JP2003091355A

JP2003091355A - 座標検出装置

Info

Publication number: JP2003091355A
Application number: JP2001281826A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Matsuura; 康樹松浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】遮蔽物の検出精度の向上が図れる座標検出装
置を提供する。【解決手段】タッチパネル３のパネル面３ａに沿って
扇状に拡散された光Ｌを照射する照射部４と、照射部４
からの光を再帰的に反射する再帰反射部７と、再帰反射
部７からの反射光Ｃを受光する受光部１４とを備え、遮
蔽物１２で光Ｌを遮蔽したときに、その遮蔽された位置
を検出する座標検出装置１において、再帰反射部７は、
パネル面３ａに向けて所定の角度で傾斜する再帰反射板
１９ｂを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タッチパネルのパ
ネル面上に接触した指やペン等の遮蔽物の位置を光学的
に検出する座標検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の座標検出装置２００は、図１５
に示すように、光ユニット２０１からタッチパネル２０
３のパネル面２０３ａに沿って光Ｌを照射し、タッチパ
ネル２０３上の指やペン等の遮蔽物の影を、再帰反射板
２０５によって帰ってきた反射光を受光した光ユニット
２０１により検出し、その位置を三角測量を使って割り
出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、光ユニット２
０１から扇状に且つパネル面２０３ａに平行に拡散され
た光Ｌは、光線単位で考えると、再帰反射板２０５へは
それぞれ異なる入射角により入射する。また、それぞれ
の光線が反射板２０５に到達する光路長も異なる。この
ため、光ユニット２０１が、再帰反射板２０５からの反
射光を受光したときの受光特性は、非常に大きな強弱を
有し、場合によっては、光ユニット２０１の受光部が受
光できる光量の限界を超えて飽和してしまうことがある
（図１１参照）。この飽和部分があると、指やペン等の
任意の遮蔽物で光を遮蔽したときに、ディップするレベ
ル（受光特性が低下するレベル）が飽和部分と飽和して
いない部分とで異なってしまうので、遮蔽物の検出精度
が低下してしまうという課題がある。

【０００４】そこで、本発明は、遮蔽物の検出精度の向
上が図れる座標検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、タッチパネルのパネル面に沿って扇状に拡散された
光を照射する照射部と、照射部からの光を再帰的に反射
する再帰反射部と、再帰反射部からの反射光を受光する
受光部とを備え、遮蔽物で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検出装置において、再帰反
射部は、パネル面に向けて所定の角度で傾斜する再帰反
射板を備えることを特徴とする。

【０００６】この請求項１に記載の発明では、パネル面
に向けて所定の角度で傾斜する再帰反射板を備えること
で、発光部から照射された光が所定の角度をもって再帰
反射板に照射されることにより、受光部が再帰反射板か
らの反射光を受光したときの受光特性がなだらかに均一
化されるので、電気的なシェーディング補正が充分且つ
有効に作用するので、遮蔽物で光を遮蔽したときのディ
ップ検出精度が向上し、遮蔽物における座標の検出精度
の向上が図れる。また、ニュートラルデンシティフィル
タ等の光量を落とすフィルタ部材を用いなくても良いの
で、構成の簡略化及び部品点数の低減が図れる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求高１に記載
の発明において、再帰反射板は、タッチパネルの周囲に
複数並べられていることを特徴とする。

【０００８】この請求項２に記載の発明では、請求項１
に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、一つ
の大きな再帰反射板を回動したり、再帰反射板を湾曲し
たりすることによって再帰反射板への入射角度を調整し
なくても、各再帰反射板の傾斜角度を変えれば良く、小
さいスペースで再帰反射板への光の入射角度の調整を行
えるので、小型化が図れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しなが
ら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１乃至図３
に示すように、座標検出装置１は、概して、タッチパネ
ル３と、光の照射及び受光を行う光ユニット５と、光ユ
ニット５からの光を再帰的に反射する再帰反射部７とを
備えている。

【００１０】タッチパネル３のパネル面（スクリーン）
３ａは、硝子（ガラス）、又は高透過率を有する高分子
材料により構成され、板金若しくは高分子材料により、
矩形又は箱型に構成された部材により図示しない保持部
材によって保持されている。

【００１１】光ユニット５、５は、タッチパネル３のパ
ネル面３ａに沿って扇状に拡散された光を照射する照射
部４と、再帰反射部７からの反射光を受光する受光部１
４と、ハーフミラー１３とを備えており、タッチパネル
３の下側におけるコーナー部の近傍にそれぞれ配置され
ている。

【００１２】照射部４は、タッチパネル３のパネル面３
ａに沿って光を照射する点光源であるＬＤ９と、ＬＤ９
からの光Ｌを扇状に拡散する拡散レンズ１１とを有して
おり、図４に示すように、ＬＤ９からの光Ｌは、拡散レ
ンズ１１によって例えば、９０°程度の広角扇状に且つ
厚みをもつ平面状に拡散され、ハーフミラー１３を通過
してパネル面３ａに平行に照射される。

【００１３】受光部１４は、結像レンズ１５と、ＣＣＤ
１７とを備えている。図２に示すように、照射部４から
の光Ｌが再帰反射部７で再帰的に反射して反射光Ｃとな
って、ハーフミラー１３に向かい、ハーフミラー１３を
反射した光Ｃは、結像レンズ１５により、ＣＣＤ１７の
結像面にライン状に結像される。

【００１４】左右の光ユニット５、５から扇状の光が照
射されたとき、図３に示すように、タッチパネル３上
に、例えば、指（遮蔽物）１２があり、この指により光
ユニット５５からの光が遮蔽された場合には、その部分
の光線は再帰反射部７に到達しない。即ち、指１２で遮
蔽された部分が影となり、反射光ＣとしてＣＣＤ１７に
結像されない。この場合において、左右の光ユニット
５、５のそれぞれのＣＣＤにて、何番目の画素が結像さ
れていないのかわかることにより、三角法の原理により
指１２の座標が検出されるようになっている。尚、本実
施の形態では、遮蔽物として、指を挙げたが、これに限
定されず、ペン、鉛筆などであっても良い。

【００１５】再帰反射部７は、複数の再帰反射板１９
ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ・・・によって構成されて
おり、タッチパネル３の左側、上側、及び右側を囲うよ
うに設けられている。本実施の形態では、再帰反射板１
９ａは、図５に示すように、再帰特性を持つ再帰反射シ
ート２１と、板金等で構成される第１取り付け部材２６
とで構成されている。即ち、再帰反射板１９ａは、再帰
反射シート２１の張り付け面２１ａを、第１取り付け部
材２６の貼り付け部２６ａに貼り付けることによって構
成され、貼り付け部２６ａの再帰反射シート２１の再帰
反射面２１ｂが、照射部４からの光Ｌを受けるようにな
っている。

【００１６】本実施の形態では、再帰反射シート２１
は、いわゆるガラスビーズタイプのものを用いている。
即ち、図６に示すように、再帰反射シート２１は、表面
フィルム２４と、ガラスビーズ２５と、接着剤２６とで
構成され、ガラスビーズ２５の反射層２５ａが、照射部
４からの光Ｌを再帰的に反射する。

【００１７】尚、再帰反射シート２１としては、図７に
示すように、表面フィルム２４と、コーナーキューブ３
０と、接着剤２６とで構成されるいわゆるビーズタイプ
のものを用いても良く、この再帰反射シート２１におい
ては、コーナーキューブ３０の反射層３０ａが、照射部
４からの光Ｌを再帰的に反射する。

【００１８】また、他の再帰反射板１９ｂ、１９ｃ・・
・も再帰反射板１９ａと同様な構成であり、図５に示す
ように、再帰反射板１９ｂは、再帰反射シート２１と、
第２取り付け部材２７とにより構成され、再帰反射板１
９ｃも再帰反射シート２１と、第３取付部材２８とによ
り構成されている。尚、再帰反射板１９ａ、１９ｂ、１
９ｃ・・・は略同様な構成であるので、本実施の形態で
は、再帰反射板１９ａ、１９ｂ、１９ｃのみ説明し、他
の再帰反射板については符号及びその説明を省略する。

【００１９】図８及び図９に示すように、再帰反射板１
９ａの第１取付部材２６は、その基部２６ｂにねじ穴２
６ｃが形成されている。同様に、再帰反射板１９ｂに
は、その第２取付部材２７の基部２７ｂにねじ穴２７ｃ
が形成され、再帰反射板１９ｃには、その第３取付部材
２８の基部２８ｂにねじ穴２８ｃが形成されている。こ
れら再帰反射板１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、ねじ３３に
よってタッチパネル３の上側の縁部に固定されている。

【００２０】本実施の形態では、再帰反射板１９ａの第
１取付部材２６は、図５及び図９に示すように、その取
付部２６ａと基部２６ｂとが面一であり、タッチパネル
３のパネル面３ａの鉛直方向に沿って設けられている。
これに対し、再帰反射板１９ｂの第２取付部材２７で
は、取付部２７ａが基部２７ｂに対して所定角度を有す
るように曲げられており、タッチパネル３のパネル面３
ａに向けて傾斜している。また、再帰反射板１９ｃの第
３取付部材２８も、その取付部２８ａが第２取付部材２
７の取付部２７ａよりも大きな角度で曲げられており、
タッチパネル３のパネル面３ａに向けて傾斜している。

【００２１】ここで、図１に示すように、右側の光ユニ
ット５により、例えば、略９０°の扇状に拡散された光
が照射された場合において、この光をある分割された範
囲で考えると、各再帰反射板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、
１９ｄ・・・へは、それぞれθ１〜θｎの入射角度を有
する。

【００２２】一般に、再帰反射板の再帰特性は、図１２
に示すように、入射角が大きいほど強く、入射角が小さ
いほど弱くなる。即ち、入射角が大きい部分の受光特性
は高くなり、入射角が小さい部分の受光特性は低くな
る。また、図１３に示すように、扇状に拡散された光Ｌ
は、光軸から広角になるに従って、強度が低下する。
尚、図１２は横軸に入射角度をとり、縦軸に反射率をと
ったグラフであり、入射角度に対する再帰反射シートの
反射率を示している。また、図１３は、横軸に入射角度
をとり、縦軸に光強度をとったグラフであり、再帰反射
板で反射された光の受光特性を示している。

【００２３】これらの要因から、受光部１４が再帰反射
部７からの反射光Ｃを受光したときの受光特性は、図５
の破線に示すように、非常に大きな強弱を有し場合によ
っては飽和してしまう。この飽和部分があると、遮蔽物
１２で光Ｌを遮蔽した場合に、ディップするレベル（図
１１のニ点鎖線参照）が飽和部分と飽和していない部分
とで変わったり、電気的なシェーディング補正が座標検
出範囲において、充分に検出できず、検出精度が低下し
てしまう。

【００２４】本実施の形態では、再帰反射板１９ｂ、１
９ｃは、図１１に示すように、受光特性が飽和状態にあ
る部分、若しくは受光特性が著しく高い部分に該当する
範囲にあり、これら再帰反射板１９ｂ、１９ｃによる光
の反射特性が強い。尚、図１１は、横軸に入射角度をと
り、縦軸に受光特性をとり、再帰反射板への入射角度と
受光部の受光特性との関係を示すグラフである。

【００２５】しかし、本実施の形態では、上述のよう
に、再帰反射板１９ｂの取付部２７ｂをパネル面３ａに
向けて傾斜させており（パネル面３ａの鉛直方向を基準
として所定角度で傾斜させており）、再帰反射板１９ｃ
の取付部２８ａをパネル面３ａに向けて傾斜させてい
る。即ち、それぞれの取付部２７ａ、２８ａに貼り付け
られた再帰反射シート２１がパネル面３ａに向けて傾斜
することにより、再帰反射板１９ｂ、１９ｃの反射特性
を弱くしている。言い換えれば、図１０に示すように、
受光特性の低い部分に合わせるように、再帰反射板１９
ｂ、１９ｃの傾斜角度θ２、θ３を調整している。尚、
他の再帰反射板においても、受光特性の低い部分に合わ
せるように、その傾斜角度を調整している。

【００２６】このように、パネル面３ａの鉛直方向を基
準に所定の角度で傾斜する再帰反射板１９ｂ、１９ｃを
設けることで、発光部４から照射された光Ｌが、図１０
に示すように、所定の角度θ２、θ３をもって再帰反射
板１９ｂ、１９ｃに照射されることにより、受光部１４
が再帰反射板１９ｂ、１９ｃからの反射光Ｃを受光した
ときの受光特性が、図１１の実線で示すように、なだら
かに均一化され、電気的なシェーディング補正が充分且
つ有効に作用するので、遮蔽物１２で光Ｌを遮蔽したと
きのディップ検出精度が向上し、座標検出精度の向上が
図れる。また、ニュートラルデンシティフィルタ等の光
量を落とすフィルタ部材を用いなくても良いので、構成
の簡略化及び部品点数の低減が図れる。尚、図１１にお
いて、２点鎖線の囲み部分は、図１のＡ部を示してい
る。

【００２７】ここで、受光特性を均一化させるために、
例えば、図１４に示すように、分割されていない一つの
再帰反射板１００を設けた場合においては、再帰反射板
１００を支点を中心に破線や一点鎖線の位置に回動した
り、或いは、略くの字型の再帰反射板１０１や、湾曲形
状の再帰反射板１０２を設けたりすることにより、照射
部４からの光Ｌの入射角度を調整することが考えられる
が、この場合において、再帰反射板１０１の回動スペー
スや、再帰反射板１０１、１０２の設置スーペスが必要
となり、座標検出装置１が大型化してしまうとともに、
一つの大きな再帰反射板に対して、部分的に違った角度
を設けるのは加工上困難である。

【００２８】これに対し、本実施の形態では、再帰反射
部７は、複数の再帰反射板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・
・をタッチパネル３の周縁に沿って設けるだけであり、
設置スペースを多く取る必要がないので小型化が図れる
とともに、傾斜角度の異なる再帰反射板を並べるだけで
良いので、構成が簡単である。

【００２９】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形
が可能である。例えば、本実施の形態では、複数の再帰
反射板１９ａ、１９ｂ、１９ｃをタッチパネル３の周囲
に並べたが、１枚の再帰反射板をタッチパネル３の上
側、及び左右側に配置し、この再帰反射板をパネル面３
ａに向けて所定角度傾斜させても良い。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、パネル面に
向けて所定の角度で傾斜する再帰反射板を備えること
で、発光部から照射された光が所定の角度をもって再帰
反射板に照射されることにより、受光部が再帰反射板か
らの反射光を受光したときの受光特性がなだらかに均一
化されるので、電気的なシェーディング補正が充分且つ
有効に作用するので、遮蔽物で光を遮蔽したときのディ
ップ検出精度が向上し、遮蔽物における座標の検出精度
の向上が図れる。また、ニュートラルデンシティフィル
タ等の光量を落とすフィルタ部材を用いなくても良いの
で、構成の簡略化及び部品点数の低減が図れる。

【００３１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明と同様な効果を奏するとともに、一つの大きな
再帰反射板を回動したり、再帰反射板を湾曲したりする
ことによって再帰反射板への入射角度を調整しなくて
も、各再帰反射板の傾斜角度を変えれば良く、小さいス
ペースで再帰反射板への光の入射角度の調整を行えるの
で、小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る座標検出装置を概略的に示す平面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】タッチパネル上に指がある状態を概略的に示す
断面図である。

【図４】ＬＤからの光が拡散レンズにより扇状に拡散し
ている状態を示す平面図である。

【図５】再帰反射板を示す分解斜視図である。

【図６】再帰反射シートの構成を示す図である。

【図７】再帰反射シートの変形例を示す図である。

【図８】タッチパネルに対する再帰反射板の取付を説明
する分解斜視図である。

【図９】タッチパネルの縁部に取り付けられた再帰反射
板を示す側面図である。

【図１０】再帰反射板に対する入射角度の違いを説明す
る図である。

【図１１】再帰反射板への光の入射角度と、受光部の受
光特性との関係を示すグラフである。

【図１２】再帰反射シートへの光の入射角度と、再起反
射シートの反射率との関係を示すグラフである。

【図１３】再帰反射板への光の入射角度と、光の強度と
の関係を示すグラフである。

【図１４】比較例に係る座標検出装置を示す平面図であ
る。

【図１５】従来にかかる座標検出装置を示す平面図であ
る。

【符号の説明】１座標検出装置３タッチパネル３ａパネル面４照射部１４受光部７再帰反射部１９ａ、１９ｂ、１９ｃ・・・再帰反射板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タッチパネルのパネル面に沿って扇状に
拡散された光を照射する照射部と、照射部からの光を再
帰的に反射する再帰反射部と、再帰反射部からの反射光
を受光する受光部とを備え、遮蔽物で光を遮蔽したとき
に、その遮蔽された位置を検出する座標検出装置におい
て、再帰反射部は、パネル面に向けて所定の角度で傾斜する
再帰反射板を備えることを特徴とする座標検出装置。
【請求項２】再帰反射板は、タッチパネルの周囲に複
数並べられていることを特徴とする請求項１に記載の座
標検出装置。