JP2000353047A - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リアプロジェクターの表面は必然的に凹構造
なので、表面にガラスをおいて平面にすることにより、
誤検知防止できるが、その際、タッチパネルの周囲の厚
さを変化させ、その厚さの異なる周囲部分に保持部材を
配置することで、保持部材が光路の障害物にならないよ
うにする。 【解決手段】 １は表示体内部に表示ユニット（例え
ば、液晶プロジェクター）を搭載したリアプロジェクタ
ーで、リアプロジェクター１は表示部に、フレネルレン
ズ３，拡散レンズ４が凹状に密着して配置している。そ
の表面に透明で平面なガラスからなるタッチパネル１１
が配置されている。このタッチパネル１１の周囲１１Ａ
は一定の傾斜をした形状（厚さの異なる形状）をしてい
て、保持部材５により傾斜部（厚さの異なる部分）１１
Ａを押圧し、位置決め保持している。この保持部材５は
先端はタッチパネル１１より低い位置にあり、光路の障
害にならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座標入力装置、よ
り詳細には、光学式座標入力装置，光学的位置検出装
置，光学式タッチパネル等に関し、例えば、大画面装置
付きタッチパネル，電子黒板，テレビ会議システム，大
画面プロジェクションタッチパネル，ディスプレイ一体
型タブレット等に応用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】タッチパネルの異なる位置に設置され、
タッチパネル面にほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に
扇状の光を射出する２つの光源部と、タッチパネルに設
置され光源部からの光を反射して当該光源部に向けて反
射する反射部と、光源部の設置位置にそれぞれ設置さ
れ、前記反射部からの反射光を、前記光源部と受光部を
１つの光学ユニットとし、該光学ユニットと前記反射部
との間の光路に指等の遮蔽物で挿入して光を遮蔽したと
きに、その遮蔽された位置を検出する座標入力装置は、
周知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図８は、リアプロジェ
クタータイプの表示体をタッチパネルとする場合の従来
の座標入力装置の一例を説明するための要部概略構成図
で、図８（Ａ）は要部概略側面構成図、図８（Ｂ）は図
８（Ａ）のＢ部拡大図、図８（Ｃ）は図８（Ｂ）のＣ部
拡大図で、図中、１は表示体内部に表示ユニット（例え
ば液晶プロジェクター）を搭載したリアプロジェクター
で、光源Ｌからの光はミラーＭを介して表面２へ照射さ
れる。表面２の表示部には、視覚性能を向上させるため
の２枚の板が重なって配置している。１つは、表示ユニ
ットからの光を平行光に変換し、表示面が一様で明かり
むらのないようにするためのフレネルレンズ板３、他方
は、どこの角度から見ても見えるように視角特性を向上
するための拡散レンズ（レンチキラーレンズ）板４であ
る。これらの板は視覚性能を向上させるために、互いに
密着させる必要があり、お互い板の曲率を変えて配置し
ている。例えば、拡散レンズ４の曲率をフレネルレンズ
３よりも小さくして、拡散レンズ４を図示しない保持部
材によって保持すると密着できる。このように配置して
いるため、例えば、４０インチ４：３の場合は、図８
（Ｂ）に示すように表示部の外周に対し中央ではｔ＝１
５ｍｍくらい凹になる。従って、この表示体を用いて座
標入力装置とする場合には、タッチパネル面が一様でな
いため、場所によって筆記していないのに筆記してしま
う場合や、続け字，誤入力等、誤検知してしまう不具合
がある。

【０００４】本発明は、上述のごとき不具合を解決し、
検出精度の高い、座標検出装置を提供することを目的と
してなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、タッチパネル
の異なる位置に設置され、タッチパネル面にほぼ平行
に、かつ、設置位置を中心に光を射出する少なくとも２
つの光源部と、該タッチパネルに設置され前記光源部か
らの光を当該光源部に向けて反射する反射部と、前記光
源部の設置位置にそれぞれ設置され、前記反射部からの
反射光を受光する受光部を有し、前記光源部と受光部を
１つの光学ユニットとし、この光学ユニットと前記反射
部との間の光路中に指等の遮蔽物を挿入して光を遮蔽し
たときに、その遮蔽された位置を検出する座標入力装置
において、前記タッチパネル面を形成する平面部材の周
囲の厚さを異ならせ、その厚さの異なる周囲部分に該タ
ッチパネルを形成する平面部材を保持する保持部材を配
置し、該保持部材にて前記タッチパネルを保持するよう
にして、前記保持部材が前記平面部材の表面から露出し
て光路の障害にならないようにしたことを特徴としたも
のである。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による座標入力装
置の全体構成を説明するための要部概略構成図で、図
中、１１はタッチパネルで、該タッチパネル１１の下部
両端（Ｌ，Ｒ）には扇状の光を射出する光学ユニット１
２Ａ，１２Ｂが、また、該タッチパネル１１の左右およ
び上側には光学ユニット１２Ａ，１２Ｂから射出された
（扇状の）光を反射して光源（光学ユニット）に向かっ
て反射する反射部材１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが配設され
いる。各光学ユニット１２Ａ，１２Ｂが駆動され、各光
学ユニット１２Ａ，１２Ｂの受光部からの信号が演算部
１４に入力されて、座標位置の演算がなされ、演算され
た座標値はインターフェース部１５を介してＰＣに出力
される。反射部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、周知のシー
ト内部に高密度の三面体キューブを配置し、入射光を光
源方向に反射する再帰性反射シートを用いている。

【０００７】図２乃至図４は、前記光学ユニットの一例
を説明するための構成図で、図２は平面担当概略構成
図、図３は正面担当概略構成図、図４は後面担当概略構
成図で、前記光学ユニット１２Ａ（及び１２Ｂ）は、図
示のように、発光波長が６４５ｎｍの可視レーザダイオ
ード（以下ＬＤと称す）の光源２１と該ＬＤ光源２１の
駆動を制御する回路基板２２と、ＬＤ光源２１と回路基
板２２を保持し、かつ、ＬＤ光源２１の発光位置，ライ
ン直線性，幅，照度分布を調整させる、第２保持プレー
ト２３，光源２１から射出された光をタッチパネル面に
対して水平方向に扇状に拡散（ここでは９０°）し、か
つ、垂直方向に対し平行光（ここでは３ｍｍ）に変換す
る機能を持った１枚で構成される拡散レンズ２４、及
び、第２保持プレート２３を保持し、ＬＤ光源２１の発
光強度，幅の調整を行う第１保持プレート２５からな
る。光源部３０は、反射部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから
の反射光を受光し、光−電気変換素子いわゆるＣＣＤ３
２に結像するための読取レンズ３１、及び、ＣＣＤ３２
を駆動，制御するための回路基板３３からなる受光部３
０と、光源部２０と受光部３０の光学軸上に配置してい
るハーフミラー４０と，保護部材５０と、これらを保持
する筐体６０と，裏板７０等から構成される。

【０００８】光学ユニット１２Ａ（１２Ｂ）は、ハーフ
ミラー４０によって、光源部２０の光軸と受光部３０の
光軸が光学的に同一軸上に配置される。また、光源部２
０の発光点位置と受光部３０の読取レンズ３１の主点を
一致させて配置される。この点が理論上の基準０００で
ある（図２参照）。保護部材５０は、透明なガラスから
なり光学ユニット１２Ａ（１２Ｂ）の前部反射部方向ま
での任意な位置、ここでは、筐体６０の片隅の反射板１
３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ側に配置している。さらに、保護
部材５０は、光源部２０の光源２１の発光光軸に対し
て、タッチパネル面に対して、直行する方向に任意な角
度で配置している。ここでは、６°傾け、先端を拡散レ
ンズ２４側に向けている。傾き量６°は、ＬＤ光源２１
の照射光が保護部材５０の表面で反射する反射光が、ハ
ーフミラー４０，読取レンズ３１を介してＣＣＤ３２の
受光素子へ直接入射しない角度でこの角度に調整され
る。

【０００９】次に、光源部２０の光学調整について説明
する。第２保持プレート２３は、長穴２３Ａが２箇所設
けられ、図示しない調整ノブ（偏芯ピン）によって上
下，左右（Ｘ，Ｙ）方向に第１保持プレート２５に対し
アジャスト調整可能になっている。回路基板２２の長穴
２２Ａはアジャスト調整時の逃がし穴である。第１保持
プレート２５は、両側に締結用ネジ穴２５Ａ，２５Ｂが
明いており、２５Ａはネジと同じ径で明いている。２５
Ｂはネジ径より大きな径で明いている。２５Ｃは長穴が
明いている。また、長穴２５Ｃと同位置に、筐体６０に
第１保持プレートアジャスト調整用，偏芯ピン挿入用穴
６０Ａが明いている。この穴２５Ｂ，６０Ａに図示しな
い偏芯ピンを挿入し回転させることによって、第１保持
プレート２５を拡散レンズ２４方向に前後アジャスト調
整可能になっている。

【００１０】次に、受光部３０の調整について説明す
る。受光部３０を構成する回路基板３３には、長穴３３
Ａが２箇所設けられ、図示しない調整ノブ（偏芯ノブ）
によって前後，左右（Ｘ，Ｙ）方向にアジャスト調整可
能になっている。ＣＣＤ３２も同様に動作する。アジャ
スト調整によって、光源部２０から発光された拡散平行
光がＣＣＤ３２の受光素子に平行に受光するように位置
決めされる。２６はＬＤ光源２１の固定用板バネであ
る。ＬＤ光源２１を板バネ２６によって第２保持プレー
ト２３に押し付け、光源の位置決め、放熱性能を向上さ
せ、安定した光学特性を確保している。

【００１１】裏板７０は、ハーフミラー４０から照射す
る光を外部に遮蔽するためと、防塵，機械的な外力に対
抗する保護材である。回路基板２２，３３，第１保持プ
レート２５，第２保持プレート２３，裏板７０は、締結
部材によって締結される。読取レンズ３１は図示しない
締結部材により締結される。保護部材５０，ハーフミラ
ー４０，及び、拡散レンズ２４は、図示しない固定部材
例えば接着剤により固定される。筐体６０はＰＣ＋ガラ
ス２０％、色は黒の成形品で、寸法精度は環境に影響さ
れない。

【００１２】図５乃至図７は、光学ユニットの位置調整
機構を示す図で、図５は平面担当概略構成図、図６は前
面担当概略構成図、図７は全体構成を示す概略断面構成
図で、光学ユニット１２Ａ（１２Ｂ）の筐体６０の両端
部に図示しない位置決め用のボスとネジ穴が形成され、
そこに、Ｌ形をしたブラケット側板（：右）６１とブラ
ケット側板（：左）６２が締結手段にて締結されてい
る。側板６１，６２は、光学基準０００の平面軸上の位
置に半抜き６１Ａ，６２Ａが形成されており、また、同
一面に締結用のネジ穴が形成される。６３は、コの字を
したブラケット光学ユニット（：前）である。両側面の
光学基準０００平面軸上の位置に半抜き用の穴６３Ａが
形成され、ブラケット側板（：右，左）６１，６２の半
抜きと勘合する。同一面に、締結用の長穴と図示しない
調整ノブ（偏芯ノブ）用の長穴が明いている。一方の面
は、光軸中心軸上に半抜き６３Ｂが形成され、その両端
にネジ穴が形成される。

【００１３】６４は光学ユニット１２Ａ（１２Ｂ）を保
持するＬ形をした固定板で、この固定板６４の縦側の面
の光学中心軸上に長穴６４Ａが明いていて、ブラケット
光学ユニット（：前）６３の半抜き６３Ｂと係合する。
その両端に締結するための長穴、６４Ｂ、そして、図示
しない調整ノブ（偏芯ノブ）用の長穴が明いている。２
箇所の平らな面は、各々下に半抜きを形成し、タッチパ
ネル１１のフレーム１１Ａに４５°の角度で位置決めさ
れ締結部材で固定される。光学ユニット１２Ａ，１２Ｂ
は、基準位置０００を中心に矢印方向に回動および上下
動が可能になり、図示しない調整ノブ（偏芯ノブ）で、
さらに微少な調整が可能になる。固定は締結部材で行い
確実な固定ができる。位置基準が基準軸上にあるため光
学的にずれによる影響はない。

【００１４】図７において、１は表示体内部に表示ユニ
ット（例えば、液晶プロジェクター）を搭載したリアプ
ロジェクターである。リアプロジェクター１は表示部
に、フレネルレンズ３，拡散レンズ４が凹状に密着して
配置している。その表面に透明で平面なガラスからなる
タッチパネル１１が配置されている。このタッチパネル
１１の外周１１Ａは一定の傾斜をした形状をしていて、
保持部材５により傾斜部１１Ａを押圧し、位置決め保持
している。また、保持部材５は先端がタッチパネル１１
より低い位置にある。２は筐体、６は外装である。タッ
チパネル１１は化学的（ケミカル処理），熱的（風冷強
化）、さらに、機械的（合わせガラス）の処理をして強
化してもよく、また、外周は、傾斜の他に、段付形状に
してもよい。材質は、ガラスと限定せず、アクリル板の
高分子材料でもよい。構成はリアプロジェクタータイプ
に限定せず、例えば、ＰＤＰパネルにも適応可能であ
る。

【００１５】本発明の特徴を要約すると、次下の通りで
ある。 （１）光学ユニット１２Ａ（１２Ｂ）は、光源部２０と
受光部３０の光軸が合致するように、また、光学特性が
最良の状態になるように調整機構にて調整され、ユニッ
トにて品質を確保する。 （２）光学ユニット１２Ａ（１２Ｂ）は光軸をアジャス
ト機構により、タッチパネル１１の表面上に対して、走
査できる。また、傾斜部１１Ａでタッチパネル１１を保
持しているので、障害物がないので光軸とタッチパネル
の隙間をなくすことができる。 （３）ＰＤＰパネルの表示体をタッチパネルとして兼用
する。 （４）ＰＤＰパネルは、表面は平面になっているので、
この面をタッチパネルとして用いる。 （５）タッチパネルは、透明な平面部材である。 （６）平面部材はガラスである。 （７）平面部材は、表示体の表示部と兼用する。 （８）表示体はＰＤＰである。 （９）後方に表示ユニットを持ち前面に拡大表示する表
示体の表面部に平面部材を配置している。

【００１６】

【発明の効果】リアプロジェクターの表面は必然的に凹
構造なので、表面にガラス（タッチパネル）をおいて平
面にすることにより、誤検知防止できる。その際、タッ
チパネルの周囲の厚さを変化させ、その部分に保持部材
を配置することで、保持部材が障害物にならないため、
光軸とタッチパネルの隙間をなしにでき、検出精度が向
上する。平面部材は、表示体、例えば、ＰＤＰパネルの
表示部と兼用することで、部材が不要になり、Ｃ／Ｄ装
置の小型化，軽量化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による座標入力装置の全体構成を説明
するための要部概略構成図である。

【図２】 光学ユニットの一例を説明するための平面担
当概略構成図である。

【図３】 光学ユニットの一例を説明するための正面担
当概略構成図である。

【図４】 光学ユニットの一例を説明するための後面担
当概略構成図である。

【図５】 光学ユニットの位置調整機構を示す平面担当
概略構成図である。

【図６】 光学ユニットの位置調整機構を示す前面担当
概略構成図である。

【図７】 光学ユニットの位置調整機構を示す全体概略
構成図である。

【図８】 リアプロジェクタータイプの表示体をタッチ
パネルとする場合の一例を説明するための要部概略構成
図である。

【符号の説明】

１…リアプロジェクター、２…タッチパネル表面、３…
フレネルレンズ板、４…拡散レンズ（レンチキラーレン
ズ）板、１１…タッチパネル、１１Ａ…タッチパネル１
１の周囲部（厚さの異なる部分）、１２Ａ，１２Ｂ…光
学ユニット、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…反射部材、１４
…演算部、１５…インターフェース部、２０…光源部、
２１…ＬＤ光源、２２，３３…回路基板、２３…第２保
持プレート、２４…拡散レンズ、２５…第１保持プレー
ト、２６…板バネ、３０…受光部、３１…読取レンズ、
３２…ＣＣＤ、４０…ハーフミラー、５０…保護部材、
６０…筐体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タッチパネルの異なる位置に設置され、
   タッチパネル面にほぼ平行に、かつ、設置位置を中心に
   光を射出する光源部と、該光源部からの光を光源部に向
   けて反射する反射部と、前記光源部の設置位置に設置さ
   れ、前記反射部からの反射光を受光する受光部とを有
   し、前記光源部と受光部を１つの光学ユニットとし、該
   光学ユニットと前記反射部との間の光路中に光遮蔽物を
   挿入して光路を遮蔽したときに、その遮蔽された位置を
   検出する座標入力装置において、前記タッチパネルを形
   成する平面部材の周囲の厚さを異ならせ、その厚さの異
   なる周囲一部分に該タッチパネルを保持するための保持
   部材を配置し、該保持部材にて該タッチパネルの周囲部
   分を保持し、該保持部材が前記平面部材の表面から突出
   しないようにしたことを特徴とする座標入力装置。