JP4001585B2 - 光走査型タッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、表示画面等の平面上で指示された位置を光学的に検出する光走査型タッチパネルに関する。

パーソナルコンピュータ等の画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操作を行なう場合には、その表示画面上での接触位置（指示位置）を高精度に検出する必要がある。このような座標面となる表示画面上の指示位置を検出する方法として、「キャロル方式」（特許文献１参照）が知られている。この発明は、表示画面の前面の枠に発光素子と受光素子とを対向配置させることによって表示画面の前面に光のマトリックスを構成し、指またはペンの接触による光の遮断位置を検出している。この方法では、高いＳ／Ｎが得られて大型の表示装置に適用を拡張させることも可能であるが、発光素子及び受光素子の配置間隔に検出の分解能が比例するので、検出の分解能を高めるためにはその配置間隔を狭くする必要がある。従って、大画面に対してペン先等のような細い物で接触した場合にもその接触位置を精度良く検出するためには、配置すべき発光素子及び受光素子の数が増大し、構成が大嵩になると共に、信号処理も複雑になるという問題がある。

また、他の光学的な位置検出方法が、特許文献２に開示されている。この発明は、レーザ光線のような絞った光を表示画面の外側から角的に走査し、反射手段を有する専用ペンからの反射光の２つのタイミングから専用ペンが存在する角度をそれぞれ求め、求めた角度を三角測量の原理にあてはめて位置座標を計算にて検出する。この方法では、部品点数を大幅に削減でき、また、高い分解能を有することも可能である。しかしながら、専用の反射ペンを利用しなければならない等、操作性に問題があり、また、人間の指，任意のペン等の位置は検出することができない。

更に他の光学的な位置検出方法が、特許文献３に提案されている。この発明は、表示画面の両側枠に光再帰性反射体を配置し、角的に走査した光線のこの光再帰性反射体からの戻り光を検知し、指またはペンによって光線が遮断されるタイミングから指またはペンの存在角度を求め、求めた角度から三角測量の原理にて位置座標を検出する。この方法では、部品点数が少なくて検出精度を維持でき、指，任意のペン等の位置も検出できる。
米国特許第４，２６７，４４３号明細書 特開昭５７−２１１６３７号公報 特開昭６２−５４２８号公報

しかしながら、特許文献３に示されている発明では、遮断物の大きさまたは位置の影響を受けて、検出された接触位置が実際に接触された位置とずれてしまうことがある。また、指の接触位置を検出する場合、指以外の掌または肘を突いてしまったときには、その掌または肘の位置を接触位置と誤検出し、指の位置を特定できないという問題がある。

また、従来のこの種の装置では、走査光を発光する発光手段が、それが発光する光の光軸が走査面と平行になるように配置されている場合が多く、また反射してきた走査光を受光する受光手段も、その受光する光の指向方向が走査面と平行になるように配置されている場合が多かった。このため、光送受手段が比較的大型化して装置全体の小型化の障害となっている場合が多かった。

更に、表示画面は一般的には矩形（長方形）であり、この種の装置の走査領域も表示画面に合わせて設計される場合が多いが、その場合に表示画面の縁辺に発光手段，受光手段，光走査手段等を平行に配列した配置を採ることにより、装置の小型化が図られることが多かった。しかし、そのような配置を採る場合には、光走査手段による走査光が発光手段，受光手段等に遮られて十分な走査角を得ることが出来ないという問題が生じる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光の遮断物（指示物）の大きさを判定することにより、座標面上への指示を行なった指示物の位置を正確に検出することができると共に、指またはペンを使って位置を指示する際に、掌または肘がタッチしてしまった場合にはその検出位置を無効にすることにより、指またはペンでの正しい指示位置を検出できる光走査型タッチパネルであり、更に、受光素子により、位置検出の開始及び終了のタイミングを容易に決定できる光走査型タッチパネルの提供を目的とする。

本発明の他の目的は、光の遮断物（指示物）の大きさを判定することにより、座標面上への指示を行なった指示物の位置を正確に検出することができると共に、指またはペンを使って位置を指示する際に、掌または肘がタッチしてしまった場合にはその検出位置を無効にすることにより、指またはペンでの正しい指示位置を検出できる光走査型タッチパネルであり、更に、再帰性反射体により、位置検出の開始及び終了のタイミングを決定することが出来る光走査型タッチパネルの提供にある。

更に本発明の他の目的は、発光手段及び受光手段の配置が、光走査手段による走査光が発光手段及び受光手段に付随する構成要素に遮られないように考慮した光走査型タッチパネルの提供にある。

また更に本発明の他の目的は、三角測量の原理に基づく指示物の検出精度を向上させるようにした光走査型タッチパネルの提供にある。

請求項１の光走査型タッチパネルは、タッチ対象として規定された平面の範囲内を指示物でタッチして情報を入力する光走査型タッチパネルであって、前記平面の外側に設けた光再帰性反射手段と、発光手段と、該発光手段が発光する光を前記平面と実質的に平行である面内で光を角的に走査する光走査手段と、該光走査手段により走査される光の前記光再帰性反射手段による反射光を受光する受光手段とをそれぞれ有する少なくとも２組の光送受手段と、前記光走査手段での走査角度及び前記受光手段での受光結果に基づいて、前記指示物にて形成される前記平面での走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、前記少なくとも２組の光走査部による走査光を前記平面への走査に先立って受光する受光器とを備えたことを特徴とする。

このような本発明の光走査型タッチパネルでは、少なくとも２組の光送受手段の内の光走査手段がタッチ対象として規定されている平面と実質的に平行である面内で光を角的に走査し、受光手段がこの走査された光の光再帰性反射手段による反射光を受光する。そして、計測手段が光走査手段での走査角度及び受光手段での受光結果に基づいて指示物によるタッチ対象として規定されている平面上での走査光の遮断範囲を計測することにより、指示物の平面上での位置及びサイズを検出する。更に、少なくとも２組の光走査手段による走査光を平面への走査に先立って受光器が受光する。

請求項２の光走査型タッチパネルは、タッチ対象として規定された平面の範囲内を指示物でタッチして情報を入力する光走査型タッチパネルであって、前記平面の外側に設けた光再帰性反射手段と、発光手段と、該発光手段が発光する光を前記平面と実質的に平行である面内で光を角的に走査する光走査手段と、該光走査手段により走査される光の前記光再帰性反射手段による反射光を受光する受光手段とをそれぞれ有する少なくとも２組の光送受手段と、前記光走査手段での走査角度及び前記受光手段での受光結果に基づいて、前記指示物にて形成される前記平面での走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、前記少なくとも２組の光走査部による走査光を前記平面への走査に先立って前記受光手段に向けて反射する反射手段を備えたことを特徴とする。

このような本発明の光走査型タッチパネルでは、少なくとも２組の光送受手段の内の光走査手段がタッチ対象として規定されている平面と実質的に平行である面内で光を角的に走査し、受光手段がこの走査された光の光再帰性反射手段による反射光を受光する。そして、計測手段が光走査手段での走査角度及び受光手段での受光結果に基づいて指示物によるタッチ対象として規定されている平面上での走査光の遮断範囲を計測することにより、指示物の平面上での位置及びサイズを検出する。更に、少なくとも２組の光走査手段による走査光を平面への走査に先立って反射手段が受光手段に向けて反射する。

請求項３の光走査型タッチパネルは、請求項１又は２において、前記平面が四辺形の表示画面であり、前記光再帰性反射手段が前記表示画面の少なくとも３辺の外側において前記光の走査面に対してその光の反射面を実質的に垂直方向として配置されており、前記２組の光送受手段が前記平面の前記光再帰性反射手段が配置されていない１辺の外側に配置されていることを特徴とする。

このような本発明の光走査型タッチパネルでは、タッチ対象として規定されている平面が四辺形の表示画面であり、光再帰性反射手段が表示画面の少なくとも３辺の外側において光の走査面に対してその光の反射面を実質的に垂直方向として配置されており、２組の光送受手段がタッチ対象として規定されている平面である四辺形の表示画面の光再帰性反射手段が配置されていない１辺の外側から光を送受する。

請求項４の光走査型タッチパネルは、請求項３において、前記平面は長方形であり、前記２組の光送受手段が前記平面のいずれかの短辺に沿って配置されていることを特徴とする。

このような本発明の光走査型タッチパネルでは、タッチ対象として規定されている平面である表示画面が長方形であり、２組の光送受手段が表示画面のいずれかの短辺に沿って配置されており、この表示画面の短辺を基準線として三角測量の原理に基づいて指示物の位置及びサイズの検出が行なわれる。

以上のような本発明の光走査型タッチパネルによれば、指示物によって生じる走査光の遮断範囲を計測するようにしたので、指示物の大きさ（サイズ）を考慮した正しい指示位置を精度良く検出でき、指示物の種類を判定することにより所定の指示物ではない物体による誤検出を防止できると共に、少なくとも２組の光走査手段による走査光を平面への走査に先立って受光素子が受光することにより、位置検出の開始及び終了のタイミングを容易に決定できる。

また本発明の光走査型タッチパネルによれば、指示物によって生じる走査光の遮断範囲を計測するようにしたので、指示物の大きさ（サイズ）を考慮した正しい指示位置を精度良く検出でき、指示物の種類を判定することにより所定の指示物ではない物体による誤検出を防止できると共に、少なくとも２組の光走査手段による走査光を平面への走査に先立って反射手段が受光手段に向けて反射することにより、位置検出の開始及び終了のタイミングを決定することが出来る。

また、本発明の光走査型タッチパネルによれば、発光手段及び受光手段の配置が、光走査手段による走査光が発光手段及び受光手段に付随する構成要素に遮られないように考慮されているため、光走査手段による走査光が走査領域方向へ十分に走査されるという優れた効果を奏する。

更に、本発明の光走査型タッチパネルによれば、タッチ対象として規定されている平面が長方形の表示画面であり、２組の光送受手段が表示画面のいずれかの短辺に沿って配置されているため、この短辺に沿って配置されている２組の光送受手段の間を基準線とする三角測量の原理に基づく指示物の検出精度が向上するという優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による光走査型タッチパネル（以下、本発明装置と言う）の基本構成を示す模式図である。

図１において参照符号１０は、パーソナルコンピュータ等の電子機器におけるＣＲＴまたはフラットディスプレイパネル（ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＥＬ等），投射型映像表示装置等の表示画面であり、本発明装置におけるタッチ対象として規定された平面である。なおこの表示画面１０は本実施の形態では、横方向９２．０ｃｍ×縦方向５１．８ｃｍで対角１０５．６ｃｍの表示寸法を有するＰＤＰ（プラズマディスプレイ）の表示画面として構成されている。後述するように第１の座標面となるこの長方形の表示画面１０の一つの短辺（本実施の形態では右側の辺）の両隅の外側には、発光素子，受光素子，ポリゴンミラー等を含む光学系を内部に有する光送受ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ設けられている。また、表示画面１０の右側の辺を除く３辺、つまり、上下両側の辺及び左側の辺の外側には再帰性反射シート７が設けられている。これらの部品は筐体の前面側に設置されている後述する庇状の遮蔽体５１により遮蔽された状態で配置されている。

なお、参照符号７０は光遮蔽部材である。この光遮蔽部材７０は、両光送受ユニット１ａ，１ｂ相互間で光が直接入射されないように、具体的には光送受ユニット１ａから投射された光が光送受ユニット１ｂへ入射されないように、また逆に光送受ユニット１ｂから投射された光が光送受ユニット１ａへ入射されないように、両光送受ユニット１ａ，１ｂを結ぶ線上に設けられている。またこの光遮蔽部材７０は、光の反射率が実用上”０”である物体で、再帰性反射シート７の高さとほぼ同じ程度の高さに構成されている。

また、参照符号Ｓは遮断物（指示物）としての人の指の断面を示している。

図２は、光送受ユニット１ａ，１ｂの内部構成及び光路を示す模式図である。両光送受ユニット１ａ，１ｂは、赤外線レーザを出射するレーザダイオードからなる発光素子１１ａ，１１ｂと、発光素子１１ａ，１１ｂからのレーザ光を平行光にするためのコリメータレンズ１２ａ，１２ｂと、再帰性反射シート７からの反射光を受光する受光素子１３ａ，１３ｂと、受光素子１３ａ，１３ｂへ入射される表示画面，照明灯等からの外部光の可視光成分を遮断する可視光カットフィルタ１４ａ，１４ｂと、反射光を受光素子１３ａ，１３ｂに導くためのハーフミラー１５ａ，１５ｂと、発光素子１１ａ，１１ｂからのレーザ光を角的に走査するための本実施の形態では４角形のポリゴンミラー１６ａ，１６ｂと等を有する。

発光素子１１ａ，１１ｂから出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１２ａ，１２ｂにて平行光にされてハーフミラー１５ａ，１５ｂを透過した後、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転によって表示画面１０と実質的に平行である面内を角的に走査されて再帰性反射シート７に投射される。そして、再帰性反射シート７からの反射光が、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂ及びハーフミラー１５ａ，１５ｂにて反射された後、可視光カットフィルタ１４ａ，１４ｂを通ることにより可視光がカットされ、受光素子１３ａ，１３ｂへ入射される。但し、投射光の光路に遮断物（指示物）が存在する場合には投射光が遮断されるため、反射光は受光素子１３ａ，１３ｂへ入射されることはない。なお、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転により、９０度以上のレーザ光の角的走査が実現される。

各光送受ユニット１ａ，１ｂには、発光素子１１ａ，１１ｂを駆動する発光素子駆動回路２ａ，２ｂと、受光素子１３ａ，１３ｂの受光量を電気信号に変換する受光信号検出回路３ａ，３ｂと、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの動作を制御するポリゴン制御回路４とが接続されている。また、参照符号５は指，ペン等の遮断物（指示物）Ｓの位置，大きさを計測演算すると共に、装置全体の動作を制御するＭＰＵであり、６はＭＰＵでの計測結果等を表示する表示装置である。

このような本発明装置においては、図１に示されているように、たとえば光送受ユニット１ｂに関して説明すると、光送受ユニット１ｂからの投射光は、まず光遮蔽部材７０により遮蔽される位置から図１上で反時計方向回りに走査され、再帰性反射シート７の先端部分で反射される位置（Ｐｓ）に至って走査開始位置になる。そして、遮断物Ｓの一端の位置（Ｐ１）に至るまでは再帰性反射シート７により反射されるが、遮断物Ｓの他端の位置（Ｐ２）に至るまでの間は遮断物Ｓによって遮断され、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至るまでは再帰性反射シート７により反射される。

但し、光送受ユニット１ａでは、図１上で時計方向回りに光の走査が行なわれる。ここで、光送受ユニット１ａは図１上で時計回り方向に表示画面１０の下辺側を走査開始方向とし、逆に光送受ユニット１ｂは図１上で反時計回り方向に表示画面１０の上辺側を走査開始方向とする理由について説明する。

たとえば光送受ユニット１ｂの場合には、表示画面１０の上辺側または左辺側のいずれを走査開始方向としてもよいが、光送受ユニット１ｂから見た場合、表示画面１０の上辺の方が下辺よりも距離的に近いために反射光量が大であること、及び再帰性反射シート７の反射面が表示画面１０の上辺ではほぼ直角であるために反射光量が大であることにより、表示画面１０の上辺側を走査開始方向としている。換言すれば、光送受ユニット１ｂの走査開始方向を表示画面１０の下辺側とした場合には、表示画面１０の下辺の方が上辺よりも距離的に遠いために走査開始時点の反射光量が小さくなり、また再帰性反射シート７の反射面が湾曲しているために反射光量も小さくなる。但し、再帰性反射シート７の湾曲に関しては本質的な問題ではなく、湾曲させないような構成を採ることも勿論可能である。

ところで、上述の図２は両光送受ユニット１ａ，１ｂにおける光路及び動作を説明するための模式図であって、本発明装置では両光送受ユニット１ａ（１ｂ）は実際には図３の模式的平面図，図４の模式的側面図及び図５の模式的斜視図に示されているように構成されている。

光送受ユニット１ａ（１ｂ）は、筐体１０ａ（１０ｂ）内部に半導体レーザ発生装置等の発光素子１１ａ（１１ｂ）と、再帰性反射シート７からの反射光を受光する受光素子１３ａ（１３ｂ）とを収納しており、上面には発光素子１１ａ（１１ｂ）の直上部分にプリズムミラー１７ａ，１７ｂが配置されており、受光素子１３ａ（１３ｂ）の直上部分にはハーフミラー１５ａ（１５ｂ）が配置されている。更に、筐体１０ａ（１０ｂ）の上面のハーフミラー１５ａ（１５ｂ）を挟んでプリズムミラー１７ａ（１７ｂ）の逆側の部分にはポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）が図示しないパルスモータの回転軸に取り付けられている。

なお、図３，図４及び図５では図２に示されているコリメータレンズ１２ａ，１２ｂ及び可視光カットフィルタ１４ａ，１４ｂは省略してあり、以下の説明においても省略する。

以上のような光送受ユニット１ａ（１ｂ）の構成により、発光素子１１ａ（１１ｂ）から発光されたレーザ光はプリズムミラー１７ａ（１７ｂ）により屈折してハーフミラー１５ａ（１５ｂ）を通過してポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）で反射し、再帰性反射シート７へ投射される。再帰性反射シート７で反射された光はポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）へ戻って反射し、ハーフミラー１５ａ（１５ｂ）へ入射し、最後に受光素子１３ａ（１３ｂ）に受光される。

ことろで、上述の図３乃至図５において示されているように、本発明装置の光送受ユニット１ａ（１ｂ）では、発光素子１１ａ（１１ｂ）はそれからポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）に至る光路が発光素子１１ａ（１１ｂ）側で表示画面１０の縁辺からより遠ざかるように、また受光素子１３ａ（１３ｂ）はそれにポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）から至る光路が受光素子１３ａ（１３ｂ）側で表示画面１０の縁辺からより遠ざかるようにそれぞれ筐体１０ａ（１０ｂ）に配置されている。

このような発光素子１１ａ（１１ｂ）及び受光素子１３ａ（１３ｂ）の配置は、ポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）による走査光がハーフミラー１５ａ（１５ｂ）及びプリズムミラー１７ａ（１７ｂ）に遮られて表示画面１０方向へ十分に走査されないという問題を解決するために採られている。

更に、本発明装置の光送受ユニット１ａ（１ｂ）では、発光素子１１ａ（１１ｂ）はそのレーザ光の発光方向が表示画面１０と、換言すればポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）による走査面と直交するように筐体１０ａ（１０ｂ）内に配置されており、また受光素子１３ａ（１３ｂ）もその受光の指向性の方向が表示画面１０と、換言すればポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）による走査面と直交するように筐体１０ａ（１０ｂ）内に配置されている。

このような発光素子１１ａ（１１ｂ）及び受光素子１３ａ（１３ｂ）の配置は、発光素子１１ａ（１１ｂ）をそのレーザ光の発光方向が表示画面１０と、換言すればポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）による走査面と平行になるように筐体１０ａ（１０ｂ）上に配置するよりも、また受光素子１３ａ（１３ｂ）をその受光の指向性の方向が表示画面１０と、換言すればポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）による走査面と平行になるように筐体１０ａ（１０ｂ）上に配置するよりも、光送受ユニット１ａ（１ｂ）を小型化するために効果を奏する。

なお、本発明装置では上述の如く、発光素子１１ａ（１１ｂ）はそのレーザ光の発光方向がポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）による走査面と直交するように、また受光素子１３ａ（１３ｂ）もその受光の指向性の方向がポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）による走査面と直交するようにそれぞれ配置されているが、ある程度の角度、たとえば６０°等の角度で交差するように配置しても同様の効果が発揮されることは言うまでもない。

ところで、図１に示されているように、再帰性反射シート７は両光送受ユニット１ａ，１ｂが配置されている辺を開口部とし、表示画面１０を囲むようにして”Ｕ”字状に配置されている。更に、参照符号７ａ，７ｂにて示されているように、両光送受ユニット１ａ，１ｂから再帰性反射シート７への光の投射角度が小さくなる部分、具体的には両光送受ユニット１ａ，１ｂが配置されている辺と直交する２辺（図１上では上側の辺と下側の辺）の両光送受ユニット１ａ，１ｂから遠い部分には鋸歯状に再帰性反射シートが設置されている。

このような再帰性反射シートの鋸歯状部分７ａ，７ｂにより、たとえば光送受ユニット１ｂからの投射光はＰｓの位置から再帰性反射シートの鋸歯状部分７ｂの一端の位置Ｐ３まで走査が進むに伴って再帰性反射シート７への入射角度が次第に小さくなるため反射光量もそれに伴って低下する。しかし、再帰性反射シートの鋸歯状部分７ｂの一端の位置Ｐ３から他端の位置Ｐ４までの間は再帰性反射シートの鋸歯状部分７ｂにほぼ直角に入射するので再帰性反射率のそれ以上の低下が回避される。

図６は、ＭＰＵ５と他の回路との関係を示すブロック図である。ポリゴン制御回路４は、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂを回転させるパルスモータ２１と、パルスモータ２１を駆動するパルスモータ駆動回路２２と、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転角度のエンコード信号を検出するエンコーダ２３ａ，２３ｂとを有する。

ＭＰＵ５は、発光素子駆動回路２ａ，２ｂに駆動制御信号を送り、その駆動制御信号に応じて発光素子駆動回路２ａ，２ｂが駆動されて、発光素子１１ａ，１１ｂの発光動作が制御される。受光信号検出回路３ａ，３ｂは、受光素子１３ａ，１３ｂでの反射光の受光信号をＭＰＵ５へ送る。また、ＭＰＵ５は、パルスモータ２１を駆動するための駆動制御信号をパルスモータ駆動回路２２へ送る。エンコーダ２３ａ，２３ｂは、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転角度のエンコード信号を検出して、ＭＰＵ５へ送る。ＭＰＵ５は、受光素子１３ａ，１３ｂからの受光信号及びエンコーダ２３ａ，２３ｂからのエンコード信号に基づいて、遮断物（指示物）の位置，大きさを計測し、その計測結果を表示装置６に表示する。なお、表示装置６は表示画面１０を兼用することも可能である。

また、ＭＰＵ５は、計時機能を有する２つのタイマ（第１タイマ２４ａと第２タイマ２４ｂ）、及び、想定される遮断物（指示物）の大きさの情報を記憶しておくための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）２５と書き込み可能なメモリ（ＲＡＭ）２６とを内蔵している。

次に、本発明装置による位置検出動作について、その原理を示す図７の模式図を参照して説明する。但し、図７では光送受ユニット１ａ，１ｂ、再帰性反射シート７，表示画面１０以外の構成部材は図示を省略している。また、指示物として指を用いた場合を示している。

ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御することにより、光送受ユニット１ａ，１ｂ内のポリゴンミラー１６ａ，１６ｂを回転させて、発光素子１１ａ，１１ｂからのレーザ光を角的に走査する。この結果、再帰性反射シート７からの反射光が受光素子１３ａ，１３ｂへ入射する。このようにして受光素子１３ａ，１３ｂへ入射した光の受光量は受光信号検出回路３ａ，３ｂの出力である受光信号として得られる。なお、図７において、θ０，φ０は両光送受ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から再帰性反射シート７の端部までの角度を、θ１，φ１は基準線から遮断物（指示物）の基準線側端部までの角度を、θ２，φ２は基準線から遮断物（指示物）の基準線と逆側端部までの角度をそれぞれ示している。

図８のタイミングチャートに、受光素子１３ａ，１３ｂでの受光信号の波形を示す。走査光の光路に遮断物（指示物）が存在しないときには、再帰性反射シート７からの反射光が受光素子１３ａ，１３ｂへ入射され、その光路に遮断物（指示物）が存在するときには、その反射光が受光素子１３ａ，１３ｂへは入射されない。従って、図７に示されているような状態では，走査角度が０°からθ０までの間では受光素子１３ａには反射光は入射されず、走査角度がθ０からθ１までの間では受光素子１３ａに反射光が入射され、走査角度がθ１からθ２までの間では受光素子１３ａに反射光が入射されない。

同様に、走査角度が０°からφ０までの間では受光素子１３ｂには反射光は入射されず、走査角度がφ０からφ１までの間では受光素子１３ｂに反射光が入射され、走査角度がφ１からφ２までの間では受光素子１３ｂに反射光が入射されない。このような角度は、受光信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングから求められる（図８参照）。従って、指示物としての人の指による遮断範囲を、ｄθ＝θ２−θ１，ｄφ＝φ２−φ１として求めることができる。

なお、θ０及びφ０は、両光送受ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線と再帰性反射シート７の端部の位置関係から既知であることは言うまでもない。

次に、このようにして求めた遮断範囲から、指示物（本例では指）の中心位置（指示位置）の座標を求める処理について説明する。まず、三角測量に基づく角度から直交座標への変換を説明する。図９に示すように、光送受ユニット１ａの位置を原点Ｏ、表示画面１０の上辺，左辺をＸ軸，Ｙ軸に設定し、基準線の長さ（光送受ユニット１ａ，１ｂ間の距離）をＬとする。また、光送受ユニット１ｂの位置をＢとする。表示画面１０上の指示物が指示した中心点Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）が、光送受ユニット１ａ，１ｂからＸ軸に対してθ，φの角度でそれぞれ位置している場合、点ＰのＸ座標Ｐｘ，Ｙ座標Ｐｙの値は、三角測量の原理により、それぞれ以下の（１），（２）式のように求めることができる。

Ｐｘ＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（１）
Ｐｙ＝（６６ｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）

ところで、遮断物（指）には大きさ（サイズ）があるので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち上がりのタイミングでの検出角度を採用した場合、図１０に示すように、遮断物（指）Ｓのエッジ部の４点（図１０のＰ１〜Ｐ４）を検出することになる。これらの４点は何れも指示した中心点（図１０のＰｃ）とは異なっている。そこで、以下のようにして 中心点Ｐｃの座標（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）を求める。Ｐｘ＝Ｐｘ（θ，φ），Ｐｙ＝Ｐｙ（θ，φ）とした場合に、Ｐｃｘ，Ｐｃｙは、それぞれ以下の（３），（４）式のように表せる。

Ｐｃｘ＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２） …（３）
Ｐｃｙ＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２） …（４）

そこで、（３），（４）式で表されるθ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２を上記（１），（２）式のθ，φとして代入することにより、指示された中心点Ｐｃの座標を求めることができる。

なお、上述した例では、最初に角度の平均値を求め、その角度の平均値を三角測量の変換式（１），（２）に代入して、指示位置である中心点Ｐｃの座標を求めるようにしたが、最初に三角測量の変換式（１），（２）に従って走査角度から４点Ｐ１〜Ｐ４の直交座標を求め、求めた４点の座標値の平均を算出して、中心点Ｐｃの座標を求めるようにすることも可能である。また、視差、及び、指示位置の見易さを考慮して、指示位置である中心点Ｐｃの座標を決定することも可能である。

ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転の走査角速度が一定であれば、その走査角度は回転時間に比例するので、時間を計時することにより走査角度の情報を得ることができる。図１１は、受光信号検出回路３ａからの受光信号と、ポリゴンミラー１６ａの走査角度θ及び走査時間Ｔとの関係を示すタイミングチャートである。ポリゴンミラー１６ａの走査角速度が一定である場合、その走査角速度をωとすると、走査角度θ及び走査時間Ｔには、下記（５）式に示すような比例関係が成り立つ。

θ＝ω×Ｔ …（５）

よって、受光信号の立ち下がり，立ち上がり時の角度θ１，θ２は、それぞれの走査時間ｔ１，ｔ２と下記（６），（７）式の関係が成り立つ。

θ１＝ω×ｔ１ …（６）
θ２＝ω×ｔ２ …（７）

従って、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの走査角速度が一定である場合には、時間情報を用いて、指示物（指）の遮断範囲及び座標位置を計測することが可能である。

図１２は、反射光が低レベルである時間間隔を、ＭＰＵ５に内蔵した第１タイマ２４ａ及び第２タイマ２４ｂを用いて測定する際のＭＰＵ５でのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。ＭＰＵ５は受光信号検出回路３ａ，３ｂからの受光信号の変化を検知し、そのレベルが低下するとこれらのタイマ２４ａ，２４ｂを起動させて計時動作を開始し、そのレベルが回復するとタイマ２４ａ，２４ｂを停止させて計時動作を終了する。

ＭＰＵ５はまず、受光信号検出回路３ａ，３ｂからの受光信号の変化を調べ（ステップＳ１）、受光信号検出回路３ａからの受光信号に変化が生じたか否かを判断する（ステップＳ２）。変化が生じていなければ（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ６に処理が進む。変化が生じている場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、ＭＰＵ５はその受光信号のレベルが低いか否かを判断し（ステップＳ３）、低いときには（ステップＳ３でＹＥＳ）第１タイマ２４ａを起動させ（ステップＳ４）、高いときには（ステップＳ３でＮＯ）第１タイマ２４ａを停止させて（ステップＳ５）、ステップＳ６に処理を進める。ステップＳ６においては、ＭＰＵ５は受光信号検出回路３ｂからの受光信号に変化が生じたか否かを判断する。変化が生じていなければ（ステップＳ６でＮＯ）、処理はリターンする。変化が生じている場合には（ステップＳ６でＹＥＳ）、ＭＰＵ５はその受光信号のレベルが低いか否かを判断し（ステップＳ７）、低いときには（ステップＳ７でＹＥＳ）第２タイマ２４ｂを起動させ（ステップＳ８）、高いときには（ステップＳ７でＮＯ）第２タイマ２４ｂを停止させて（ステップＳ９）、処理はリターンする。

また、本発明装置では、計測した遮断範囲から遮断物（指示物）の断面長を求めることも可能である。図１３は、この断面長計測の原理を示す模式図である。図１３において、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ光送受ユニット１ａ，１ｂから見た遮断物Ｓの断面長である。まず、光送受ユニット１ａ，１ｂの位置Ｏ（０，０），Ｂ（Ｌ，０）から遮断物Ｓの中心点Ｐｃ（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）までの距離ＯＰｃ（ｒ１），ＢＰｃ（ｒ２）が、下記（８），（９）式の如く求められる。
ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ² ＋Ｐｃｙ² ）^1/2 …（８）
ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）² ＋Ｐｃｙ² ｝^1/2 …（９）

断面長は距離と遮断角度の正弦値との積で近似できるので、各断面長Ｄ１，Ｄ２は、下記（１０），（１１）式に従ってそれぞれ計測可能である。

Ｄ１＝ｒ１・ｓｉｎｄθ
＝（Ｐｃｘ² ＋Ｐｃｙ² ）^1/2 ・ｓｉｎｄθ …（１０）
Ｄ２＝ｒ２・ｓｉｎｄφ
＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）² ＋Ｐｃｙ² ｝^1/2 ・ｓｉｎｄφ …（１１）

なお、θ，φ≒０である場合には、ｓｉｎｄθ≒ｄθ≒ｔａｎｄθ，ｓｉｎｄφ≒ｄφ≒ｔａｎｄφとそれぞれ近似できるので、（１０），（１１）式においてｓｉｎｄθ，ｓｉｎｄφの代わりに、ｄθまたはｔａｎｄθ，ｄφまたはｔａｎｄφとしてもよい。

ところで、１本の指またはペンにて位置指定を行なっている場合に、誤って複数の指，掌または肘が表示画面１０にタッチする場合がある。このような場合には、誤検出として処理する必要がある。そこで、本発明では、計測した断面長から遮断物の大きさ情報を求め、求めた大きさ情報に基づいて、その遮断物が何であるかを判定できるようにしている。図１４は、遮断物の種類を判定するアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。端的には、実際に算出された遮断物の大きさ情報と予め想定されている複数の遮断物の大きさ情報とが比較されることにより、遮断物の種類が判定される。そして、その遮断物が１本の指またはペン以外のものであると判定された場合には、警告フラグがオンになる。なお、想定されている複数の遮断物の大きさ情報は前述の如く、ＭＰＵ５に内蔵されたＲＯＭ２５及びＲＡＭ２６に予め格納されている。

まずＭＰＵ５は現在の遮断物の大きさ情報を取得し（ステップＳ１１）、その大きさが１０ｃｍ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。１０ｃｍよりも大きい場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ＭＰＵ５は掌であると判定し（ステップＳ１６）、警告フラグをオンにし（ステップＳ２１）、処理はリターンする。１０ｃｍ以下であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ＭＰＵ５はその大きさが５ｃｍ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。５ｃｍよりも大きい場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ＭＰＵ５は遮断物が握りこぶしまたは肘であると判定し（ステップＳ１７）、警告フラグをオンにし（ステップＳ２１）、処理はリターンする。５ｃｍ以下であれば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ＭＰＵ５はその大きさが２ｃｍ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。２ｃｍよりも大きい場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、ＭＰＵ５は複数の指であると判定し（ステップＳ１８）、警告フラグをオンにし（ステップＳ２１）、処理はリターンする。２ｃｍ以下であれば（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ＭＰＵ５はその大きさが０．５ｃｍ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。ＭＰＵ５は、０．５ｃｍよりも大きい場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、１本の指であると判定し（ステップＳ１９）、０．５ｃｍ以下である場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ペンであると判定し（ステップＳ２０）、処理はリターンする。

このようにして、遮断物の種類が判定され、位置指定を行なう１本の指またはペン以外の遮断物であることが判明すると警告フラグがオンとなってそのフラグ情報がＭＰＵ５から表示装置６へ転送される。このフラグ情報が転送されると、ＭＰＵ５から表示装置６へ送られる検出位置のデータが無効にされると共に、表示装置６の画面に警告マークが表示される。また、判定した種類の結果を表示装置６に表示する構成も可能である。

なお、警告フラグがオンとなった際に、ブザー音が鳴るような構成にしてもよい。また、この際の検出位置のデータの無効化の他の手法として、１本の指またはペン以外の遮断物であると判定された場合には、ＭＰＵ５から表示装置６へ検出位置のデータを出力しないように制御することも可能である。

（第２の実施の形態）
図１５は、本発明装置の第２の実施の形態の基本構成を示す模式図、また図１６はこの第２の実施の形態のブロック図である。図１５，図１６において、図１，図６と同一番号を付した部分は同一の部材を示す。なお、図１５においては、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ、受光信号検出回路３ａ，３ｂ、ポリゴン制御回路４、表示装置６は図示を省略している。

本発明装置の第２の実施の形態では、表示画面１０上の検出すべき走査領域に対して、表示画面１０に極めて近接させて、光送受ユニット１ａについて２個のタイミング検出用の受光素子３１ａ及び３２ａと、光送受ユニット１ｂについて２個のタイミング検出用の受光素子３１ｂ及び３２ｂとがそれぞれ設けられている。なお、受光素子３１ａ及び３２ａの受光面はそれぞれ光送受ユニット１ａ側に、受光素子３１ｂ及び３２ｂの受光面はそれぞれ光送受ユニット１ｂ側に向けられている。

また、これらの各受光素子３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂの受光量を電気信号に変換する受光信号検出回路３３ａ，３４ａ，３３ｂ，３４ｂが備えられている。なお、第２の実施の形態におけるポリゴン制御回路４は、第１の実施の形態のようなエンコーダ２３ａ，２３ｂを有しておらず、パルスモータ２１及びパルスモータ駆動回路２２から構成されている。

検出すべき走査領域へ入る直前に、光送受ユニット１ａ，１ｂからのレーザ光が、走査方向上流側に位置するタイミング検出用の受光素子３１ａ，３１ｂへ入射され、また、検出すべき走査領域から出た直後に、光送受ユニット１ａ，１ｂからのレーザ光が、走査方向下流側に位置するタイミング検出用の受光素子３２ａ，３２ｂへ入射される。

このように、第２の実施の形態では、２個１組の受光素子により、位置検出の開始及び終了のタイミングを決定することにより、第１の実施の形態に備えられていたエンコーダ２３ａ，２３ｂが備えられていなくてもレーザ光の走査角度を検知できるようにしている。

図１７は、本発明装置の第２の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図１７（ａ）は光送受ユニット１ａの発光素子１１ａの発光動作を、図１７（ｂ）は走査方向上流側に位置するタイミング検出用の受光素子３１ａでの受光量を表す受光信号検出回路３３ａの受光信号を、図１７（ｃ）は光送受ユニット１ａの受光素子１３ａでの受光量を表す受光信号検出回路３ａの受光信号を、図１７（ｄ）は走査方向下流側に位置するタイミング検出用の受光素子３２ａでの受光量を表す受光信号検出回路３４ａの受光信号を、図１７（ｅ）はＭＰＵ５に内蔵したタイマの計時動作をそれぞれ表している。

時点ｔ０は電源をオンにしてポリゴンミラー１６ａが回転を開始したタイミング、時点ｔ１は発光素子１１ａの発光動作を開始させたタイミング、時点ｔ２は受光素子３１ａにてレーザ光を受光し終えたタイミング、時点ｔ３は受光素子３２ａにてレーザ光を受光し始めたタイミングである。時点ｔ２，時点ｔ３はそれぞれ走査開始，走査終了のタイミングとなり、時点ｔ２から受光素子１３ａの受光レベルは高くなり、時点ｔ３でそのレベルは低くなる。また、タイマは時点ｔ２でカウントを開始して時点ｔ３でカウントを終了する。なお、時点ｔ４は遮断物（指示物）によって受光素子１３ａの受光レベルが立ち下がるタイミング、時点ｔ５はレーザ光が遮断範囲を抜けて受光素子１３ａの受光レベルが立ち上がるタイミングである。

ポリゴンミラー１６ａの回転が安定した状態で発光素子１１ａを駆動させ、光送受ユニット１ａによって走査されたレーザ光が検出すべき領域に差しかかるタイミングを受光素子３１ａでの受光タイミング（時点ｔ２）で検出し、その走査レーザ光が検出すべき領域から抜け出るタイミングを受光素子３２ａでの受光タイミング（時点ｔ３）として検出する。受光素子３１ａ，３２ａの設置位置は既知であるので、この間で走査レーザ光を遮断する指またはペン等の遮断物（指示物）の位置も計測できる。つまり、図１７において、この時点ｔ２と時点ｔ３との間で、受光素子１３ａの受光レベルが立ち下がるタイミング（時点ｔ４）から次の受光レベルが立ち上がるタイミング（時点ｔ５）までのタイマのカウント値により、遮断領域及び遮断物（指示物）の中心位置を計測できる。

なお、光送受ユニット１ｂ側での処理動作は、上述した光送受ユニット１ａ側での処理動作と同様であるので、その説明は省略する。

（第３の実施の形態）
図１８は、本発明装置の第３の実施の形態の基本構成を示す図である。図１８において、図１と同一番号を付した部分は同一の部材を示す。なお、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ、受光信号検出回路３ａ，３ｂ、ポリゴン制御回路４、ＭＰＵ５、表示装置６は図示を省略している。

第３の実施の形態では、表示画面１０上の検出すべき走査領域に対して、表示画面１０に極めて近接させて、光送受ユニット１ａについて２個のタイミング検出用の再帰性反射体４１ａ及び４２ａと、光送受ユニット１ｂについて２個のタイミング検出用の再帰性反射体４１ｂ及び４２ｂとがそれぞれ設けられている。これらの再帰性反射体４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂは、再帰性反射シート７と同材質である。

検出すべき走査領域へ入る直前に、光送受ユニット１ａ，１ｂからのレーザ光が、走査方向上流側に位置するタイミング検出用の再帰性反射体４１ａ，４１ｂに反射され、その反射光が受光素子１３ａ，１３ｂへ入射され、また、検出すべき走査領域から出た直後に、光送受ユニット１ａ，１ｂからのレーザ光が、走査方向下流側に位置するタイミング検出用の再帰性反射体４２ａ，４２ｂに反射され、その反射光が受光素子１３ａ，１３ｂへ入射される。

このように、第３の実施の形態では、２個１組の再帰性反射体により、位置検出の開始及び終了のタイミングを決定することにより、第１の実施の形態でのエンコーダ２３ａ，２３ｂが備えられていない構成であってもレーザ光の走査角度を検知できるようにしている。なおこの際、これらの再帰性反射体４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは光送受ユニット１ａ，１ｂに近接して設けられているので、これらからの反射光は、再帰性反射シート７からの反射光に比べて光の減衰が少なく、受光素子１３ａ，１３ｂにおける受光レベルも大きくなる。

図１９は、本発明装置の第３の実施の形態のブロック図である。参照符号４３は遮断検出用の第１比較器であり、受光素子１３ａでの受光量を表す受光信号検出回路３ａからの受信信号のレベルを第１閾値レベルと比較し、その比較結果を２値の信号でＭＰＵ５に出力する。参照符号４４は走査開始／終了検出用の第２比較器であり、受光信号検出回路３ａからの受信信号のレベルを第１閾値レベルよりも高い第２閾値レベルと比較し、その比較結果を２値の信号でＭＰＵ５に出力する。

図２０は、本発明装置の第３の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図２０（ａ）は受光素子１３ａでの受光量を表す受光信号検出回路３ａからの受信信号、図２０（ｂ）は第１比較器４３の出力信号、図２０（ｃ）は第２比較器４４の出力信号をそれぞれ表している。また、破線Ｗ１は第１閾値レベルを、破線Ｗ２は第２閾値レベルをそれぞれ示す。

時点ｔ０は再帰性反射体４１ａからの反射光の受光を開始したタイミング、時点ｔ１は再帰性反射体４１ａからの反射光の受光が終了して再帰性反射シート７からの反射光の受光を開始したタイミング、時点ｔ２は再帰性反射シート７からの反射光の受光が終了して再帰性反射体４２ａからの反射光の受光を開始したタイミング、時点ｔ３は再帰性反射体４２ａからの反射光の受光を終了したタイミングである。また、時点ｔ４は遮断物（指示物）によって受光素子１３ａの受光レベルが立ち下がるタイミング、時点ｔ５は走査レーザ光が遮断範囲を抜けて受光素子１３ａの受光レベルが立ち上がるタイミングである。時点ｔ１，時点ｔ２はそれぞれ走査開始，走査終了のタイミングとなる。このような各タイミングは、受光信号のレベルと第１閾値レベルＷ１及び第２閾値レベルＷ２との比較結果に基づいて検出される。

なお、上述の説明は光送受ユニット１ａ側での処理動作についてであるが、光送受ユニット１ｂ側での処理動作は、この光送受ユニット１ａ側での処理動作と同様であるので、その説明は省略する。

なお、上述した例では、距離の違いによる光減衰の差に応じて、再帰性反射体４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂからの反射光と再帰性反射シート７からの反射光とを区別するようにしたが、再帰性反射体４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂの反射率を再帰性反射シート７の反射率よりも高く設定しておくようにして、これらの反射光をより明確に区別することも可能である。

このように本発明装置の第３の実施の形態では、受光素子１３ａ，１３ｂでの受光量の変化を調べることにより、走査開始と走査終了とのタイミングの基準信号を生成することができ、検出素子を新たに備える必要なしに、分解能を一定に保つことができる。

（第４の実施の形態）
図２１（ａ）は、本発明装置の第４の実施の形態の基本構成を示す平面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。図２１において、図１と同一番号を付した部分は同一の部材を示す。なお、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ、受光信号検出回路３ａ，３ｂ、ポリゴン制御回路４、ＭＰＵ５、表示装置６は図示を省略している。

第４の実施の形態では、表示画面１０の外側に再帰性反射シート７を覆うように、庇状の遮蔽体５１を、表示画面１０の視野が妨げられない位置まで設けている。これによって、この庇状の遮蔽体５１と再帰性反射シート７との間に、指等の遮断物（指示物）が入れない遮断不可能領域Ｄが形成される。このような構成により、表示画面１０の辺縁部を含む如何なる位置に遮断物（指示物）が存在していても、この遮断不可能領域Ｄからの反射光の受光タイミングを、走査開始／終了の基準タイミングとすることができる。

ところで、図２１（ｂ）に参照符号Ｐで示されているのは光送受ユニット１ａから投射されたレーザービームの断面である。ここに示されているように、本発明装置では、光送受ユニット１ａ，１ｂから投射されるレーザービームは表示画面１０の表面に平行な方向（走査方向）に偏平な、たとえば表示画面１０の表面に平行な方向を長軸とする楕円形状の断面を有する。その理由は、再帰性反射シート７の構成にある。

図２２（ａ）は再帰性反射シート７の反射面側の構成を示す模式図である。ここに示されているように、再帰性反射シート７の反射面は多数の球レンズ７００が表示画面１０の表面と平行な方向、即ちレーザービームの走査方向に配列して構成されており、これらの各球レンズ７００は図２２（ｂ）に示されているような入射角度と相対反射率との関係を有しているため、両光送受ユニット１ａ，１ｂから投射されるレーザービームの走査方向の幅がある程度以上に大きくない場合には有効な反射光量が得られないためである。

但し、再帰性反射シート７の各球レンズ７００が十分に小さい場合には逆に、レーザービームの走査方向の幅を小さくして解像度を高くすることも可能である。しかしそのような場合にも、十分な反射光量を得るためにはレーザービームの断面積を大きくする必要があるので、走査方法と直交する方向（表示画面１０の表面と直交する方向）の幅を大きくした偏平断面のレーザービームを使用することが望ましい。

図２３は、第４の実施の形態における受光素子１３ａでの受光量を表す受光信号検出回路３ａからの受信信号の例を示すタイミングチャートである。

図２３（ａ）は遮断物（指示物）が存在しない場合の受信信号、図２３（ｂ）は遮断物（指示物）が表示画面１０の辺縁部（図２１（ａ）でＣ１の領域）に存在する場合の受信信号、図２３（ｃ）は遮断物（指示物）が表示画面１０の中央部（図２１（ａ）でＣ２の領域）に存在する場合の受信信号、図２３（ｄ）は遮断物（指示物）が表示画面１０の辺縁部（図２１（ａ）でＣ３の領域）に存在する場合の受信信号をそれぞれ表す。表示画面１０の辺縁部に遮断物（指示物）が存在する場合においても、受信信号には確実に立ち上がりと立ち下がりとが存在することを示している。なお、受光素子１３ｂを有する光送受ユニット１ｂ側での処理動作は、上述した受光素子１３ａを有する光送受ユニット１ａ側での処理動作と同様であるので、その説明は省略する。

また、この第４の実施の形態に示したような庇状の遮蔽体５１を設けることにより、再帰性反射シート７からの乱反射光の成分を低減する効果、及び、外乱光の反射光が受光素子１３ａ，１３ｂへ入射することを低減する効果も期待できる。

（第５の実施の形態）
図２４は、本発明装置の第５の実施の形態のブロック図である。図２４において、図６，図１６と同一部分には同一番号を付してその説明を省略する。受光素子１３ａと受信信号検出回路３ａとの間、受光素子１３ｂと受信信号検出回路３ｂとの間にＡＣカップリング６１ａ，６１ｂを設けている。また、発光素子駆動回路２ａと受信信号検出回路３ａとの間、発光素子駆動回路２ｂと受信信号検出回路３ｂとの間にＸＯＲ（排他的論理和）回路６２ａ，６２ｂを設けている。

第５の実施の形態では、受光素子１３ａ，１３ｂで検出する反射光の受光信号をＡＣ結合にするようにしたので、このＡＣ結合によって定常光成分を取り除くため、外乱ノイズに強い構成を実現できる。また、発光パルス信号と反射光の受信信号とのＸＯＲ（排他的論理和）をとるようにしたので、遮断範囲のみの受信パルス信号を検出することができ、このパルス信号をカウントして遮断時間を計測することができる。

図２５は、第５の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図２５（ａ）は走査方向上流側に位置するタイミング検出用の受光素子３１ａの受光量を表す受光信号検出回路３３ａの受信信号、図２５（ｂ）は走査方向下流側に位置するタイミング検出用の受光素子３２ａの受光量を表す受光信号検出回路３４ａの受信信号、図２５（ｃ）は発光素子１１ａの発光パルス信号、図２５（ｄ）は受光素子１３ａの受光量を表す受光信号検出回路３ａの受光信号、図２５（ｅ）はＸＯＲ回路６２ａの出力信号をそれぞれ表している。

受光信号検出回路３３ａの受信信号の高レベルに応じて走査開始のタイミングを検出して発光素子１１ａのパルス駆動を開始し、そのパルス数を計数する。また、受光信号検出回路３４ａの受信信号の高レベルに応じて走査終了のタイミングを検出して発光素子１１ａのパルス駆動を停止する。そして、ＸＯＲ回路６２ａの出力信号のパルス数を計数することにより、遮断範囲を計測することができる。

例えば、表示画面１０が対角４０インチ相当である場合、対角線で１００ｃｍ先での分解能を０．５ｃｍ程度とすると、必要な角度分解能は５ｍｒａｄである。ここで、５角形のポリゴンミラーを使用する場合、最大でも１４４度の走査角度となる。よって、１回の走査あたりの分割数は、下記（１２）式のように求まる。
｛（π／２）／０．００５｝×（１４４／９０）＝５０２ …（１２）
そして、１秒間に２００ポイントずつの検出を行なうための最低周波数は、下記（１３）式のように求まる。
５０２×２００＝１００４００（Ｈｚ）＝１００．４（ｋＨｚ）…（１３）
この条件を満足すれば、パルス数と走査角度とが１対１で対応することになり、所望の分解能での角度検出処理を単純化できる。

次に、発光素子１１ａ，１１ｂでのパルス発光の制御について説明する。ＭＰＵ５から発光素子駆動回路２ａ，２ｂへ送る駆動制御信号のパルスの空白時間を制御することにより、発光素子１１ａ，１１ｂからの平均放射エネルギを少なくできる。図２６は、パルス発光のタイミング信号を示すタイミングチャートであり、図２６（ａ）に示す例では図２６（ｂ）に示す例に比べてパルスの空白時間が長い。また、図２７（ａ），（ｂ）に、図２６（ａ），（ｂ）のそれぞれのパルスパターンにおける走査レーザ光の放射状態を示す。パルス発光の空白時間を広げるようにすれば、デューティ比が下がり、平均放射エネルギを少なくできる。

発光素子１１ａ，１１ｂでのパルス発光の平均放射エネルギを少なくできる他の制御例のタイミングチャートを図２８に示す。図２８（ａ）は、標準状態のパルス発光のタイミング信号を示す。図２８（ｂ）は、周期は変えずに１回の発光時間を少なくした例を示す。また、図２８（ｃ）は、周期は変えずに１回の発光強度を小さくした例を示す。

次に、発光素子１１ａ，１１ｂでのパルス発光の開始タイミングをずらせる制御例について、図２９のタイミングチャートを参照して説明する。例えば、最初のレーザ光走査では図２９（ａ）に示すようなタイミングで走査を行ない、次のレーザ光走査では、図２９（ｂ）に示すように周期は同じであるが開始タイミングを前回よりもＴｄ分だけ遅らせたタイミングで走査を行なう。図３０に、図２９（ａ），（ｂ）のそれぞれのパルスパターンにおける走査レーザ光の放射状態を合成して示す。時間的にＴｄ分だけずらせているので、ポリゴンミラーの走査角速度をωとした場合に、ｄθ＝ω・Ｔｄだけずれた走査角度を実現できる。このようなタイミングずれを設定することにより、レーザ光走査がまばらになった場合にも、遮断物（指示物）を検出できない領域をなくして高い検出精度を保つことができる。

次に、走査パルスの周波数を、遮断物（指示物）の存在の有無に応じてダイナミックに変化させる制御例について説明する。一定時間内に遮断物（指示物）の存在を検出しないうちは、発光時間を一定に保ちつつ走査パルスの周波数を１／２に低下させる。一方、遮断物（指示物）を検出すると、発光時間を一定に保ちつつ走査パルスの周波数を２倍に上げる。このような制御を繰り返すことにより、遮断物（指示物）の有無に応じて、発光のデューティ比を１／２倍または２倍ずつ変化させていく。但し、走査パルスの最小周波数は最低分解能８ｃｍ相当の６．２５ｋＨｚ、その最大周波数は最低分解能０．２５ｃｍ相当の２００ｋＨｚとして、これらの最小周波数及び最大周波数を超えることがないようにしている。

図３１は、このような走査パルスの周波数制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。まず、一定時間内に遮断物（指示物）を検出したか否かを判断する（ステップＳ３１）。検出した場合には（ステップＳ３１でＹＥＳ）、発光時間を一定に保ったまま現在の走査パルスの周波数を２倍にして（ステップＳ３２）、ステップＳ３４に処理が進む。一方、検出しなかった場合には（ステップＳ３１でＮＯ）、発光時間を一定に保ったまま現在の走査パルスの周波数を１／２倍にして（ステップＳ３３）、ステップＳ３４に処理が進む。変更後の周波数が６．２５ｋＨｚよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３４）。６．２５ｋＨｚよりも小さい場合には（ステップＳ３４でＹＥＳ）、周波数を６．２５ｋＨｚに設定して（ステップＳ３６）、リターンする。６．２５ｋＨｚ以上である場合には（ステップＳ３４でＮＯ）、変更後の周波数が２００ｋＨｚよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３５）。２００ｋＨｚよりも大きい場合には（ステップＳ３５でＹＥＳ）、周波数を２００ｋＨｚに設定して（ステップＳ３７）、リターンする。２００ｋＨｚ以下である場合には（ステップＳ３５でＮＯ）、そのままリターンする。

以上のような発光素子１１ａ，１１ｂでのパルス発光の制御を行なうことによって、本発明装置では、必要に応じた検出分解能を達成できると共に、低消費電力化を実現できる。

ところで、上述の各実施例において共通の構成であるが、両光送受ユニット１ａ，１ｂは表示画面１０の短辺に沿って、且つある程度距離を置いて配置されている。以下にそれらの理由について説明する。

三角測量においては一般的には測量の基準線が長ければ長いほど、精度は向上することが知られている。しかし、測量対象が極めて遠い場合または逆に極めて近い場合には誤差が大きいことも事実である。測量対象が極めて遠い場合には基準線を長くすることにより精度が向上するが、測量対象が極めて近い場合には基準線を逆に短くすることにより精度が向上する。本発明装置では、このような三角測量の欠点に鑑み、両光送受ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線を表示画面１０の辺からある程度離すこと、また表示画面１０以上の遠方の測量を行なう必要はないので、近い部分の測量精度を向上させる目的で表示画面１０の短辺に沿って両光送受ユニット１ａ，１ｂを配置している。

ところで、両光送受ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線と表示画面１０の一辺（本発明装置では表示画面１０の短辺）との間の距離ｄは下記（１４）式を満足するように設定する。

ｄθ≦４δｄ（１／（Ｌ² ＋２δＬ）） ・・・（１４）
但し、ｄθ：測定精度（ビームの拡がり角度）
δ：検出精度（本発明装置では５mm）
Ｌ：基準線長（両光送受ユニット間の距離）

式（１４）をｄに関して変形すると下記（１５）式が求まる。

ｄ≧ｄθ×Ｌ² ／４δ ・・・（１５）

本発明装置では、検出精度δは５mm程度、基準線長Ｌは５００mm程度、測定精度ｄθは受光信号のＡＤ変換のクロックで決定されるが２．５ミリラジアン程度になり、結果的にはｄは１０mm程度が適正な値となる。但し、この値は表示画面１０の大きさ、ビームの拡がり角度、換言すればどの程度の測定精度を要求するか等に依存することは言うまでもない。

前述のように本発明装置においては、両光送受ユニット１ａ，１ｂから遠く且つ再帰性反射シート７への投射光の入射角度が小さくなる部分には鋸歯状部分７ａ，７ｂを設けて反射効率の向上を図っている。しかし、両光送受ユニット１ａ，１ｂから再帰性反射シート７までは距離が一定でないこと、及び上述のような再帰性反射シート７に鋸歯状部分７ａ，７ｂが存在すること、更に湾曲部分も存在すること等の理由により、両受光素子１３ａ，１３ｂの受光量は一定にはならない。しかし、両受光素子１３ａ，１３ｂでの受光量は可能な限り一定であることがその後の信号処理においても望ましいし、消費電力削減の見地からも好ましい。

このような観点から、受光素子１３ａ，１３ｂへ入力される受光量を一定するための構成について説明する。

図３２は、受光素子１３ａ（１３ｂ）による受光量を一定に制御するために、発光素子１１ａ（１１ｂ）による発光強度を制御する構成例を示すブロック図である。具体的には、発光素子１１ａ（１１ｂ）による発光強度を、反射光量が多い走査角においては小さくし、反射光量が少ない走査角においては大きくする。

図３２において、受光素子１３ａ（１３ｂ）で受光された反射光はその光量に応じた信号が受光信号検出回路３ａ（３ｂ）によりデジタル信号に変換されてＭＰＵ５へ入力される。ＭＰＵ５は、この受光信号検出回路３ａ（３ｂ）から入力されたデジタル信号の値を予め定められている閾値と比較し、受光信号検出回路３ａ（３ｂ）から入力されたデジタル信号の値が閾値よりも大である場合には発光素子１１ａ（１１ｂ）からの発光強度を低下させる制御信号ＣＳを、逆に受光信号検出回路３ａ（３ｂ）から入力されたデジタル信号の値が閾値よりも小である場合には発光素子１１ａ（１１ｂ）からの発光強度を増大させる制御信号ＣＳを出力する。

上述のＭＰＵ５から出力される制御信号ＣＳは勿論デジタル信号であるので、これを電流変換回路５１ａ（５１ｂ）によりアナログの駆動信号ＤＣに変換して安定電流回路５２ａ（５２ｂ）に供給して安定化し、発光素子１１ａ（１１ｂ）を発光させる。なお、電流変換回路５１ａ（５１ｂ）及び安定電流回路５２ａ（５２ｂ）により発光素子１１ａ（１１ｂ）の駆動回路５０ａ（５０ｂ）が構成される。

以上のようなＭＰＵ５による制御により、受光素子１３ａ（１３ｂ）での受光量が所定値になるように常時発光素子１１ａ（１１ｂ）からの発光強度が制御される。

図３３は発光素子１１ａ（１１ｂ）の発光強度を制御する他の構成例を示すブロック図である。この構成例では、ＭＰＵ５から制御信号ＣＳを出力して駆動回路５０ａ（５０ｂ）を制御し、発光素子１１ａ（１１ｂ）の発光強度を制御することは同様である。しかし、上述の構成例では受光信号検出回路３ａ（３ｂ）での受光量をモニタしてフィードバック制御しているのに対して、この構成例ではポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）の回転角同期信号発生回路４９ａ（４９ｂ）が発生する回転角同期信号ＡＳに対応して発光素子１１ａ（１１ｂ）の発光強度を制御する。

具体的には、ＭＰＵ５は、図３４のタイミングチャートに示されているように、回転角同期信号発生回路４９ａ（４９ｂ）が発生する回転角同期信号ＡＳを読み込み、光送受ユニット１ａ，１ｂから遠い部分を走査する角度である期間には発光素子１１ａ（１１ｂ）での発光強度を大きくするような制御信号ＣＳを出力し、光送受ユニット１ａ，１ｂから近い部分を走査する角度である期間には発光素子１１ａ（１１ｂ）での発光強度を小さくするような制御信号ＣＳを出力する。このようなＭＰＵ５による制御により、受光素子１３ａ（１３ｂ）での受光量がほぼ一定値になるように発光素子１１ａ（１１ｂ）からの発光強度が制御される。

上述のような発光素子１１ａ（１１ｂ）の発光強度を制御する構成に変えて、受光素子１３ａ（１３ｂ）での受光量を増幅する構成も可能である。図３５はそのような場合の構成例を示すブロック図である。

この構成例では、受光素子１３ａ（１３ｂ）による受光量の信号（アナログ信号）をアンプ５３ａ（５３ｂ）により増幅して受光信号検出回路３ａ（３ｂ）に与えるように構成されている。なお、アンプ５３ａ（５３ｂ）の増幅率はＭＰＵ５から制御信号ＣＳ１を与えることにより制御可能である。また、ＭＰＵ５には回転角同期信号発生回路４９ａ（４９ｂ）が出力する回転角同期信号ＡＳも与えられている。

このような構成では、上述の図３４に示されている構成と同様に、ＭＰＵ５は、回転角同期信号発生回路４９ａ（４９ｂ）が発生する回転角同期信号ＡＳを読み込み、光送受ユニット１ａ，１ｂから遠い部分を走査する角度である期間にはアンプ５３ａ（５３ｂ）での増幅率を大きくするような制御信号ＣＳ１を出力し、光送受ユニット１ａ，１ｂから近い部分を走査する角度である期間にはアンプ５３ａ（５３ｂ）での増幅率を小さくするような制御信号ＣＳ１を出力する。このようなＭＰＵ５による制御により、受光信号検出回路３ａ（３ｂ）へ入力される受光信号のレベルがほぼ一定値になる。

ところで、上述の図３３及び図３５に示されている構成例では、図３４に示されているような比較的単純なパターンを使用して発光素子１１ａ（１１ｂ）の発光強度またはアンプ５３ａ（５３ｂ）の増幅率を制御している。しかし、表示画面１０上に遮断物Ｓが無い状態での受光素子１３ａ（１３ｂ）による実際の反射光量をモニタしてそのポリゴンミラー１６ａ（１６ｂ）の回転角との対応をパターン化して予め記憶しておき、爾後はこの記憶されたパターンと受光素子１３ａ（１３ｂ）での実際の受光量とを比較し、差分の情報を得ることにより遮断物Ｓの検出を行なうようにしてもよい。

図３６はそのような構成例を示すブロック図である。図３６において、受光素子１３ａ（１３ｂ）での受光量は受光信号検出回路３ａ（３ｂ）によりデジタル信号に変換される。ＭＰＵ５はこの受光信号検出回路３ａ（３ｂ）による変換結果を回転角同期信号発生回路４９ａ（４９ｂ）が発生する回転角同期信号ＡＳに同期して受光量パターンメモリ５４に記憶させる。この受光量パターンメモリ５４は図６に示されているＲＡＭ２６を使用してもよい。

このような構成では、回転角同期信号発生回路４９ａ（４９ｂ）が発生する回転角同期信号ＡＳを基準として受光素子１３ａ（１３ｂ）での１走査の間の受光量のデジタルデータが受光量パターンとして得られ、それが受光量パターンメモリ５４に記憶される。従って、たとえば本発明装置の電源が投入された場合等の表示画面１０上に遮断物Ｓが無い状態における受光量パターンを受光量パターンメモリ５４に記憶しておき、爾後の受光素子１３ａ（１３ｂ）での受光量を受光信号検出回路３ａ（３ｂ）でデジタル化したデータと比較して差分を検出することにより、遮断物Ｓの存在を検出することが可能になる。

更に、図３７に示されているような構成を採ることも可能である。この構成例では、上述同様に、たとえば本発明装置の電源が投入された場合等の表示画面１０上に遮断物Ｓが無い状態における受光量パターンを受光量パターンメモリ５４に記憶しておく。そして、爾後の受光素子１３ａ（１３ｂ）での受光量を比較器５５ａ（５５ｂ）に与えると共に、ＭＰＵ５は受光量パターンメモリ５４に記憶されている受光量パターンのデータをＡ／Ｄコンバータ５６ａ（５６ｂ）によりアナログ信号に変換して比較器５５ａ（５５ｂ）に与える。この結果、比較器５５ａ（５５ｂ）では、受光素子１３ａ（１３ｂ）からの受光信号と受光量パターンメモリ５４から読み出された受光量パターンのデータをアナログ信号に変換した信号とが比較され、その差分がＭＰＵ５へ入力される。

従って、ＭＰＵ５は比較器５５ａ（５５ｂ）から与えられる差分の信号に従って遮断物Ｓの存在を検出することが可能になる。

ところで、本発明装置では前述のように再帰性反射シート７からの反射光量が少ない走査角度が存在するが、上述のような発光素子１１ａ，１１ｂの発光強度を制御する手法を採ることによりその解決が可能である。しかし、安全性の問題から発光素子１１ａ，１１ｂの発光強度を上げられない場合もある。そこで、以下では発光素子１１ａ，１１ｂの発光強度を通常の状態とその約半分に低下させた状態とに切り換える場合について説明する。

また、前述の図２に示されているように、本発明装置では光送受ユニット１ａ（又は１ｂ）において、発光素子１１ａ（又は１１ｂ）から投射されたレーザービームはポリゴンミラー１６ａ（又は１６ｂ）で反射されて受光素子１３ａ（又は１３ｂ）に直接入力されるタイミングが存在する。これを利用することにより、走査開始の検出に特別な手段が不要になるので、コストダウンが可能になる。

具体的には、直接受光素子１３ａ（１３ｂ）へ入射する走査光は光強度が高いので、比較レベルの違う2 つ以上の比較手段を用意して受光素子１３ａ（１３ｂ）の出力を比較し、比較的高レベルの比較手段の比較結果出力を走査開始信号として利用する。走査光が遮断された時間を計測するためには、走査開始信号を時間計測の開始トリガとする時間計測手段を設ける。または、受光素子１３ａ（１３ｂ）の出力を比較的低レベルの比較手段の比較結果出力に応じて時間計測を開始する。

走査速度の変動が誤差の原因となるため、その解消は重要な課題である。走査速度変動の影響を無くすためには、走査開始信号のインターバルを計測する手段を設け、計測したインターバルを基準として走査光の遮断時間を補正することにより誤差を解消する。

以下、具体的に説明する。図３８に発光素子１１ａ（１１ｂ）の駆動回路５０ａ（５０ｂ）の構成を示すブロック図を示す。駆動回路５０ａ（５０ｂ）は高レベル駆動のドライバ５０Ｈ，低レベル駆動のドライバ５０Ｌ及びスイッチ５０Ｓから構成されている。ＭＰＵ５からＯＮ／ＯＦＦ信号が両ドライバ５０Ｈ，５０Ｌに与えられ、発光強度切り換え信号ＳＳがスイッチ５０Ｓに与えられる。このような構成により、発光素子１１ａ（１１ｂ）の駆動電流のオン／オフと発光強度の２段階の切り換えとが制御される。なお、この図３８に示されている構成は公知の回路にて構成することができる。

図３９に発光強度切り替えによるマージンの増加（Ｓ／Ｎの向上）の例を説明するための波形図を示す。図３９（ａ）は発光素子１１ａ（１１ｂ）の発光強度の切り換えを行なわずに常時同一発光強度で走査を行なった場合の受光素子１３ａ（１３ｂ）での受信信号のレベルを、図３９（ｂ）は発光素子１１ａ（１１ｂ）の発光強度の切り換えを上述の構成により２段階で行なって走査を行なった場合の受光素子１３ａ（１３ｂ）での受信信号のレベルをそれぞれ示している。

発光強度を切り換えない図３９（ａ）に示されている場合は再帰性反射体からの反射光量が次第に低下し、やがて上昇する。ここで、ほぼ中央部において大きくレベルが低下している部分が遮断物Ｓに起因する波形である。ここで注意すべきは、遮断物Ｓにより受光素子１３ａ（１３ｂ）での受光信号レベルが低下しているが、その”０”レベルに対するマージンＭ１は極めて小さい（Ｓ／Ｎが悪い）ことである。

一方、発光強度を切り換える図３９（ｂ）に示されている場合は再帰性反射体からの反射光量が次第に低下し、やがて上昇すること自体は同様であるが、反射光量が最も低下する部分までのＬ１で示されている区間は低レベル駆動のドライバ５０Ｌによる走査が行なわれ、反射光量が最も低下するＨで示されている区間は高レベル駆動のドライバ５０Ｈによる走査が行なわれ、その後のＬ２で示されている区間は低レベル駆動のドライバ５０Ｌによる走査が行なわれる。従って、Ｈで示されている反射光量が最も低下するが高レベル駆動のドライバ５０Ｈによる走査が行なわれる区間に遮断物Ｓが存在する場合には、高レベル駆動のドライバ５０Ｈの走査による高い受光信号レベルにおいて図３９（ａ）とほぼ同程度のレベルの低下が生じる。しかしここで注意すべきは、図３９（ｂ）では、遮断物Ｓにより受光信号レベルの低下の際の”０”レベルに対するマージン２は図３９（ａ）の場合に比してかなり大きい（Ｓ／Ｎが良い）ことである。

図４０に受光信号検出回路３ａ（３ｂ）の構成例のブロック図を示す。受光素子１３ａ（１３ｂ）からの受光信号は受光信号検出回路３ａ（３ｂ）のアンプ５７で増幅された後に二つのコンパレータ５８Ｈ，５８Ｌに与えられる。これらのコンパレータ５８Ｈ，５８Ｌは比較基準が異なる。コンパレータ５８Ｈは比較的高い基準電圧ＶＨを有し、その出力は走査開始信号ＳＳＳとしてＭＰＵ５に与えられる。一方、コンパレータ５８Ｌは比較的低い基準電圧ＶＬを有し、その出力は光走査遮断検出信号ＳＣＳとしてＭＰＵ５に与えられる。

前述のように、また図２に示されているように、本発明装置では光送受ユニット１ａ，１ｂの配置はそれぞれの走査光が走査開始時に再帰性反射シート７を経由せずに直接自身の受光素子１３ａ，１３ｂへ入射するタイミングが存在する。従って、図４１（ａ）の受光信号レベルのタイミングチャートに示すように、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂを回転させて光走査する場合、走査光がポリゴンミラー１６ａ，１６ｂで反射して直接受光素子１３ａ，１３ｂへ入射した場合の反射光量は発光素子１１ａ，１１ｂからの投射光量のほぼ８０％である。

これに対して、同じく図４１（ａ）に示されているように、再帰性反射シート７で一旦反射した後に受光素子１３ａ，１３ｂへ入射した場合の投射光量は発光素子１１ａ，１１ｂからの投射光量のほぼ３０％である。このような観点から、コンパレータ５８Ｈの基準電圧ＶＬを発光素子１１ａ，１１ｂからの投射光量の８０％と３０％との中間に設定すれば、図４１（ａ）に示されているような閾値ＴＨが設定されることになるので、閾値ＴＨよりも高いレベルの部分を検出することにより、図４１（ｂ）に示されているように、発光素子１１ａ，１１ｂからの投射光のポリゴンミラー１６ａ，１６ｂでの直接の反射光を走査開始信号として得ることが可能になる。

図４２に１つの光走査遮断時間計測系の時間設定・時間計測部の構成例のブロック図を示す。この例では、３つの時間測定用のタイマ（第１測定タイマ５９ａ，第２測定タイマ５９ｂ，第３測定タイマ５９ｃ）と２つの時間設定用タイマ（第１設定タイマ５９ｄ，第２設定タイマ５９ｄ）が備えられており、それぞれに対してＭＰＵ５により測定時間の読み出し、時間設定等の制御が行われる。

走査開始信号ＳＳＳは第１測定タイマ５９ａへ入力され、走査開始信号ＳＳＳのインターバル時間を測定する。光走査遮断検出信号ＳＣＳは第２測定タイマ５９ｂ及び第３測定タイマ５９ｃへ入力され、非遮断時間と遮断時間とを測定する。第１設定タイマ５９ｄ及び第２設定タイマ５９ｅの出力は前述の図３８に示されているように駆動回路５０ａ（５０ｂ）に与えられて発光強度切り換え信号ＳＳとなる。

図４３は、１回の光走査のタイミングについての時間の関係を示すタイミングチャートである。なお、原理的にはｔｘ（ｘ＝１，２…）を使用して本発明装置による種々の測定が行なわれるが、ｔｘ' またはｔｘ''で代用することも可能である。

（１）走査開始周期（測定：ｔ１）
ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの、換言すればそれらを回転させているモーターの回転変動を補正するために、１回の光走査の周期が測定される。但し、ｔ１，ｔ１' またはｔ１'' の内のいずれかを測定できればよい。
ｔ１：走査開始信号ＳＳＳのＬレベルの時間
ｔ１' ：走査開始信号ＳＳＳの１周期の時間
ｔ１''：走査光が再帰性反射シート７での反射の開始から終了までの時間

（２）遮断物Ｓの位置（測定：ｔ２）
光走査開始から遮断物Ｓの位置までの時間。但し、ｔ２またはｔ２' の内のいずれかを測定できればよい。
ｔ２：走査光が再帰性反射シート７で反射を開始してから遮断物Ｓの位置までの時間
ｔ２' ：走査開始信号ＳＳＳから遮断物Ｓの位置までの時間

（３）遮断物Ｓの幅（測定：ｔ３）
遮断物Ｓの幅の時間。
ｔ３：走査光が遮断物Ｓにより遮光されている時間
ｔ３' ：走査光が再帰性反射シート７で反射を開始してから遮断物Ｓによる遮光終了ま での時間
ｔ３''：走査開始信号ＳＳＳから遮断物Ｓによる遮光終了までの時間

（４）レーザーパワーアップ（出力：ｔ４）
走査開始から走査光のパワー（発光強度）をハイレベルに上げるまでの時間
ｔ４：走査開始信号ＳＳＳをトリガとして測定を開始
ｔ４' ：走査光の再帰性反射シート７による反射の開始をトリガとして測定を開始

（５）レーザーパワーダウン（出力：ｔ５）
走査光のパワー（発光強度）をハイレベルに上げてからローレベルに下げるまでの時間 ｔ５：ｔ４終了時をトリガとして測定を開始
ｔ５' ：走査光の再帰性反射シート７による反射の開始をトリガとして測定を開始
ｔ５''：走査開始信号ＳＳＳをトリガとして測定を開始

ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転変動に関しては以下に示す方法で補正を行なう。

（１）走査開始から遮断物Ｓの検出までの時間
ｔ２（ｔ２' ）／ｔ１（ｔ１' orｔ１''）×ｋ（定数）

（２）遮断物Ｓの幅の時間
ｔ３（（ｔ３' −ｔ２）or（ｔ３''−ｔ２' ））
／ｔ１（ｔ１' orｔ１''） × ｋ（定数）

以上のようにして本発明装置では、走査開始を検出する特別な検出手段を使用することなしに、種々の時間情報を得ることが可能であり、これらから遮断物Ｓによる遮断位置，大きさ等を求めることが可能になる。

以上に詳述したように本発明の光走査型タッチパネルによれば、指示物によって生じる走査光の遮断範囲を計測するようにしたので、指示物の大きさ（サイズ）を考慮した正しい指示位置を精度良く検出でき、指示物の種類を判定することにより所定の指示物ではない物体による誤検出を防止できると共に、発光手段及び受光手段の配置が、発光手段をその発光方向が光走査手段による走査面と交差するように、また受光手段もその受光の指向性の方向が光走査手段による走査面と交差するように共に考慮されているため、光送受手段を小型化することが、ひいては光走査型タッチパネルそのものを小型化することが可能になる。

また本発明の光走査型タッチパネルによれば、指示物によって生じる走査光の遮断範囲を計測するようにしたので、指示物の大きさ（サイズ）を考慮した正しい指示位置を精度良く検出でき、指示物の種類を判定することにより所定の指示物ではない物体による誤検出を防止できると共に、発光手段及び受光手段の配置が、発光手段をそれが発光する光の光走査手段への経路が発光手段側に近い部分において、また受光手段もそれが受光する光の指向性の方向が受光手段側に近い部分において、共にタッチ対象として規定されている平面の縁から遠ざかるように考慮されているため、光送受手段を小型化することが、ひいては光走査型タッチパネルそのものを小型化することが可能になる。

また、本発明の光走査型タッチパネルによれば、発光手段及び受光手段の配置が、光走査手段による走査光が発光手段及び受光手段に付随する構成要素に遮られないように考慮されているため、光走査手段による走査光が走査領域方向へ十分に走査される。

更に、本発明の光走査型タッチパネルによれば、タッチ対象として規定されている平面が長方形の表示画面であり、２組の光送受手段が表示画面のいずれかの短辺に沿って配置されているため、この短辺に沿って配置されている２組の光送受手段の間を基準線とする三角測量の原理に基づく指示物の検出精度が向上する。

本発明装置（第１の実施の形態）の基本構成を示す模式図である。 光送受ユニットの内部構成及び光路を示す模式図である。 光送受ユニットの構成例を示す模式的平面図である。 光送受ユニットの構成例を示す模式的側面図である。 光送受ユニットの構成例を示す模式的斜視図である。 本発明装置（第１の実施の形態）のブロック図である。 本発明装置（第１の実施の形態）の実施状態を示す模式図である。 受光信号のレベル変化を示すタイミングチャートである。 座標検出のための三角測量の原理を示す模式図である。 遮断物及び遮断範囲を示す模式図である。 受光信号と走査角度と走査時間との関係を示すタイミングチャートである。 遮断時間計測のアルゴリズムを示すフローチャートである。 断面長計測の原理を示す模式図である。 遮断物の種類決定のアルゴリズムを示すフローチャートである。 本発明装置（第２の実施の形態）の基本構成を示す模式図である。 本発明装置（第２の実施の形態）のブロック図である。 本発明装置（第２の実施の形態）の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明装置（第３の実施の形態）の基本構成を示す模式図である。 本発明装置（第３の実施の形態）のブロック図である。 本発明装置（第３の実施の形態）の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明装置（第４の実施の形態）の基本構成を示す模式的平面図及び模式的断面図である。 再帰性反射シートの構成を示す模式図及びその入射角度と相対反射率との関係を示すグラフである。 受光信号のレベル変化を示すタイミングチャートである。 本発明装置（第５の実施の形態）のブロック図である。 本発明装置（第５の実施の形態）の動作を説明するためのタイミングチャートである。 パルス発光のタイミング信号を示すタイミングチャートである。 走査光の放射状態を示す模式図である。 パルス発光のタイミング信号を示すタイミングチャートである。 パルス発光のタイミング信号を示すタイミングチャートである。 走査光の放射状態を示す模式図である。 走査パルスの周波数制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。 受光量を一定に制御するための構成例を示すブロック図である。 受光量を一定に制御するための構成例を示すブロック図である。 受光量を一定に制御する際のタイミングチャートである。 受光量を一定に制御するための構成例を示すブロック図である。 受光量をモニタ結果と比較するための構成例を示すブロック図である。 受光量をモニタ結果と比較するための構成例を示すブロック図である。 発光素子の駆動回路の構成を示すブロック図である。 発光強度切り替えによるマージンの増加（Ｓ／Ｎの向上）の例を説明するための波形図である。 受光信号検出回路の構成例のブロック図である。 受光信号レベルのタイミングチャートである。 光走査遮断時間計測系の時間設定・時間計測部の構成例のブロック図である。 １回の光走査のタイミングについての時間の関係を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ａ，１ｂ 光送受ユニット
２ａ，２ｂ 発光素子駆動回路
３ａ，３ｂ 受光信号検出回路
４ ポリゴン制御回路
５ ＭＰＵ
６ 表示装置
７ 再帰性反射シート
１０ 表示画面（座標面）
１１ａ，１１ｂ 発光素子
１３ａ，１３ｂ 受光素子
１６ａ，１６ｂポリゴンミラー
２１ パルスモータ
２２ パルスモータ駆動回路
２３ａ，２３ｂ エンコーダ
２４ａ 第１タイマ
２４ｂ 第２タイマ
２５ ＲＯＭ
２６ ＲＡＭ
３１ａ，３２ａ，３１ｂ，３２ｂ 受光素子
３３ａ，３４ａ，３３ｂ，３４ｂ 受光信号検出回路
４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂ 再帰性反射体
４３ 第１比較器
４４ 第２比較器
５１ 遮蔽体
６２ａ，６２ｂ ＸＯＲ回路
７０ 光遮蔽部材

Claims (4)

1. タッチ対象として規定された平面の範囲内を指示物でタッチして情報を入力する光走査型タッチパネルであって、
   前記平面の外側に設けた光再帰性反射手段と、
   発光手段と、該発光手段が発光する光を前記平面と実質的に平行である面内で光を角的に走査する光走査手段と、該光走査手段により走査される光の前記光再帰性反射手段による反射光を受光する受光手段とをそれぞれ有する少なくとも２組の光送受手段と、
   前記光走査手段での走査角度及び前記受光手段での受光結果に基づいて、前記指示物にて形成される前記平面での走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、
   前記少なくとも２組の光走査部による走査光を前記平面への走査に先立って受光する受光器と
   を備えたことを特徴とする光走査型タッチパネル。
2. タッチ対象として規定された平面の範囲内を指示物でタッチして情報を入力する光走査型タッチパネルであって、
   前記平面の外側に設けた光再帰性反射手段と、
   発光手段と、該発光手段が発光する光を前記平面と実質的に平行である面内で光を角的に走査する光走査手段と、該光走査手段により走査される光の前記光再帰性反射手段による反射光を受光する受光手段とをそれぞれ有する少なくとも２組の光送受手段と、
   前記光走査手段での走査角度及び前記受光手段での受光結果に基づいて、前記指示物にて形成される前記平面での走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、
   前記少なくとも２組の光走査部による走査光を前記平面への走査に先立って前記受光手段に向けて反射する反射手段と
   を備えたことを特徴とする光走査型タッチパネル。
3. 前記平面が四辺形の表示画面であり、
   前記光再帰性反射手段が前記表示画面の少なくとも３辺の外側において前記光の走査面に対してその光の反射面を実質的に垂直方向として配置されており、
   前記２組の光送受手段が前記平面の前記光再帰性反射手段が配置されていない１辺の外側に配置されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の光走査型タッチパネル。
4. 前記平面は長方形であり、前記２組の光送受手段が前記平面のいずれかの短辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査型タッチパネル。

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