JP3554859B2 - 遮光スリット付き受光素子及び光学式タッチパネル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光素子と対とされて、発光素子からの光線を受光する受光素子の前面に、外乱光線の入射を防止すべく配置される遮光スリットに関し、特にそのような遮光スリットを一体に具備した受光素子及び光学式タッチパネル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的にタッチ操作位置を検出する光学式タッチパネル装置においては、タッチ操作される操作面上に、その操作面の縦方向と横方向とにそれぞれ複数の平行光路が構成され、それら光路群の遮断状態によって操作位置を検出するものとなっており、操作面を挟んで発光素子と受光素子とが縦方向、横方向にそれぞれ対向されて配列されている。
この種の光学式タッチパネル装置においては、発光素子以外からの外乱光線が受光素子に入射すると、検出すべき発光素子からの光線が認識できなくなり、例えばタッチ操作によって発光素子からの光線が遮断されているにもかかわらず、それを検出することができないといったような状況が生じ、位置検出が不能になるといった問題が発生する。
【０００３】
このような外乱光線は光学式タッチパネル装置の操作面上から入射して受光素子に到達してしまうものであり、従ってこのような外乱光線による誤動作を防止すべく、従来においては例えば受光素子の前面側に外乱光線を遮るための遮光体を設けたり、あるいは受光素子の配置位置を操作面の端縁から離れた位置に、つまり外乱光線が入射しない奥まった位置にするといったことが行われていた。
図７は遮光体が設けられた従来の光学式タッチパネル装置の要部構造を示したものであり、図中、１１は上面が操作面１１ａとされた保護板、１２はベゼル、１３は可視光線をカットするフィルタを示す。なお、図には示していないが、保護板１１の下には例えば液晶素子等の表示素子が配設されている。
【０００４】
発光素子１４及び受光素子１５はそれぞれプリント基板１６上に実装されており、図に示したように操作面１１ａを挟んで互いに対向するように配置されている。図中、１７は発光素子１４から発光された位置検出用の光線を示す。なお、これら発光素子１４及び受光素子１５は操作面１１ａの縦横の辺にそれぞれ沿って所要数配列されている。
遮光体１８はベゼル１２の内面側に配設され、その一端がフィルタ１３の内面に沿って所定量延びた（突出した）形状とされており、フィルタ１３の一部を遮蔽する構造とされている。
【０００５】
この遮光体１８により、操作面１１ａ上から入射する、つまり受光素子１５の光軸に対して傾いた方向から入射する外乱光線１９は図７Ｂに示したように遮断され、受光素子１５への外乱光線１９の入射を防止できるものとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示したような遮光体１８を用いる従来の光学式タッチパネル装置においては、受光素子１５が実装される側のパネル枠部の大きさがかなり大きくなるという欠点があった。
即ち、受光素子１５の光軸に対し、入射角θが例えば３°以上の外乱光線１９を遮光しようとすると、図７Ｂ中に示したように、光線が透過する部分の幅（遮光体１８の下端位置１８ａから受光素子１５の受光面下端位置１５ａまでの垂直距離）をＤ′とし、これら位置１８ａ,１５ａ間の水平距離をＬ′として、Ｄ′を例えば１．５ｍｍとすると、Ｌ′は約２８ｍｍも必要となる。
【０００７】
一方、遮光体１８を設けない場合には、受光素子１５を操作面１１ａからさらに奥まった位置に位置させなければならず、受光素子１５が実装される側のパネル枠部がさらに大きくなるという問題があった。
この発明の目的は上述した問題に鑑み、光軸に対して傾いた方向からの外乱光線の入射を防止でき、光軸方向の長さ（大きさ）を小さくできる遮光スリットを具備した受光素子を提供することにあり、さらにそのような遮光スリット付き受光素子を備えた光学式タッチパネル装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、光軸に対して傾いた方向からの外乱光線の入射を防止する遮光スリットが前面部に一体形成されてなる受光素子は、遮光スリットが上記光軸と平行に等間隔に配置された複数の平板部によって、上記光軸に対する外乱光線の傾き方向に少なくとも３段の空隙が構成されてなるものとされ、上記平板部及び前面部が共に樹脂製とされて二色成形により一体形成されているものとされる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、操作面を挟んで発光素子と受光素子とが対向配列されて操作面上に縦横に光路群が形成され、それら光路群の遮断状態によって操作面への操作位置を検出する構成とされた光学式タッチパネル装置において、各受光素子は、その前面部に遮光スリットが一体形成されたものとされ、その遮光スリットは受光素子の光軸と平行に等間隔に配置された複数の平板部によって上記操作面と垂直方向に少なくとも３段の空隙を構成するものとされ、上記平板部及び前面部は共に樹脂製とされて二色成形により一体形成されているものとされる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明に先だって考えた遮光スリットの一構成例を示したものである。この例では遮光スリット２１は多数の円筒状をなす細径のパイプ２２が束ねられて互いに接着固定されてなるものとされる。
この遮光スリット２１は受光素子の前面に配置され、つまり受光素子の受光面と対向されて配置され、パイプ２２の軸が受光素子の光軸と平行とされて使用されるもので、光軸に対して傾いた方向から受光素子に入射する外乱光線のその傾き方向にパイプ２２が少なくとも３段の層を構成しているものとされる。
【００１１】
パイプ２２は例えば樹脂製とされ、光を吸収・散乱する材質とされる。一例をあげれば黒色のＡＢＳ樹脂等が使用される。図中、黒塗りで示した部分は接着層２３を示す。接着剤としては例えばエポキシ系接着剤が使用される。
この遮光スリット２１によれば、受光素子と光軸が一致されて対向配置された発光素子から発光された光線は各パイプ２２の軸に対し、ほぼ角度０°で入射し、そのままパイプ２２の中空空間を通って受光素子の受光面に到達する。一方、外乱光線はパイプ２２の軸に対し、傾きをもって入射するため、パイプ２２によって吸収・散乱され、つまり遮光されて受光素子に入射しないものとなる。なお、パイプ２２の径（内径）及び長さは遮光すべき外乱光線の入射角に対応して選定される。
【００１２】
一方、図２は遮光スリットの他の構成を示したものである。この例では遮光スリット２４は角筒部２５とその筒内に一体形成された複数の平板部２６とよりなるものとされる。
複数の平板部２６は互いに平行とされ、かつ角筒部２５の軸に平行に配置されて筒内空間を等分に仕切るものとされ、角筒部２５とこれら平板部２６とによって少なくとも３段の空隙２７が構成されているものとされる。
この遮光スリット２４は例えば樹脂成形によって形成される。使用材料としては前述したパイプ２２と同様、黒色のＡＢＳ樹脂等が用いられる。なお、樹脂製ブロックにエンドミル等で空隙（矩形状の穴）２７を加工・形成するといった機械加工によって形成することも可能である。
【００１３】
図３は上述した遮光スリットの使用形態の一例として、光学式タッチパネル装置の受光素子の前面に、図２に示した構成の遮光スリット２４を配置した例を示したものである。なお、図７と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
遮光スリット２４はプリント基板１６上に搭載されており、この例では４段の空隙２７を具備するものとされている。角筒部２５の軸、つまり空隙２７の貫通方向は受光素子１５の光軸と平行とされている。
【００１４】
発光素子１４から発光された光線１７は角筒部２５の軸に対し、ほぼ角度０°で入射するため、この遮光スリット２４の空隙２７を通過して受光素子１５に入射する。
ここで、図３Ｂに示したように遮光スリット２４の長さをＬ、各空隙２７の幅をＤとすると、受光素子１５の光軸に対して、ｔａｎθ＝Ｄ／Ｌで表わされる角度θ以上で入射する光線は受光素子１５に入射しないものとなる。
今、入射角θが３°以上の外乱光線１９を遮光する場合を考えると、Ｄを０．３ｍｍとした場合、Ｌは５．７ｍｍとなる。図７に示した遮光体１８を用いる場合のＬ′はこのＬと等価的に取り扱うことができ、つまり従来においてはＬが約２８ｍｍも必要であったのに対し、この例では５．７ｍｍでよいことになり、よってその分、パネル枠部の大きさを小さくすることができるものとなる。なお、Ｄを０．３ｍｍより小さい値に選定すれば、さらにＬを小さくすることができ、よってさらにパネル枠部の大きさを小さくすることができる。
【００１５】
遮光スリット２４の平板部２６の厚さは例えば０．１ｍｍ程度に選定されるが、この厚さは受光効率の点で極力小さくするのが好ましい。
上記においては、角筒部２５と平板部２６とよりなる遮光スリット２４を光学式タッチパネル装置に配置した例を説明したが、この遮光スリット２４に替えて図１に示したパイプ２２が束ねられてなる遮光スリット２１を配置してもよい。この場合のパイプ２２の径は例えば外径０．５ｍｍ、内径０．３ｍｍとされる。
一方、図４は各受光素子毎にそれぞれ遮光スリットを個別に配置するのではなく、例えば光学式タッチパネル装置の操作面１１ａの一つの辺に沿う受光素子１５の配列全体に渡って長尺のブロック状をなす遮光スリット３１を配置するようにした例を示したものである。
【００１６】
この例では、遮光スリット３１は各受光素子１５の受光面と対向する部分に、それぞれ少なくとも３段の空隙（矩形状の穴）３２を具備するものとなっており、この空隙３２は図２に示した遮光スリット２４の空隙２７と対応し、同様に機能するものとされる。
なお、受光素子１５が実装されているプリント基板１６は、この例ではその板面が操作面１１ａと垂直とされており、遮光スリット３１は図には示していないが、例えばその両端がこのプリント基板１６にネジ止め固定されて取り付けられるものとなっている。この際、各受光素子１５は遮光スリット３１に形成されている凹部３３にそれぞれ収容されるものとなっている。
【００１７】
ここで、上記における受光素子１５の構造について簡単に説明する。
受光素子１５はこの例では図５に示したように、ベース４１上に受光素子チップ４２が搭載され、そのチップ４２の電極４３とベース４１上の電極４４とがワイヤボンディングにより接続され、そのワイヤ４５及びチップ４２が樹脂モールド体４６に内蔵されてなるもので、この樹脂モールド体４６は透明体とされ、そのチップ４２と対向する上面に樹脂レンズ４７を一体に具備するものとなっている。
【００１８】
入射光線は樹脂レンズ４７によって集光されてチップ４２に到達し、即ちこの樹脂レンズ４７部分が受光面を構成している。
図中、４８はプリント基板等への実装用の電極を示し、この例ではプリント基板の板面に対し、樹脂レンズ４７が上向き、横向きの両方の実装形態をとれるように、図には示していないが、ベース４１の下面から側面にかけて、つまりＬ字状に電極４８が設けられている。
次に、この発明による遮光スリット付き受光素子の実施例について説明する。
図６は図５に示したような構造を有する受光素子に遮光スリットを一体形成した例を示したものである。
【００１９】
この例では受光素子の前面部、つまり樹脂レンズ４７部分に光軸と平行に複数の平板部５１が一体形成されたものとなっている。
平板部５１は光を吸収・散乱する材質で形成され、例えば黒色のＡＢＳ樹脂等の樹脂製とされる。従って、透明の樹脂モールド体４６と二色成形することによって、このような遮光スリット付き受光素子５２を形成することができる。
複数の平板部５１は等間隔に配置されており、これら平板部５１によって少なくとも３段の空隙５３が構成される。この空隙５３は図２における空隙２７と同様に機能し、即ち光軸に対して傾いた方向からの外乱光線の入射を防止できるものとなっている。
【００２０】
図３に示したような受光素子１５と遮光スリット２４との組み合わせに替えて、このような遮光スリット付き受光素子５２を光学式タッチパネル装置に組み込めば、パネル枠部の大きさを大きくすることなく、外乱光線の入射を防止でき、かつ部品点数を削減できるものとなる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば小型かつ簡易な構造で、光軸方向の長さを小さくでき、外乱光線を良好に遮光することができる遮光スリット付き受光素子を得ることができる。
さらに、このような遮光スリット付き受光素子を光学式タッチパネル装置に配置する構成を採用することにより、外乱光線による誤動作を防止すべく、例えば遮光体が設けられている従来の光学式タッチパネル装置に比し、受光素子を大幅に操作面側に近づけることができ、つまり受光素子が配置されている側のパネル枠部の大きさを大幅に小さく（短かく）することができ、よって光学式タッチパネル装置の小型化を図ることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に先だって考えた遮光スリットの一例を示す斜視図。
【図２】この発明に先だって考えた遮光スリットの他の例を示す斜視図。
【図３】Ａは図２の遮光スリットの使用形態を説明するための図、Ｂはその要部拡大図。
【図４】Ａは複数の受光素子に渡る遮光スリットの使用形態を説明するための図、ＢはＡにおける遮光スリットの正面図、Ｃはその遮光スリットの配置構造を説明するための図。
【図５】受光素子の構造を説明するための図。
【図６】請求項１の発明の実施例を示す断面図。
【図７】Ａは従来の光学式タッチパネル装置において、遮光体が設けられた構成を説明するための図、Ｂはその要部拡大図。

Claims (2)

1. 光軸に対して傾いた方向からの外乱光線の入射を防止する遮光スリットが前面部に一体形成されてなる受光素子であって、
   上記遮光スリットは上記光軸と平行に等間隔に配置された複数の平板部によって、上記光軸に対する上記外乱光線の傾き方向に少なくとも３段の空隙が構成されてなるものとされ、
   上記平板部及び前面部は共に樹脂製とされて二色成形により一体形成されていることを特徴とする遮光スリット付き受光素子。
2. 操作面を挟んで発光素子と受光素子とが対向配列されて操作面上に縦横に光路群が形成され、それら光路群の遮断状態によって操作面への操作位置を検出する構成とされた光学式タッチパネル装置において、
   上記各受光素子は、その前面部に遮光スリットが一体形成されたものとされ、
   上記遮光スリットは上記受光素子の光軸と平行に等間隔に配置された複数の平板部によって上記操作面と垂直方向に少なくとも３段の空隙を構成するものとされ、
   上記平板部及び前面部は共に樹脂製とされて二色成形により一体形成されていることを特徴とする光学式タッチパネル装置。

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