemente 13a und 13b konstant macht.
32 ist ein Blockbild, das ein Beispiel der Zusammensetzung zur Steuerung der Emissionsstärke vom Lichtemissionselement 11a (11b) zeigt, um eine empfangene Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) so zu steuern, dass sie konstant ist. Spezifischer wird die Emissionsstärke vom Lichtempfangselement 11a (11b) so eingestellt, dass sie unter dem Scanwinkel klein ist, unter dem eine reflektierte Lichtmenge groß ist, und so eingestellt, dass sie unter dem Scanwinkel groß ist, unter dem eine reflektierte Lichtmenge klein ist.
In 32 wird ein Signal, das mit einer Menge des reflektierten Lichts übereinstimmt, das von dem Lichtempfangselement 13a (13b) empfangen wird, von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) in ein Digitalsignal umgewandelt, um in die MPU 5 eingegeben zu werden. Die MPU 5 vergleicht den Wert des von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) eingegebenen Digitalsignals mit einem vorher eingestellten Schwellenwert, und wenn der Wert des von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) eingegebenen Digitalsignals größer ist als der Schwellenwert, gibt die MPU 5 ein Steuersignal CS aus, das die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) verringert, wohingegen, wenn der Wert des von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) eingegebenen Digitalsignals kleiner ist als der Schwellenwert, sie ein Steuersignal CS ausgibt, das die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) erhöht.
Da das aus der MPU 5 ausgegebene Steuersignal CS ein Digitalsignal ist, wird es von einer Stromwandlerschaltung 51a (51b) in ein analoges Treibsignal DC umgewandelt, und das analoge Treibsignal DC wird einer stabilen Stromschaltung 52a (52b) zugeführt, um darin stabil zu sein, und das Lichtemissionselement 11a (11b) emittiert ein Licht. Die Stromwandlerschaltung 51a (51b) und die stabile Stromschaltung 52a (52b) setzen eine Treibschaltung 50a (50b) des Lichtemissionselements 11a (11b) zusammen.
Die MPU 5 steuert immer die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b), wie oben angegeben, so dass eine empfangene Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) einen vorgeschriebenen Wert erhält.
33 ist ein Blockbild, das ein weiteres Beispiel der Zusammensetzung zeigt, welche die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) steuert. In diesem Beispiel einer Zusammensetzung gibt die MPU 5 ein Steuersignal CS aus, um die Treibschaltung 50a (50b) zu steuern, und steuert so die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b). Dies ist gleich wie in dem oben angeführten Beispiel. Obwohl in dem oben angeführten Beispiel einer Zusammensetzung eine empfangene Lichtmenge in dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) überwacht wird, und eine Rückkopplungssteuerung vorgenommen wird, wird in diesem Beispiel einer Zusammensetzung jedoch die Lichtemissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) gemäß einem Drehwinkel-Synchronsignal AS gesteuert, das durch eine Drehwinkel-Synchronsignal-Generatorschaltung 49a (49b) des Polygonspiegels 16a (16b) generiert wird.
Spezifischer liest die MPU 5 das von der Drehwinkel-Synchronsignal-Generatorschaltung 49a (49b) generierte Drehwinkel-Synchronsignal AS, wie in dem Zeitdiagramm von 34 gezeigt. Die MPU 5 gibt das Steuersignal CS aus, das die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) während einer Periode eines Winkels erhöht, unter dem ein Abschnitt weit entfernt von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b gescannt wird. Die MPU 5 gibt das Steuersignal CS aus, das die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) während einer Periode eines Winkels verringert, unter dem ein Abschnitt nahe bei den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b gescannt wird. Gemäß einer solchen Steuerung durch die MPU 5 wird die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) so gesteuert, dass eine Lichtemissionsmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) einen im Wesentlichen konstanten Wert erhält.
Anstelle der oben angegeben Zusammensetzung zur Steuerung der Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) ist eine Zusammensetzung zur Verstärkung einer Lichtempfangsmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) möglich. 35 ist ein Blockbild, das ein Beispiel der Zusammensetzung in diesem Fall zeigt.
In diesem Beispiel einer Zusammensetzung wird ein Signal (Analogsignal) einer empfangenen Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) von einem Verstärker 53a (53b) verstärkt, um dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) zugeführt zu werden. Hier kann ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers 53a (53b) gesteuert werden, indem ein Steuersignal CS1 von der MPU 5 zugeführt wird. Außerdem wird der MPU 5 auch ein Drehwinkel-Synchronsignal SA, das von der Drehwinkel-Synchronsignal-Generatorschaltung 49a (49b) generiert wird, zugeführt.
In einer solchen Zusammensetzung liest, ähnlich wie in der in 34 gezeigten Zusammensetzung, die MPU 5 das von der Drehwinkel-Synchronsignal-Generatorschaltung 49a (49b) generierte Drehwinkel-Synchronsignal SA. Die MPU 5 gibt ein Steuersignal CS1 aus, das den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 53a (53b) während einer Periode eines Winkels erhöht, unter dem ein Abschnitt weit entfernt von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b gescannt wird, und die MPU 5 gibt ein Steuersignal CS1 aus, das den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 53a (53b) während einer Periode eines Winkels verringert, unter dem ein Abschnitt nahe bei den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b gescannt wird. Gemäß einer solchen Steuerung durch die MPU 5 erhält der Pegel des in den Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) eingegebenen Lichtempfangssignals einen im Wesentlichen konstanten Wert.
In dem oben angegebenen Beispiel einer Zusammensetzung, das in 33 und 35 gezeigt ist, wird die Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) oder der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 53a (53b) unter Verwendung des vergleichsweise einfachen Musters gesteuert, das in 34 gezeigt ist, aber eine tatsächliche reflektierte Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) wird in dem Zustand überwacht, dass der Indikator S nicht auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, eine Entsprechung der reflektierten Lichtmenge zu dem Drehwinkel des Polygonspiegels 16a (16b) ist gemustert, um vorher gespeichert zu werden, und das gespeicherte Muster wird mit einer tatsächlichen empfangenen Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) verglichen, so dass der Indikator S durch das Ermitteln von Informa tionen über diese Differenz detektiert werden kann.
36 ist ein Blockbild, das ein Beispiel einer solchen Zusammensetzung zeigt. In 36 wird eine empfangene Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) von dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) in ein Digitalsignal umgewandelt. Die MPU 5 synchronisiert das vom Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) umgewandelte Ergebnis mit dem von der Drehwinkel-Synchronsignal-Generatorschaltung 49a (49b) generierten Drehwinkel-Synchronsignal AS und speichert dieses in einen Empfangslichtmengen-Musterspeicher 54. Als Empfangslichtmengen-Musterspeicher 54 kann der in 6 gezeigte RAM 26 verwendet werden.
In einer solchen Zusammensetzung werden, auf der Basis des von der Drehwinkel-Synchronsignal-Generatorschaltung 49a (49b) generierten Drehwinkel-Synchronsignals AS, digitale Daten einer empfangenen Lichtmenge während eines Scans des Lichtempfangselements 13a (13b) als Empfangslichtmengen-Muster erhalten, und das erhaltene Empfangslichtmengen-Muster wird in dem Empfangslichtmengen-Musterspeicher 54 gespeichert. In dem Zustand, dass der Indikator S nicht auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, wie der Fall, wo die Energiequelle des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung eingeschaltet wird, wird daher das Empfangslichtmengen-Muster in dem Empfangslichtmengen-Musterspeicher 54 gespeichert, und eine empfangene Lichtmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) danach wird mit den in dem Lichtempfangssignaldetektor 3a (3b) digitalisierten Daten verglichen, so dass eine Differenz detektiert wird. Als Ergebnis kann das Vorliegen des Indikators S detektiert werden.
Ferner kann eine in 37 gezeigte Zusammensetzung angewendet werden. In dem Beispiel einer Zusammensetzung wird, ähnlich wie in dem oben angegebenen Beispiel, in dem Zustand, dass der Indikator S nicht auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, wie der Fall, wo die Energiequelle des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung eingeschaltet wird, das Empfangslichtmengen-Muster in dem Empfangslichtmengen-Musterspeicher 54 gespeichert. Eine empfangene Lichtmenge danach des Lichtempfangselements 13a (13b) wird an einen Komparator 55a (55b) übermittelt, und die MPU 5 wandelt Daten des Empfangslichtmengen-Musters, das in dem Empfangslichtmengen-Musterspeicher 54 gespeichert ist, mittels eines D/A-Wandlers 56a (56b) in ein Analogsignal um, um das Analogsignal dem Komparator 55a (55b) zuzuführen. Als Ergebnis vergleicht der Komparator 55a (55b) das Lichtempfangssignal von dem Lichtempfangselement 13a (13b) mit dem Signal, das durch das Umwandeln der Daten des aus dem Empfangslichtmengen-Musterspeicher 54 gelesenen Empfangslichtmengen-Musters in das Analogsignal erhalten wird, und seine Differenz wird in die MPU 5 eingegeben.
Daher kann die MPU 5 das Vorliegen des Indikators S gemäß dem vom Komparator 55a (55b) zugeführten Differenzsignal detektieren.
In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, wie oben angegeben, gibt es einen Scanwinkel, unter dem eine reflektierte Lichtmenge von der Rekursionsreflexionsschicht 7 klein ist, dieses Problem kann aber gelöst werden, indem das oben angeführte Verfahren zum Steuern der Emissionsstärke der Lichtemissionselemente 11a und 11b angewendet wird. Aufgrund des Sicherheitsproblems kann jedoch die Emissionsstärke der Lichtemissionselemente 11a und 11b gelegentlich nicht erhöht werden. Daher erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich des Falls, wo die Emissionsstärke der Lichtemissionselemente 11a und 11b zwischen dem Normalzustand und dem Zustand umgeschaltet wird, wo die normale Emissionsstärke auf etwa 1/2 reduziert ist.
Zusätzlich gibt es, wie in 2 gezeigt, in der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung eine Zeiteinstellung, wo ein von dem Lichtemissionselement 11a (11b) projizierter Laserstrahl von dem Polygonspiegel 16a (16b) reflektiert wird, um direkt in das Lichtempfangselement 13a (13b) einzutreten. Da unter Verwendung dieser Zeiteinstellung kein spezielles Mittel zum Detektieren des Scan-Starts notwendig ist, können die Kosten reduziert werden.
Da die Intensität des direkt in das Lichtempfangselement 13a (13b) eintretenden Scan-Lichts hoch ist, sind spezifischer zwei oder mehrere Vergleichseinrichtungen vorbereitet, deren Vergleichspegel verschieden sind, und ein Ausgang des Lichtempfangselements 13a (13b) wird verglichen, und der Ausgang des verglichenen Ergebnisses von der Vergleichseinrichtung, dessen Pegel vergleichsweise hoch ist, wird als Scan-Startsignal verwendet. Um die Zeit zu messen, zu der das Scan-Licht abgeschnitten wird, ist eine Zeitmesseinrichtung vorgesehen, in der das Scan-Startsignal als Start-Auslöser der Zeitmessung verwendet wird. In einem weiteren Verfahren wird der Ausgang des Lichtempfangselements 13a (13b) verglichen, und die Zeitmessung wird gemäß dem Ausgang des verglichenen Ergebnisses von der Vergleichseinrichtung gestartet, dessen Pegel vergleichsweise nieder ist.
Da eine Änderung in der Scangeschwindigkeit einen Fehler verursacht, ist es ein wichtiges Problem, dies zu eliminieren. Um einen Einfluss der Änderung in der Scangeschwindigkeit zu eliminieren, ist ein Mittel zum Messen eines Intervalls des Scan-Startsignals vorgesehen, und die abgeschnittene Zeit des Scan-Lichts wird auf der Basis des gemessenen Intervalls korrigiert, so dass ein Fehler eliminiert wird.
Im Nachstehenden erfolgt eine konkretere Erklärung. 38 zeigt ein Blockbild, das die Konfiguration der Treibschaltung 50a (50b) des Lichtemissionselements 11a (11b) zeigt. Die Treibschaltung 50a (50b) ist aus einem Treiber 50H zum Hochpegel-Treiben, einem Treiber 50L zum Niederpegel-Treiben und einem Schalter 50S zusammengesetzt. Ein EIN/AUS-Signal von der MPU 5 wird den Treibern 50H und 50L zugeführt, und ein Emissionsstärken-Schaltsignal SS wird dem Schalter 50S zugeführt. Gemäß dieser Zusammensetzung werden der EIN/AUS-Betrieb eines Treibstroms in dem Lichtemissionselement 11a (11b) und ein zweistufiges Schalten der Emissionsstärke gesteuert. Die in 38 gezeigte Zusammensetzung kann durch eine bekannte Schaltung realisiert werden.
39A und 39B sind Wellenformdiagramme zur Erläuterung von Beispielen einer Erhöhung des Abstands (Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses) durch das Umschalten der Emissionsstärke. 39A repräsentiert einen Pegel des Empfangssignals des Lichtempfangselements 13a (13b) in dem Fall, wo das Scannen immer mit derselben Emissionsstärke ohne Umschalten der Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) vorgenommen wird, und 39B repräsentiert einen Pegel des Empfangssignals des Lichtempfangselements 13a (13b) in dem Fall, wo das Scannen mit der Emissionsstärke des Lichtemissionselements 11a (11b) vorgenommen wird, die in zwei Schritten durch die oben angeführte Zusammensetzung umgeschaltet wird.
Wenn in dem Fall von 39A die Emissionsstärke nicht umgeschaltet wird, wird eine reflektierte Lichtmenge von der Rekursionsreflexionsschicht 7 allmählich gesenkt und steigt. Hier ist ein Abschnitt, wo der Pegel am zentralen Abschnitt stark gesenkt wird, eine Wellenform aufgrund des Indikators S. Es ist zu beachten, dass der Pegel des empfangenen Licht signals des Lichtempfangselements 13a (13b) aufgrund des Indikators S gesenkt wird, aber ein Abstand M1 in Bezug auf den Pegel "0" extrem klein ist (das Signal-Rausch-Verhältnis wird verschlechtert).
Wenn hingegen in dem Fall von 39B die Emissionsstärke umgeschaltet wird, wird ähnlich 39A eine reflektierte Lichtmenge von der Rekursionsreflexionsschicht 7 allmählich gesenkt und steigt, aber eine durch L1 repräsentierte Sektion bis zu einem Abschnitt, wo die reflektierte Lichtmenge am meisten gesenkt wird, wird von dem Treiber 50L zum Niederpegel-Treiben gescannt, eine durch H repräsentierte Sektion, wo die reflektierte Lichtmenge am meisten gesenkt wird, wird von dem Treiber 50H zum Hochpegel-Treiben gescannt, und eine durch L2 repräsentierte Sektion wird von dem Treiber 50L zum Niederpegel-Treiben gescannt. In dem Fall, wo der Indikator S in der durch H repräsentierten Sektion existiert, wo die reflektierte Lichtmenge am meisten gesenkt wird, aber die von dem Treiber 50H zum Hochpegel-Treiben gescannt wird, wird daher der Pegel im Wesentlichen auf denselben Grad gesenkt wie in 39A im Hochpegel des empfangenen Lichtsignals, das von dem Treiber 50H zum Hochpegel-Treiben gescannt wird. Es ist jedoch zu beachten, dass ein Abstand M2 in Bezug auf den Pegel "0", wenn der Pegel des empfangenen Lichtsignals aufgrund des Indikators S gesenkt wird, ziemlich groß ist im Vergleich zu dem Fall von 39A (das Signal-Rausch-Verhältnis ist ausgezeichnet).
40 ist ein Blockbild, das ein Beispiel der Zusammensetzung des Lichtempfangssignaldetektors 3a (3b) zeigt. Nachdem das Lichtempfangssignal vom Lichtempfangselement 13a (13b) von einem Verstärker 57 des Lichtempfangssignaldetektors 3a (3b) verstärkt wird, wird das verstärkte Signal zwei Komparatoren 58H und 58L zugeführt. Diese Komparatoren 58H und 58L haben verschiedene Vergleichskriterien. Der Kompara tor 58H hat eine vergleichsweise hohe Referenzspannung VH, und sein Ausgang wird der MPU 5 als Scan-Startsignal SSS zugeführt. Der Komparator 58L hat hingegen eine vergleichsweise niedere Referenzspannung VL, und sein Ausgang wird der MPU als Scan-Sperrbereichs-Detektionssignal SCS zugeführt.
In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, wie oben angegeben und wie in 2 gezeigt, sieht der Aufbau der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b eine Zeiteinstellung vor, zu der die jeweiligen Scan-Lichter direkt in die Lichtempfangselemente 13a und 13b eintreten, ohne durch die Rekursionsreflexionsschicht 7 zur Zeit des Startens des Scannens hindurchzugehen. Wenn, wie in dem Zeitdiagramm des Pegels des Lichtempfangssignals in 41A gezeigt, das optische Scannen durch das Drehen der Polygonspiegel 16a und 16b vorgenommen wird, ist daher eine Einfallslichtmenge in dem Fall, wo die Scan-Lichter von den Polygonspiegeln 16a und 16b reflektiert werden, um direkt in die Lichtempfangselemente 13a und 13b einzutreten, nahezu 80% der projizierten Lichtmenge von den Lichtemissionselementen 11a und 11b.
In dem Fall hingegen, wie in 41(A) gezeigt, wo die Scan-Lichter einmal von der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektiert werden, um in die Lichtempfangselemente 13a und 13b einzutreten, ist die Einfallslichtmenge nahezu 30% der projizierten Lichtmenge von den Lichtemissionselementen 11a und 11b. Wenn die Referenzspannung VH in dem Komparator 58H auf einen Wert zwischen 80% und 30% der projizierten Lichtmenge von den Lichtemissionselementen 11a und 11b eingestellt wird, wird von diesen Standpunkten ein in 41A gezeigter Schwellenwert TH eingestellt. Wenn ein Abschnitt detektiert wird, wo der Pegel höher ist als der Schwellenwert TH, wie in 41B gezeigt, werden aus diesem Grund die projizierten Lichter von den Lichtemissionselementen 11a und 11b von den Polygonspiegeln 16a und 16b reflektiert, und die direkt reflektierten Lichter können als Scan-Startsignal erhalten werden.
42 ist ein Blockbild eines Beispiels der Zusammensetzung einer Zeiteinstell/Zeitmesssektion eines Scan-Sperrzeit-Messsystems. In diesem Beispiel sind drei Zeitgeber zur Zeitmessung (erster Messzeitgeber 59a, zweiter Messzeitgeber 59b, dritter Messzeitgeber 59c) und zwei Zeitgeber zum Einstellen der Zeit (erster Einstellzeitgeber 59d, zweiter Einstellzeitgeber 59e) vorgesehen, und die MPU 5 führt eine Steuerung durch, wie Lesen der Messzeit und Einstellzeit an den jeweiligen Zeitgebern.
Das Scan-Startsignal SSS wird in den ersten Messzeitgeber 59a eingegeben, und die Intervallzeit des Scan-Startsignals SSS wird darin gemessen. Das optische Scan-Sperrbereichs-Detektionssignal SCS wird in den zweiten Messzeitgeber 59b und den dritten Messzeitgeber 59c eingegeben, und eine Nicht-Sperrzeit und eine Sperrzeit werden darin gemessen. Die Ausgänge des ersten Einstellzeitgebers 59d und zweiten Einstellzeitgebers 59e werden, wie in 38 gezeigt, der Treibschaltung 50a (50b) zugeführt, um das Emissionsstärken-Schaltsignal SS zu werden.
43A bis 43C sind Zeitdiagramme, die eine Zeitbeziehung der Zeiteinstellung eines optischen Scannens zeigen. Hier werden im Prinzip verschiedenste Messungen von dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von tx (x = 1, 2, ...) vorgenommen, es kann jedoch tx' oder tx'' eingesetzt werden.
(1) Scan-Startperiode (Messung: t1)
Um eine Änderung in der Drehung der Polygonspiegel 16a und 16b, d. h. des diese drehenden Motors, zu korrigieren, wird eine Periode eines optischen Scannens gemessen. Eine von t1, t' und t'' kann gemessen werden.
t1: Zeit des L-Pegels des Scan-Startsignals SSS
t1': Zeit einer Periode des Scan-Startsignals SSS
t'': Zeit vom Start bis zum Ende der Reflexion des Scan-Lichts durch die Rekursionsreflexionsschicht 7
(2) Position des Indikators S (Messung: t2)
Die Zeit vom Start des optischen Scannens bis zur Position des Indikators S wird gemessen. Eine von t2 und t2' kann gemessen werden.
t2: Zeit vom Start der Reflexion des Scan-Lichts durch die Rekursionsreflexionsschicht 7 bis zur Position des Indikators S
t2': Zeit vom Scan-Startsignal SSS bis zur Position des Indikators S
(3) Breite des Indikators S (Messung: t3)
Die Zeit der Breite des Indikators S wird gemessen. Eine von t3, t3' und t3'' kann gemessen werden.
t3: Zeit, für die das Scan-Licht durch den Indikator S abgeschirmt wird
t3': Zeit vom Start der Reflexion des Scan-Lichts durch die Rekursionsreflexionsschicht 7 bis zum Ende der Lichtabschirmung durch den Indikator S
t3'': Zeit vom Scan-Startsignal SSS bis zum Ende der Lichtabschirmung durch den Indikator S
(4) Hochfahren des Lasers (Ausgang: t4)
Die Zeit vom Start des Scannens bis zu einem Anstieg der Energie (Emissionsstärke) des Scan-Lichts auf einen hohen Pegel wird gemessen. Eine von t4 und t4' kann gemessen werden.
t4: Zeit vom Start der Messung des Scan-Startsignals SSS als Auslöser bis zu einem Anstieg der Energie
t4': Zeit vom Start der Messung der Reflexion des Scan-Lichts durch die Rekursionsreflexionsschicht 7 als Auslöser bis zum Anstieg der Energie
(5) Herunterfahren des Lasers (Ausgang: t5)
Die Zeit vom Anstieg der Energie (Emissionsstärke) des Scan-Lichts auf einen Hochpegel bis zu einem Abfall auf einen Niederpegel wird gemessen. Eine von t5, t5' und t5" kann gemessen werden.
t5: Zeit vom Start der Messung der t4-Ende-Zeit als Auslöser bis zum Abfall der Energie
t5': Zeit vom Start der Messung des Starts der Reflexion des Scan-Lichts durch die Rekursionsreflexionsschicht 7 als Auslöser bis zum Abfall der Energie
t5'': Zeit vom Start der Messung des Scan-Startsignals SSS als Auslöser bis zum Abfall der Energie
Hinsichtlich der Änderung in der Drehung der Polygonspiegel 16a und 16b wird eine Korrektur durch das nachstehend gezeigte Verfahren durchgeführt.

(1) Zeit vom Start des Scannens bis zur Detektion des Indikators S t2 (t2')/t1(t1' oder t1'')Δk (k: Konstante)
(2) Zeit der Breite des Indikators S t3((t3' – t2) oder (t3'' – t2'))/t1(t1' oder t1'')Δk (k: Konstante)

In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, wie oben angegeben, können verschiedenste Zeitinformationen ohne die Verwendung spezieller Detektionsmittel zum Detektieren des Scan-Starts ermittelt werden, und die aufgrund des Indikators S, einer Größe des Indikators S, etc., abgeschnittene Region kann aus den Informationen erhalten werden.
(Sechste Ausführungsform)
44 ist eine schematische Darstellung, welche die interne Zusammensetzung und den optischen Weg der Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Hier ist die Gesamtzusammensetzung der sechsten Ausführungsform gleich wie jene in 1. Außerdem sind in 44 dieselben Teile wie in 2 durch dieselben Bezugszahlen bezeichnet.
Die Bezugszahlen 19a und 19b sind Strahlteiler zum Führen paralleler Lichter von den Kollimatorlinsen 12a und 12b zu den Polygonspiegeln 16a und 16b und zum Führen der reflektierten Lichter von den Polygonspiegeln 16a und 16b zu den Lichtempfangselementen 13a und 13b. Außerdem sind die Bezugszahlen 18a und 18b Lichtempfangselemente zur Zeitdetektion, sie bestimmen eine Zeiteinstellung eines Synchronsignals durch den Empfang gescannter Laserstrahlen von den Polygonspiegeln 16a und 16b zur Zeit des Starts eines Scannens, und sie werden verwendet, um Informationen zur Korrektur der Drehgeschwindigkeit der Polygonspiegel 16a und 16b zu generieren.
Die von den Lichtemissionselementen 11a und 11b emittierten Laserstrahlen werden von den Kollimatorlinsen 12a und 12b zu parallelen Lichtern gemacht, und nachdem sie durch Öffnungen (Apertur) 193a und 193b (siehe 47) der nachstehend angegebenen Strahlteiler 19a und 19b hindurchgehen, werden sie winkelmäßig durch die Drehung der Polygonspiegel 16a und 16b in einer Ebene gescannt, die im Wesentlichen parallel zu dem Anzeigebildschirm 10 ist, um auf die Rekursionsreflexionsschicht 7 projiziert zu werden. Nachdem die reflektierten Lichter von der Rekursionsreflexionsschicht 7 von den Polygonspiegeln 16a und 16b und den Strahlteilern 19a und 19b reflektiert werden, gehen sie dann durch die Sichtbarlicht-Sperrfilter 14a und 14b hindurch, um in die Lichtempfangselemente 13a und 13b einzudringen.
Der optische Weg von den Lichtemissionselementen 11a und 11b zu den Polygonspiegeln 16a und 16b ist gleich wie der optische Weg von den Polygonspiegeln 16a und 16b zu den Lichtempfangselementen 13a und 13b, und in dem Fall, wo ein Lichtisolator, wie ein Halbspiegel, in der Mitte des optischen Wegs angeordnet ist, werden die Lichter, da die Lichter existieren, die von den Lichtemissionselementen 11a und 11b direkt zu den Lichtempfangselementen 13a und 13b empfangen werden, zu einem Rauschen, und so beeinflussen sie möglicherweise die gemessenen Ergebnisse, in der sechsten Ausführungsform tritt dies jedoch nicht auf, da die Strahlteiler 19a und 19b als Lichtisolator vorgesehen sind.
In dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der sechsten Ausführungsform wird, beispielsweise in Bezug auf die Lichtsende/empfangseinheit 1b, das projizierte Licht von der Lichtsende/empfangseinheit 1b von einer Position, wo es in das Lichtempfangselement 18b zur Zeitdetektion eintritt, durch eine Position, wo es von dem Lichtabschirmglied 70 abgeschirmt wird, in der Richtung im Gegenuhrzeigersinn in 1 gescannt, und das projizierte Licht erreicht die Position (Ps), wo es von dem Punkt der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektiert wird, und es gelangt zur Scan-Startposition. Das Licht wird von der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektiert, bis es zu der Position (P1) des einen Endes des Indikators S gelangt, aber das Licht wird vom Indikator S abgeschnitten, bis es zur Position (P2) des anderen Endes des Indikators S gelangt, und das Licht wird von der Rekursionsreflexionsschicht 7 reflektiert, bis es zur Scan-Endposition (Pe) gelangt.
45 und 46 sind eine Draufsicht und eine Seitenansicht der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der sechsten Ausführungsform. In 45 und 46 sind dieselben Teile wie in 3 und 4 durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert. Die Kollimatorlinse 12a (12b) ist zwischen dem Lichtemissionselement 11a (11b) und dem Prismenspiegel 17a (17b) angeordnet, und das Sichtbarlicht-Sperrfilter 14a (14b) ist zwischen dem Strahlteiler 19a (19b) und dem Lichtempfangselement 13a (13b) angeordnet.
47 ist eine Seitenansicht, die eine konkrete Zusammensetzung des Strahlteilers 19a (19b) zeigt. Ein Reflektor 190a (190b) des Strahlteilers 19a (19b) ist auf einem V-förmigen Seitenquerschnitt gebildet, so dass seine Reflexionsfläche 191a (191b), die dem Polygonspiegel 16a (16b) zugewandt ist (hier im Nachstehenden als Hauptreflexionsfläche bezeichnet), einen Winkel von 45° bildet, und seine Reflexionsfläche 192a (192b), die dem Prismenspiegel 17a (17b) zugewandt ist (hier m Nachstehenden als Subreflexionsfläche bezeichnet), bildet einen anderen Winkel als 45° (etwa 50° in dem in 47 gezeigten Beispiel) in Bezug auf den optischen Weg eines Laserstrahls zwischen dem Prismenspiegel 17a (17b) und dem Polygonspiegel 16a (16b).
Der Reflektor 190a (190b) hat eine Öffnung 193a (193b), in dem optischen Weg eines Laserstrahls zwischen dem Prismenspiegel 17a (17b) und dem Polygonspiegel 16a (16b), die einen Winkel von 45° in Bezug auf die Hauptreflexionsfläche 191a (191b) bildet. Ein Durchmesser der Öffnung 193a (193b) beträgt in diesem Beispiel etwa 1 mm.
Gemäß der obigen Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) wird der von dem Lichtemissionselement 11a (11b) emittierte Laserstrahl von der Kollimatorlinse 12a (12b) zu parallelem Licht gemacht, und das Licht wird von dem Prismenspiegel 17a (17b) gebrochen, und geht durch die Öffnung 193a (193b) des Strahlteilers 19a (19b) hindurch, und wird von dem Polygonspiegel 16a (16b) reflektiert, um auf die Rekursionsreflexionsschicht 7 projiziert zu werden.
Ein Teil des Laserstrahls, der nicht durch die Öffnung 193a (193b) hindurchgeht, wird von der Subreflexionsfläche 192a (192b) des Strahlteilers 19a (19b) reflektiert. Da die Subreflexionsfläche 192a (192b) unter einem anderen Winkel als 45° in Bezug auf eine optische Achse des von dem Prismenspiegel 17a (17b) projizierten Laserstrahl positioniert ist, besteht zu dieser Zeit, auch wenn der reflektierte Laserstrahl von der Subreflexionsfläche 192a (192b) von einer oberen Fläche des Gehäuses des Strahlteilers 19a (19b) reflektiert wird, eine sehr geringe Möglichkeit, dass der Laserstrahl in das Lichtempfangselement 13a (13b) eintritt. Dies ist effektiv beim Verhindern einer Mischung eines Rauschens mit dem Lichtempfangssignal des Lichtempfangselements 13a (13b).
Das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 wird zum Polygonspiegel 16a (16b) zurückgeführt, um dadurch reflektiert zu werden, und das reflektierte Licht dringt in die Hauptreflexionsfläche 191a (191b) des Strahlteilers 19a (19b) ein, um auf die Seite des Lichtempfangselements 13a (13b) reflektiert zu werden, und das Licht geht durch das Sichtbarlicht-Sperrfilter 14a (14b) hindurch, um schließlich von dem Lichtempfangselement 13a (13b) empfangen zu werden. Zu dieser Zeit geht das Licht, das in die Öffnung 193a (193b) der Hauptreflexionsfläche 191a (191b) eindringt, direkt zum Prismenspiegel 17a (17b), und so wird es nicht zum Lichtempfangselement 13a (13b) reflektiert. Da eine geringe Lichtmenge direkt durch die Öffnung 193a (193b) hindurchgeht, entsteht jedoch kein praktisches Problem.
48 ist ein Blockbild, das eine Beziehung zwischen der MPU 5 und einer weiteren Schaltung in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der sechsten Ausführungsform zeigt. In 48 haben Teile, die durch dieselben Bezugszahlen repräsentiert sind wie in 6, dieselben Funktionen. In der sechsten Ausführungsform senden die Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b die Lichtempfangssignale der reflektierten Lichter an den Lichtempfangselementen 13a und 13b und den Lichtempfangselementen 18a und 18b zur Zeitdetektion an die MPU 5.
49 ist ein Blockbild, das ein Beispiel der Zusammensetzung des Lichtempfangssignaldetektors 3a (3b) in 48 zeigt. Da die Lichtempfangselemente 13a und 18a (13b und 18b) eine empfangene Lichtmenge als Lichtempfangssignal ausgeben, das proportional ist zu einem Stromwert, werden die Ausgangssignale (Ströme) von den Lichtempfangselementen 13a und 18a (13b und 18b) von einem Strom/Spannungs-(I/V-)Wandler 80a (80b) in ein Spannungssignal umgewandelt. Das aus dem Strom/Spannungs-Wandler 80a (80b) ausgegebene Spannungssignal geht durch ein Tiefpassfilter 81a (81b) hindurch, um von einem Verstärker 82a (82b) in einen Eingangsanschluss eines Komparators 83a (83b) als zu vergleichendes Signal eingegeben zu werden. Der Ausgang des Komparators 83a (83b) wird in einen ersten Zeitgeber 84a (84b) eingegeben, und der Ausgang des ersten Zeitgebers 84a (84b) wird in die MPU 5 eingegeben. Der Ausgang des Verstärkers 82a (82b) wird auch einem A/D-Wandler 86a (86b) zugeführt, und er wird in ein Digitalsignal umgewandelt, um in die MPU 5 eingegeben zu werden. Das aus der MPU 5 ausgegebene Digitalsignal wird von einem D/A-Wandler 85a (85b) in ein Analogsignal umgewandelt, um in den anderen Anschluss des Komparators 83a (83b) als Schwellenwert für einen Vergleich eingegeben zu werden.
Ferner wird der Ausgang des Tiefpassfilters 81a (81b) in einen Eingangsanschluss eines Komparators 88a (88b) durch einen Verstärker 87a (87b) als zu vergleichendes Signal eingegeben. Der Ausgang des Komparators 88a (88b) wird in einen zweiten Zeitgeber 89a (89b) eingegeben, und sein Ausgang wird in die MPU 5 eingegeben. Hier wird der Schwellenwert für einen Vergleich in dem Komparator 88a (88b) auf einen geeigneten Schwellenwert TH zwischen dem maximalen Ausgang des Lichtempfangselements zur Zeitdetektion 18a (18b) und dem maximalen Ausgang des Lichtempfangselements 13a (13b) eingestellt. Daher gibt der Komparator 88a (88b) ein Signal "1" nur für eine Periode aus, wo das Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b) ein Scan-Licht von der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) empfängt, und gibt ein Signal "0" in einer anderen Periode als der obigen Periode aus. Der zweite Zeitgeber 89a (89b) zählt ein Zeitintervall, für welches das Ausgangssignal des Komparators 88a (88b) beispielsweise von "0" auf "1" ansteigt, um die Drehung des Polygonspiegels 16a (16b) zu überwachen.
Gemäß einer solchen Zusammensetzung des Lichtempfangssignaldetektors 3a (3b) kann die MPU 5 den folgenden Prozess vornehmen.
Da der Ausgang des Verstärkers 82a (82b) von dem A/D-Wandler 86a (86b) in ein Digitalsignal umgewandelt wird, um in die MPU 5 eingegeben zu werden, kann die MPU 5 eine synthetisierte Wellenform der Ausgangssignale der Lichtempfangselemente 13a und 18a (13b und 18b) für eine konstante Periode als Digitalsignal überwachen. Außerdem kann die MPU 5 den Rotationszustand des Polygonspiegels 16a (16b) detektieren, nämlich eine Zeiteinstellung, zu der ein Scannen ab dem gezählten Ergebnis des zweiten Zeitgebers 89a (89b) gestartet wird. Daher kann die MPU 5 den minimalen Wert des Lichtempfangssignals während eines Scannens aus dem Signal detektieren, das von dem A/D-Wandler 86a (86b) eingegeben wird.
Die MPU 5 gibt dabei ein Digitalsignal an den D/A-Wandler 85a (85b) aus, der es darin in ein Analogsignal umwandelt, um so in der Lage zu sein, das Analogsignal dem anderen Eingangsanschluss des Komparators 83a (83b) als Signal eines Schwellenwerts zuzuführen. Daher kann der Komparator 83a (83b) den Ausgang des Verstärkers 82a (82b) unter Verwendung eines von der MPU 5 zugeführten willkürlichen Werts als Schwellenwert schneiden (wenn der Ausgang des Verstärkers 82a (82b) nicht niedriger ist als der Schwellenwert, gibt der Komparator 83a (83b) "1" aus, und wenn nicht, gibt er "0" aus). Der erste Zeitgeber 84a (84b) zählt eine kontinuierliche Zeit der Ausgänge "1" und "0" vom Komparator 83a (83b).
Das Folgende beschreibt den Betrieb zum Detektieren einer Position mittels des Berührungsfelds des optischen Scan-Typs der sechsten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die schematische Zeichnung von 50, die sein Prinzip zeigt. In 50 sind jedoch andere Komponenten als die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b, die Rekursionsreflexionsschicht 7 und der Anzeigebildschirm 10 weggelassen. Außerdem zeigt 50 den Fall, wo ein Finger als Indikator verwendet wird.
Die MPU 5 steuert den Polygoncontroller 4, um die Polygonspiegel 16a und 16b in den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b zu drehen, und scannt Laserstrahlen von den Lichtemissionselementen 11a und 11b winkelmäßig. Als Ergebnis treten die Lichter von den Polygonspiegeln 16a und 16b direkt in die Lichtempfangselemente zur Zeitdetektion 18a und 18b ein, die reflektierten Lichter von der Rekursionsreflexionsschicht 7 durch die Polygonspiegel 16a und 16b treten in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein. Eine empfangene Lichtmenge der Lichter, die in einer solchen Weise in die Lichtempfangselemente zur Zeitdetektion 18a und 18b und die Lichtempfangselemente 13a und 13b eintreten, wird als Lichtempfangssignale erhalten, welche die Ausgänge der Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b sind.
In 50 repräsentieren θ00 und ϕ00 einen Winkel zwischen einer Referenzlinie, welche die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b und die Lichtempfangselemente zur Zeitdetektion 18a und 18b verbindet, θ0 und ϕ0 repräsentieren einen Winkel zwischen der Referenzlinie, welche die Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b und den Endabschnitt der Rekursionsreflexionsschicht 7 verbindet, θ1 und ϕ1 repräsentieren einen Winkel zwischen der Referenzlinie und dem Endabschnitt des Indikators auf der Seite der Referenzlinie, und θ2 und ϕ2 repräsentieren einen Winkel zwischen der Referenzlinie und dem Endabschnitt des Indikators, welcher der Seite der Referenzlinie gegenüberliegt.
51A und 51B zeigen eine Wellenform des Lichtempfangssignals (51A) von dem Lichtempfangselement 13a (13b) und dem Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b), und eine Wellenform des Vergleichsausgangssignals vom Komparator 83a (83b) (51B) in dem Fall, wo der Indikator S nicht existiert.
In diesem Fall empfängt das Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b) ein Licht direkt von dem Polygonspiegel 16a (16b) unter dem Scanwinkel θ00 (ϕ00). Dieser Zustand wird als Zeiteinstellung detektiert, zu der das Ausgangssignal des Komparators 88a (88b) von "0" auf "1" geändert wird, und seine Periode wird von dem zweiten Zeitgeber 89a (89b) gezählt. Da die MPU 5 eine Rotationsperiode des Polygonspiegels 16a (16b) überwachen kann, wird als Ergebnis die Rotation des Impulsmotors 21, der den Polygonspiegel 16a (16b) dreht, durch die Steuerung des Polygoncontrollers 4 korrigiert, wenn die Notwendigkeit dazu entsteht.
In dem Fall, wo der Polygonspiegel 16a (16b) vier Flächen aufweist, nämlich die Form eines regelmäßigen Vielecks wie in der vorliegenden Ausführungsform, dreht sich der Polygonspiegel 16a (16b) um 1/4 während der Periode, die von dem zweiten Zeitgeber 89a (89b) gezählt wird.
In dem Fall, wo der Indikator S nicht auf dem optischen Weg des Scan-Lichts existiert, tritt das Licht direkt in das Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b) ein, und das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 tritt in das Lichtempfangselement 13a (13b) zur Zeiteinstellung θ00 (ϕ00) ein, die in 51A gezeigt ist. Eine Menge des reflektierten Lichts von der Rekursionsreflexionsschicht 7, wie in 51A gezeigt, wird ein Maximum unter dem ersten Winkel θ0 (ϕ0), da das reflektierte Licht von dem Abschnitt der Rekursionsreflexionsschicht 7, der am nächsten liegt, unter diesem Winkel empfangen wird, und die Menge verringert sich danach allmählich. Die Menge des reflektierten Lichts wird einmal ein Minimum am Eckabschnitt in der Diagonalrichtung der Rekursionsreflexionsschicht 7, der am weitesten entfernt ist, und danach verringert sich die Menge unter einem Winkel von 90° allmählich, und das Scannen für eine Periode wird beendet.
Die MPU 5 führt eine Einfallslichtmenge in das Lichtempfangselement 13a (13b) für zumindest eine Periode vom A/D-Wandler 86a (86b) als Digitalsignal, und ermittelt einen minimalen Wert (niederste Spannung). Als Nächstes addiert die MPU 5 einen vorherbestimmten Wert (Grenzspannung) mit dem erhaltenen minimalen Wert und gibt einen Digitalwert dieses Ergebnisses an den D/A-Wandler 85a (85b) aus. Der D/A-Wandler 85a (85b) wandelt das aus der MPU 5 ausgegebene Digitalsignal in ein Analogsignal um, und stellt es als Schwellenwert (Referenzspannung Ref) für einen Vergleichsausgang durch den Komparator 83a (83b) ein.
Die oben angegebene Grenzspannung kann vorher gemäß der Lichtempfangscharakteristik des Lichtempfangselements 13a (13b) und der Reflexionscharakteristik der Rekursionsreflexionsschicht 7 auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, aber es wird auch der niedrigste Wert der reflektierten Lichtmenge von der Rekursionsreflexionsschicht 7 detektiert, spezifischer eine Spannung, die aus dem reflektierten Licht von dem Eckabschnitt in der Diagonalrichtung der Rekursions reflexionsschicht 7 erhalten wird, der am weitesten entfernt ist, und die Grenzspannung kann auf einen Wert zwischen der erhaltenen Spannung und der niedersten Spannung eingestellt werden, wie auf einen Wert von 1/2.
Da in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der sechsten Ausführungsform, wie oben angegeben, der Schwellenwert (Referenzspannung Ref) des Komparators 83a (83b) auf der Basis der niedersten Spannung eingestellt wird, die aus einer Lichtempfangsmenge des Lichtempfangselements 13a (13b) bei zumindest einem Scan erhalten wird, wird ein Einfluss einer Änderung in der Empfindlichkeit des Lichtempfangselements 13a (13b) aufgrund einer Änderung der Temperatur, etc., eliminiert, und so kann eine genauere Detektion vorgenommen werden.
In dem obigen Beispiel wird die Referenzspannung Ref des Komparators 83a (83b) für einen Scan eingestellt, es erübrigt sich jedoch anzumerken, dass sie aus den Scanergebnissen mehrfacher Male eingestellt werden kann.
Wenn der Schwellenwert (Referenzspannung Ref) in dem Komparator 83a (83b) wie oben angegeben eingestellt wird, zählt die MPU 5 eine Zeit, für die das Ausgangssignal des Komparators 83a (83b) "1" ist, nämlich die Spannung des Eingangssignals in den Komparator 83a (83b) nicht niederer ist als die Referenzspannung. In dem Fall, wo die Funktion normal ist, werden der Ausgang "1" für eine vergleichsweise kurze Zeit aufgrund des Einfallslichts in das Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b) und der Ausgang "1" für eine vergleichsweise lange Zeit aufgrund des reflektierten Lichts von der Rekursionsreflexionsschicht 7 als Ausgangssignale des Komparators 83a (83b) erhalten. Da jedoch der Ausgang "1" für vergleichsweise kurze Zeit aufgrund des Einfallslichts in das Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b) mit der Zählperiode durch den zweiten Zeitgeber 89a (89b) synchronisiert wird, wie in 51(B) gezeigt, speichert die MPU 5 nur die kontinuierliche Zeit des Ausgangs "1" für relativ lange Zeit aufgrund des reflektierten Lichts von der Rekursionsreflexionsschicht 7 in dem RAM 26 als Referenzzeit RT.
Die MPU 5 nimmt den oben angeführten Initialisierungsprozess zur Zeit der Betätigung in dem Fall vor, wo der Indikator S nicht auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, oder zu einer vorherbestimmten Zeiteinstellung, wie einer Zeiteinstellung, wo eine vorgeschriebene Instruktion von der Außenseite erteilt wird.
Wenn der Initialisierungsprozess vollendet ist, kann das Berührungsfeld des optischen Scan-Typs tatsächlich verwendet werden.
52A und 52B sind Zeitdiagramme, die Wellenformen der Lichtempfangssignale in den Lichtempfangselementen 13a und 13b und den Lichtempfangselementen zur Zeitdetektion 18a und 18b in dem Fall zeigen, wo der Indikator S existiert. Zuerst empfangen die Lichtempfangselemente zur Zeitdetektion 18a und 18b Licht direkt von den Polygonspiegeln 16a und 16b unter den Scanwinkeln θ00 und ϕ00. Als Ergebnis werden die aus den Lichtempfangssignaldetektoren 3a und 3b ausgegebenen Signale zur Korrektur der Drehung der Polygonspiegel 16a und 16b verwendet, nämlich der Drehung des Impulsmotors 21 zum Drehen der Polygonspiegel 16a und 16b. Da in dem vorliegenden Beispiel die Polygonspiegel 16a und 16b die Form eines regelmäßigen Vielecks mit vier Flächen aufweisen, drehen sich, wenn die Lichtempfangselemente zur Zeitdetektion 18a und 18b Signale viermal ausgeben, die Polygonspiegel 16a und 16b einmal vollständig.
In dem Fall, wo der Indikator S auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, treten die reflektierten Lichter von der Rekursionsreflexionsschicht 7, wenn der Indikator S nicht auf dem optischen Weg der Scan-Lichter von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b existiert, in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein, und wenn der Indikator S auf dem optischen Weg existiert, treten die reflektierten Lichter von der Rekursionsreflexionsschicht 7 und die reflektierten Lichter von dem Indikator S nicht in die Lichtempfangselemente 13a und 13b ein.
In dem in 50 gezeigten Zustand tritt daher das reflektierte Licht nicht in das Lichtempfangselement 13a (13b) zwischen den Scanwinkeln von 0° bis θ0 (0° bis θ0) ein, und das reflektierte Licht tritt in das Lichtempfangselement 13a (13b) zwischen den Scanwinkeln von θ0° bis θ1 (θ0 bis θ1) ein, und das reflektierte Licht tritt nicht in das Lichtempfangselement 13a (13b) zwischen den Scanwinkeln von θ1 bis θ2 (θ1 bis θ2) ein. Solche Winkel können aus der Zeiteinstellung des Anstiegs oder Abfalls des Lichtempfangssignals ermittelt werden (siehe 52A und 52B). Daher kann die aufgrund eines menschlichen Fingers als Indikator S abgeschnittene Region erhalten werden als dθ = θ2 – θ1 und dϕ = ϕ2 – ϕ1.
Als Nächstes werden eine Koordinate der zentralen Position (indizierte Position) des Indikators S (Finger in dem vorliegenden Beispiel) und eine Querschnittslänge des Indikators S (Finger in dem vorliegenden Beispiel) aus der auf solche Weise ermittelten abgeschnittenen Region ermittelt. Der Prozess zum Ermitteln der Koordinate und Querschnittslänge ist gleich wie jener in der ersten Ausführungsform (siehe 9 bis 13), und so wird die Beschreibung davon weggelassen.
53A und 53B sind Flussdiagramme, die einen Algorithmus für den Prozess des Lichtempfangsprozesses durch die MPU 5 auf der Basis des von dem ersten Zeitgeber 84a (84b) gezählten Werts zeigen. 54A und 54B zeigen eine Wellenform des Lichtempfangssignals (54(A)) von dem Lichtemp fangselement 13a (13b) und dem Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b), und eine Wellenform (54(B)) des Vergleichsausgangssignals vom Komparator 83a (83b) in dem Fall, wo zwei Indikatoren S auf dem Anzeigebildschirm 10 existieren.
Zuerst, wenn das Scan-Licht direkt in das Lichtempfangselement zur Zeitdetektion 18a (18b) eintritt, wird ein Scannen gestartet (S41). Als Nächstes, wenn das Lichtempfangssignal von dem Lichtempfangselement 13a (13b) von "1" auf "0" geändert wird ("JA" in S42), wird ein Zählerwert C des Zählers 27 auf "0" gelöscht (S43). In dem Fall, wo eine vorherbestimmte Zeit ohne Änderung des Lichtempfangssignals von dem Lichtempfangselement 13a (13b) von "1" auf "0" verstreicht ("NEIN" in S42) ("JA" in S81), wird ein Fehlerprozess vorgenommen (S82).
Wenn das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 beginnt, in das Lichtempfangselement 13a (13b) einzutreten, wird das Lichtempfangssignal von dem Lichtempfangselement 13a (13b) von "0" auf "1" geändert ("JA" in S44), und so startet der erste Zeitgeber 84a (84b) das Zählen der Zeit (S45), und der Zähler i wird auf "1" initialisiert (S46). Hier ist der Zeitzählwert des ersten Zeitgebers 84a (84b) tc. In dem Fall hingegen, wo die vorherbestimmte Zeit verstreicht ("JA" in S91), wobei sich das Empfangssignal von dem Lichtempfangselement 13a (13b) nicht von "0" auf "1" ändert ("NEIN" in S44), wobei nämlich das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 nicht in das Lichtempfangselement 13a (13b) eintritt, wird ein Fehlerprozess vorgenommen (S92).
In dem Fall, wo der Indikator S nicht auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, ändert sich danach das Lichtempfangssignal des Lichtempfangselements 13a (13b) nicht, und so geht der Prozess zu "NEIN" in S47, und geht zu "NEIN" in S48. Dann erfolgt eine Beurteilung dahingehend, ob der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) die Referenzzeit tref erreicht oder nicht, die in dem RAM 26 in dem vorherigen Initialisierungsprozess gespeichert wurde (S52). Wenn der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) die Referenzzeit tref erreicht ("JA" in S52), ist ein Scannen vollendet, so dass der Prozess zu S61 geht.
In dem Fall, wo der Indikator S auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, wird jedoch das Lichtempfangssignal des Lichtempfangselements 13a (13b) normalerweise von "1" auf "0" und von "0" auf "1" geändert, bis der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) die Referenzzeit tref erreicht. Wenn das Scan-Licht durch den Indikator S abgeschirmt wird, wird spezifischer das Lichtempfangssignal des Lichtempfangselements 13a (13b) zuerst von "1" auf "0" geändert ("JA" in S47). In diesem Fall wird, wie in 54 gezeigt, der Zählerwert C des Zählers 27 um "1" erhöht (S49), und der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) zu dieser Zeit wird in dem RAM 26 als Daten ti (zuerst t1) gespeichert (S50).
Danach wird der Zähler um "1" erhöht (S51), und da der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) die Referenzzeit tref normalerweise nicht erreicht ("NEIN" in S52), wird der Prozess zu S47 zurückgeführt. Das Lichtempfangssignal des Lichtempfangselements 13a (13b) wird von "0" auf "1" geändert ("NEIN" in S47 und "JA" in S48). In diesem Fall wird der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) zu dieser Zeit in dem RAM 26 als Daten ti (t2 beim zweiten Mal) gespeichert (S50). Danach wird der Zähler i um "1" erhöht (S51), und da der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) die Referenzzeit tref normalerweise nicht erreicht, wird der Prozess zu S47 zurückgeführt.
Da die Anzahl des Indikators S normalerweise Eins ist, erreicht der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) die Referenzzeit tref, und der Prozess geht zu S61. In dem Fall, wo eine Vielzahl von Indikatoren S auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, wird jedoch der oben angegebene Prozess wiederholt, so dass ein Zählerwert C des Zählers 27 nicht weniger als 2 zeigt, und 3 oder mehrere Daten ti des Zeitzählwerts tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) können erhalten werden.
Wenn der Zeitzählwert tc des ersten Zeitgebers 84a (84b) die Referenzzeit tref erreicht, wird zuerst der Zählerwert C des Zählers 27 geprüft (S61). Da die Anzahl des Indikators, der auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert, normalerweise Eins ist, wie oben angegeben, ist der Zählerwert C des Zählers 27 "1" ("JA" in S61), und der Wert des Zählers i ist "2" ("JA" in S62). In diesem Fall wird die oben angegebene Koordinatenberechnung durchgeführt (S63). In dem Fall, wo der Zählerwert C des Zählers 27 nicht "1" ist, wie in 54 gezeigt ("NEIN" in S61, dieser Fall enthält den Fall, wo der Indikator S nicht auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert), oder in dem Fall, wo der Zähler i nicht "2" zeigt ("NEIN" in S62, dieser Fall enthält den Fall, wo der Indikator S nicht auf dem Anzeigebildschirm 10 existiert), wird jedoch die Koordinatenberechnung nicht durchgeführt, und der Prozess wird zu S41 zurückgeführt.
Der oben angegebene Prozess eliminiert einen Einfluss aufgrund der Umgebungstemperatur des Lichtempfangselements 13a (13b), und in dem Fall, wo ein Indikator S auf dem Anzeigebildschirm 10 detektiert wird, wird die Koordinatenberechnung auf der Basis einer tatsächlichen Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 16a (16b) durchgeführt. Daher wird in dem Fall, wo eine Vielzahl von Indikatoren S auf dem Anzeigebildschirm 10 detektiert wird, und so die genaue Koordinatenberechnung nicht durchgeführt werden kann, die Koordinatenberechnung nicht durchgeführt, so dass eine sinnlose Konfusion vermieden wird. Da in den meisten Fällen ein solcher Zustand für extrem kurze Zeit fortgesetzt wird, entsteht jedoch kein praktisches Problem. In dem Fall, wo der Zustand, dass die Koordinatenberechnung nicht durchgeführt wird, für eine Zeit nicht unter einem bestimmten Ausmaß fortgesetzt wird, erübrigt es sich anzumerken, dass eine Fehlermeldung angezeigt wird.
Dass die Querschnittslänge des Indikators S auf die oben angegebene Weise ermittelt werden kann, bedeutet, dass in dem Fall, wo ein Zeichen beispielsweise unter Verwendung eines Stifts auf den Anzeigebildschirm 10 geschrieben wird, eine fein zu ändernden Dicke einer Linie und eine Tintenmarke wie ein Fleck reproduziert werden können. Zu diesem Zweck ist es notwendig, einen Laserstrahl an einer Position so nahe wie möglich an der Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 zu scannen. Mit anderen Worten, in dem Fall, wo ein Laserstrahl an einer Position getrennt von der Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 nicht weniger als in einem bestimmten Ausmaß gescannt wird, wird ein Abschnitt detektiert, wo eine Dicke der Spitze eines Stifts nicht geändert ist.
Als die Erfinder der vorliegenden Anmeldung Tests unter Verwendung verschiedenster Stifte auf dem Markt durchgeführt haben, wurde gefunden, dass der Laserstrahl von diesem Standpunkt an einer Position gescannt werden sollte, die bis zu 5 mm von der Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 getrennt ist, vorzugsweise eine Position, die bis zu 3 mm davon getrennt ist. Vom Standpunkt der Auflösung wurde außerdem gefunden, dass die Breite des zu dieser Zeit verwendeten Laserstrahls zweckmäßig nicht mehr als 1/2 der Höhe (Größe in der Richtung rechtwinklig zur Oberfläche des Anzeigebildschirms 10) beträgt.
Die oben angegebenen Tests wurden von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung unter Verwendung von Stiften auf dem Markt durchgeführt, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt, und so erübrigt es sich anzumerken, dass in dem Fall derselbe Effekt erhalten werden kann, wo Werkzeuge mit denselben Charakteristika verwendet werden, nämlich deren Berührungsbereich auf der Oberfläche gemäß der Stärke eines Strichs mit dem Stift geändert wird, oder Werkzeuge exklusiv für das Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung, die einem Stift nachempfunden sind.
(Siebente Ausführungsform)
55 und 56 zeigen ein Beispiel der Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs gemäß der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 56 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie eines Pfeils A-A von 55.
In der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) der siebenten Ausführungsform sind das Lichtemissionselement 11a (11b), das Lichtempfangselement 13a (13b), der Strahlteiler 19a (19b) und der Polygonspiegel 16a (16b) in einer niedrigeren Position angeordnet als der Anzeigebildschirm 10, und der Polygonspiegel 16a (16b) ist so angeordnet, dass seine Drehachse parallel zum Anzeigebildschirm 10 wird. Außerdem ist der optische Weg zwischen dem Lichtemissionselement 11a (11b) und dem Strahlteiler 19a (19b) so angeordnet, dass er rechtwinklig zur Drehachse des Polygonspiegels 16a (16b) schneidet und parallel zum Anzeigebildschirm 10 ist. Ferner ist der Reflexionsspiegel 20a (20b) zwischen dem Polygonspiegel 16a (16b) und dem Anzeigebildschirm 10 so angeordnet, dass seine Oberfläche einen Winkel von 45° mit der Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 bildet.
In einer solchen Zusammensetzung geht der von dem Lichtemissionselement 11a (11b) reflektierte Laserstrahl durch den Strahlteiler 19a (19b) hindurch, um von dem Poly gonspiegel 16a (16b) in einer Ebene, die rechtwinklig zum Anzeigebildschirm 10 schneidet, gescannt zu werden, und der Laserstrahl wird von dem Reflexionsspiegel 20a (20b) in einer Ebene gescannt, die parallel zur Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 ist. Außerdem wird das reflektierte Licht von der Rekursionsreflexionsschicht 7 durch die Oberfläche des Reflexionsspiegels 20a (20b) reflektiert, die rechtwinklig zur Oberfläche des Anzeigebildschirms 10 schneidet, und nachdem das reflektiert Licht von dem Polygonspiegel 16a (16b) und dem Strahlteiler 19a (19b) reflektiert wird, tritt das reflektierte Licht in das Lichtempfangselement 13a (13b) ein.
Eine solche Zusammensetzung der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) gemäß der siebenten Ausführungsform, die in 56 und 57 gezeigt ist, ist bei der Miniaturisierung der Lichtsende/empfangseinheit 1a (1b) effektiv, wenn ein flacher scheibenförmiger Motor als Impulsmotor 21a (21b) verwendet wird.
Schließlich erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich der Anzahl von Flächen der Polygonspiegel 16a und 16b in dem Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der vorliegenden Erfindung. Um eine Triangulation an dem Anzeigebildschirm 10 von den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b vorzunehmen, wie oben angegeben, ist ein Scannen unter dem jeweiligen Winkel von zumindest 90° erforderlich. Von einem derartigen Standpunkt ist eine Beziehung zwischen einer Anzahl von Flächen und einer Größe der Polygonspiegel 16a und 16b in dem Fall, wo das Scannen unter dem Winkel von 90° auf dem Anzeigebildschirm 10 vorgenommen wird, in der grafischen Darstellung von 57 gezeigt. Es erübrigt sich anzumerken, dass die Polygonspiegel 16a und 16b die Form eines regelmäßigen Vielecks aufweisen. Unter Berücksichtigung dieses Ergebnisses und der Größe des Anzeigebildschirms 10 des vorliegenden Beispiels beträgt die Größe der Polygonspiegel 16a und 16b, die tatsächlich in den Lichtsende/empfangseinheiten 1a und 1b vorgesehen werden können, etwa 30 bis 40 mm, und so wird es bevorzugt, dass die Polygonspiegel 16a und 16b drei bis sechs Flächen aufweisen.
Da in einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Berührungsfeld des optischen Scan-Typs, wie oben detailliert beschrieben, die abgeschnittene Region des Scan-Lichts gemessen wird, die durch den Indikator verursacht wird, kann eine korrekte indizierte Position unter Berücksichtigung einer Größe des Indikators genau detektiert werden, und ein Typ des Indikators wird so beurteilt, dass eine fehlerhafte Detektion aufgrund eines anderen Objekts als eines vorherbestimmten Indikators verhindert werden kann.
Da zusätzlich in einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der Aufbau des Lichtemissionselements und des Lichtempfangselements so berücksichtigt wird, dass das Scan-Licht von dem optischen Scanelement nicht durch eine Komponente des Lichtemissionselements und des Lichtempfangselements abgeschirmt wird, wird das Scan-Licht von dem optischen Scanelement ausreichend in der Richtung einer Scanregion gescannt.
Da ferner in einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Berührungsfeld des optischen Scan-Typs der Aufbau des Lichtemissionselements und des Lichtempfangselements so berücksichtigt wird, dass die Emissionsrichtung des Lichtemissionselements die Scanfläche durch das optische Scanelement schneidet, und so, dass die Direktivität des Lichtempfangs des Lichtempfangselements die Scanfläche durch das optische Scanelement schneidet, kann die Größe der Lichtsende/empfangsglieder reduziert werden.
Wenn ferner in einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Berührungsfeld des optischen Scan-Typs eine Anzahl von Oberflächen der Reflexionsfläche des Polygonspiegels, der das optische Scanelement zusammensetzt, auf 3 bis 6 eingestellt wird, kann das optische Scanelement miniaturisiert werden.

Claims

Berührungsfeld des optischen Scan-Typs, bei welchem eine Region einer ersten Ebene (10) von einem Indikator (S) so berührt wird, dass Informationen eingegeben werden, welches Berührungsfeld umfasst: eine Lichtretroreflexionseinrichtung (7), die an der Außenseite der ersten Ebene (10) vorgesehen ist; zumindest zwei Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b), wobei jeder Satz eine Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b), eine optische Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) zum Scannen eines Lichts, das von der Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) emittiert wird, winkelmäßig in einer zweiten Ebene, die im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene (10) ist, und eine Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) zum Empfangen eines reflektierten Lichts des Lichts, das von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) gescannt wird, von der Lichtretroreflexionseinrichtung (7) aufweist; eine Messeinrichtung (5) zum Messen einer Unterbrechungsregion eines Scan-Lichts durch den Indikator (S) innerhalb der Region der ersten Ebene (10) auf der Basis eines Scanwinkels jeder der optischen Scaneinrichtungen (16a, 16b, 4 und 5); und eine Recheneinrichtung (5) zum Berechnen der Position des Indikators (S) innerhalb der Region der ersten Ebene (10) gemäß dem von der Messeinrichtung (5) gemessenen Ergebnis; dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (5) ferner eingerichtet ist, die Größe des Indikators (S) innerhalb der Region der ersten Ebene (10) gemäß dem von der Messeinrichtung (5) gemessenen Ergebnis zu berechnen.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, bei welchem: die erste Ebene (10) ein vierseitiger Anzeigebildschirm ist, die Lichtretroreflexionseinrichtung (7) an der Außenseite von zumindest drei Seiten des Anzeigebildschirms (10) so angeordnet ist, dass ihre Lichtreflexionsfläche im Wesentlichen rechtwinklig zur Lichtscanfläche ist, und die beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) an der Außenseite einer Seite des Anzeigebildschirms (10) angeordnet sind, wo die Lichtretroreflexionseinrichtung (7) nicht angeordnet ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 2, bei welchem eine Distanz d zwischen einem Segment einer Linie, die die Zentren der beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) verbindet, und einer Seite der ersten Ebene (10), wo die beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) angeordnet sind, so eingestellt ist, dass sie die folgende Gleichung erfüllt: d ≧ dθ × L2/4δHier gilt dθ: Messgenauigkeit δ: Detektionsgenauigkeit L: Länge einer Referenzlinie, d. h. eine
Distanz zwischen den beiden Sätzen von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b).
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 2, bei welchem ein Teil der oder die gesamte Lichtretroreflexionseinrichtung (7) in einer Sägezahnform angeordnet ist, um rechtwinkliger zu dem Licht zu sein, das von den beiden Sätzen von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) projiziert wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 2, bei welchem die erste Ebene (10) rechteckig ist, und die beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) entlang einer der kurzen Seiten der ersten Ebene (10) angeordnet sind.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, bei welchem die Recheneinrichtungen (5) betreibbar sind, eine Position des Indikators unter Verwendung eines spezifizierten Punkts auf der Unterbrechungsregion zu berechnen, die von der Messeinrichtung (5) gemessen wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, bei welchem Informationen über den Scanwinkel aus Informationen der Scanzeit der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) erhalten werden.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 6, welches ferner eine Querschnittslängen-Berechnungseinrichtung (5) zum Berechnen einer Querschnittslänge des Indikators auf der Basis der Unterbrechungsregion, die von der Messeinrichtung (5) gemessen wird, und der Position, die von der Recheneinrichtung (5) berechnet wird, umfasst.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 8, welches ferner umfasst: eine Größeninformations-Speichereinrichtung (25) zum Speichern von Informationen über die Größe mehrfacher Typen von Objekten; eine Vergleichseinrichtung (S12, S13, S14 und S15) zum Vergleichen der Informationen über die Größe des Indikators (S), welche aus der Querschnittslänge erhalten werden, die von der Querschnittslängen-Berechnungseinrichtung (5) berechnet wird, und der Informationen über die Größe mehrfacher Typen von Objekten, welche in der Größeninformations-Speichereinrichtung (25) gespeichert sind; und eine Beurteilungseinrichtung (S16, S17, S18, S19 und S20) zum Beurteilen eines Typs des Indikators gemäß dem ver glichenen Ergebnis der Vergleichseinrichtung.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 9, welches ferner eine Invalidierungseinrichtung (S21) dafür umfasst, wenn der Indikator von der Beurteilungseinrichtung (S16, S17, S18, S19 und S20) als anderer Indikator als ein spezifizierter beurteilt wird, dass die von der Messeinrichtung (5) gemessene Unterbrechungsregion und die von der Recheneinrichtung (5) berechnete Position ungültig gemacht werden.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welches ferner umfasst: zumindest zwei Lichtempfangselemente (31a, 31b, 32a und 32b), die in der Nähe der ersten Ebene (10) vorgesehen sind, zum Empfangen des Scan-Lichts von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5), wobei eine Zeiteinstellung, zu der die Lichtempfangselemente (31a, 31b, 32a und 32b) das Scan-Licht empfangen, eine Zeiteinstellung des Starts/Endes des optischen Scannens auf der ersten Ebene (10) ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches ferner umfasst: eine Reflexionseinrichtung (41a, 41b, 42a und 42b), die in der Nähe der ersten Ebene (10) vorgesehen ist, zum Reflektieren des Scan-Lichts von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) zur Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b), wobei eine Zeiteinstellung, zu der die Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) das reflektierte Licht von der Reflexionseinrichtung (41a, 41b, 42a und 42b) empfängt, eine Zeiteinstellung des Starts/Endes des optischen Scannens auf der ersten Ebene (10) ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach einem der Ansprüche 2 bis 11, bei welchem eine Änderung in einer reflektierten Lichtemenge am Endabschnitt der Lichtretroreflexionseinrichtung (7), der einer Seite der ersten Ebene (10) zugewandt ist, wo die Lichtretroreflexionseinrichtung (7) nicht angeordnet ist, eine Zeiteinstellung des Starts/Endes des optischen Scannens für eine Periode auf der ersten Ebene (10) ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem eine Region (D), wo der Indikator (S) nicht eintreten kann, zwischen der ersten Ebene (10) und der Lichtretroreflexionseinrichtung (7) vorgesehen ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem: das Scan-Licht ein Impulslicht ist, und die optische Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) eine Steuereinrichtung (4 und 5) zum Steuern der Impulsemission enthält.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 15, bei welchem das Scan-Licht ein Impulslicht ist, dessen Periode für die notwendige Auflösung kurz genug ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 15, bei welchem die Steuereinrichtung (4 und 5) eine Einrichtung (5) zum Anpassen zumindest eines Parameters einer Emissionszeit des Scan-Lichts einmal, einer Emissionsstärke des Scan-Lichts einmal und einer Emissionsperiode des Scan-Lichts enthält.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 15, bei welchem die Steuereinrichtung (4 und 5) eine Einrichtung (5) zum Anpassen der Zeiteinstellung des Starts des optischen Scannens enthält.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, bei welchem eine Querschnittsform des von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) gescannten Lichts flach ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem eine Querschnittsform des von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) gescannten Lichts flach ist in einer Richtung parallel zur ersten Ebene (10).
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1 oder 2, welches ferner ein Lichtabschirmglied (70) umfasst, um zu verhindern, dass das Licht, das von der optischen Scaneinrichtung (16a und 16b) eines der beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1b und 1a) gescannt wird, in die Lichtempfangseinrichtung (13b und 13a) des anderen der beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1b und 1a) eintritt.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1 oder 2, welches ferner eine Empfangslichtmengen-Steuereinrichtung (50a, 50b und 5) zum Steuern einer empfangenen Lichtmenge von der jeweiligen Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) der beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) umfasst, um so die empfangene Lichtmenge konstant zu machen.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 22, bei welchem die Empfangslichtmengen-Steuereinrichtung (50a, 50b und 5) betreibbar ist, die Intensität des von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) gescannten Lichts so zu steuern, dass eine empfangene Lichtmenge der Lichtempfangseinrichtung (13b und 13a) konstant wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 22, bei welchem die Lichtempfangseinrichtungen ein Lichtempfangselement (13a, 13b) zum Empfangen des Lichts und Ausgeben eines Lichtempfangssignals an einen Lichtempfangssignaldetektor (3a, 3b) umfassen, wobei die Empfangslicht mengen-Steuereinrichtung (5) betreibbar ist, einen Verstärkungsfaktor eines Pegels des von dem Lichtempfangselement (13a, 13b) ausgegebenen Lichtempfangssignals so zu steuern, dass der Pegel des von dem Lichtempfangssignaldetektor (3a, 3b) empfangenen Lichtempfangssignals konstant wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1 oder 2, welches ferner umfasst: eine Speichereinrichtung (54) zum Speichern von Informationen über eine empfangene Lichtmenge in einem Initialzustand in der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) der beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b); und eine Vergleichseinrichtung (55a und 55b) zum Vergleichen von Informationen über eine empfangene Lichtmenge, die in der Speichereinrichtung (54) gespeichert sind, mit einer empfangenen Lichtmenge in der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b).
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1 oder 2, welches ferner umfasst: eine Speichereinrichtung (54) zum Speichern von Informationen über eine empfangene Lichtmenge in einem Initialzustand in der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) der beiden Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) durch ein Digitalsignal; eine Wandlereinrichtung (56a und 56b) zum Umwandeln des in der Speichereinrichtung (54) gespeicherten Digitalsignals in ein Analogsignal; und eine Vergleichseinrichtung (55a und 55b) zum Vergleichen einer empfangenen Lichtmenge in der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) mit dem von der Wandlereinrichtung (56a und 56b) umgewandelten Analogsignal.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1 oder 2, welches ferner umfasst: eine Schalteinrichtung (50a und 50b) zum Umschalten der Intensität des von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) gescannten Lichts zwischen zumindest zwei Stufen, wobei die Schalteinrichtung (50a und 50b) gemäß einem Scanwinkel des von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) gescannten Lichts gesteuert wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, bei welchem: das von der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) gescannte Licht in die Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) direkt eintritt, ohne durch die Lichtretroreflexionseinrichtung (7) beim Start des Scannens hindurchzugehen; eine erste Vergleichseinrichtung (58H) zum Vergleichen eines Empfangslichtmengensignals von der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) mit einem ersten Referenzwert, der vergleichsweise groß ist, und eine zweite Vergleichseinrichtung (58L) zum Vergleichen des Empfangslichtmengensignals mit einem zweiten Referenzwert, der vergleichsweise klein ist, vorgesehen sind, und ein Ausgang des Vergleichsergebnisses (SSS) von der ersten Vergleichseinrichtung (58H) eine Zeiteinstellung des Starts des Scannens ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 28, welches ferner umfasst: zumindest zwei Zeitzähleinrichtungen (59a), worin die Zeiteinstellung des Starts des Scannens, welche die Ausgabe des Vergleichsergebnisses (SSS) von der ersten Vergleichseinrichtung (58H) ist, ein Betätigungsauslöser der Zeitzähleinrichtung (59a) ist, und die Schalteinrichtung (50a und 50b) zu der Zeit umgeschaltet wird, wo die Zeitzähleinrichtung (59a) eine vorherbestimmte Zeit zählt.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 28, welches ferner umfasst: zumindest vier Zeitzähleinrichtungen (59b und 59c), worin die Zeiteinstellung des Starts des Scannens, die der Ausgang des Vergleichsergebnisses (SSS) von der ersten Vergleichseinrichtung (58H) ist, ein Betätigungsauslöser ist, wobei zwei (59b) der vier Zeitzähleinrichtungen (59b und 59c) zu einer Zeiteinstellung gestoppt werden, wo der Ausgang (SCS) der zweiten Vergleichseinrichtung (58L) von wahr auf falsch geändert wird, und die anderen beiden Zeitzähleinrichtungen (59c) zu einer Zeiteinstellung gestoppt werden, wo der Ausgang (SCS) der zweiten Vergleichseinrichtung (58L) von falsch auf wahr geändert wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 28, welches ferner umfasst: vier Zeitzähleinrichtungen (59b und 59c), worin eine Zeiteinstellung, dass der Ausgang (SCS) der zweiten Vergleichseinrichtung (58L) von falsch auf wahr geändert wird, ein Betätigungsauslöser ist, wobei zwei (59b) der vier Zeitzähleinrichtungen (59b und 59c) zu einer Zeiteinstellung gestoppt werden, wo der Ausgang (SCS) der zweiten Vergleichseinrichtung (58L) von wahr auf falsch geändert wird, und die anderen beiden Zeitzähleinrichtungen (59c) zu einer Zeiteinstellung gestoppt werden, wo der Ausgang (SCS) der zweiten Vergleichseinrichtung (58L) von falsch auf wahr geändert wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 30 oder 31, welches ferner umfasst: zumindest zwei Zeitzähleinrichtungen (59a) zum Zählen eines Intervalls der Zeiteinstellung des Starts des Scannens, die der Ausgang (SSS) des verglichenen Ergebnisses von der ersten Vergleichseinrichtung (58H) ist, wobei die gezählten Ergebnisse von den vier Zeitzähleinrichtungen (59b und 59c) durch das gezählte Ergebnis von den zumindest zwei Zeitzähleinrichtungen (59a) korrigiert werden.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, bei welchem: die Lichtretroreflexionseinrichtung (7) an der Außenseite von drei Seiten der ersten Ebene (10) angeordnet ist; und die zumindest zwei Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) an der Außenseite einer Seite der ersten Ebene (10) angeordnet sind, wo die Lichtretroreflexionseinrichtung (7) nicht angeordnet ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 33, bei welchem die erste Ebene (10) ein Anzeigebildschirm einer Plasmaanzeige ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, bei welchem die Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) so angeordnet ist, dass eine optische Achse eines daraus emittierten Lichts eine Scanfläche des Lichts der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) schneidet, und die Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) so angeordnet ist, dass die Direktivität eines dadurch empfangenen Lichts die Scanfläche des Lichts der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) schneidet.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, bei welchem die Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) so angeordnet ist, dass der Weg eines Lichts, das daraus zu der optischen Scaneinrichtung (16a, 16b, 4 und 5) emittiert wird, vom Rand der ersten Ebene (10) weggeht in einem Abschnitt, welcher der Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) näher ist, und die Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) so angeordnet ist, dass die Direktivität eines dadurch empfangenen Lichts von dem Rand der ersten Ebene (10) weggeht in einem Abschnitt, welcher der Lichtempfangs einrichtung (13a und 13b) näher ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, bei welchem die zumindest zwei Sätze von Lichtsende/empfangseinrichtungen (1a und 1b) in der Nähe der Region der ersten Ebene (10) vorgesehen sind, und ferner eine Lichtteilereinrichtung (19a und 19b) enthalten, um das von der Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) emittierte Licht zu der optischen Scaneinrichtung (16a und 16b) zu führen, und das reflektierte Licht von der Lichtretroreflexionseinrichtung (7) zur Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) zu teilen; wobei die Lichtteilereinrichtung (19a und 19b) einen Reflektor (190a, 190b) enthält, der eine Reflexionsfläche (191a und 192b) zum Reflektieren des reflektierten Lichts von der Lichtretroreflexionseinrichtung (7) zur Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) und eine Öffnung (193a und 193b) zum Führen des von der Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) emittierten Lichts zu der optischen Scaneinrichtung (16a und 16b) aufweist, die zwischen der Reflexionsfläche (191a und 192b) und seiner hinteren Fläche (192a und 192b) hindurchgebohrt ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 37, bei welchem der Reflektor (190a und 190b) so zusammengesetzt ist, dass die Reflexionsfläche (191a und 192b) mit seiner hinteren Fläche (192a und 192b) nicht parallel ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 38, welches ferner umfasst: einen Reflexionsspiegel (20a und 20b), dessen Reflexionsfläche die Region der Ebene (10) schneidet, wobei die optische Scaneinrichtung (16a und 16b) das von der Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) emittierte Licht in einer dritten Ebene scannt, welche die Region der ersten Ebene (10) schneidet, und der Reflexionsspiegel (20a und 20b) das Licht, das von der optischen Scaneinrichtung (16a und 16b) in der dritten Ebene gescannt wird, welche die Region der ersten Ebene (10) schneidet, zur dritten Ebene reflektiert, die zur Region der ersten Ebene (10) parallel ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 39, bei welchem die Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels (20a und 20b) die Region der ersten Ebene (10) unter einem Winkel von 45° schneidet, und die optische Scaneinrichtung (16a und 16b) so angeordnet ist, dass sie das von der Lichtemissionseinrichtung (11a und 11b) emittierte Licht in einer vierten Ebene scannt, die rechtwinklig zur Region der ersten Ebene (10) schneidet.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 1, welches ferner umfasst: eine Vergleichseinrichtung (83a, 83b) zum Vergleichen eines Lichtempfangssignals von jeder Lichtempfangseinrichtung (13a, 13b) mit einem vorherbestimmten Schwellenwert, um so eine Unterbrechungszeiteinstellung in dem Fall zu detektieren, wo der Indikator innerhalb der Region der ersten Ebene (10) existiert; eine Signalpegel-Detektionseinrichtung (86a und 86b) zum Detektieren eines niedrigsten Pegels eines Lichtempfangssignals der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b); eine Addiereinrichtung (5) zum Addieren eines vorherbestimmten Werts mit dem von der Signalpegel-Detektionseinrichtung (86a und 86b) detektierten Signalpegel; und eine Schwellenwert-Einstelleinrichtung (85a und 85b) zum Einstellen des von der Addiereinrichtung (5) erhaltenen Additionswerts in der Vergleichseinrichtung (83a und 83b) als Schwellenwert.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 41, bei welchem: die Signalpegel-Detektionseinrichtung (86a und 86b) den niedrigsten Pegel des Lichtempfangssignals der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) und einen niedrigsten Pegel des Lichtempfangssignals in dem Fall detektiert, wo die Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) ein Scan-Licht empfängt, wobei der Indikator (S) nicht innerhalb der Region der ersten Ebene (10) existiert, und die Addiereinrichtung (5) einen Wert zwischen den von der Signalpegel-Detektionseinrichtung (86a und 86b) detektierten beiden Pegeln mit dem niedrigsten Pegel des Empfangssignals der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) addiert.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 41, welches ferner umfasst: eine Zeitzähleinrichtung (84a und 84b) zum Zählen einer kontinuierlichen Zeit eines Pegels eines Lichtempfangssignals der Lichtempfangseinrichtung (13a und 13b) in dem Fall, wo der Indikator nicht auf der ersten Ebene (10) existiert; wobei die Messeinrichtung (5) eine Unterbrechungsregion in dem Fall misst, wo das verglichene Ergebnis der Vergleichseinrichtung (83a und 83b) innerhalb der von der Zeitzähleinrichtung (84a und 84b) gezählten Zeit geändert wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 43, bei welchem das Zählen der Zeit von der Zeitzähleinrichtung (84a und 84b) automatisch zur Zeit der Betätigung vorgenommen wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 43, bei welchem das Zählen der Zeit von der Zeitzähleinrichtung (84a und 84b) in dem Fall vorgenommen wird, wo eine vorherbestimmte Instruktion erteilt wird.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach Anspruch 41, welches ferner umfasst: eine Zähleinrichtung (27) zum Zählen der Anzahl von Malen, wenn die Vergleichseinrichtung (83a und 83b) Unterbrechungszeiteinstellungen durch den auf der ersten Ebene (10) existierenden Indikator detektiert; wobei die Messeinrichtung (5) die Unterbrechungsregion in dem Fall nicht misst, wo ein gezählter Wert der Zähleinrichtung (27) nicht weniger als Zwei ist.
Berührungsfeld des optischen Scan-Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 46, bei welchem die optische Scaneinrichtung (16a und 16b) aus einem Polygonspiegel mit drei bis sechs Reflexionsflächen besteht.
Eingabeanordnung des optischen Scan-Typs zum Detektieren einer Positionsinformation durch einen Indikator (S) in einem zweidimensionalen quadratischen Bereich (10), der vorher spezifiziert wird, welche Eingabeanordnung umfasst: zwei optische Scanner (1a, 1b), die an zumindest zwei benachbarten Ecken des quadratischen Bereichs (10) vorgesehen sind und einen Lichtstrahl in dem quadratischen Bereich (10) scannen; eine optische Einrichtung (7), die an drei übrigen anderen Seiten des quadratischen Bereichs (10) als der Seite zwischen den beiden optischen Scannern (1a, 1b) vorgesehen ist, zum Ändern eines optischen Wegs von Lichtstrahlen von den optischen Scannern (1a, 1b); Lichtempfangseinrichtungen (13a, 13b) zum Empfangen eines Lichts, dessen optischer Weg von der optischen Einrichtung (7) geändert wird, um so eine empfangene Lichtmenge in ein elektrisches Signal umzuwandeln; eine Messeinrichtung (5) zum Messen einer Unterbrechungsregion eines Scan-Lichts durch den Indikator (S) innerhalb des quadratischen Bereichs (10) auf der Basis von Scanwinkeln der optischen Scanner (1a, 1b); und eine Recheneinrichtung (5) zum Berechnen der Position des Indikators (S) innerhalb des quadratischen Bereichs (10) gemäß dem von der Messeinrichtung (5) gemessenen Ergebnis; dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung ferner eingerichtet ist, die Größe des Indikators (S) innerhalb des quadratischen Bereichs (10) gemäß dem von der Messeinrichtung (5) gemessenen Ergebnis zu berechnen.