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
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Description
【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)
- 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。 - 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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