JP2707600B2

JP2707600B2 - ロータリースキャナー

Info

Publication number: JP2707600B2
Application number: JP12552788A
Authority: JP
Inventors: 博敞高田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-05-23
Filing date: 1988-05-23
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JPH01295214A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は例えばタッチパネル等に用いて好適なロータ
リースキャナーに関する。

〔発明の概要〕

本発明はタッチパネル等に用いて好適なロータリース
キャナーに関し、モータにより回動され、中心に透孔を
有するターンテーブルと、このターンテーブルの透孔上
に載置した光を直角に曲げる光学部材と、ターンテーブ
ルの透孔を通って上記光学部材から出射される光を発光
するための光源とを有し、光学部材に光源から入射する
光軸を光源と光学部材が取り付けられる水平面に直交す
る垂直面に対し、所定角度θ゜傾けると共に光学部材を
ターンテーブル上面に対し上向きにθ/2゜傾けて配設
し、ターンテーブルを回転させることで光源からの光を
走査するようにして、１個のロータリースキャナーでシ
リンドリカルな面を走査出来る様にしたものである。

〔従来の技術〕

従来のロータリースキャナーとして例えば、日本ロボ
ット学会誌、第５巻、第５号、1987年10月、第７頁乃至
第10頁の「線対称な旋回レーザ光を用いた移動ロボット
の位置検出システム」には１本のレーザ光をターンテー
ブル上に載置したプリズムを通じて走査する様にしたロ
ータリー型のスキャナーが開示されている。

このロータリースキャナーの概要を第５図によって説
明する。第５図で（１）はHe−Ne等のレーザ源で回転用
のモータ（２）は中心が中空部（７）とされたダイレク
トモータでターンテーブル（４）を直接駆動する構成と
され、ターンテーブル（４）の中心には透孔（５）が穿
たれ、この透孔（５）の上にはプリズム（６）が載置さ
れている。レーザ源（１）からレンズ（３）及びモータ
（２）の中空部（７）とターンテーブル（４）の透孔
（５）を通して、プリズム（６）の底面に入射したレー
ザ光はプリズムの傾斜面で直角に出射する。依って、モ
ータ（２）でターンテーブル（４）を回転させ、レーザ
源（１）からのレーザ光（８）をプリズム（６）に照射
すれば直角に出射したレーザ光（８）の先端は平面的な
円型の軌跡で走査される。上記文献では時計方向に回転
走査されるレーザ光と反時計方向に回転走査されるレー
ザ光を得る手段が開示されているが、本発明と直接関係
がないので第５図には時計方向に回転走査する光学系の
みを示す。

この様なロータリースキャナーを第６図に示す様にタ
ッチパネル等に用いてパネル面を指先でタッチした位置
を検出するために、本出願人は先にシリンドリカルな曲
面を有するCRT（９）の管面外周上に配設したベズル（1
0）の上面内及び左右側内面に光回帰性反射体（11）を
設けると共にベズル（10）下面内の隅部（12），（13）
に配設した少なくとも２個のロータリースキャナー（1
4），（15）でＡ及びＢで示す範囲の走査を行ない、ロ
ータリースキャナー（14），（15）からのレーザ光を光
回帰性反射体（11）を配設した上面内壁及び左右側内壁
面に沿わせる様にしていた。この様なロータリースキャ
ナーの数はベズル（10）の左右側内壁面及び上面内壁の
奥行を深くすれば少くて済むが、CRT（９）の管面を指
先で指示しにくくなる問題があり、ベズル（10）の奥行
が薄い（深さ）のものでは１個のロータリースキャナー
でシリンドリカルな面を大きな回転角範囲で走査するこ
とは大変難しい問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来構成のロータリースキャナーによれば例え
ばＸ軸に沿う面内の一次元的な走査を行なうことが出来
るが、第６図の如く、CRTのフェース面の様にシリンド
リカルな二次元的な面に沿った走査を１個のロータリー
スキャナーでカバーすることが出来なかった。

本発明は叙上の点に鑑み成されたもので、その目的と
するところは１個のロータリースキャナーでシリンドリ
カルな面の走査が出来るロータリースキャナーを提供し
ようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明ロータリースキャナーは例えば第１図に示され
ている様にモータ（２）により回動され、中心に透孔
（５）を有するターンテーブル（４）と、このターンテ
ーブル（４）の透孔（５）上に載置した光を直角に曲げ
る光学部材（６）と、ターンテーブル（４）の透孔
（５）を通って光学部材（６）から出射される光を発光
するための光源（１）とを有し、光学部材（６）に光源
（１）から入射する光軸を光源（１）と光学部材（６）
が取り付けられる水平面に直交する垂直面に対し所定角
度θ゜傾けると共に光学部材（６）をターンテーブル
（４）上面に対し上向きにθ/2゜傾けて配設し、ターン
テーブル（４）を回転させることで光源（１）からの光
を走査するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば光を直角に曲げる光学部材に入射する
光軸をθ度垂直面に対して傾斜させ、且つこの光学部材
を光軸に対しθ/2度傾けるだけで１個のロータリースキ
ャナーでシリンドリカルな面に沿った走査を行なうこと
が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図について
説明する。

第１図A,Bは本発明のロータリースキャナーを示すも
ので、第１図Ａは平面図、第１図Ｂは要部側断面図を示
している。

第１図A,Bに於いて、光学ブロック（17）内にはレー
ザ源（１）、ホトダイオードの如き受光用の検出器（1
8）及びミラー（19）を有し、上面には焦点レンズ（2
0）が設けられている。焦点レンズ（20）の上面には中
心部に透孔（５）が穿たれたターンテーブル（４）がベ
アリング（21）に対し回動自在に配設され、ベアリング
（21）の軸受部は図示していない固定部に固定されてい
る。ターンテーブル（４）の外周にはベルト（16）の挿
入溝が形成されている。

モータ（２）のモータ軸（2a）にはプーリ（2b）が固
着され、ターンテーブル（４）の外周に形成した挿入溝
とプーリ（2b）間にベルト（16）が掛け渡されている。
又、ターンテーブル（４）上にはプリズム（６）が載置
されている。

本例のロータリースキャナーはモータ（２）、光学ブ
ロック（17）及びベアリング（21）を固定部に取り付け
るに際して、固定基部（22）に垂直に立てた仮の垂線
（23）に対し、所定角度θ度傾斜した状態で固定部に取
り付ける。この角度θはタッチパネルのCRTのフェース
面の曲率やベゼルの上面壁及び左右内壁側の深さによっ
て定められる。ターンテーブル（４）上に載置されたプ
リズム（６）もターンテーブル（４）の面から上向きに
θ/2度傾斜されている。

上述の構成でレーザ源（１）から出射されたレーザ光
はミラー（19）で反射し、焦点レンズ（20）を通じて、
ターンテーブル（４）の透孔（５）を経てプリズム
（６）に達し、プリズム（６）の底面からプリズム
（６）の傾斜面で反射したレーザ光（８）はモータ
（２）の回転によってターンテーブル（４）と共に回転
し、平面的には第１図Ａに示す様に円形に走査（24）さ
れると共に第１図Ｂに示す様にＺ軸方向（25）にも走査
方向が上下動し、全体としてシリンドリカルな走査を行
なうことが出来る。

上述の様にシリンドリカルな走査が出来る理由を第２
図を用いて詳記する。先ず、第２図の様に円錐（26）を
考える。この円錐（26）の底面の半径はr cosθとす
る。この円錐（26）の傾斜角θは小さく、底面の一つの
直径に沿った鉛直面（28）の円錐（26）の傾斜の長さを
γとする。この傾斜の長さｒの先端が走査面（30）走査
中心線（31）に当るものとする。今、鉛直面（28）から
α度離れた半径r cosθで示す位置の垂直面内の円錐（2
6）の傾斜面（29）を考える。ここで、光軸（27）を通
して入射した光が円錐（26）の頂点Ｔで曲げられて走査
面（30）方向に傾斜線（29）に沿って出射し、走査面
（30）の走査中心線（31）より深さ±d₀の値に照射され
たとする。

ここでｌは傾斜線（29）から角度β離れた円錐（26）
の頂点Ｔと走査中心線（31）迄の距離、ｈ及びａは夫々
第２図に示す距離とする。

から角度θを求めることが出来る。

ここで第３図及び第４図に示す様に、実際の10インチ
のCRT（９）に本例のロータリースキャナーを傾けて配
設する場合の傾き角θを求めてみる。

10インチのCRT（９）の水平方向の曲率半径は415mmで
あるが、垂直方向の曲率半径は9000mmで略フラットと考
えてよい。ベズル（10）はこの様なCRT（９）のフェー
ス面の四辺の曲率に沿って囲繞されている。ベズル（1
0）の上面内壁及び左右側面内壁（10U）及び（10L），
（10R）には光回帰性反射体（11）が配設されている。
この光回帰性反射体（11）は直径約70μ程度のガラスビ
ーズを接着剤を介して一層に散布したもので、このガラ
スビーズに入射した光は入射方向にほとんどの光を反射
させる性質を有している。

ベズル（10）の下側内壁（10D）は中央部分を切り欠
くと共に下端縁部（32）の中央部分の内側を第４図示の
如く肉薄部（33）として第１図に示したロータリースキ
ャナー（34）を配設する。ベズルの上下面内壁（10
U），（10D）と左右側内壁（10L），（10R）の深さが5.
5mm、ロータリースキャナー（34）のプリズム（６）の
傾斜部での反射位置（第４図参照）からベズル（10）の
上面内壁（10U）迄の距離はｒ＝164mmであり、ベズル
（10）のコーナ迄の距離Ｓは187mm、水平面からの落ち
込み量d₀は7.5mmであり、この間の角度αは略30゜であ
る。

上述のCRT（９）に於けるα＝30゜,d₀＝7.5,r＝164を
（１）に代入すると、となる。

更に、この様にして求めた傾斜角度θに基づいて、ベ
ズル（10）の内壁に中央部分でレーザ光（８）を第４図
に示す様に水平に照射させるためには、ターンテーブル
上のプリズム（６）はターンテーブル上面に対し略θ/2
度上側にあおる必要がある。この様にすると中央部では
ベズル（10）の上面内壁の（10U）の走査中心線（31）
が通る位置をCRT（９）のフェース面から3mmとしてもCR
T（９）のコーナでは上面内壁（10U）内をシリンドリカ
ルに走査させることが出来た。

即ちＳ＝187で示される位置のレーザ光（８）のＡ点
で水平面（走査中心線位置）からの落ち込み量は22.418
mmであり、これにCRT（９）の垂直方向の曲率の盛り上
がり分を引いても2.126mmとなる。

又、14インチCRTとして、CRT（９）のフェース面の水
平方向の曲率半径660mm、垂直方向の曲率半径が略無限
大（フラット）で、ｒ＝226,S＝260,α＝30度、ベズル
深さ5.5mmの場合では、θの値は12.1度、d₀＝12.5mmと
なり、ポイントＡ点の水平面からの落ち込み量は0.72mm
となるのでベズル（10）の深さを1mm程度増加させた方
が安全である。

本例では叙上の様に構成させたもので極めて簡単な構
造のロータリースキャナー１個でシリンドリカルな面を
走査させることが出来る。よって光回帰性反射対からの
反射光を検出器（18）で電気信号に変換することで、CR
T（９）のフェース面を指で指示した位置の反射光の有
無を容易に検出することが出来る。

本発明のロータリースキャナーはタッチパネルに限定
されることなくシリンドリカルな曲面を走査するスキャ
ナー等に広く、利用可能であり、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

本発明のロータリースキャナーによれば１つのスキャ
ナーでシリンドリカルな曲面を走査することが出来て、
走査光学系も廉価に構成出来る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロータリースキャナーの平面及び側断
面図、第２図は本発明のロータリースキャナーがシリン
ドリカル走査を行なう原理を説明する図、第３図は本発
明のロータリースキャナーの利用方法の一実施例を示す
斜視図、第４図は第３図のＡ−Ａ線に沿った側断面図、
第５図は従来のロータリースキャナーの模式図、第６図
は第５図のロータリースキャナーを用いた従来のタッチ
パネルの斜視図である。（１）はレーザ源、（２）はモータ、（４）はターンテ
ーブル、（５）は透孔、（６）はプリズム、（８）はレ
ーザ光、（17）は光学ブロック、（18）は検出器、（1
9）はミラー、（21）はベアリングである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータにより回動され、中心に透孔を有す
るターンテーブルと、上記ターンテーブルの透孔上に載置した光を直角に曲げ
る光学部材と、上記ターンテーブルの透孔を通って上記光学部材から出
射される光を発光するための光源とを有し、上記光学部材に上記光源から入射する光軸を該光源と該
光学部材が取り付けられる水平面に直交する垂直面に対
し所定角度θ゜傾けると共に該光学部材を上記ターンテ
ーブル面に対し上向きにθ/2゜傾けて配設し、上記ター
ンテーブルを回転させることで光源からの光を走査する
ようにしたことを特徴とするロータリースキャナー。