JP2000222113A

JP2000222113A - 光走査型タッチパネル

Info

Publication number: JP2000222113A
Application number: JP2673799A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sano; 聡佐野; Yasuhide Iwamoto; 康秀岩本; Fumihiko Nakazawa; 文彦中沢; Nobuyasu Yamaguchi; 伸康山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-11
Anticipated expiration: 2019-02-03
Also published as: WO2000046658A1; JP4183327B2

Abstract

(57)【要約】【課題】再帰性反射体からの反射光のみを視野とし
て、外乱光の受光素子への入射を防止し、指示物の位置
を正確に検出する光走査型タッチパネルを提供する。【解決手段】再帰性反射シートからの反射光を、ポリ
ゴンミラー１５，アパーチャミラー１６を介して受光素
子１３で受光する構成にあって、アパーチャミラー１６
と受光素子１３との間に、アパーチャミラー１６からの
反射光を集光する集光レンズ１７を設け、集光レンズ１
７と受光素子１３との間の集光レンズ１７の光軸上にア
パーチャ１４ａを有する遮光部材１４を設け、走査光の
範囲のみを視野とする光学系を構成して、不要な外乱光
の受光素子１３への入射を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光走査型タッチパネル
では、再帰性反射体での反射光以外の外乱光が受光素子
で受光された場合に、指示物の正確な位置検出を行えな
いという問題がある。この外乱光のほとんどは、蛍光灯
などからの可視光線であるので、このような問題を解決
するために、従来では、受光素子の光入射側に可視光カ
ットフィルタを設けて可視光成分を除去し、再帰性反射
体からの反射光のみを選択的に受光素子に入射させるよ
うな工夫がなされている。

【０００６】しかしながら、位置検出用に使用する発光
素子からの出射光と同波長域の外乱光が存在する場合に
は、その外乱光は可視光カットフィルタを透過して受光
素子に入射されることになり、指示物の位置を正確に検
出できないという問題がある。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、受光素子の入射側に集光レンズと遮光部材とを
設けることにより、再帰性反射体からの反射光のみを視
野として、外乱光の受光素子への入射を防止でき、指示
物の位置を正確に検出できる光走査型タッチパネルを提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る光走査型
タッチパネルは、所定領域の外側に設けた光再帰性反射
体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角
度走査する光走査手段と、該光走査手段による走査光の
前記光再帰性反射体での反射光を受光する受光手段とを
備え、前記所定領域に指示物で形成される走査光の遮断
位置を走査角度に対応した前記受光手段の受光出力に基
づいて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前記受
光手段の光入射側に、集光レンズと、該集光レンズを通
る光の一部を遮断する遮光部材とを備えたことを特徴と
する。

【０００９】請求項１の光走査型タッチパネルでは、集
光レンズと遮光部材とを、受光手段の光入射側に設け、
光軸近傍の一定範囲の光のみを受光手段に入射できよう
にする。よって、光再帰性反射体での反射光以外の外乱
光は遮光部材にて遮断され、光再帰性反射体での反射光
のみが受光手段に入射する。この結果、外乱光の影響を
受けることなく、指示物の位置を正確に検出できる。

【００１０】請求項２に係る光走査型タッチパネルは、
請求項１において、前記集光レンズの焦点位置に、前記
遮光部材を設けていることを特徴とする。

【００１１】請求項２の光走査型タッチパネルでは、遮
光部材を集光レンズの焦点位置に設けており、十分な光
再帰性反射体での反射光のみに視野を制限することがで
きる。

【００１２】請求項３に係る光走査型タッチパネルは、
請求項１において、前記反射光の光量が最小となる前記
光走査手段での角度における前記光再帰性反射体の結像
位置に、前記遮光部材を設けていることを特徴とする。

【００１３】請求項３の光走査型タッチパネルでは、光
再帰性反射体による反射光の光量が最小となる（受光素
子から光再帰性反射体への距離が最も遠い）光走査手段
での角度における光再帰性反射体の結像位置に、遮光部
材を設けている。集光レンズの収差が無視できる場合、
この位置で最も小さい光スポットが形成されるので、こ
のような位置に遮光部材を設けることにより、必要十分
な視野を確保しながら、集光レンズの集光量を最大限に
できて最も効率良く反射光を受光できる。

【００１４】請求項４に係る光走査型タッチパネルは、
請求項１〜３の何れかにおいて、前記受光手段の光入射
側に、前記反射光を選択的に透過するバンドパスフィル
タを更に備えることを特徴とする。

【００１５】請求項４の光走査型タッチパネルでは、所
定波長域のみの光を透過するバンドパスフィルタを設け
ており、集光レンズにおける色収差を解消することが可
能である。

【００１６】

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

【００１７】図１において参照符号１０は、パーソナル
コンピュータ等の電子機器におけるＣＲＴまたはフラッ
トディスプレイパネル（ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＥＬ等），投
射型映像表示装置等の矩形状（対角線寸法：１０００ｍ
ｍ程度）の表示画面であり、本実施の形態ではＰＤＰ
（プラズマディスプレイ）の表示画面として構成されて
いる。

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

【００１９】図２は、光学ユニット１ａ，１ｂの構成及
び光路を示す図である。両光学ユニット１ａ，１ｂは同
じ内部構成をなしている。光学ユニット１ａ（１ｂ）
は、赤外線レーザ光を出射するレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）からなる発光素子１１と、発光素子１１からのレー
ザ光を平行光にするためのコリメーションレンズ１２
と、再帰性反射シート７からの反射光を受光するフォト
ダイオード（ＰＤ）からなる受光素子１３と、受光素子
１３への入射光を制限するためのアパーチャ１４ａを有
する遮光部材１４と、発光素子１１からのレーザ光を角
度走査するための例えば４角柱状のポリゴンミラー１５
と、アパーチャ１６ａによりコリメーションレンズ１２
からポリゴンミラー１５への投射光を制限すると共に、
ポリゴンミラー１５を介した再帰性反射シート７からの
反射光を受光素子１３側へ反射するアパーチャミラー１
６と、アパーチャミラー１６での反射光を集束させるた
めの集光レンズ１７と、ポリゴンミラー１５を回転させ
るモータ１８と、これらを取付け固定するための光学ユ
ニット本体１９とを備える。

【００２０】発光素子１１から出射されたレーザ光は、
コリメーションレンズ１２にて平行光にされ、アパーチ
ャミラー１６のアパーチャ１６ａを通過した後、ポリゴ
ンミラー１５の回転によって表示画面１０と実質的に平
行である面内を角度走査されて再帰性反射シート７に投
射される。そして、再帰性反射シート７からの反射光
が、ポリゴンミラー１５及びアパーチャミラー１６にて
反射された後、集光レンズ１７で集束されて遮光部材１
４のアパーチャ１４ａを通って、受光素子１３に入射さ
れる。但し、走査光の経路に指示物Ｓが存在する場合に
は走査光が遮断されるため、反射光が受光素子１３に入
射されることはない。

【００２１】各光学ユニット１ａ，１ｂには、各発光素
子１１を駆動する発光素子駆動回路２ａ，２ｂと、各受
光素子１３の受光量を電気信号に変換する受光信号検出
回路３ａ，３ｂと、各ポリゴンミラー１５の動作を制御
するポリゴン制御回路４とが接続されている。また、参
照符号５は指示物Ｓの位置，大きさを算出すると共に、
装置全体の動作を制御するＭＰＵであり、６はＭＰＵ５
での算出結果などを表示する表示装置である。

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

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

【００２４】次に、本発明の特徴部分である集光レンズ
１７，遮光部材１４，アパーチャ１４ａ，受光素子１３
の具体例について説明する。

【００２５】（第１実施の形態）図３は、第１実施の形
態における受光系の要部（集光レンズ１７，アパーチャ
１４ａの関係）を示す図である。上述したように、アパ
ーチャミラー１６の偏向方向であって受光素子１３の光
入射側に集光レンズ１７とアパーチャ１４ａを有する遮
光部材１４とを設ける。

【００２６】具体的には、直径１０ｍｍ，焦点距離１５
ｍｍの非球面の集光レンズ１７を設け、その光軸上の焦
点位置に視野制限用の長径１００μｍ程度の楕円状のア
パーチャ１４ａを配置する。なお、図３に示す視野範囲
の１０ｍｍは、再帰性反射シート７の高さに相当し、像
面までの距離１１００ｍｍは表示画面１０の対角線方向
での受光距離に相当する。

【００２７】このように集光レンズ１７，アパーチャ１
４ａを設けることにより、視野範囲を制限して光軸近傍
の一定範囲のみの光を受光素子１３に受光することにな
るので、再帰性反射シート７からの反射光のみが受光素
子１３に入射されて外乱光は受光されず、指示物Ｓの正
確な位置，大きさを検出できる。

【００２８】（第２実施の形態）図４は、第２実施の形
態における受光系の要部を示す図である。第２実施の形
態では、遮光部材としてナイフエッジ２１を、第１実施
の形態と同特性の集光レンズ１７の焦点位置に設けてい
る。

【００２９】光走査面より内側（表示画面１０側）から
の光は、表示画面１０自体によって遮断されるので、そ
の部分の視野については制限する必要はない。そこでこ
の第２実施の形態では、ナイフエッジ２１により、光走
査面より外側（表示画面１０と反対側）の視野のみを制
限するようにしている。よって、簡単な構成で、外乱光
が受光素子１３に受光されることを防止でき、指示物Ｓ
の正確な位置，大きさを検出できる。

【００３０】なお、光走査面から再帰性反射シート７上
縁までの距離が２ｍｍ（実際のビーム径：２ｍｍ）の場
合、集光レンズ１７の焦点距離が１５ｍｍであるので、
像高さは片側２７μｍとなる。

【００３１】（第３実施の形態）図５は、第３実施の形
態における受光系の要部を示す図である。ポリゴンミラ
ー１５から反射光量が最小となる再帰性反射シート７の
位置までの距離は、表示画面１０の対角線方向の受光距
離に相当して、１１００ｍｍである。この距離に光源が
ある場合、焦点距離１５ｍｍの集光レンズ１７では１
５．２ｍｍの位置に結像する。

【００３２】第３実施の形態では、集光レンズ１７の焦
点位置ではなく、この結像位置に、アパーチャ１４ａを
設ける。また、そのアパーチャ１４ａの大きさを、この
ときの再帰性反射シート７の結像の大きさに等しくす
る。

【００３３】集光レンズ１７に収差がない場合、この位
置で最も小さなスポットが形成される。よって、このよ
うに結像位置にアパーチャ１４ａを設けることにより、
再帰性反射シート７からの反射光のみを最も効率良く受
光素子１３で受光することができる。

【００３４】（第４実施の形態）図６は、第４実施の形
態における受光系の要部を示す図である。この第４実施
の形態では、アパーチャ１４ａが光走査方向に長いスリ
ット状をなしており、上下方向のみの視野角制限を行っ
ている。図７は、この第４実施の形態におけるポリゴン
ミラー１５での走査光の結像の様子を示している。

【００３５】スリット状をなすアパーチャ１４ａの長さ
（Ｌ）は、ポリゴンミラー１５での走査光の結像サイズ
以上であれば良く、具体的には３ｍｍ程度である。この
ような長さである場合には、走査開始の基準信号（ポリ
ゴンミラー１５で走査されて直接受光素子１３に戻って
くる光）を確保することができる。

【００３６】（第５実施の形態）図８は、第５実施の形
態における受光系の要部を示す図である。この第５実施
の形態では、遮光部材１４に円状のアパーチャ１４ａを
複数個設けており、光走査方向に複数の視野を形成して
いる。従って、直角に反射してくる正反射以外での走査
開始の基準信号を得ることができる。

【００３７】（第６実施の形態）図９は、第６実施の形
態における受光系の要部を示す図である。この第６実施
の形態では、遮光部材１４の中央部にスリット状のアパ
ーチャ１４ａを設け、また、アパーチャミラー１６のエ
ッジ部からの反射光の入射位置に対応させて円状のアパ
ーチャ１４ａを設けている。なお、この円状のアパーチ
ャ１４ａは、検出範囲近傍での入射光の影響を考慮し
て、走査開始側のエッジ部のみに対応させて配置してい
る。従って、アパーチャミラー１６のエッジ部からの反
射光である走査開始の基準信号を確実に検出することが
できる。

【００３８】（第７実施の形態）図１０は、第７実施の
形態における受光系の要部を示す図である。集光レンズ
１７には色収差が存在するので、それを解消するために
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２を設ける。具体的に
は、走査光である赤外線レーザ光の波長域を有する光の
みを選択的に透過させる１０ｍｍ□のＢＰＦ２２を、直
径１０ｍｍの非球面の集光レンズ１７の前面（光路上流
側）に配置する。

【００３９】このようにＢＰＦ２２を設けることによ
り、アパーチャ１４ａを介して受光素子１３に入射され
る光を、走査光と同波長域の光のみにすることができ、
集光レンズ１７での色収差の影響を解消すると共に、外
乱光の影響を１／２５程度に低減できる。なお、通常Ｂ
ＰＦは多層膜で構成されているため、入射角依存性があ
るが、このような配置では、その入射角依存性の影響を
無視できる。

【００４０】（第８実施の形態）図１１は、第８実施の
形態における受光系の要部を示す図である。この第８実
施の形態は、第７実施の形態と同様、集光レンズ１７の
色収差を解消する例である。

【００４１】集光レンズ１７の前面には可視光成分を遮
断する可視光カットフィルタ２３が設けられている。受
光素子１３は、集光レンズ１７側の表面にスリット状の
アパーチャ１４ａが形成されているスリット付きパッケ
ージ２４内に収納されている。また、そのスリット付き
パッケージ２４には、アパーチャ１４ａと受光素子１３
との間に、紫外線域の光を遮断する紫外線カット膜２５
が形成されている。この可視光カットフィルタ２３と紫
外線カット膜２５とにより、第７実施の形態におけるＢ
ＰＦ２２と同等の機能を果たす。

【００４２】第８実施の形態でも、第７実施の形態と同
様に、集光レンズ１７の色収差を解消できると共に、外
乱光の影響を大幅に低減できる。なお、紫外線カット膜
２５のように、アパーチャ１４ａの後面にＢＰＦを設け
る場合には、その面積を低下させることができ、設計の
自由度の向上を図れる。

【００４３】次に、本発明の光走査型タッチパネルによ
る指示物Ｓの位置，大きさの算出動作について説明す
る。図１２は、光走査型タッチパネルの実施状態を示す
模式図である。但し、図１２では光学ユニット１ａ，１
ｂ、再帰性反射シート７，表示画面１０以外の構成部材
は図示を省略している。また、指示物Ｓとして指を用い
た場合を示している。

【００４４】ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御する
ことにより、光学ユニット１ａ，１ｂ内の各ポリゴンミ
ラー１５を回転させて、各発光素子１１からのレーザ光
を角度走査する。この結果、再帰性反射シート７からの
反射光が各受光素子１３に入射する。このようにして各
受光素子１３に入射した光の受光量は受光信号検出回路
３ａ，３ｂの出力である受光信号として得られる。

【００４５】なお、図１２において、θ00，φ00は両光
学ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から各受光素子まで
の角度を、θ０，φ０は両光学ユニット１ａ，１ｂを結
ぶ基準線から再帰性反射シート７の端部までの角度を、
θ１，φ１は基準線から指示物Ｓの基準線側端部までの
角度を、θ２，φ２は基準線から指示物Ｓの基準線と逆
側端部までの角度をそれぞれ示している。

【００４６】表示画面１０上の走査光の光路に指示物Ｓ
が存在する場合には、光学ユニット１ａ，１ｂから投射
された光の指示物Ｓからの反射光は各受光素子１３に入
射されない。従って、図１２に示されているような状態
では，走査角度が０°からθ０までの間では光学ユニッ
ト１ａ内の受光素子１３には反射光は入射されず、走査
角度がθ０からθ１までの間ではその受光素子１３に反
射光が入射され、走査角度がθ１からθ２までの間では
その受光素子１３に反射光が入射されない。同様に、走
査角度が０°からφ０までの間では光学ユニット１ｂ内
の受光素子１３には反射光は入射されず、走査角度がφ
０からφ１までの間ではその受光素子１３に反射光が入
射され、走査角度がφ１からφ２までの間ではその受光
素子１３に反射光が入射されない。

【００４７】次に、このようにして求めた遮断範囲か
ら、指示物Ｓ（本例では指）の中心位置（指示位置）の
座標を求める処理について説明する。まず、三角測量に
基づく角度から直交座標への変換を説明する。図１３に
示すように、光学ユニット１ａの位置を原点Ｏ、表示画
面１０の右辺，上辺をＸ軸，Ｙ軸に設定し、基準線の長
さ（光学ユニット１ａ，１ｂ間の距離）をＬとする。ま
た、光学ユニット１ｂの位置をＢとする。表示画面１０
上の指示物Ｓが指示した中心点Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）が、光
学ユニット１ａ，１ｂからＸ軸に対してθ，φの角度で
それぞれ位置している場合、点ＰのＸ座標Ｐｘ，Ｙ座標
Ｐｙの値は、三角測量の原理により、それぞれ以下の
（１），（２）式のように求めることができる。

【００４８】Ｐｘ（θ，φ）＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（１）Ｐｙ（θ，φ）＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）

【００４９】ところで、指示物Ｓ（指）には大きさがあ
るので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち下がりの
タイミングでの検出角度を採用した場合、図１４に示す
ように、指示物Ｓ（指）のエッジ部の４点（図１４のＰ
１〜Ｐ４）を検出することになる。これらの４点は何れ
も指示した中心点（図１４のＰｃ）とは異なっている。
そこで、以下のようにして中心点Ｐｃの座標（Ｐｃ
ｘ，Ｐｃｙ）を求める。Ｐｃｘ，Ｐｃｙは、それぞれ以
下の（３），（４）式のように表せる。

【００５０】Ｐｃｘ（θ，φ）＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（３）Ｐｃｙ（θ，φ）＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（４）

【００５１】そこで、（３），（４）式で表されるθ１
＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２を上記（１），（２）式の
θ，φとして代入することにより、指示された中心点Ｐ
ｃの座標を求めることができる。

【００５２】なお、上述した例では、最初に角度の平均
値を求め、その角度の平均値を三角測量の変換式
（１），（２）に代入して、指示位置である中心点Ｐｃ
の座標を求めるようにしたが、最初に三角測量の変換式
（１），（２）に従って走査角度から４点Ｐ１〜Ｐ４の
直交座標を求め、求めた４点の座標値の平均を算出し
て、中心点Ｐｃの座標を求めるようにすることも可能で
ある。また、視差、及び、指示位置の見易さを考慮し
て、指示位置である中心点Ｐｃの座標を決定することも
可能である。

【００５３】ところで、各ポリゴンミラー１５の走査角
速度が一定である場合には、時間を計時することにより
走査角度の情報を得ることができる。図１５は、受光信
号検出回路３ａからの受光信号と、光学ユニット１ａ内
のポリゴンミラー１５の走査角度θ及び走査時間Ｔとの
関係を示すタイミングチャートである。ポリゴンミラー
１５の走査角速度が一定である場合、その走査角速度を
ωとすると、走査角度θ及び走査時間Ｔには、下記
（５）式に示すような比例関係が成り立つ。 θ＝ω×Ｔ …（５）

【００５４】よって、受光信号の立ち下がり，立ち上が
り時の角度θ１，θ２は、それぞれの走査時間ｔ１，ｔ
２と下記（６），（７）式の関係が成り立つ。 θ１＝ω×ｔ１ …（６） θ２＝ω×ｔ２ …（７）

【００５５】従って、ポリゴンミラー１５の走査角速度
が一定である場合には、時間情報を用いて、指示物Ｓ
（指）の遮断範囲及び座標位置を計測することが可能で
ある。

【００５６】また、本発明の光走査型タッチパネルで
は、計測した遮断範囲から指示物Ｓ（指）の大きさ（断
面長）を求めることも可能である。図１６は、この断面
長計測の原理を示す模式図である。図１６において、Ｄ
１，Ｄ２はそれぞれ光学ユニット１ａ，１ｂから見た指
示物Ｓの断面長である。まず、光学ユニット１ａ，１ｂ
の位置Ｏ（０，０），Ｂ（Ｌ，０）から指示物Ｓの中心
点Ｐｃ（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）までの距離ＯＰｃ（ｒ１），
ＢＰｃ（ｒ２）が、下記（８），（９）式の如く求めら
れる。ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2 …（８）ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2 …（９）

【００５７】断面長は距離と遮断角度の正弦値との積で
近似できるので、各断面長Ｄ１，Ｄ２は、下記（１
０），（１１）式に従って計測可能である。Ｄ１＝ｒ１・２ｓｉｎｄθ／２＝（Ｐｃｘ²＋Ｐｃｙ²）^1/2・２ｓｉｎｄθ／２ …（１０）Ｄ２＝ｒ２・２ｓｉｎｄφ／２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）²＋Ｐｃｙ²｝^1/2・２ｓｉｎｄφ／２ …（１１）

【００５８】なお、θ，φ≒０である場合には、ｓｉｎ
ｄθ≒ｄθ≒ｔａｎｄθ，ｓｉｎｄφ≒ｄφ≒ｔａｎｄ
φと近似できるので、（１０），（１１）式においてｓ
ｉｎｄθ，ｓｉｎｄφの代わりに、ｄθまたはｔａｎｄ
θ，ｄφまたはｔａｎｄφとしても良い。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明では、受光手段の光
入射側に集光レンズと遮光部材とを備えるようにしたの
で、受光手段で受光される視野範囲を限定することがで
き、簡単な構成にて光再帰性反射体からの反射光のみを
受光することが可能となり、外乱光の影響を受けること
なく、指示物の位置を正確に検出できる。

【００６０】遮光部材を集光レンズの焦点位置に設ける
ようにしたので、十分な光再帰性反射体での反射光のみ
に視野を制限することができる。

【００６１】光再帰性反射体による反射光の光量が最小
となる光走査手段での角度における光再帰性反射体の結
像位置に、遮光部材を設けるようにしたので、必要十分
な視野を確保しながら、集光レンズの集光量を最大限に
できて最も効率良く反射光を受光できる。

【００６２】所定波長域のみの光を透過するバンドパス
フィルタを設けるようにしたので、集光レンズにおける
色収差を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示
す模式図である。

【図２】光学ユニットの構成及び光路を示す図である。

【図３】第１実施の形態における受光系の要部を示す図
である。

【図４】第２実施の形態における受光系の要部を示す図
である。

【図５】第３実施の形態における受光系の要部を示す図
である。

【図６】第４実施の形態における受光系の要部を示す図
である。

【図７】第４実施の形態におけるポリゴンミラーでの走
査光の結像の様子を示す図である。

【図８】第５実施の形態における受光系の要部を示す図
である。

【図９】第６実施の形態における受光系の要部を示す図
である。

【図１０】第７実施の形態における受光系の要部を示す
図である。

【図１１】第８実施の形態における受光系の要部を示す
図である。

【図１２】光走査型タッチパネルの実施状態を示す模式
図である。

【図１３】座標検出のための三角測量の原理を示す模式
図である。

【図１４】指示物及び遮断範囲を示す模式図である。

【図１５】受光信号と走査角度と走査時間との関係を示
すタイミングチャートである。

【図１６】断面長計測の原理を示す模式図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ光学ユニット５ＭＰＵ７再帰性反射シート１０表示画面（座標面）１１発光素子１３受光素子１４遮光部材１４ａアパーチャ１５ポリゴンミラー１７集光レンズ２２バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２３可視光カットフィルタ２５紫外線カット膜Ｓ指示物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中沢文彦神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者山口伸康神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5B068 AA04 AA22 AA32 BB20 BC04 BC07 BE03 BE08 5B087 AA02 AC09 CC11 CC25 CC26 CC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定領域の外側に設けた光再帰性反射体
と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度
走査する光走査手段と、該光走査手段による走査光の前
記光再帰性反射体での反射光を受光する受光手段とを備
え、前記所定領域に指示物で形成される走査光の遮断位
置を走査角度に対応した前記受光手段の受光出力に基づ
いて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前記受光
手段の光入射側に、集光レンズと、該集光レンズを通る
光の一部を遮断する遮光部材とを備えたことを特徴とす
る光走査型タッチパネル。
【請求項２】前記集光レンズの焦点位置に、前記遮光
部材を設けている請求項１記載の光走査型タッチパネ
ル。
【請求項３】前記反射光の光量が最小となる前記光走
査手段での角度における前記光再帰性反射体の結像位置
に、前記遮光部材を設けている請求項１記載の光走査型
タッチパネル。
【請求項４】前記受光手段の光入射側に、前記反射光
を選択的に透過するバンドパスフィルタを更に備える請
求項１〜３の何れかに記載の光走査型タッチパネル。