JP4033540B2 - 光走査型タッチパネル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータの表示画面等をタッチするための目標区域として規定された平面の範囲とし、その平面の範囲内を遮断物（指示物）によりタッチして情報を入力する光走査型タッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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」（米国特許４，２６７，４４３号）が知られている。この方法は、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。
【０００３】
また、他の光学的な位置検出方法が、特開昭５７−２１１６３７号公報に開示されている。この方法は、レーザ光線のような絞った光を表示画面の外側から角度走査し、反射体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、指，任意のペン等の位置は検出することができない。
【０００４】
更に他の光学的な位置検出方法が、特開昭６２−５４２８号公報に提案されている。この方法は、表示画面の両側枠に光再帰性反射体を配置し、角度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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような光学的な位置検出方法では、表示画面の表示品質を全く低下させることなしに指，任意のペン等の位置も検出可能であるが、検出の分解能を向上させ、また大画面化を実現するためには光の送受信素子の数を増加させる必要があり、製造コストの高騰，信号処理の複雑化を招来する。
【０００６】
また、光再帰性反射体を利用する構成では、大画面化に伴って走査光の反射光量が小さくなってＳ／Ｎの確保が困難となる。
【０００７】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、表示品質を低下させることなく、また十分なＳ／Ｎを確保しつつ検出の分解能を向上させ、大画面化を実現可能な光走査型タッチパネルの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力する受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、少なくとも２組の光走査部による走査光をそれぞれ異なる周波数でスイッチングするための少なくとも２個のスイッチング手段と、これらのスイッチング手段それぞれのスイッチング周波数を含む周波数を通過させる少なくとも２個のバンドパスフィルタとを備え、受光器が出力した受光信号をバンドパスフィルタで濾波することにより少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号を分離すべくなしてあることを特徴とする。
第２の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力する受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、光走査部による走査光をそれぞれスイッチング制御するスイッチング手段と、光走査部による走査光が同時にオンしないようにスイッチング手段を制御する制御信号とを備えたことを特徴とする。
第３の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力する受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、少なくとも２組の光走査部による走査光を同一の周波数でスイッチングするための少なくとも２個のスイッチング手段と、これらのスイッチング手段それぞれによるスイッチングが異なる位相となるように位相変換を行なう位相変換手段と、受光器が出力する受光信号をこの位相変換手段による変換後の位相に同期して検出する検出手段とを備え、受光器が出力する受光信号を検出手段で検出することにより少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号を分離すべくなしてあることを特徴とする。
第４の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力した受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、少なくとも２組の光走査部による走査光を平面への走査に先立って直接受光する受光器を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような第１の発明では、少なくとも２個のスイッチング手段が、少なくとも２組の光走査部による走査光をそれぞれ異なる周波数でスイッチングし、受光器が出力する受光信号をバンドパスフィルタで濾波することにより、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号が分離される。
第２の発明では、少なくとも２個の光走査部による走査光がそれぞれ同時にオンしないようにスイッチング制御されるので、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号の区別が可能になる。
第３の発明では、少なくとも２組の光走査部による走査光が同一の周波数で異なる位相となるようにスイッチングされ、それぞれの位相に同期して受光信号が検出されることにより、少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号が分離される。
第４の発明では、少なくとも２組の光走査部による走査光が指示物でタッチするための目標区域として規定された平面への走査に先立って受光器に直接受光されるので、各１回の光走査の開始タイミングが検出される。
【００１０】
第５の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第４のいずれかの発明において、演算手段が、計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での大きさを演算すべくなしてあることを特徴とする。
【００１１】
このような第５の発明では、演算手段が指示物の位置のみならず、大きさもその変化をも含めて演算する。
【００１２】
第６の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、１または複数の棒状の導光手段をその長手方向に実質的に連続して平面の範囲の周辺に配置してなることを特徴とする。
【００１３】
このような第６の発明では、棒状の導光手段で構成される導光体により走査光が受光器へ伝播される。
【００１４】
第７の発明の光走査型タッチパネルは、第６の発明において、導光手段が丸棒状であり、その外周の平面の範囲に面する部分が光走査部からの走査光の入射が可能に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
このような第７の発明では、丸棒状の導光手段で構成される導光体の外周の指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲に面する部分から走査光が入射して受光器へ伝播される。
【００１６】
第８の発明の光走査型タッチパネルは、第６または第７の発明において、導光手段が、光の入射が可能な部分が他の部分よりも小さい断面形状に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
このような第８の発明では、断面形状が光の入射が可能な部分が他の部分よりも小さいため、一旦入射した光走査部からの走査光の外部への漏光が抑制される。
【００１８】
第９の発明の光走査型タッチパネルは、第６または第７の発明において、導光手段が、複数の光ファイバを並列してシート状に束ねたファイバシートで構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このような第９の発明では、光走査部からの走査光が複数の光ファイバを並列してシート状に束ねたファイバシートで構成された導光手段に入射し、受光器へ伝播される。
【００２０】
第１０の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、受光器が、導光体の端部に備えられていることを特徴とする。
【００２１】
このような第１０の発明では、導光体内を伝播した光走査部からの走査光がその端部で受光器に入射する。
【００２２】
第１１の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、平面の範囲の周囲を囲繞する連続した導光手段で構成されていることを特徴とする。
【００２３】
このような第１１の発明では、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲の周囲を囲繞する連続した導光手段で構成される導光体に光走査部からの走査光が入射して受光器へ伝播される。
【００２４】
第１２の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、導光体が、入射する光を散乱させる散乱手段を有することを特徴とする。
【００２５】
このような第１２の発明では、導光体に入射した光走査部からの走査光が散乱手段で散乱されて導光体内を伝播する。
【００２６】
第１３の発明の光走査型タッチパネルは、第１２の発明において、散乱手段が、導光体の表面に他の部分に比して光学的に粗である領域として形成されていることを特徴とする。
【００２７】
このような第１３の発明では、導光体の表面に形成された他の部分に比して光学的に粗である領域で光走査部からの走査光が散乱された後に導光体内へ入射する。
【００２８】
第１４の発明の光走査型タッチパネルは、第１２の発明において、散乱手段が、導光体の内部に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
このような第１４の発明では、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内で散乱されて導光体内を伝播される。
【００３０】
第１５の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、散乱手段が、導光体の表面に備えられた回折格子であることを特徴とする。
【００３１】
このような第１５の発明では、光走査部からの走査光が回折格子により散乱されて内部へ入射する。
【００３２】
第１６の発明の光走査型タッチパネルは、第１５の発明において、回折格子が、その配列間隔がそれぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して設定されていることを特徴とする。
【００３３】
このような第１６の発明では、それぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して回折格子の配列間隔が設定されているので、光走査部からの走査光が最適な入射角度で導光体に入射する。
【００３４】
第１７の発明の光走査型タッチパネルは、第１５の発明において、散乱手段が、それぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して散乱の度合いを異ならせてなることを特徴とする。
【００３５】
このような第１７の発明では、光走査部からの走査光が導光体に入射した場合に外部への漏光が最小限に抑制される。
【００３６】
第１８の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、導光体が、その外面の走査光が入射する領域以外の領域を導光体側へ光を反射する反射手段で覆われていることを特徴とする。
【００３７】
このような第１８の発明では、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内部で反射しつつ受光器へ伝播する。
【００３８】
第１９の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、導光体が、その外面の走査光が入射する領域の平面と直交方向の幅が走査光のビーム径に実質的に等しく構成されていることを特徴とする。
【００３９】
このような第１９の発明では、光走査部からの走査光が効率的に導光体に入射する。
【００４０】
第２０の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、複数の光ファイバの端面を指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲に対向させたファイバアレイで構成されていることを特徴とする。
【００４１】
このような第２０の発明では、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に入射した光走査部からの走査光がそのまま光ファイバを高効率で伝播する。
【００４２】
第２１の発明の光走査型タッチパネルは、第２０の発明において、ファイバアレイの各光ファイバが、それぞれの端面が走査光の光軸に対して実質的に直交するように配置されていることを特徴とする。
【００４３】
このような第２１の発明では、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射する。
【００４４】
第２２の発明の光走査型タッチパネルは、第２０または第２１の発明において、ファイバアレイの各光ファイバが、それぞれの端面が外側へ凸となる形状の形成されていることを特徴とする。
【００４５】
このような第２２の発明では、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射する。
【００４６】
第２３の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、その外周の平面の範囲に面する部分が切り取られた断面形状で内面が鏡面仕上げされた筒状に形成された導光手段で構成されていることを特徴とする。
【００４７】
このような第２３の発明では、筒状に形成された導光手段に切り取り部分から入射し、内部で反射しつつ伝播される。
【００４８】
第２４の発明の光走査型タッチパネルは、第２３の発明において、導光手段が、その内部の切り取られた部分に対向する位置に、光を散乱する散乱手段を備えたことを特徴とする。
【００４９】
このような第２４の発明では、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の散乱手段で散乱されて伝播される。
【００５０】
第２５の発明の光走査型タッチパネルは、第２４の発明において、導光手段が、その内部の切り取られた部分に対向する位置に、広角度に光を反射する反射手段を備えたことを特徴とする。
【００５１】
このような第２５の発明では、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の反射手段で反射されて伝播される。
【００５２】
第２６の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第２５のいずれかの発明において、受光器が光走査部それぞれから走査される走査光を個別に受光するために複数が備えられており、導光体はこれらの複数の受光器それぞれに光走査部それぞれから走査された走査光を個別に導光するために複数が備えられていることを特徴とする。
【００５３】
このような第２６の発明では、複数の受光器それぞれに光走査部それぞれから走査された走査光が個別に導光体により導光されるので、いずれの光走査部からの走査光であるかの区別が容易になる。
【００５４】
第２７の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第２５のいずれかの発明において、光走査部がそれぞれ異なる波長の走査光を走査し、導光体と受光器との間に光走査部それぞれが走査する走査光の波長に対応した光学フィルタが備えられていることを特徴とする。
【００５５】
このような第２７の発明では、導光体と受光器との間に備えられた光走査部それぞれが走査する走査光の波長に対応した光学フィルタにより光走査部それぞれからの走査光が分離される。
【００６４】
【発明の実施の形態】
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。
【００６５】
図１は、本発明の光走査型タッチパネルの実施の形態の一例の基本構成を示す模式図である。
【００６６】
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。
【００６７】
遮断物（指示物）Ｓによりタッチするための目標区域として規定された平面の範囲であ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走査ユニット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導光体７が設けられている。なお、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。
【００６８】
図２は、光走査ユニット１ａ，１ｂの内部構成及び光路を示す模式図である。両光走査ユニット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、発光素子１１ａ，１１ｂからのレーザ光を角度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。
【００６９】
なお、参照符号１８ａ，１８ｂはタイミング検出用受光素子であり、各１走査の開始時点においてポリゴンミラー１６ａ，１６ｂから走査されたレーザ光を受光することにより、同期信号のタイミングを決定し、またポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転速度の補正のための情報の生成に利用される。
【００７０】
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、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度走査されて導光体７に入射する。但し、図１に示されているように、投射光の光路に遮断物（指示物）Ｓが存在する場合には投射光が遮断されるため、投射光が導光体７に入射することはない。
【００７１】
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度走査が実現される。
【００７２】
図１に戻って、各光走査ユニット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、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。
【００７３】
導光体７は、本実施の形態では２長辺（図１上で上下両側の辺）においては３個が実質的に連続して設置されており、短辺（図１上で左側の辺）においては２個が実質的に連続して設置されており、それぞれを導光体７ａ〜７ｈと称する。なお、導光体７として導光率がより高い材質を使用する場合には、導光体７の総数をより少なくして、たとえば２長辺（図１上で上下両側の辺）においては２個を、短辺（図１上で左側の辺）においては１個のみを設置してもよく、更に導光率が高い材質を使用する場合には、導光体７を１個のみ使用して表示画面１０をＵ字状に囲むように設置してもよい。
【００７４】
各導光体７ａ〜７ｈにはそれぞれ受光素子１３ａ〜１３ｈが接続されている。これらの受光素子１３ａ〜１３ｈは、それぞれが接続されている導光体７ａ〜７ｈに入射した光量をアナログ信号に変換した受光信号として出力する。そして、各導光体７ａ〜７ｈ及びタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂから出力される受光信号は加算されて受光信号検出回路３に与えられる。受光信号検出回路３は各導光体７ａ〜７ｈ及びタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂから与えられる信号を論理処理して受光信号を検出し、ＭＰＵ５に与える。
【００７５】
ＭＰＵ５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ＭＰＵ５での計測結果等を表示する表示装置である。なお、この表示装置６の表示画面は表示画面１０と兼用することも勿論可能である。
【００７６】
このような本発明の光走査型タッチパネルにおいては、図１に示されているように、たとえば光走査ユニット１ｂに関して説明すると、光走査ユニット１ｂからの投射光は、まずタイミング検出用受光素子１８ｂに入射する位置から光遮蔽部材７０により遮蔽される位置を経て図１上で反時計方向回りに走査され、導光体７（７ｈ）の先端部分に入射する位置（Ｐｓ）に至って走査開始位置になる。そして、遮断物Ｓの一端に至る位置（Ｐ１）にいたるまでは導光体７（７ｈ，７ｇ）に入射するが、遮断物Ｓの他端に至る位置（Ｐ２）までの間は遮断物Ｓによって遮断されて導光体７（７ｇ）には入射せず、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至るまでは導光体７（７ｇ，７ｆ，７ｅ，７ｄ）に入射する。
【００７７】
但し、光走査ユニット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、光走査ユニット１ａは図１上で時計方向回りに表示画面１０の下辺側を走査開始方向とし、逆に光走査ユニット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。
【００７８】
たとえば光走査ユニット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、光走査ユニット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導光体７（７ｈ）への入射光量が大であること、及び導光体７（７ｈ）の入射面が表示画面１０の上辺ではほぼ直角であるために入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、光走査ユニット１ｂの場合に表示画面１０の下辺側を走査開始方向とすると、表示画面１０の下辺の方が上辺よりも距離的に遠いため、走査開始時点の入射光量が小さくなる。
【００７９】
図３は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成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を一定速度で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とを有する。
【００８０】
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。なお、発光素子駆動回路２ａ，２ｂはそれぞれ、発振器２０ａ，２０ｂ及びドライバ２Ｄａ，２Ｄｂを備えている。
【００８１】
発光素子駆動回路２ａの発振器２０ａは本実施の形態では１００ＭＨｚのスイッチング周波数でドライバ２Ｄａを駆動して発光素子１１ａを発光させる。一方、発光素子駆動回路２ｂの発振器２０ｂは本実施の形態では２００ＭＨｚのスイッチング周波数でドライバ２Ｄｂを駆動して発光素子１１ｂを発光させる。
【００８２】
受光信号検出回路３は、たとえば図１に示されている受光素子１３ａ〜１３ｈへの入射光量を示すアナログ信号が加算された信号を受光信号として入力し、それを論理処理して検出し、その結果をＭＰＵ５へ送る。
【００８３】
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。また、ＭＰＵ５は、受光信号検出回路３から与えられる信号に基づいて、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の表示画面は表示画面１０を兼用することも可能である。なお、ＭＰＵ５は、信号処理及び遮断物（指示物）の位置，大きさを計測するためのプログラムを記憶しておくための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）２５及び種々のデータの一時記憶に使用する書き込み可能なメモリ（ＲＡＭ）２６を内蔵している。
【００８４】
次に、受光信号検出回路３について説明する。なお、図３では説明の簡単のため、参照符号１３により受光素子１３ａ〜１３ｈを一括して表している。また、図３に示されている実施の形態においてはタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂは使用しないものとする。
【００８５】
受光素子１３は受光量を電流値に比例させた受光信号として出力するため、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器３０により受光素子１３からの出力信号（電流）を電圧信号に変換する。電流／電圧変換器３０から出力された電圧信号はバンドパスフィルタ３１ａ，３１ｂへ送られる。
【００８６】
ところで、発光素子１１ａは発振器２０ａにより１００ＭＨｚの、発光素子１１ｂは発振器２０ｂにより２００ＭＨｚのスイッチング周波数で発光駆動されるため、バンドパスフィルタ３１ａは１００ＭＨｚの周波数を通過させ、バンドパスフィルタ３１ｂは２００ＭＨｚの周波数を通過させるように設定されている。従って、バンドパスフィルタ３１ａを通過するのは発光素子１１ａによる走査光の受光信号であり、バンドパスフィルタ３１ｂを通過するのは発光素子１１ｂによる走査光の受光信号である。
【００８７】
バンドパスフィルタ３１ａを通過した信号（発光素子１１ａによる走査光の受光信号）はコンパレータ３２ａに比較対象の信号として入力される。このコンパレータ３２ａの出力は第１タイマ３４ａに入力される。一方、バンドパスフィルタ３１ｂを通過した信号（発光素子１１ｂによる走査光の受光信号）はコンパレータ３２ｂに比較対象の信号として入力される。このコンパレータ３２ｂの出力は第２タイマ３４ｂに入力される。
【００８８】
なお、コンパレータ３２ａ，３２ｂには、所定の基準電圧Ｖｒｅｆが比較のしきい値として入力されている。この基準電圧Ｖｒｅｆは、受光素子１３が光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光を受光している場合に電流／電圧変換器３０から出力される電圧値の最低値と走査光を受光していない場合に電流／電圧変換器３０から出力される電圧値との中間の値に設定されている。従って、コンパレータ３２ａ，３２ｂは受光素子１３が光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光を受光している期間においてのみ信号”１”を出力し、それ以外の期間においては信号”０”を出力する。
【００８９】
なお、第１タイマ３４ａはコンパレータ３２ａが出力する信号”１”または”０”の継続時間を計測し、第２タイマ３４ｂはコンパレータ３２ｂが出力する信号”１”または”０”の継続時間を計測し、それぞれ計測結果をＭＰＵ５に与える。
【００９０】
このような受光信号検出回路３の構成により、ＭＰＵ５は以下のような処理、即ち本発明の光走査型タッチパネルによる位置検出処理を行なう。以下、その原理を示す図４の模式図及び指示物Ｓが存在しない場合の受光信号の波形を示す図５のタイムチャートを参照して説明する。但し、図４では光走査ユニット１ａ，１ｂ、導光体７ａ〜７ｈ，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Ｓとして指を用いた場合を示している。
【００９１】
ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御することにより、光走査ユニット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度走査する。この際、ＭＰＵ５は発光素子１１ａには発光素子駆動回路２ａの発振器２０ａにより１００ＭＨｚのスイッチング周波数で、発光素子１１ｂには発光素子駆動回路２ｂの発振器２０ｂにより２００ＭＨｚのスイッチング周波数でそれぞれ発光させる。この結果、導光体７（７ａ〜７ｈ）へは両光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光が入射し、受光素子１３（１３ａ〜１３ｈ）に導かれる。このような導光体７（７ａ〜７ｈ）への走査光の入射光量を示す受光信号は加算されて受光信号検出回路３に与えられる。
【００９２】
なお、図４において、θ00，φ00は両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から両タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂまでの角度を、θ０，φ０は両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から導光体７ａ〜７ｈの端部までの角度を、θ１，φ１は基準線から遮断物（指示物）Ｓ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）Ｓの基準線と逆側端部までの角度をそれぞれ示している。但し、θ00，φ00はここでは使用されない。
【００９３】
図５の波形図に、遮断物（指示物）Ｓが存在しない場合のタイムチャートを示す。図５(a) は受光信号（電流／電圧変換器３０の出力信号）を、図５(b) はコンパレータ３２ａの出力信号（光走査ユニット１ａによる走査光の受光信号）を、図５(c) はコンパレータ３２ｂの出力信号（光走査ユニット１ｂによる走査光の受光信号）のタイミングをそれぞれ示している。
【００９４】
図５(a) に示されているように、電流／電圧変換器３０からは両光走査ユニット１ａ，１ｂによる走査光の受光結果が区別無しに出力されるが、バンドパスフィルタ３１ａは光走査ユニット１ａによる走査光のみを通過させ、バンドパスフィルタ３１ｂは光走査ユニット１ｂによる走査光のみを通過させる。このため、図５(b) に示されているように、コンパレータ３２ａの出力信号は光走査ユニット１ａによる走査光の受光結果を、図５(c) に示されているように、コンパレータ３２ｂの出力信号は光走査ユニット１ｂによる走査光の受光結果をそれぞれ示す。
【００９５】
表示画面１０上に遮断物（指示物）Ｓが存在する場合には、光走査ユニット１ａ，１ｂから投射された走査光は遮断物（指示物）Ｓによって遮断されるため、その間は導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはない。従って、図４に示されているような状態では，光走査ユニット１ａによる走査角度が０°からθ０までの間では受光素子１３には走査光は入射せず、走査角度がθ０からθ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がθ１からθ２までの間では受光素子１３に走査光は入射しない。
【００９６】
上述のような受光素子１３への走査光の入射はバンドパスフィルタ３１ａを介してコンパレータ３２ａの”１”または”０”出力となるので、第１タイマ３４ａがそれぞれの継続時間を計時して結果をＭＰＵ５に与える。
【００９７】
同様に、光走査ユニット１ｂによる走査角度が０°からφ０までの間では導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはなく、走査角度がφ０からφ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がφ１からφ２までの間では受光素子１３に走査光が入射することはない。
【００９８】
上述のような受光素子１３への走査光の入射はバンドパスフィルタ３１ｂを介してコンパレータ３２ｂの”１”または”０”出力となるので、第２タイマ３４ｂがそれぞれの継続時間を計時して結果をＭＰＵ５に与える。
【００９９】
なお、このような角度は、図６のタイムチャートに示されているように、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ることが可能である。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。
【０１００】
なお、図４において、θ０及びφ０は、両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線と導光体７（７ａ〜７ｈ）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。
【０１０１】
図７は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成の他の実施の形態を示すブロック図である。この例では、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ及び受光信号検出回路３の構成が前述の図３に示されている例と異なる。
【０１０２】
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内のドライバ２Ｄａ，２Ｄｂが駆動されて、発光素子１１ａ，１１ｂの発光動作が制御される。なお、ＭＰＵ５は両ドライバ２Ｄａ，２Ｄｂの駆動タイミングを調整して両発光素子１１ａ，１１ｂが同時には発光しないように制御する。
【０１０３】
次に、図７に示されている受光信号検出回路３について説明する。なお、図７では説明の簡単のため、参照符号１３により受光素子１３ａ〜１３ｈを一括して表している。また、図７に示されている実施の形態においてはタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂは使用しないものとする。
【０１０４】
受光素子１３は受光量を電流値に比例させた受光信号として出力するため、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器３０により受光素子１３からの出力信号（電流）を電圧信号に変換する。電流／電圧変換器３０から出力された電圧信号（発光素子１１ａ，１１ｂの双方による走査光の受光信号、但し両者はオーバラップすることが無いようにＭＰＵ５により制御される）はコンパレータ３２に比較対象の信号として入力される。このコンパレータ３２の出力はタイマ３４に入力されており、その出力はＭＰＵ５に入力されている。
【０１０５】
なお、コンパレータ３２には、前述同様の所定の基準電圧Ｖｒｅｆが比較のしきい値として入力されている。従って、コンパレータ３２は受光素子１３が光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光を受光している期間においてのみ信号”１”を出力し、それ以外の期間においては信号”０”を出力する。
【０１０６】
また、タイマ３４はコンパレータ３２が出力する信号”１”または”０”の継続時間を計測し、計測結果をＭＰＵ５に与える。
【０１０７】
このような図７に示されている受光信号検出回路３の構成では、ＭＰＵ５は以下のような処理、即ち本発明の光走査型タッチパネルによる位置検出処理を行なう。以下、その原理を示す前述の図４の模式図及び受光信号の波形を示す図８及び図９のタイムチャートを参照して説明する。
【０１０８】
ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御することにより、光走査ユニット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度走査する。この際、ＭＰＵ５は発光素子１１ａと発光素子１１ｂとが同時には発光しないように制御する。この結果、導光体７（７ａ〜７ｈ）へは両光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光が入射し、受光素子１３（１３ａ〜１３ｈ）に導かれる。このような導光体７（７ａ〜７ｈ）への走査光の入射光量を示す受光信号は加算されて受光信号検出回路３に与えられる。
【０１０９】
図８の波形図に、遮断物（指示物）Ｓが存在しない場合のタイムチャートを示す。図８(a) は発光素子１１ａの発光タイミングを、図８(b) は発光素子１１ｂの発光タイミングを、図８(c) はコンパレータ３２の出力信号（発光素子１１ａ及び１１ｂによる走査光の受光信号）のタイミングをそれぞれ示している。
【０１１０】
図８(a) 及び図８(b) に示されているように、両発光素子１１ａ，１１ｂはＭＰＵ５により制御されて同時には発光しないので、図８(c) に示されているようなコンパレータ３２の出力信号のタイマ３４による計時結果をＭＰＵ５はいずれの光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光によるかを区別することが可能である。
【０１１１】
表示画面１０上に遮断物（指示物）Ｓが存在する場合には、光走査ユニット１ａ，１ｂから投射された走査光は遮断物（指示物）Ｓによって遮断されるため、その間は導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはない。従って、図４に示されているような状態では，光走査ユニット１ａによる走査角度が０°からθ０までの間では受光素子１３には走査光は入射せず、走査角度がθ０からθ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がθ１からθ２までの間では受光素子１３に走査光は入射しない。
【０１１２】
同様に、光走査ユニット１ｂによる走査角度が０°からφ０までの間では導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはなく、走査角度がφ０からφ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がφ１からφ２までの間では受光素子１３に走査光が入射することはない。このような角度は、図９のタイムチャートに示されているように、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ることが可能である。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。
【０１１３】
図１０は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成の更に他の実施の形態を示すブロック図である。この例では、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ及び受光信号検出回路３の構成が前述の図３に示されている例と異なる。
【０１１４】
ＭＰＵ５は、発振器３６を制御して適宜の周波数を発振させ、発光素子駆動回路２ａ，２ｂの位相変換器２Ｐａ，２Ｐｂに与える。両位相変換器２Ｐａ，２Ｐｂはそれぞれドライバ２Ｄａ，２Ｄｂに同一周波数で位相が異なる信号を与えて発光素子１１ａ，１１ｂを発光させる。これにより、両発光素子１１ａ，１１ｂは同一周波数で位相が異なる光信号を発生し、これらが光走査ユニット１ａ，１ｂにより走査される。
【０１１５】
次に、図１０に示されている受光信号検出回路３について説明する。なお、図１０では説明の簡単のため、参照符号１３により受光素子１３ａ〜１３ｈを一括して表している。また、図１０に示されている実施の形態においてはタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂは使用しないものとする。
【０１１６】
受光素子１３は受光量を電流値に比例させた受光信号として出力するため、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器３０により受光素子１３からの出力信号（電流）を電圧信号に変換する。電流／電圧変換器３０から出力された電圧信号は同期検出回路３５ａ，３５ｂに与えられる。これらの同期検出回路３５ａ，３５ｂには前述の位相変換器２Ｐａ，２Ｐｂからそれぞれ変換後の位相に同期した信号が与えられており、電流／電圧変換器３０から与えられた信号を発光素子１１ａ，１１ｂの発光タイミングと同期してサンプルホールドする。
【０１１７】
上述の同期検出回路３５ａ，３５ｂによるサンプルホールドの結果、同期検出回路３５ａからは光走査ユニット１ａの発光素子１１ａから発光された走査光の受光信号が分離されて出力され、同期検出回路３５ｂからは光走査ユニット１ｂの発光素子１１ｂから発光された走査光の受光信号が分離されて出力される。従って、同期検出回路３５ａからの出力信号をコンパレータ３２ａに、同期検出回路３５ｂからの出力信号をコンパレータ３２ｂにそれぞれ入力することにより、前述の図３に示されている受光信号検出回路３の場合と同様の第１タイマ３４ａ及び第２タイマ３４ｂによる計時結果が得られる。
【０１１８】
図１１は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成の更に他の実施の形態を示すブロック図である。この例では、図１に示されているタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂを使用する構成が示されている。なお、この図１１に示されている構成では、前述の図７に示されている構成にタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂを加えた構成となっているが、図３及び図１０に示されている構成に適用することも勿論可能である。
【０１１９】
以下、図７に示されている構成と異なる部分について説明する。発光素子１１ａ，１１ｂにより発光され光走査ユニット１ａ，１ｂから走査された走査光は図１に示されているタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂにそれぞれ受光され、電流／電圧変換器（Ｉ／Ｖ）３０ｃ，３０ｄにより電圧信号に変換されてコンパレータ３２ｃ，３２ｄにそれぞれ入力される。
【０１２０】
コンパレータ３２ｃ，３２ｄには、所定の基準電圧Ｖｒｅｆｍが比較のしきい値として入力されている。この基準電圧Ｖｒｅｆｍは基準電圧Ｖｒｅｆよりは若干高い値に設定されている。その理由は、光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光が導光体７に入射して受光素子１３に入射した場合の光量よりは光走査ユニット１ａ，１ｂから直接タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂに入射した場合の光量の方が多いからである。
【０１２１】
両コンパレータ３２ｃ，３２ｄの出力信号は直接ＭＰＵ５に入力されるが、図１２のタイミングチャートにそのタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂにより得られる受光信号レベル変化の状態を示す。図１２(a) にはタイミング検出用受光素子１８ａの受光信号が破線で示されている光走査ユニット１ａによる走査光の受光信号と共に示されている。また、図１２(b) にはタイミング検出用受光素子１８ｂの受光信号が破線で示されている光走査ユニット１ｂによる走査光の受光信号と共に示されている。
【０１２２】
この図１２に示されているように、タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂにより光走査ユニット１ａ，１ｂによる各１回の走査の開始タイミングをＭＰＵ５が認識可能になる。従って、図１２では破線で示されている導光体７に入射して受光素子１３により受光された走査光が両光走査ユニット１ａ，１ｂのいずれにより走査されたかが容易に区別可能になる。また、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転速度の調整も容易になる。
【０１２３】
なお、θ00及びφ00とθ０及びφ０とは、両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線と両タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂとの位置関係及び導光体７ａ〜７ｈ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。
【０１２４】
次に、上述のようにして得られた受光信号の各タイマによる計時結果から判明する走査光の遮断範囲から、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１３に示すように、光走査ユニット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（光走査ユニット１ａ，１ｂ間の距離）をＬとする。また、光走査ユニット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、光走査ユニット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。
【０１２５】
Ｐｘ＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（１）
Ｐｙ＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）
【０１２６】
ところで、遮断物（指）Ｓには大きさがあるので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち下がりのタイミングでの検出角度を採用した場合、図１４に示すように、遮断物（指）Ｓのエッジ部の４点（図１４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１４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。
【０１２７】
Ｐｃｘ＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２） …（３）
Ｐｃｙ＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２） …（４）
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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１５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。
【０１３１】
θ＝ω×Ｔ …（５）
【０１３２】
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。
【０１３３】
θ１＝ω×ｔ１ …（６）
θ２＝ω×ｔ２ …（７）
【０１３４】
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。
【０１３５】
また、本発明の光走査型タッチパネルでは、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１６は、この断面長計測の原理を示す模式図である。図１６において、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ光走査ユニット１ａ，１ｂから見た遮断物Ｓの断面長である。まず、光走査ユニット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。
【０１３６】
ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ2 ＋Ｐｃｙ2 ）1/2 …（８）
ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）2 ＋Ｐｃｙ2 ｝1/2 …（９）
【０１３７】
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）式に従って計測可能である。
【０１３８】
Ｄ１＝ｒ１・ｓｉｎｄθ
＝（Ｐｃｘ2 ＋Ｐｃｙ2 ）1/2 ・ｓｉｎｄθ …（１０）
Ｄ２＝ｒ２・ｓｉｎｄφ
＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）2 ＋Ｐｃｙ2 ｝1/2 ・ｓｉｎｄφ …（１１）
【０１３９】
なお、θ，φ≒０である場合には、ｓｉｎｄθ≒ｄθ≒ｔａｎｄθ，ｓｉｎｄφ≒ｄφ≒ｔａｎｄφと近似できるので、（１０），（１１）式においてｓｉｎｄθ，ｓｉｎｄφの代わりに、ｄθまたはｔａｎｄθ，ｄφまたはｔａｎｄφとしても良い。
【０１４０】
図１７は本発明の光走査型タッチパネルの導光体７の配置に関する他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【０１４１】
この実施の形態においては、表示画面１０の光走査ユニット１ａ，１ｂが配置されていない３辺にそれぞれ１個ずつの導光体７（以下、導光体７ａ，７ｂ，７ｃとする）が配置されている。また、導光体７ａ，７ｂ，７ｃそれぞれの両端部には１個ずつの受光素子が備えられている。具体的には、導光体７ａの光走査ユニット１ｂ側端部には受光素子１３ａが、他端部には受光素子１３ｂがそれぞれ備えられており、導光体７ｂの下端部には受光素子１３ｃが、上端部には受光素子１３ｄがそれぞれ備えられており、導光体７ｃの光走査ユニット１ａ側端部には受光素子１３ｆが、他端部には受光素子１３ｆがそれぞれ備えられている。
【０１４２】
各受光素子１３ａ〜１３ｆの出力信号、即ち受光量を示すアナログ信号がタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂの出力信号と共に受光信号検出回路３に与えられることは前述の図１の模式図に示されている実施の形態と同様である。この図１７に示されている実施の形態では、受光素子は参照符号１３ａ〜１３ｆの６個で済むことになる。
【０１４３】
なお、上述の図１７に示されている実施の形態では、各導光体７ａ，７ｂ，７ｃの両端部にそれぞれ受光素子を配置しているが、各導光体７ａ，７ｂ，７ｃの一端部にのみ受光素子を配置してもよいことは言うまでもない。この場合には、受光素子は３個で済むことになる。
【０１４４】
図１８は本発明の光走査型タッチパネルの導光体７の配置に関する更に他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【０１４５】
この実施の形態においては、表示画面１０の光走査ユニット１ａ，１ｂが配置されていない３辺をＵ字状に囲むように１個の導光体７が配置されている。この導光体７の両端部には１個ずつの受光素子がそれぞれ備えられている。具体的には、導光体７の光走査ユニット１ｂ側端部には受光素子１３ａが、他端部、即ち光走査ユニット１ａ側端部には受光素子１３ｂがそれぞれ備えられている。
【０１４６】
各受光素子１３ａ，１３ｂの出力信号、即ち受光量を示すアナログ信号がタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂの出力信号と共に受光信号検出回路３に与えられることは前述の図１の模式図に示されている実施の形態と同様である。この図１８に示されている実施の形態では、受光素子は参照符号１３ａ，１３ｂの６個で済むことになる。
【０１４７】
なお、上述の図１８に示されている実施の形態では、Ｕ字状の導光体７の両端部にそれぞれ受光素子を配置しているが、導光体７の一端部にのみ受光素子を配置してもよいことは言うまでもない。この場合には、受光素子は１個で済むことになる。
【０１４８】
図１９は角柱ロッド状の導光体７の一構成例を示す模式図であり、図１９(a) は平断面図（表示画面１０に平行な面での断面図）を、図１９(b) は走査光の走査方向から見た立面図を、図１９(c) は(a) のｃ−ｃ線での側断面図をそれぞれ示している。
【０１４９】
角柱ロッド状の導光体７は、角柱ロッド状に形成された導光材料１４０の走査光ＳＬに対向する面、即ち走査光ＳＬが入射する面のみが散乱面１４１として形成されており、他の３面（表示画面１０に接する面及びその対向面と、散乱面１４１と対向する面）がいずれも反射コーティングされた反射面１４２として構成されている。
【０１５０】
なお、導光体７の両端部にはそれぞれ集光レンズ１３１及び受光素子１３０が配置されている。これらの受光素子１３０は図１に示されている受光素子１３ａ〜１３ｈに相当する。
【０１５１】
このような角柱ロッド状の導光体７の構成においては、走査光ＳＬは散乱面１４１から導光体７内の導光材料１４０へ入射し、３面の反射面１４２にて反射されつつ導光材料１４０中を両端部へ導光され、集光レンズ１３１を介して受光素子１３０に入射する。これにより、導光体７外部への漏光が削減されると共に効率（光結合＋伝送）の向上を図っている。
【０１５２】
更に、図１９(b) に示されているように、走査光ＳＬが導光体７内に入射する散乱面１４１の上下方向（表示画面１０に垂直な方向）のサイズ（径）を走査光ＳＬのビームサイズとほぼ等しくすることにより、導光体７への入射光量が最大である条件下において漏光を最小に抑えることが可能になる。また、Ｓ／Ｎの向上も図れる。
【０１５３】
図２０はグレーディング光導光体の一構成例を示す模式図であり、図２０(a) は平断面図（表示画面１０に平行な面での断面図）を、図２０(b) 及び(c) は走査光の走査方向から見た立面図をそれぞれ示している。
【０１５４】
この図２０に示されている導光体７は、角柱ロッド状に形成された導光材料１４０の４面全てを反射コーティングした角柱ロッド状の導光体７の走査光ＳＬが入射する面のみにスリット状の回折格子１４３を設けた構成となっている。但し、図２０(b) に示されている例では、各回折格子１４３は配置間隔が等間隔になるように設けられている。また、図２０(c) に示されている例では、各回折格子１４３は配置間隔が走査光ＳＬの入射角度に応じて不等間隔に、具体的には走査光ＳＬの入射角度が９０°の場合に最も狭く、９０°より大きくなるに従って広くすることにより、走査光ＳＬの入射角度に対応した最適な間隔で設けられている。
【０１５５】
なお、図１９に示されている角柱ロッド状の導光体７と同様にこの図２０に示されているグレーディング光導光体７においても、両端部にはそれぞれ集光レンズ１３１及び受光素子１３０が配置されている。
【０１５６】
このようなグレーディング光導光体７の構成においては、走査光ＳＬはスリット状の回折格子１４３から導光体７内へ入射し、導光材料１４０内を３面の反射面１４２にて反射されつつ両端部へ導光され、集光レンズ１３１を介して受光素子１３０に入射することは前述の図１９に示されている例と同様である。しかし、走査光ＳＬのスリット状の回折格子１４３から導光体７内への入射の際に導光方向、即ち導光体７の両端部方向への入射効率が向上する。これにより、Ｓ／Ｎの向上が図られる。
【０１５７】
図２１は円柱ロッド状の導光体７の構成例を示す模式図であり、図２１(a) は円柱ロッド状導光体７の、図２１(b) は楕円柱ロッド状導光体７の、図２１(c) はＶ字溝付き円柱ロッド状の導光体７の、図２１(d) は内部散乱型円柱ロッド状導光体７のそれぞれ側断面図である。
【０１５８】
図２１(a) に示されている円柱ロッド状の導光体７は、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分のみが散乱面１５１として形成されており、他の部分は反射コーティングされた反射面１５２として構成されている。
【０１５９】
図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状の導光体７も同様に、楕円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分のみが散乱面１５１として形成されており、他の部分は反射コーティングされた反射面１５２として構成されている。
【０１６０】
なお、図２１(a) 及び(b) に示されているいずれの導光体７においても、両端部にはそれぞれ集光レンズ及び受光素子が配置されていることは図１９に示されている例と同様である。
【０１６１】
図２１(a) に示されている円柱ロッド状導光体７では、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の内のビームサイズ相当部分のみを散乱面１５１とし、他の部分を反射面１５２としているので、伝送効率の向上が図れる。また、図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状導光体７では、散乱面１５１に対する反射面１５２の部分の比率がより大きくなるので、より一層の伝送効率の向上が図れる。
【０１６２】
図２１(c) に示されている円柱ロッド状の導光体７は、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分がＶ字状にカットされた溝が形成されており、その溝の表面に散乱体１５３が設けられている。なお、他の部分は反射コーティングされた反射面１５２として構成されている。なお、図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状導光体７にこの図２１(d) に示されている構成を適用することも勿論可能である。
【０１６３】
このような図２１(c) に示されている構成では、導光体７内への走査光ＳＬの入射ロスが低下するため、結合効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１６４】
図２１(d) に示されている円柱ロッド状の導光体７は、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分を除いた他の部分が反射コーティングされた反射面１５２として構成されており、その反射面１５２の内側の光走査ユニット１ａ，１ｂと対向する部分に散乱体１５３が設けられている。なお、図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状導光体７にこの図２１(d) に示されている構成を適用することも勿論可能である。
【０１６５】
このような図２１(d) に示されている構成では、導光体７内に入射した走査光ＳＬが散乱体１５３により散乱するため、伝送効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１６６】
ところで、図２１に示されている導光体７の各例はいずれも導光材料１４０を加工することにより導光体７を構成しているが、導光材料１４０を使用せずに、長手方向に沿って一部が切り取られたＣ字断面状の中空ロッドを使用して導光体７を構成することも可能である。
【０１６７】
図２２は中空ロッド状の導光体７の構成例を示す模式図であり、図２２(a) は中空ロッド状導光体７の、図２２(b) は内部に反射体を設けた中空ロッド状導光体７の、図２２(c) は内部にロッド状の反射を設けた中空ロッド状の導光体７のそれぞれ側断面図である。
【０１６８】
図２２(a) に示されている中空ロッド状の導光体７はその光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分が切り取られたＣ字断面状に形成された中空ロッド１６１で構成されている。なお、この中空ロッド１６１の内周面は鏡面仕上げされている。
【０１６９】
このような図２２(a) に示されている中空ロッド状導光体７では、中空ロッド１６１のビームサイズ相当部分のみを切り取って開口としているので、この開口から走査光ＳＬが入射し、鏡面仕上げされた中空ロッド１６１の内周面で反射しつつ両端部へ導光される。
【０１７０】
図２２(b) に示されている中空ロッド状の導光体７はその光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分が切り取られたＣ字断面状に形成された中空ロッド１６１で構成されており、その中空ロッド１６１の内側の光走査ユニット１ａ，１ｂと対向する部分に反射体１６２が設けられている。なお、中空ロッド１６１の内周面が鏡面仕上げされていることは図２２(a) に示されている例と同様である。
【０１７１】
このような図２２(b) に示されている構成では、導光体７内部に入射した走査光ＳＬが反射体１６２により反射されて中空ロッド１６１内で散乱するため、伝送効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１７２】
図２２(c) に示されている中空ロッド状の導光体７はその光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分が切り取られたＣ字断面状に形成された中空ロッド１６１で構成されており、その中空ロッド１６１の内側の光走査ユニット１ａ，１ｂと対向する部分に反射ロッド１６３が中空ロッド１６１の長手方向に沿って設けられている。なお、中空ロッド１６１の内周面が鏡面仕上げされていることは図２２(a) に示されている例と同様である。
【０１７３】
このような図２２(c) に示されている構成では、導光体７内部に入射した走査光ＳＬが反射ロッド１６３により反射されて中空ロッド１６１内で散乱するため、伝送効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１７４】
なお、図２２(a) に示されている中空ロッド１６１は楕円断面であり、図２２(b) 及び(c) に示されている中空ロッド１６１は円断面であるが、それらに限定されることはなく、角柱状の中空ロッド１６１を使用してもよいことは言うまでもない。
【０１７５】
次に、導光体７として光ファイバを使用した実施の形態について、図２３の模式図を参照して説明する。なお、図２３には本発明の光走査型タッチパネルの構成部材の内の本実施の形態に関係する部材のみを示し、他の構成部材は省略してある。
【０１７６】
この図２３に示されている実施の形態では、導光体７として一端面を表示画面１０の各辺に平行にした状態で複数の光ファイバを並列してシート状に束ねた光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃを配置してある。そして、表示画面１０の各辺単位で光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃの各光ファイバの他端を集光レンズ（図示せず）を介して受光素子１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃにそれぞれ導光するように配置してある。いうまでもないが、各受光素子１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃの出力信号は受光信号検出回路３に与えられる。
【０１７７】
なお、図２３に示されている例では、表示画面１０の３辺それぞれに配置された光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃに受光素子１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを対応させているが、全ての光ファイバを１個の受光素子に接続する構成を採ることも勿論可能である。
【０１７８】
図２４は光ファイバの配置状態を示す模式図であり、ここでは表示画面１０の下辺に沿って配置されている光ファイバアレイ７ｆａの例が示されている。光ファイバアレイ７ｆａの各光ファイバはそれぞれの一端面が光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬの入射方向と直交するように向きを変えて配置されている。具体的には、光ファイバアレイ７ｆａの内の光走査ユニット１ｂに近い部分、換言すれば表示画面１０の右辺に近い部分では光ファイバはその一端面を表示画面１０の下辺とほぼ平行にして配置されているが、左辺側に近付くに従って光走査ユニット１ａ側を向くように角度を変えて配置されている。
【０１７９】
図２５は光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃを構成する各光ファイバの先端部の状態を示す模式図であり、図２５(a) は模式的斜視図を、図２５(b) は側断面図をそれぞれ示している。個々の光ファイバ７Ｆの先端部は半球状に形成されてレンズ部７Ｌを構成している。個々の光ファイバ７Ｆの先端部をこのように構成することにより、結合効率が向上し、Ｓ／Ｎも向上する。
【０１８０】
なお、光ファイバを導光体７として使用する場合には図２６の模式図に示されているような構成も可能である。即ち、図２６(a) の斜視図及び図２６(b) の平面図に示されているように、走査光ＳＬのビームサイズ程度の幅になるように複数の光ファイバを表示画面１０に対して直交方向に並列した光ファイバシート７ｆｓをＵ字状に折り返して２層とし、表示画面１０の各辺に平行に配置すると共に両端部を集光レンズ１３１を介して受光素子１３０に接続する。
【０１８１】
このような図２６に示されている構成では、走査光ＳＬは光ファイバシート７ｆｓの表示画面１０側の層に入射すると共に、走査光ＳＬの入射側の光ファイバを通過して裏側の光ファイバへも入射する。そして、両者に入射した走査光ＳＬは光ファイバ内を伝播して集光レンズ１３１を通じて受光素子１３０に受光される。
【０１８２】
ところで、図１に示されている本発明の光走査型タッチパネルの構成では、導光体７に入射した走査光ＳＬの信号は一つの受光信号検出回路３で検出されて受光信号としてＭＰＵ５に与えられている。このため、受光信号検出回路３からＭＰＵ５に与えられる受光信号が二つの光走査ユニット１ａ，１ｂのいずれの走査光ＳＬに起因するかを区別するためにソフトウェア処理が必要になり、ＭＰＵ５の負担が大きくなる。
【０１８３】
このため、ＭＰＵ５に与えられる受光信号が二つの光走査ユニット１ａ，１ｂのいずれに起因するかをハードウェア的に区別することが出来ればＭＰＵ５の負担が軽減される。以下にそのような実施の形態について説明する。
【０１８４】
図２７は二つの光走査ユニット１ａ，１ｂによる走査面を異ならせることにより、両者に起因する受光信号をハードウェア的に区別可能な構成例を示す模式図であり、図２７(a) は全体の模式的斜視図を、図２７(b) は要部の模式的立断面図である。
【０１８５】
この例では、表示画面１０上の比較的近い位置に第１の走査面ＳＦ１を、この第１の走査面ＳＦよりも表示画面１０から遠い位置に第２の走査面ＳＦ２をそれぞれ設定する。また、光走査ユニット１ａから第１の走査面ＳＦ１への走査光ＳＬ１を受光するための導光体７０１ａ及び７０１ｂを、導光体７０１ａは光走査ユニット１ｂに近い辺に沿って、導光体７０１ｂは光走査ユニット１ａ，１ｂが設置されている表示画面１０の辺と対向する辺に沿っていずれも第１の走査面ＳＦ１と同一平面上に配置する。導光体７０１ａには受光素子１３１ａが、導光体７０１ｂには受光素子１３１ｂがそれぞれ接続されている。更に、光走査ユニット１ｂから第２の走査面ＳＦ２への走査光ＳＬ２を受光するための導光体７０１ｃ及び７０１ｄを、導光体７０１ｄは光走査ユニット１ａに近い辺に沿って、導光体７０１ｃは光走査ユニット１ａ，１ｂが設置されている辺と対向する辺に沿っていずれも第２の走査面ＳＦ２と同一平面上に配置する。導光体７０１ｃには受光素子１３１ｃが、導光体７０１ｄには受光素子１３１ｄがそれぞれ接続されている。
【０１８６】
この結果、図２７(a) に示されているように、両光走査ユニット１ａ，１ｂが配置されている表示画面１０の辺と対向する辺においては、光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１は導光体７０１ｂにのみ入射して受光素子１３１ｂにより受光され、光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２は導光体７０１ｃにのみ入射して受光素子１３１ｃにより受光される。
【０１８７】
このような図２７に示されている構成においては、光走査ユニット１ａが第１の走査面ＳＦ１上を走査し、光走査ユニット１ｂが第２の走査面ＳＦ２上を走査する。この結果、第１の走査面ＳＦ１を走査した光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１は第１の走査面ＳＦ１と同一面内に配置された導光体７０１ａ及び導光体７０１ｂに入射し、第２の走査面ＳＦ２を走査した光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２は第２の走査面ＳＦ２と同一面内に配置された導光体７０１ｃ及び導光体７０１ｄに入射する。そして、導光体７０１ａ及び７０１ｂに入射した走査光ＳＬ１は受光素子１３１ａ及び１３１ｂにより、導光体７０１ｃ及び７０１ｄに入射した走査光ＳＬ２は受光素子１３１ｃ及び１３１ｄにより、それぞれ取り出すことが可能になるので、ＭＰＵ５は容易にそれらを区別することが可能になる。
【０１８８】
図２８は二つの光走査ユニット１ａ，１ｂによる走査光の波長を異ならせることにより、両者に起因する受光信号をハードウェア的に区別可能な構成例を示す模式図であり、図２８(a) は全体の模式的斜視図を、図２８(b) は要部の模式的立断面図である。
【０１８９】
この例では、光走査ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ異なる波長の走査光ＳＬ１，ＳＬ２を走査する、具体的には発光素子１１ａ，１１ｂが異なる波長のレーザービームを発光するように構成されている。また、光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１を受光するための導光体７０２ａを光走査ユニット１ｂに近い辺に沿って、光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２を受光するための導光体７０２ｃを光走査ユニット１ａに近い辺に沿って、更に両光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光ＳＬ１，ＳＬ２を受光するための導光体７０２ｃを光走査ユニット１ａ，１ｂが設置されている辺と対向する辺に沿って配置する。
【０１９０】
導光体７０２ａには受光素子１３２ａが、導光体７０２ｂには受光素子１３２ｂ及び１３２ｃが、導光体７０２ｃには受光素子１３２ｄがそれぞれ接続されている。なお、図２８(b) に示されているように、受光素子１３２ｂは光走査ユニット１ａから走査される走査光ＳＬ１の波長を通過させる第１の光フィルタＯＦ１を介して、受光素子１３２ｃは光走査ユニット１ｂから走査される走査光ＳＬ２の波長を通過させる第２の光フィルタＯＦ２を介して導光体７０２ｂに接続されている。
【０１９１】
このような図２８に示されている構成では、光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１は導光体７０２ａに入射して受光素子１３２ａに受光され、次いで導光体７０２ｂに入射し、更に第１の光フィルタＯＦ１を通過して受光素子１３２ｂに受光される。一方、光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２は導光体７０２ｃに入射して受光素子１３２ｄに受光され、次いで導光体７０２ｂに入射し、更に第２の光フィルタＯＦ２を通過して受光素子１３２ｃに受光される。従って、ＭＰＵ５は走査光ＳＬ１，ＳＬ２のいずれを受光したかを容易に区別することが可能になる。
【０１９２】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明の光走査型タッチパネルの第１の発明によれば、少なくとも２個のスイッチング手段が、少なくとも２組の光走査部による走査光をそれぞれ異なる周波数でスイッチングし、受光器が出力する受光信号をバンドパスフィルタでフィルタリング（濾波）することにより、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号が分離されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
上述のような第２の発明によれば、少なくとも２個の光走査部による走査光がそれぞれ同時にオンしないようにスイッチング制御されるので、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号の区別が可能になるので、ソフトウェア処理が軽減される。
上述のような第３の発明によれば、少なくとも２組の光走査部による走査光が同一の周波数で異なる位相となるようにスイッチングされ、それぞれの位相に同期して受光器の出力である受光信号が検出されることにより、少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号が分離されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
上述のような第４の発明によれば、少なくとも２組の光走査部による走査光が指示物でタッチするための目標区域として規定された平面への走査に先立って受光器に直接受光されるので、各１回の光走査の開始タイミングが検出されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
【０１９３】
上述のような第５の発明によれば、演算手段が指示物の位置のみならず、大きさもその変化をも含めて演算するので、種々の応用が可能になる。
【０１９４】
上述のような第６の発明によれば、棒状の導光手段で構成される導光体により走査光が受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９５】
上述のような第７の発明によれば、丸棒状の導光手段で構成される導光体の外周の指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲に面する部分から走査光が入射して受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９６】
上述のような第８の発明によれば、断面形状が光の入射が可能な部分が他の部分よりも小さいため、一旦入射した光走査部からの走査光の外部への漏光が抑制されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９７】
上述のような第９の発明によれば、光走査部からの走査光が複数の光ファイバを並列してシート状に束ねたファイバシートで構成された導光手段に入射し、受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９８】
上述のような第１０の発明によれば、導光体内を伝播した光走査部からの走査光がその端部で受光器に入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９９】
上述のような第１１の発明によれば、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲の周囲を囲繞する連続した導光手段で構成される導光体に光走査部からの走査光が入射して受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２００】
上述のような第１２の発明によれば、導光体に入射した光走査部からの走査光が散乱手段で散乱されて導光体内を伝播するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０１】
上述のような第１３の発明によれば、導光体の表面に形成された他の部分に比して光学的に粗である領域で光走査部からの走査光が散乱されて導光体内へ入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０２】
上述のような第１４の発明によれば、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内で散乱されて導光体内を伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０３】
上述のような第１５の発明によれば、光走査部からの走査光が回折格子により散乱されて内部へ入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０４】
上述のような第１６の発明によれば、それぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して回折格子の配列間隔が設定されているので、光走査部からの走査光が最適な入射角度で導光体に入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０５】
上述のような第１７の発明によれば、光走査部からの走査光が導光体に入射した場合に外部への漏光が最小限に抑制されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０６】
上述のような第１８の発明によれば、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内部で反射しつつ受光器へ伝播するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０７】
上述のような第１９の発明によれば、光走査部からの走査光が効率的に導光体に入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０８】
上述のような第２０の発明によれば、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に入射した光走査部からの走査光がそのまま光ファイバを高効率で伝播するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０９】
上述のような第２１の発明によれば、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１０】
上述のような第２２の発明によれば、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１１】
上述のような第２３の発明によれば、筒状に形成された導光手段に切り取り部分から入射し、内部で反射しつつ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１２】
上述のような第２４の発明によれば、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の散乱手段で散乱されて伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１３】
上述のような第２５の発明によれば、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の反射手段で反射されて伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１４】
上述のような第２６の発明によれば、複数の受光器それぞれに光走査部それぞれから走査された走査光が個別に導光体により導光されるので、いずれの光走査部からの走査光であるかの区別が容易になり、ソフトウェア処理が軽減される。
【０２１５】
上述のような第２７の発明によれば、導光体と受光器との間に備えられた光走査部それぞれが走査する走査光の波長に対応した光学フィルタにより光走査部それぞれからの走査光が分離されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。
【図２】光走査ユニットの内部構成及び光路を示す模式図である。
【図３】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の光走査型タッチパネルの実施状態を示す模式図である。
【図５】指示物が存在しない場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図６】指示物が存在する場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための他の構成を示すブロック図である。
【図８】指示物が存在しない場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図９】指示物が存在する場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための更に他の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための更に他の構成を示すブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】座標検出のための三角測量の原理を示す模式図である。
【図１４】遮断物及び遮断範囲を示す模式図である。
【図１５】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。
【図１６】断面長計測の原理を示す模式図である。
【図１７】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の配置に関する他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の配置に関する更に他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【図１９】角柱ロッド状の導光体の一構成例を示す模式図である。
【図２０】グレーディング光導光体の一構成例を示す模式図である。
【図２１】円柱ロッド状の導光体の構成例を示す模式図である。
【図２２】中空ロッド状の導光体の構成例を示す模式図である。
【図２３】導光体として光ファイバを使用した本発明の光走査型タッチパネルの実施の形態を示す模式図である。
【図２４】光ファイバの配置状態を示す模式図である。
【図２５】光ファイバの先端部の状態を示す模式図である。
【図２６】光ファイバを導光体として使用する場合の他の構成例を示す模式図である。
【図２７】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の他の構成例を示す模式図である。
【図２８】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の更に他の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 光走査ユニット
２ａ，２ｂ 発光素子駆動回路
３ａ，３ｂ 受光信号検出回路
５ ＭＰＵ
７（７ａ〜７ｈ） 導光体
７ｆｓ 光ファイバシート
７ｆａ 光ファイバアレイ
１０ 表示画面（座標面）
１１ａ，１１ｂ 発光素子
１３（１３ａ〜１３ｈ） 受光素子
１６ａ，１６ｂ ポリゴンミラー
１８ａ，１８ｂ タイミング検出用受光素子
２０ａ，２０ｂ 発振器
３１ａ，３１ｂ バンドパスフィルタ
３５ａ，３５ｂ 同期検出回路
３６ 発振器
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータの表示画面等をタッチするための目標区域として規定された平面の範囲とし、その平面の範囲内を遮断物（指示物）によりタッチして情報を入力する光走査型タッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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」（米国特許４，２６７，４４３号）が知られている。この方法は、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。
【０００３】
また、他の光学的な位置検出方法が、特開昭５７−２１１６３７号公報に開示されている。この方法は、レーザ光線のような絞った光を表示画面の外側から角度走査し、反射体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、指，任意のペン等の位置は検出することができない。
【０００４】
更に他の光学的な位置検出方法が、特開昭６２−５４２８号公報に提案されている。この方法は、表示画面の両側枠に光再帰性反射体を配置し、角度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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような光学的な位置検出方法では、表示画面の表示品質を全く低下させることなしに指，任意のペン等の位置も検出可能であるが、検出の分解能を向上させ、また大画面化を実現するためには光の送受信素子の数を増加させる必要があり、製造コストの高騰，信号処理の複雑化を招来する。
【０００６】
また、光再帰性反射体を利用する構成では、大画面化に伴って走査光の反射光量が小さくなってＳ／Ｎの確保が困難となる。
【０００７】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、表示品質を低下させることなく、また十分なＳ／Ｎを確保しつつ検出の分解能を向上させ、大画面化を実現可能な光走査型タッチパネルの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力する受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、少なくとも２組の光走査部による走査光をそれぞれ異なる周波数でスイッチングするための少なくとも２個のスイッチング手段と、これらのスイッチング手段それぞれのスイッチング周波数を含む周波数を通過させる少なくとも２個のバンドパスフィルタとを備え、受光器が出力した受光信号をバンドパスフィルタで濾波することにより少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号を分離すべくなしてあることを特徴とする。
第２の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力する受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、光走査部による走査光をそれぞれスイッチング制御するスイッチング手段と、光走査部による走査光が同時にオンしないようにスイッチング手段を制御する制御信号とを備えたことを特徴とする。
第３の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力する受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、少なくとも２組の光走査部による走査光を同一の周波数でスイッチングするための少なくとも２個のスイッチング手段と、これらのスイッチング手段それぞれによるスイッチングが異なる位相となるように位相変換を行なう位相変換手段と、受光器が出力する受光信号をこの位相変換手段による変換後の位相に同期して検出する検出手段とを備え、受光器が出力する受光信号を検出手段で検出することにより少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号を分離すべくなしてあることを特徴とする。
第４の発明の光走査型タッチパネルは、発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、光走査部により走査される光を受光器へ導く導光体と、受光器が出力した受光信号に基づいて、平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、少なくとも２組の光走査部による走査光を平面への走査に先立って直接受光する受光器を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような第１の発明では、少なくとも２個のスイッチング手段が、少なくとも２組の光走査部による走査光をそれぞれ異なる周波数でスイッチングし、受光器が出力する受光信号をバンドパスフィルタで濾波することにより、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号が分離される。
第２の発明では、少なくとも２個の光走査部による走査光がそれぞれ同時にオンしないようにスイッチング制御されるので、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号の区別が可能になる。
第３の発明では、少なくとも２組の光走査部による走査光が同一の周波数で異なる位相となるようにスイッチングされ、それぞれの位相に同期して受光信号が検出されることにより、少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号が分離される。
第４の発明では、少なくとも２組の光走査部による走査光が指示物でタッチするための目標区域として規定された平面への走査に先立って受光器に直接受光されるので、各１回の光走査の開始タイミングが検出される。
【００１０】
第５の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第４のいずれかの発明において、演算手段が、計測手段による計測結果に基づいて指示物の平面の範囲内での大きさを演算すべくなしてあることを特徴とする。
【００１１】
このような第５の発明では、演算手段が指示物の位置のみならず、大きさもその変化をも含めて演算する。
【００１２】
第６の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、１または複数の棒状の導光手段をその長手方向に実質的に連続して平面の範囲の周辺に配置してなることを特徴とする。
【００１３】
このような第６の発明では、棒状の導光手段で構成される導光体により走査光が受光器へ伝播される。
【００１４】
第７の発明の光走査型タッチパネルは、第６の発明において、導光手段が丸棒状であり、その外周の平面の範囲に面する部分が光走査部からの走査光の入射が可能に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
このような第７の発明では、丸棒状の導光手段で構成される導光体の外周の指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲に面する部分から走査光が入射して受光器へ伝播される。
【００１６】
第８の発明の光走査型タッチパネルは、第６または第７の発明において、導光手段が、光の入射が可能な部分が他の部分よりも小さい断面形状に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
このような第８の発明では、断面形状が光の入射が可能な部分が他の部分よりも小さいため、一旦入射した光走査部からの走査光の外部への漏光が抑制される。
【００１８】
第９の発明の光走査型タッチパネルは、第６または第７の発明において、導光手段が、複数の光ファイバを並列してシート状に束ねたファイバシートで構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このような第９の発明では、光走査部からの走査光が複数の光ファイバを並列してシート状に束ねたファイバシートで構成された導光手段に入射し、受光器へ伝播される。
【００２０】
第１０の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、受光器が、導光体の端部に備えられていることを特徴とする。
【００２１】
このような第１０の発明では、導光体内を伝播した光走査部からの走査光がその端部で受光器に入射する。
【００２２】
第１１の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、平面の範囲の周囲を囲繞する連続した導光手段で構成されていることを特徴とする。
【００２３】
このような第１１の発明では、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲の周囲を囲繞する連続した導光手段で構成される導光体に光走査部からの走査光が入射して受光器へ伝播される。
【００２４】
第１２の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、導光体が、入射する光を散乱させる散乱手段を有することを特徴とする。
【００２５】
このような第１２の発明では、導光体に入射した光走査部からの走査光が散乱手段で散乱されて導光体内を伝播する。
【００２６】
第１３の発明の光走査型タッチパネルは、第１２の発明において、散乱手段が、導光体の表面に他の部分に比して光学的に粗である領域として形成されていることを特徴とする。
【００２７】
このような第１３の発明では、導光体の表面に形成された他の部分に比して光学的に粗である領域で光走査部からの走査光が散乱された後に導光体内へ入射する。
【００２８】
第１４の発明の光走査型タッチパネルは、第１２の発明において、散乱手段が、導光体の内部に形成されていることを特徴とする。
【００２９】
このような第１４の発明では、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内で散乱されて導光体内を伝播される。
【００３０】
第１５の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、散乱手段が、導光体の表面に備えられた回折格子であることを特徴とする。
【００３１】
このような第１５の発明では、光走査部からの走査光が回折格子により散乱されて内部へ入射する。
【００３２】
第１６の発明の光走査型タッチパネルは、第１５の発明において、回折格子が、その配列間隔がそれぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して設定されていることを特徴とする。
【００３３】
このような第１６の発明では、それぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して回折格子の配列間隔が設定されているので、光走査部からの走査光が最適な入射角度で導光体に入射する。
【００３４】
第１７の発明の光走査型タッチパネルは、第１５の発明において、散乱手段が、それぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して散乱の度合いを異ならせてなることを特徴とする。
【００３５】
このような第１７の発明では、光走査部からの走査光が導光体に入射した場合に外部への漏光が最小限に抑制される。
【００３６】
第１８の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、導光体が、その外面の走査光が入射する領域以外の領域を導光体側へ光を反射する反射手段で覆われていることを特徴とする。
【００３７】
このような第１８の発明では、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内部で反射しつつ受光器へ伝播する。
【００３８】
第１９の発明の光走査型タッチパネルは、第６から第１１のいずれかの発明において、導光体が、その外面の走査光が入射する領域の平面と直交方向の幅が走査光のビーム径に実質的に等しく構成されていることを特徴とする。
【００３９】
このような第１９の発明では、光走査部からの走査光が効率的に導光体に入射する。
【００４０】
第２０の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、複数の光ファイバの端面を指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲に対向させたファイバアレイで構成されていることを特徴とする。
【００４１】
このような第２０の発明では、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に入射した光走査部からの走査光がそのまま光ファイバを高効率で伝播する。
【００４２】
第２１の発明の光走査型タッチパネルは、第２０の発明において、ファイバアレイの各光ファイバが、それぞれの端面が走査光の光軸に対して実質的に直交するように配置されていることを特徴とする。
【００４３】
このような第２１の発明では、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射する。
【００４４】
第２２の発明の光走査型タッチパネルは、第２０または第２１の発明において、ファイバアレイの各光ファイバが、それぞれの端面が外側へ凸となる形状の形成されていることを特徴とする。
【００４５】
このような第２２の発明では、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射する。
【００４６】
第２３の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第５のいずれかの発明において、導光体が、その外周の平面の範囲に面する部分が切り取られた断面形状で内面が鏡面仕上げされた筒状に形成された導光手段で構成されていることを特徴とする。
【００４７】
このような第２３の発明では、筒状に形成された導光手段に切り取り部分から入射し、内部で反射しつつ伝播される。
【００４８】
第２４の発明の光走査型タッチパネルは、第２３の発明において、導光手段が、その内部の切り取られた部分に対向する位置に、光を散乱する散乱手段を備えたことを特徴とする。
【００４９】
このような第２４の発明では、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の散乱手段で散乱されて伝播される。
【００５０】
第２５の発明の光走査型タッチパネルは、第２４の発明において、導光手段が、その内部の切り取られた部分に対向する位置に、広角度に光を反射する反射手段を備えたことを特徴とする。
【００５１】
このような第２５の発明では、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の反射手段で反射されて伝播される。
【００５２】
第２６の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第２５のいずれかの発明において、受光器が光走査部それぞれから走査される走査光を個別に受光するために複数が備えられており、導光体はこれらの複数の受光器それぞれに光走査部それぞれから走査された走査光を個別に導光するために複数が備えられていることを特徴とする。
【００５３】
このような第２６の発明では、複数の受光器それぞれに光走査部それぞれから走査された走査光が個別に導光体により導光されるので、いずれの光走査部からの走査光であるかの区別が容易になる。
【００５４】
第２７の発明の光走査型タッチパネルは、第１から第２５のいずれかの発明において、光走査部がそれぞれ異なる波長の走査光を走査し、導光体と受光器との間に光走査部それぞれが走査する走査光の波長に対応した光学フィルタが備えられていることを特徴とする。
【００５５】
このような第２７の発明では、導光体と受光器との間に備えられた光走査部それぞれが走査する走査光の波長に対応した光学フィルタにより光走査部それぞれからの走査光が分離される。
【００６４】
【発明の実施の形態】
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。
【００６５】
図１は、本発明の光走査型タッチパネルの実施の形態の一例の基本構成を示す模式図である。
【００６６】
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。
【００６７】
遮断物（指示物）Ｓによりタッチするための目標区域として規定された平面の範囲であ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走査ユニット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導光体７が設けられている。なお、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。
【００６８】
図２は、光走査ユニット１ａ，１ｂの内部構成及び光路を示す模式図である。両光走査ユニット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、発光素子１１ａ，１１ｂからのレーザ光を角度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。
【００６９】
なお、参照符号１８ａ，１８ｂはタイミング検出用受光素子であり、各１走査の開始時点においてポリゴンミラー１６ａ，１６ｂから走査されたレーザ光を受光することにより、同期信号のタイミングを決定し、またポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転速度の補正のための情報の生成に利用される。
【００７０】
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、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度走査されて導光体７に入射する。但し、図１に示されているように、投射光の光路に遮断物（指示物）Ｓが存在する場合には投射光が遮断されるため、投射光が導光体７に入射することはない。
【００７１】
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度走査が実現される。
【００７２】
図１に戻って、各光走査ユニット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、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。
【００７３】
導光体７は、本実施の形態では２長辺（図１上で上下両側の辺）においては３個が実質的に連続して設置されており、短辺（図１上で左側の辺）においては２個が実質的に連続して設置されており、それぞれを導光体７ａ〜７ｈと称する。なお、導光体７として導光率がより高い材質を使用する場合には、導光体７の総数をより少なくして、たとえば２長辺（図１上で上下両側の辺）においては２個を、短辺（図１上で左側の辺）においては１個のみを設置してもよく、更に導光率が高い材質を使用する場合には、導光体７を１個のみ使用して表示画面１０をＵ字状に囲むように設置してもよい。
【００７４】
各導光体７ａ〜７ｈにはそれぞれ受光素子１３ａ〜１３ｈが接続されている。これらの受光素子１３ａ〜１３ｈは、それぞれが接続されている導光体７ａ〜７ｈに入射した光量をアナログ信号に変換した受光信号として出力する。そして、各導光体７ａ〜７ｈ及びタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂから出力される受光信号は加算されて受光信号検出回路３に与えられる。受光信号検出回路３は各導光体７ａ〜７ｈ及びタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂから与えられる信号を論理処理して受光信号を検出し、ＭＰＵ５に与える。
【００７５】
ＭＰＵ５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ＭＰＵ５での計測結果等を表示する表示装置である。なお、この表示装置６の表示画面は表示画面１０と兼用することも勿論可能である。
【００７６】
このような本発明の光走査型タッチパネルにおいては、図１に示されているように、たとえば光走査ユニット１ｂに関して説明すると、光走査ユニット１ｂからの投射光は、まずタイミング検出用受光素子１８ｂに入射する位置から光遮蔽部材７０により遮蔽される位置を経て図１上で反時計方向回りに走査され、導光体７（７ｈ）の先端部分に入射する位置（Ｐｓ）に至って走査開始位置になる。そして、遮断物Ｓの一端に至る位置（Ｐ１）にいたるまでは導光体７（７ｈ，７ｇ）に入射するが、遮断物Ｓの他端に至る位置（Ｐ２）までの間は遮断物Ｓによって遮断されて導光体７（７ｇ）には入射せず、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至るまでは導光体７（７ｇ，７ｆ，７ｅ，７ｄ）に入射する。
【００７７】
但し、光走査ユニット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、光走査ユニット１ａは図１上で時計方向回りに表示画面１０の下辺側を走査開始方向とし、逆に光走査ユニット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。
【００７８】
たとえば光走査ユニット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、光走査ユニット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導光体７（７ｈ）への入射光量が大であること、及び導光体７（７ｈ）の入射面が表示画面１０の上辺ではほぼ直角であるために入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、光走査ユニット１ｂの場合に表示画面１０の下辺側を走査開始方向とすると、表示画面１０の下辺の方が上辺よりも距離的に遠いため、走査開始時点の入射光量が小さくなる。
【００７９】
図３は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成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を一定速度で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とを有する。
【００８０】
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。なお、発光素子駆動回路２ａ，２ｂはそれぞれ、発振器２０ａ，２０ｂ及びドライバ２Ｄａ，２Ｄｂを備えている。
【００８１】
発光素子駆動回路２ａの発振器２０ａは本実施の形態では１００ＭＨｚのスイッチング周波数でドライバ２Ｄａを駆動して発光素子１１ａを発光させる。一方、発光素子駆動回路２ｂの発振器２０ｂは本実施の形態では２００ＭＨｚのスイッチング周波数でドライバ２Ｄｂを駆動して発光素子１１ｂを発光させる。
【００８２】
受光信号検出回路３は、たとえば図１に示されている受光素子１３ａ〜１３ｈへの入射光量を示すアナログ信号が加算された信号を受光信号として入力し、それを論理処理して検出し、その結果をＭＰＵ５へ送る。
【００８３】
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。また、ＭＰＵ５は、受光信号検出回路３から与えられる信号に基づいて、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の表示画面は表示画面１０を兼用することも可能である。なお、ＭＰＵ５は、信号処理及び遮断物（指示物）の位置，大きさを計測するためのプログラムを記憶しておくための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）２５及び種々のデータの一時記憶に使用する書き込み可能なメモリ（ＲＡＭ）２６を内蔵している。
【００８４】
次に、受光信号検出回路３について説明する。なお、図３では説明の簡単のため、参照符号１３により受光素子１３ａ〜１３ｈを一括して表している。また、図３に示されている実施の形態においてはタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂは使用しないものとする。
【００８５】
受光素子１３は受光量を電流値に比例させた受光信号として出力するため、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器３０により受光素子１３からの出力信号（電流）を電圧信号に変換する。電流／電圧変換器３０から出力された電圧信号はバンドパスフィルタ３１ａ，３１ｂへ送られる。
【００８６】
ところで、発光素子１１ａは発振器２０ａにより１００ＭＨｚの、発光素子１１ｂは発振器２０ｂにより２００ＭＨｚのスイッチング周波数で発光駆動されるため、バンドパスフィルタ３１ａは１００ＭＨｚの周波数を通過させ、バンドパスフィルタ３１ｂは２００ＭＨｚの周波数を通過させるように設定されている。従って、バンドパスフィルタ３１ａを通過するのは発光素子１１ａによる走査光の受光信号であり、バンドパスフィルタ３１ｂを通過するのは発光素子１１ｂによる走査光の受光信号である。
【００８７】
バンドパスフィルタ３１ａを通過した信号（発光素子１１ａによる走査光の受光信号）はコンパレータ３２ａに比較対象の信号として入力される。このコンパレータ３２ａの出力は第１タイマ３４ａに入力される。一方、バンドパスフィルタ３１ｂを通過した信号（発光素子１１ｂによる走査光の受光信号）はコンパレータ３２ｂに比較対象の信号として入力される。このコンパレータ３２ｂの出力は第２タイマ３４ｂに入力される。
【００８８】
なお、コンパレータ３２ａ，３２ｂには、所定の基準電圧Ｖｒｅｆが比較のしきい値として入力されている。この基準電圧Ｖｒｅｆは、受光素子１３が光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光を受光している場合に電流／電圧変換器３０から出力される電圧値の最低値と走査光を受光していない場合に電流／電圧変換器３０から出力される電圧値との中間の値に設定されている。従って、コンパレータ３２ａ，３２ｂは受光素子１３が光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光を受光している期間においてのみ信号”１”を出力し、それ以外の期間においては信号”０”を出力する。
【００８９】
なお、第１タイマ３４ａはコンパレータ３２ａが出力する信号”１”または”０”の継続時間を計測し、第２タイマ３４ｂはコンパレータ３２ｂが出力する信号”１”または”０”の継続時間を計測し、それぞれ計測結果をＭＰＵ５に与える。
【００９０】
このような受光信号検出回路３の構成により、ＭＰＵ５は以下のような処理、即ち本発明の光走査型タッチパネルによる位置検出処理を行なう。以下、その原理を示す図４の模式図及び指示物Ｓが存在しない場合の受光信号の波形を示す図５のタイムチャートを参照して説明する。但し、図４では光走査ユニット１ａ，１ｂ、導光体７ａ〜７ｈ，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Ｓとして指を用いた場合を示している。
【００９１】
ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御することにより、光走査ユニット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度走査する。この際、ＭＰＵ５は発光素子１１ａには発光素子駆動回路２ａの発振器２０ａにより１００ＭＨｚのスイッチング周波数で、発光素子１１ｂには発光素子駆動回路２ｂの発振器２０ｂにより２００ＭＨｚのスイッチング周波数でそれぞれ発光させる。この結果、導光体７（７ａ〜７ｈ）へは両光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光が入射し、受光素子１３（１３ａ〜１３ｈ）に導かれる。このような導光体７（７ａ〜７ｈ）への走査光の入射光量を示す受光信号は加算されて受光信号検出回路３に与えられる。
【００９２】
なお、図４において、θ00，φ00は両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から両タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂまでの角度を、θ０，φ０は両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から導光体７ａ〜７ｈの端部までの角度を、θ１，φ１は基準線から遮断物（指示物）Ｓ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）Ｓの基準線と逆側端部までの角度をそれぞれ示している。但し、θ00，φ00はここでは使用されない。
【００９３】
図５の波形図に、遮断物（指示物）Ｓが存在しない場合のタイムチャートを示す。図５(a) は受光信号（電流／電圧変換器３０の出力信号）を、図５(b) はコンパレータ３２ａの出力信号（光走査ユニット１ａによる走査光の受光信号）を、図５(c) はコンパレータ３２ｂの出力信号（光走査ユニット１ｂによる走査光の受光信号）のタイミングをそれぞれ示している。
【００９４】
図５(a) に示されているように、電流／電圧変換器３０からは両光走査ユニット１ａ，１ｂによる走査光の受光結果が区別無しに出力されるが、バンドパスフィルタ３１ａは光走査ユニット１ａによる走査光のみを通過させ、バンドパスフィルタ３１ｂは光走査ユニット１ｂによる走査光のみを通過させる。このため、図５(b) に示されているように、コンパレータ３２ａの出力信号は光走査ユニット１ａによる走査光の受光結果を、図５(c) に示されているように、コンパレータ３２ｂの出力信号は光走査ユニット１ｂによる走査光の受光結果をそれぞれ示す。
【００９５】
表示画面１０上に遮断物（指示物）Ｓが存在する場合には、光走査ユニット１ａ，１ｂから投射された走査光は遮断物（指示物）Ｓによって遮断されるため、その間は導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはない。従って、図４に示されているような状態では，光走査ユニット１ａによる走査角度が０°からθ０までの間では受光素子１３には走査光は入射せず、走査角度がθ０からθ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がθ１からθ２までの間では受光素子１３に走査光は入射しない。
【００９６】
上述のような受光素子１３への走査光の入射はバンドパスフィルタ３１ａを介してコンパレータ３２ａの”１”または”０”出力となるので、第１タイマ３４ａがそれぞれの継続時間を計時して結果をＭＰＵ５に与える。
【００９７】
同様に、光走査ユニット１ｂによる走査角度が０°からφ０までの間では導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはなく、走査角度がφ０からφ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がφ１からφ２までの間では受光素子１３に走査光が入射することはない。
【００９８】
上述のような受光素子１３への走査光の入射はバンドパスフィルタ３１ｂを介してコンパレータ３２ｂの”１”または”０”出力となるので、第２タイマ３４ｂがそれぞれの継続時間を計時して結果をＭＰＵ５に与える。
【００９９】
なお、このような角度は、図６のタイムチャートに示されているように、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ることが可能である。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。
【０１００】
なお、図４において、θ０及びφ０は、両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線と導光体７（７ａ〜７ｈ）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。
【０１０１】
図７は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成の他の実施の形態を示すブロック図である。この例では、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ及び受光信号検出回路３の構成が前述の図３に示されている例と異なる。
【０１０２】
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内のドライバ２Ｄａ，２Ｄｂが駆動されて、発光素子１１ａ，１１ｂの発光動作が制御される。なお、ＭＰＵ５は両ドライバ２Ｄａ，２Ｄｂの駆動タイミングを調整して両発光素子１１ａ，１１ｂが同時には発光しないように制御する。
【０１０３】
次に、図７に示されている受光信号検出回路３について説明する。なお、図７では説明の簡単のため、参照符号１３により受光素子１３ａ〜１３ｈを一括して表している。また、図７に示されている実施の形態においてはタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂは使用しないものとする。
【０１０４】
受光素子１３は受光量を電流値に比例させた受光信号として出力するため、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器３０により受光素子１３からの出力信号（電流）を電圧信号に変換する。電流／電圧変換器３０から出力された電圧信号（発光素子１１ａ，１１ｂの双方による走査光の受光信号、但し両者はオーバラップすることが無いようにＭＰＵ５により制御される）はコンパレータ３２に比較対象の信号として入力される。このコンパレータ３２の出力はタイマ３４に入力されており、その出力はＭＰＵ５に入力されている。
【０１０５】
なお、コンパレータ３２には、前述同様の所定の基準電圧Ｖｒｅｆが比較のしきい値として入力されている。従って、コンパレータ３２は受光素子１３が光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光を受光している期間においてのみ信号”１”を出力し、それ以外の期間においては信号”０”を出力する。
【０１０６】
また、タイマ３４はコンパレータ３２が出力する信号”１”または”０”の継続時間を計測し、計測結果をＭＰＵ５に与える。
【０１０７】
このような図７に示されている受光信号検出回路３の構成では、ＭＰＵ５は以下のような処理、即ち本発明の光走査型タッチパネルによる位置検出処理を行なう。以下、その原理を示す前述の図４の模式図及び受光信号の波形を示す図８及び図９のタイムチャートを参照して説明する。
【０１０８】
ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御することにより、光走査ユニット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度走査する。この際、ＭＰＵ５は発光素子１１ａと発光素子１１ｂとが同時には発光しないように制御する。この結果、導光体７（７ａ〜７ｈ）へは両光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光が入射し、受光素子１３（１３ａ〜１３ｈ）に導かれる。このような導光体７（７ａ〜７ｈ）への走査光の入射光量を示す受光信号は加算されて受光信号検出回路３に与えられる。
【０１０９】
図８の波形図に、遮断物（指示物）Ｓが存在しない場合のタイムチャートを示す。図８(a) は発光素子１１ａの発光タイミングを、図８(b) は発光素子１１ｂの発光タイミングを、図８(c) はコンパレータ３２の出力信号（発光素子１１ａ及び１１ｂによる走査光の受光信号）のタイミングをそれぞれ示している。
【０１１０】
図８(a) 及び図８(b) に示されているように、両発光素子１１ａ，１１ｂはＭＰＵ５により制御されて同時には発光しないので、図８(c) に示されているようなコンパレータ３２の出力信号のタイマ３４による計時結果をＭＰＵ５はいずれの光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光によるかを区別することが可能である。
【０１１１】
表示画面１０上に遮断物（指示物）Ｓが存在する場合には、光走査ユニット１ａ，１ｂから投射された走査光は遮断物（指示物）Ｓによって遮断されるため、その間は導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはない。従って、図４に示されているような状態では，光走査ユニット１ａによる走査角度が０°からθ０までの間では受光素子１３には走査光は入射せず、走査角度がθ０からθ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がθ１からθ２までの間では受光素子１３に走査光は入射しない。
【０１１２】
同様に、光走査ユニット１ｂによる走査角度が０°からφ０までの間では導光体７ａ〜７ｈを経由して受光素子１３に走査光が入射することはなく、走査角度がφ０からφ１までの間では受光素子１３に走査光が入射し、走査角度がφ１からφ２までの間では受光素子１３に走査光が入射することはない。このような角度は、図９のタイムチャートに示されているように、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ることが可能である。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。
【０１１３】
図１０は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成の更に他の実施の形態を示すブロック図である。この例では、発光素子駆動回路２ａ，２ｂ及び受光信号検出回路３の構成が前述の図３に示されている例と異なる。
【０１１４】
ＭＰＵ５は、発振器３６を制御して適宜の周波数を発振させ、発光素子駆動回路２ａ，２ｂの位相変換器２Ｐａ，２Ｐｂに与える。両位相変換器２Ｐａ，２Ｐｂはそれぞれドライバ２Ｄａ，２Ｄｂに同一周波数で位相が異なる信号を与えて発光素子１１ａ，１１ｂを発光させる。これにより、両発光素子１１ａ，１１ｂは同一周波数で位相が異なる光信号を発生し、これらが光走査ユニット１ａ，１ｂにより走査される。
【０１１５】
次に、図１０に示されている受光信号検出回路３について説明する。なお、図１０では説明の簡単のため、参照符号１３により受光素子１３ａ〜１３ｈを一括して表している。また、図１０に示されている実施の形態においてはタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂは使用しないものとする。
【０１１６】
受光素子１３は受光量を電流値に比例させた受光信号として出力するため、電流／電圧（Ｉ／Ｖ）変換器３０により受光素子１３からの出力信号（電流）を電圧信号に変換する。電流／電圧変換器３０から出力された電圧信号は同期検出回路３５ａ，３５ｂに与えられる。これらの同期検出回路３５ａ，３５ｂには前述の位相変換器２Ｐａ，２Ｐｂからそれぞれ変換後の位相に同期した信号が与えられており、電流／電圧変換器３０から与えられた信号を発光素子１１ａ，１１ｂの発光タイミングと同期してサンプルホールドする。
【０１１７】
上述の同期検出回路３５ａ，３５ｂによるサンプルホールドの結果、同期検出回路３５ａからは光走査ユニット１ａの発光素子１１ａから発光された走査光の受光信号が分離されて出力され、同期検出回路３５ｂからは光走査ユニット１ｂの発光素子１１ｂから発光された走査光の受光信号が分離されて出力される。従って、同期検出回路３５ａからの出力信号をコンパレータ３２ａに、同期検出回路３５ｂからの出力信号をコンパレータ３２ｂにそれぞれ入力することにより、前述の図３に示されている受光信号検出回路３の場合と同様の第１タイマ３４ａ及び第２タイマ３４ｂによる計時結果が得られる。
【０１１８】
図１１は、本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成の更に他の実施の形態を示すブロック図である。この例では、図１に示されているタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂを使用する構成が示されている。なお、この図１１に示されている構成では、前述の図７に示されている構成にタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂを加えた構成となっているが、図３及び図１０に示されている構成に適用することも勿論可能である。
【０１１９】
以下、図７に示されている構成と異なる部分について説明する。発光素子１１ａ，１１ｂにより発光され光走査ユニット１ａ，１ｂから走査された走査光は図１に示されているタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂにそれぞれ受光され、電流／電圧変換器（Ｉ／Ｖ）３０ｃ，３０ｄにより電圧信号に変換されてコンパレータ３２ｃ，３２ｄにそれぞれ入力される。
【０１２０】
コンパレータ３２ｃ，３２ｄには、所定の基準電圧Ｖｒｅｆｍが比較のしきい値として入力されている。この基準電圧Ｖｒｅｆｍは基準電圧Ｖｒｅｆよりは若干高い値に設定されている。その理由は、光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光が導光体７に入射して受光素子１３に入射した場合の光量よりは光走査ユニット１ａ，１ｂから直接タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂに入射した場合の光量の方が多いからである。
【０１２１】
両コンパレータ３２ｃ，３２ｄの出力信号は直接ＭＰＵ５に入力されるが、図１２のタイミングチャートにそのタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂにより得られる受光信号レベル変化の状態を示す。図１２(a) にはタイミング検出用受光素子１８ａの受光信号が破線で示されている光走査ユニット１ａによる走査光の受光信号と共に示されている。また、図１２(b) にはタイミング検出用受光素子１８ｂの受光信号が破線で示されている光走査ユニット１ｂによる走査光の受光信号と共に示されている。
【０１２２】
この図１２に示されているように、タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂにより光走査ユニット１ａ，１ｂによる各１回の走査の開始タイミングをＭＰＵ５が認識可能になる。従って、図１２では破線で示されている導光体７に入射して受光素子１３により受光された走査光が両光走査ユニット１ａ，１ｂのいずれにより走査されたかが容易に区別可能になる。また、ポリゴンミラー１６ａ，１６ｂの回転速度の調整も容易になる。
【０１２３】
なお、θ00及びφ00とθ０及びφ０とは、両光走査ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線と両タイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂとの位置関係及び導光体７ａ〜７ｈ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。
【０１２４】
次に、上述のようにして得られた受光信号の各タイマによる計時結果から判明する走査光の遮断範囲から、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１３に示すように、光走査ユニット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（光走査ユニット１ａ，１ｂ間の距離）をＬとする。また、光走査ユニット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、光走査ユニット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。
【０１２５】
Ｐｘ＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（１）
Ｐｙ＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）
【０１２６】
ところで、遮断物（指）Ｓには大きさがあるので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち下がりのタイミングでの検出角度を採用した場合、図１４に示すように、遮断物（指）Ｓのエッジ部の４点（図１４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１４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。
【０１２７】
Ｐｃｘ＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２） …（３）
Ｐｃｙ＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２） …（４）
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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１５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。
【０１３１】
θ＝ω×Ｔ …（５）
【０１３２】
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。
【０１３３】
θ１＝ω×ｔ１ …（６）
θ２＝ω×ｔ２ …（７）
【０１３４】
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。
【０１３５】
また、本発明の光走査型タッチパネルでは、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１６は、この断面長計測の原理を示す模式図である。図１６において、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ光走査ユニット１ａ，１ｂから見た遮断物Ｓの断面長である。まず、光走査ユニット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。
【０１３６】
ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ2 ＋Ｐｃｙ2 ）1/2 …（８）
ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）2 ＋Ｐｃｙ2 ｝1/2 …（９）
【０１３７】
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）式に従って計測可能である。
【０１３８】
Ｄ１＝ｒ１・ｓｉｎｄθ
＝（Ｐｃｘ2 ＋Ｐｃｙ2 ）1/2 ・ｓｉｎｄθ …（１０）
Ｄ２＝ｒ２・ｓｉｎｄφ
＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）2 ＋Ｐｃｙ2 ｝1/2 ・ｓｉｎｄφ …（１１）
【０１３９】
なお、θ，φ≒０である場合には、ｓｉｎｄθ≒ｄθ≒ｔａｎｄθ，ｓｉｎｄφ≒ｄφ≒ｔａｎｄφと近似できるので、（１０），（１１）式においてｓｉｎｄθ，ｓｉｎｄφの代わりに、ｄθまたはｔａｎｄθ，ｄφまたはｔａｎｄφとしても良い。
【０１４０】
図１７は本発明の光走査型タッチパネルの導光体７の配置に関する他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【０１４１】
この実施の形態においては、表示画面１０の光走査ユニット１ａ，１ｂが配置されていない３辺にそれぞれ１個ずつの導光体７（以下、導光体７ａ，７ｂ，７ｃとする）が配置されている。また、導光体７ａ，７ｂ，７ｃそれぞれの両端部には１個ずつの受光素子が備えられている。具体的には、導光体７ａの光走査ユニット１ｂ側端部には受光素子１３ａが、他端部には受光素子１３ｂがそれぞれ備えられており、導光体７ｂの下端部には受光素子１３ｃが、上端部には受光素子１３ｄがそれぞれ備えられており、導光体７ｃの光走査ユニット１ａ側端部には受光素子１３ｆが、他端部には受光素子１３ｆがそれぞれ備えられている。
【０１４２】
各受光素子１３ａ〜１３ｆの出力信号、即ち受光量を示すアナログ信号がタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂの出力信号と共に受光信号検出回路３に与えられることは前述の図１の模式図に示されている実施の形態と同様である。この図１７に示されている実施の形態では、受光素子は参照符号１３ａ〜１３ｆの６個で済むことになる。
【０１４３】
なお、上述の図１７に示されている実施の形態では、各導光体７ａ，７ｂ，７ｃの両端部にそれぞれ受光素子を配置しているが、各導光体７ａ，７ｂ，７ｃの一端部にのみ受光素子を配置してもよいことは言うまでもない。この場合には、受光素子は３個で済むことになる。
【０１４４】
図１８は本発明の光走査型タッチパネルの導光体７の配置に関する更に他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【０１４５】
この実施の形態においては、表示画面１０の光走査ユニット１ａ，１ｂが配置されていない３辺をＵ字状に囲むように１個の導光体７が配置されている。この導光体７の両端部には１個ずつの受光素子がそれぞれ備えられている。具体的には、導光体７の光走査ユニット１ｂ側端部には受光素子１３ａが、他端部、即ち光走査ユニット１ａ側端部には受光素子１３ｂがそれぞれ備えられている。
【０１４６】
各受光素子１３ａ，１３ｂの出力信号、即ち受光量を示すアナログ信号がタイミング検出用受光素子１８ａ，１８ｂの出力信号と共に受光信号検出回路３に与えられることは前述の図１の模式図に示されている実施の形態と同様である。この図１８に示されている実施の形態では、受光素子は参照符号１３ａ，１３ｂの６個で済むことになる。
【０１４７】
なお、上述の図１８に示されている実施の形態では、Ｕ字状の導光体７の両端部にそれぞれ受光素子を配置しているが、導光体７の一端部にのみ受光素子を配置してもよいことは言うまでもない。この場合には、受光素子は１個で済むことになる。
【０１４８】
図１９は角柱ロッド状の導光体７の一構成例を示す模式図であり、図１９(a) は平断面図（表示画面１０に平行な面での断面図）を、図１９(b) は走査光の走査方向から見た立面図を、図１９(c) は(a) のｃ−ｃ線での側断面図をそれぞれ示している。
【０１４９】
角柱ロッド状の導光体７は、角柱ロッド状に形成された導光材料１４０の走査光ＳＬに対向する面、即ち走査光ＳＬが入射する面のみが散乱面１４１として形成されており、他の３面（表示画面１０に接する面及びその対向面と、散乱面１４１と対向する面）がいずれも反射コーティングされた反射面１４２として構成されている。
【０１５０】
なお、導光体７の両端部にはそれぞれ集光レンズ１３１及び受光素子１３０が配置されている。これらの受光素子１３０は図１に示されている受光素子１３ａ〜１３ｈに相当する。
【０１５１】
このような角柱ロッド状の導光体７の構成においては、走査光ＳＬは散乱面１４１から導光体７内の導光材料１４０へ入射し、３面の反射面１４２にて反射されつつ導光材料１４０中を両端部へ導光され、集光レンズ１３１を介して受光素子１３０に入射する。これにより、導光体７外部への漏光が削減されると共に効率（光結合＋伝送）の向上を図っている。
【０１５２】
更に、図１９(b) に示されているように、走査光ＳＬが導光体７内に入射する散乱面１４１の上下方向（表示画面１０に垂直な方向）のサイズ（径）を走査光ＳＬのビームサイズとほぼ等しくすることにより、導光体７への入射光量が最大である条件下において漏光を最小に抑えることが可能になる。また、Ｓ／Ｎの向上も図れる。
【０１５３】
図２０はグレーディング光導光体の一構成例を示す模式図であり、図２０(a) は平断面図（表示画面１０に平行な面での断面図）を、図２０(b) 及び(c) は走査光の走査方向から見た立面図をそれぞれ示している。
【０１５４】
この図２０に示されている導光体７は、角柱ロッド状に形成された導光材料１４０の４面全てを反射コーティングした角柱ロッド状の導光体７の走査光ＳＬが入射する面のみにスリット状の回折格子１４３を設けた構成となっている。但し、図２０(b) に示されている例では、各回折格子１４３は配置間隔が等間隔になるように設けられている。また、図２０(c) に示されている例では、各回折格子１４３は配置間隔が走査光ＳＬの入射角度に応じて不等間隔に、具体的には走査光ＳＬの入射角度が９０°の場合に最も狭く、９０°より大きくなるに従って広くすることにより、走査光ＳＬの入射角度に対応した最適な間隔で設けられている。
【０１５５】
なお、図１９に示されている角柱ロッド状の導光体７と同様にこの図２０に示されているグレーディング光導光体７においても、両端部にはそれぞれ集光レンズ１３１及び受光素子１３０が配置されている。
【０１５６】
このようなグレーディング光導光体７の構成においては、走査光ＳＬはスリット状の回折格子１４３から導光体７内へ入射し、導光材料１４０内を３面の反射面１４２にて反射されつつ両端部へ導光され、集光レンズ１３１を介して受光素子１３０に入射することは前述の図１９に示されている例と同様である。しかし、走査光ＳＬのスリット状の回折格子１４３から導光体７内への入射の際に導光方向、即ち導光体７の両端部方向への入射効率が向上する。これにより、Ｓ／Ｎの向上が図られる。
【０１５７】
図２１は円柱ロッド状の導光体７の構成例を示す模式図であり、図２１(a) は円柱ロッド状導光体７の、図２１(b) は楕円柱ロッド状導光体７の、図２１(c) はＶ字溝付き円柱ロッド状の導光体７の、図２１(d) は内部散乱型円柱ロッド状導光体７のそれぞれ側断面図である。
【０１５８】
図２１(a) に示されている円柱ロッド状の導光体７は、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分のみが散乱面１５１として形成されており、他の部分は反射コーティングされた反射面１５２として構成されている。
【０１５９】
図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状の導光体７も同様に、楕円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分のみが散乱面１５１として形成されており、他の部分は反射コーティングされた反射面１５２として構成されている。
【０１６０】
なお、図２１(a) 及び(b) に示されているいずれの導光体７においても、両端部にはそれぞれ集光レンズ及び受光素子が配置されていることは図１９に示されている例と同様である。
【０１６１】
図２１(a) に示されている円柱ロッド状導光体７では、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の内のビームサイズ相当部分のみを散乱面１５１とし、他の部分を反射面１５２としているので、伝送効率の向上が図れる。また、図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状導光体７では、散乱面１５１に対する反射面１５２の部分の比率がより大きくなるので、より一層の伝送効率の向上が図れる。
【０１６２】
図２１(c) に示されている円柱ロッド状の導光体７は、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分がＶ字状にカットされた溝が形成されており、その溝の表面に散乱体１５３が設けられている。なお、他の部分は反射コーティングされた反射面１５２として構成されている。なお、図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状導光体７にこの図２１(d) に示されている構成を適用することも勿論可能である。
【０１６３】
このような図２１(c) に示されている構成では、導光体７内への走査光ＳＬの入射ロスが低下するため、結合効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１６４】
図２１(d) に示されている円柱ロッド状の導光体７は、円柱ロッド状に形成された導光材料１４０の外周の光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分を除いた他の部分が反射コーティングされた反射面１５２として構成されており、その反射面１５２の内側の光走査ユニット１ａ，１ｂと対向する部分に散乱体１５３が設けられている。なお、図２１(b) に示されている楕円柱ロッド状導光体７にこの図２１(d) に示されている構成を適用することも勿論可能である。
【０１６５】
このような図２１(d) に示されている構成では、導光体７内に入射した走査光ＳＬが散乱体１５３により散乱するため、伝送効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１６６】
ところで、図２１に示されている導光体７の各例はいずれも導光材料１４０を加工することにより導光体７を構成しているが、導光材料１４０を使用せずに、長手方向に沿って一部が切り取られたＣ字断面状の中空ロッドを使用して導光体７を構成することも可能である。
【０１６７】
図２２は中空ロッド状の導光体７の構成例を示す模式図であり、図２２(a) は中空ロッド状導光体７の、図２２(b) は内部に反射体を設けた中空ロッド状導光体７の、図２２(c) は内部にロッド状の反射を設けた中空ロッド状の導光体７のそれぞれ側断面図である。
【０１６８】
図２２(a) に示されている中空ロッド状の導光体７はその光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分が切り取られたＣ字断面状に形成された中空ロッド１６１で構成されている。なお、この中空ロッド１６１の内周面は鏡面仕上げされている。
【０１６９】
このような図２２(a) に示されている中空ロッド状導光体７では、中空ロッド１６１のビームサイズ相当部分のみを切り取って開口としているので、この開口から走査光ＳＬが入射し、鏡面仕上げされた中空ロッド１６１の内周面で反射しつつ両端部へ導光される。
【０１７０】
図２２(b) に示されている中空ロッド状の導光体７はその光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分が切り取られたＣ字断面状に形成された中空ロッド１６１で構成されており、その中空ロッド１６１の内側の光走査ユニット１ａ，１ｂと対向する部分に反射体１６２が設けられている。なお、中空ロッド１６１の内周面が鏡面仕上げされていることは図２２(a) に示されている例と同様である。
【０１７１】
このような図２２(b) に示されている構成では、導光体７内部に入射した走査光ＳＬが反射体１６２により反射されて中空ロッド１６１内で散乱するため、伝送効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１７２】
図２２(c) に示されている中空ロッド状の導光体７はその光走査ユニット１ａ，１ｂに対向する部分、即ち走査光ＳＬが入射する部分が切り取られたＣ字断面状に形成された中空ロッド１６１で構成されており、その中空ロッド１６１の内側の光走査ユニット１ａ，１ｂと対向する部分に反射ロッド１６３が中空ロッド１６１の長手方向に沿って設けられている。なお、中空ロッド１６１の内周面が鏡面仕上げされていることは図２２(a) に示されている例と同様である。
【０１７３】
このような図２２(c) に示されている構成では、導光体７内部に入射した走査光ＳＬが反射ロッド１６３により反射されて中空ロッド１６１内で散乱するため、伝送効率が向上し、Ｓ／Ｎの向上が図れる。
【０１７４】
なお、図２２(a) に示されている中空ロッド１６１は楕円断面であり、図２２(b) 及び(c) に示されている中空ロッド１６１は円断面であるが、それらに限定されることはなく、角柱状の中空ロッド１６１を使用してもよいことは言うまでもない。
【０１７５】
次に、導光体７として光ファイバを使用した実施の形態について、図２３の模式図を参照して説明する。なお、図２３には本発明の光走査型タッチパネルの構成部材の内の本実施の形態に関係する部材のみを示し、他の構成部材は省略してある。
【０１７６】
この図２３に示されている実施の形態では、導光体７として一端面を表示画面１０の各辺に平行にした状態で複数の光ファイバを並列してシート状に束ねた光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃを配置してある。そして、表示画面１０の各辺単位で光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃの各光ファイバの他端を集光レンズ（図示せず）を介して受光素子１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃにそれぞれ導光するように配置してある。いうまでもないが、各受光素子１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃの出力信号は受光信号検出回路３に与えられる。
【０１７７】
なお、図２３に示されている例では、表示画面１０の３辺それぞれに配置された光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃに受光素子１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを対応させているが、全ての光ファイバを１個の受光素子に接続する構成を採ることも勿論可能である。
【０１７８】
図２４は光ファイバの配置状態を示す模式図であり、ここでは表示画面１０の下辺に沿って配置されている光ファイバアレイ７ｆａの例が示されている。光ファイバアレイ７ｆａの各光ファイバはそれぞれの一端面が光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬの入射方向と直交するように向きを変えて配置されている。具体的には、光ファイバアレイ７ｆａの内の光走査ユニット１ｂに近い部分、換言すれば表示画面１０の右辺に近い部分では光ファイバはその一端面を表示画面１０の下辺とほぼ平行にして配置されているが、左辺側に近付くに従って光走査ユニット１ａ側を向くように角度を変えて配置されている。
【０１７９】
図２５は光ファイバアレイ７ｆａ，７ｆｂ，７ｆｃを構成する各光ファイバの先端部の状態を示す模式図であり、図２５(a) は模式的斜視図を、図２５(b) は側断面図をそれぞれ示している。個々の光ファイバ７Ｆの先端部は半球状に形成されてレンズ部７Ｌを構成している。個々の光ファイバ７Ｆの先端部をこのように構成することにより、結合効率が向上し、Ｓ／Ｎも向上する。
【０１８０】
なお、光ファイバを導光体７として使用する場合には図２６の模式図に示されているような構成も可能である。即ち、図２６(a) の斜視図及び図２６(b) の平面図に示されているように、走査光ＳＬのビームサイズ程度の幅になるように複数の光ファイバを表示画面１０に対して直交方向に並列した光ファイバシート７ｆｓをＵ字状に折り返して２層とし、表示画面１０の各辺に平行に配置すると共に両端部を集光レンズ１３１を介して受光素子１３０に接続する。
【０１８１】
このような図２６に示されている構成では、走査光ＳＬは光ファイバシート７ｆｓの表示画面１０側の層に入射すると共に、走査光ＳＬの入射側の光ファイバを通過して裏側の光ファイバへも入射する。そして、両者に入射した走査光ＳＬは光ファイバ内を伝播して集光レンズ１３１を通じて受光素子１３０に受光される。
【０１８２】
ところで、図１に示されている本発明の光走査型タッチパネルの構成では、導光体７に入射した走査光ＳＬの信号は一つの受光信号検出回路３で検出されて受光信号としてＭＰＵ５に与えられている。このため、受光信号検出回路３からＭＰＵ５に与えられる受光信号が二つの光走査ユニット１ａ，１ｂのいずれの走査光ＳＬに起因するかを区別するためにソフトウェア処理が必要になり、ＭＰＵ５の負担が大きくなる。
【０１８３】
このため、ＭＰＵ５に与えられる受光信号が二つの光走査ユニット１ａ，１ｂのいずれに起因するかをハードウェア的に区別することが出来ればＭＰＵ５の負担が軽減される。以下にそのような実施の形態について説明する。
【０１８４】
図２７は二つの光走査ユニット１ａ，１ｂによる走査面を異ならせることにより、両者に起因する受光信号をハードウェア的に区別可能な構成例を示す模式図であり、図２７(a) は全体の模式的斜視図を、図２７(b) は要部の模式的立断面図である。
【０１８５】
この例では、表示画面１０上の比較的近い位置に第１の走査面ＳＦ１を、この第１の走査面ＳＦよりも表示画面１０から遠い位置に第２の走査面ＳＦ２をそれぞれ設定する。また、光走査ユニット１ａから第１の走査面ＳＦ１への走査光ＳＬ１を受光するための導光体７０１ａ及び７０１ｂを、導光体７０１ａは光走査ユニット１ｂに近い辺に沿って、導光体７０１ｂは光走査ユニット１ａ，１ｂが設置されている表示画面１０の辺と対向する辺に沿っていずれも第１の走査面ＳＦ１と同一平面上に配置する。導光体７０１ａには受光素子１３１ａが、導光体７０１ｂには受光素子１３１ｂがそれぞれ接続されている。更に、光走査ユニット１ｂから第２の走査面ＳＦ２への走査光ＳＬ２を受光するための導光体７０１ｃ及び７０１ｄを、導光体７０１ｄは光走査ユニット１ａに近い辺に沿って、導光体７０１ｃは光走査ユニット１ａ，１ｂが設置されている辺と対向する辺に沿っていずれも第２の走査面ＳＦ２と同一平面上に配置する。導光体７０１ｃには受光素子１３１ｃが、導光体７０１ｄには受光素子１３１ｄがそれぞれ接続されている。
【０１８６】
この結果、図２７(a) に示されているように、両光走査ユニット１ａ，１ｂが配置されている表示画面１０の辺と対向する辺においては、光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１は導光体７０１ｂにのみ入射して受光素子１３１ｂにより受光され、光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２は導光体７０１ｃにのみ入射して受光素子１３１ｃにより受光される。
【０１８７】
このような図２７に示されている構成においては、光走査ユニット１ａが第１の走査面ＳＦ１上を走査し、光走査ユニット１ｂが第２の走査面ＳＦ２上を走査する。この結果、第１の走査面ＳＦ１を走査した光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１は第１の走査面ＳＦ１と同一面内に配置された導光体７０１ａ及び導光体７０１ｂに入射し、第２の走査面ＳＦ２を走査した光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２は第２の走査面ＳＦ２と同一面内に配置された導光体７０１ｃ及び導光体７０１ｄに入射する。そして、導光体７０１ａ及び７０１ｂに入射した走査光ＳＬ１は受光素子１３１ａ及び１３１ｂにより、導光体７０１ｃ及び７０１ｄに入射した走査光ＳＬ２は受光素子１３１ｃ及び１３１ｄにより、それぞれ取り出すことが可能になるので、ＭＰＵ５は容易にそれらを区別することが可能になる。
【０１８８】
図２８は二つの光走査ユニット１ａ，１ｂによる走査光の波長を異ならせることにより、両者に起因する受光信号をハードウェア的に区別可能な構成例を示す模式図であり、図２８(a) は全体の模式的斜視図を、図２８(b) は要部の模式的立断面図である。
【０１８９】
この例では、光走査ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ異なる波長の走査光ＳＬ１，ＳＬ２を走査する、具体的には発光素子１１ａ，１１ｂが異なる波長のレーザービームを発光するように構成されている。また、光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１を受光するための導光体７０２ａを光走査ユニット１ｂに近い辺に沿って、光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２を受光するための導光体７０２ｃを光走査ユニット１ａに近い辺に沿って、更に両光走査ユニット１ａ，１ｂからの走査光ＳＬ１，ＳＬ２を受光するための導光体７０２ｃを光走査ユニット１ａ，１ｂが設置されている辺と対向する辺に沿って配置する。
【０１９０】
導光体７０２ａには受光素子１３２ａが、導光体７０２ｂには受光素子１３２ｂ及び１３２ｃが、導光体７０２ｃには受光素子１３２ｄがそれぞれ接続されている。なお、図２８(b) に示されているように、受光素子１３２ｂは光走査ユニット１ａから走査される走査光ＳＬ１の波長を通過させる第１の光フィルタＯＦ１を介して、受光素子１３２ｃは光走査ユニット１ｂから走査される走査光ＳＬ２の波長を通過させる第２の光フィルタＯＦ２を介して導光体７０２ｂに接続されている。
【０１９１】
このような図２８に示されている構成では、光走査ユニット１ａからの走査光ＳＬ１は導光体７０２ａに入射して受光素子１３２ａに受光され、次いで導光体７０２ｂに入射し、更に第１の光フィルタＯＦ１を通過して受光素子１３２ｂに受光される。一方、光走査ユニット１ｂからの走査光ＳＬ２は導光体７０２ｃに入射して受光素子１３２ｄに受光され、次いで導光体７０２ｂに入射し、更に第２の光フィルタＯＦ２を通過して受光素子１３２ｃに受光される。従って、ＭＰＵ５は走査光ＳＬ１，ＳＬ２のいずれを受光したかを容易に区別することが可能になる。
【０１９２】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明の光走査型タッチパネルの第１の発明によれば、少なくとも２個のスイッチング手段が、少なくとも２組の光走査部による走査光をそれぞれ異なる周波数でスイッチングし、受光器が出力する受光信号をバンドパスフィルタでフィルタリング（濾波）することにより、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号が分離されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
上述のような第２の発明によれば、少なくとも２個の光走査部による走査光がそれぞれ同時にオンしないようにスイッチング制御されるので、少なくとも２個の光走査部による走査光の受光信号の区別が可能になるので、ソフトウェア処理が軽減される。
上述のような第３の発明によれば、少なくとも２組の光走査部による走査光が同一の周波数で異なる位相となるようにスイッチングされ、それぞれの位相に同期して受光器の出力である受光信号が検出されることにより、少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号が分離されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
上述のような第４の発明によれば、少なくとも２組の光走査部による走査光が指示物でタッチするための目標区域として規定された平面への走査に先立って受光器に直接受光されるので、各１回の光走査の開始タイミングが検出されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
【０１９３】
上述のような第５の発明によれば、演算手段が指示物の位置のみならず、大きさもその変化をも含めて演算するので、種々の応用が可能になる。
【０１９４】
上述のような第６の発明によれば、棒状の導光手段で構成される導光体により走査光が受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９５】
上述のような第７の発明によれば、丸棒状の導光手段で構成される導光体の外周の指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲に面する部分から走査光が入射して受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９６】
上述のような第８の発明によれば、断面形状が光の入射が可能な部分が他の部分よりも小さいため、一旦入射した光走査部からの走査光の外部への漏光が抑制されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９７】
上述のような第９の発明によれば、光走査部からの走査光が複数の光ファイバを並列してシート状に束ねたファイバシートで構成された導光手段に入射し、受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９８】
上述のような第１０の発明によれば、導光体内を伝播した光走査部からの走査光がその端部で受光器に入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０１９９】
上述のような第１１の発明によれば、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲の周囲を囲繞する連続した導光手段で構成される導光体に光走査部からの走査光が入射して受光器へ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２００】
上述のような第１２の発明によれば、導光体に入射した光走査部からの走査光が散乱手段で散乱されて導光体内を伝播するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０１】
上述のような第１３の発明によれば、導光体の表面に形成された他の部分に比して光学的に粗である領域で光走査部からの走査光が散乱されて導光体内へ入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０２】
上述のような第１４の発明によれば、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内で散乱されて導光体内を伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０３】
上述のような第１５の発明によれば、光走査部からの走査光が回折格子により散乱されて内部へ入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０４】
上述のような第１６の発明によれば、それぞれが備えられている導光体の位置での走査光の入射角度に対応して回折格子の配列間隔が設定されているので、光走査部からの走査光が最適な入射角度で導光体に入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０５】
上述のような第１７の発明によれば、光走査部からの走査光が導光体に入射した場合に外部への漏光が最小限に抑制されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０６】
上述のような第１８の発明によれば、導光体に入射した光走査部からの走査光が導光体内部で反射しつつ受光器へ伝播するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０７】
上述のような第１９の発明によれば、光走査部からの走査光が効率的に導光体に入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０８】
上述のような第２０の発明によれば、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に入射した光走査部からの走査光がそのまま光ファイバを高効率で伝播するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２０９】
上述のような第２１の発明によれば、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１０】
上述のような第２２の発明によれば、ファイバアレイを構成する各光ファイバの端面に光走査部からの走査光が高効率で各光ファイバに入射するので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１１】
上述のような第２３の発明によれば、筒状に形成された導光手段に切り取り部分から入射し、内部で反射しつつ伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１２】
上述のような第２４の発明によれば、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の散乱手段で散乱されて伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１３】
上述のような第２５の発明によれば、導光手段に入射した光走査部からの走査光が内部の反射手段で反射されて伝播されるので、受光器での走査光の受光量が低下することがなく、従ってＳ／Ｎが低下することもない。
【０２１４】
上述のような第２６の発明によれば、複数の受光器それぞれに光走査部それぞれから走査された走査光が個別に導光体により導光されるので、いずれの光走査部からの走査光であるかの区別が容易になり、ソフトウェア処理が軽減される。
【０２１５】
上述のような第２７の発明によれば、導光体と受光器との間に備えられた光走査部それぞれが走査する走査光の波長に対応した光学フィルタにより光走査部それぞれからの走査光が分離されるので、ソフトウェア処理が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。
【図２】光走査ユニットの内部構成及び光路を示す模式図である。
【図３】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の光走査型タッチパネルの実施状態を示す模式図である。
【図５】指示物が存在しない場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図６】指示物が存在する場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための他の構成を示すブロック図である。
【図８】指示物が存在しない場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図９】指示物が存在する場合の受光信号の波形を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための更に他の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の光走査型タッチパネルの信号処理のための更に他の構成を示すブロック図である。
【図１２】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。
【図１３】座標検出のための三角測量の原理を示す模式図である。
【図１４】遮断物及び遮断範囲を示す模式図である。
【図１５】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。
【図１６】断面長計測の原理を示す模式図である。
【図１７】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の配置に関する他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【図１８】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の配置に関する更に他の実施の形態の基本構成を示す模式図である。
【図１９】角柱ロッド状の導光体の一構成例を示す模式図である。
【図２０】グレーディング光導光体の一構成例を示す模式図である。
【図２１】円柱ロッド状の導光体の構成例を示す模式図である。
【図２２】中空ロッド状の導光体の構成例を示す模式図である。
【図２３】導光体として光ファイバを使用した本発明の光走査型タッチパネルの実施の形態を示す模式図である。
【図２４】光ファイバの配置状態を示す模式図である。
【図２５】光ファイバの先端部の状態を示す模式図である。
【図２６】光ファイバを導光体として使用する場合の他の構成例を示す模式図である。
【図２７】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の他の構成例を示す模式図である。
【図２８】本発明の光走査型タッチパネルの導光体の更に他の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 光走査ユニット
２ａ，２ｂ 発光素子駆動回路
３ａ，３ｂ 受光信号検出回路
５ ＭＰＵ
７（７ａ〜７ｈ） 導光体
７ｆｓ 光ファイバシート
７ｆａ 光ファイバアレイ
１０ 表示画面（座標面）
１１ａ，１１ｂ 発光素子
１３（１３ａ〜１３ｈ） 受光素子
１６ａ，１６ｂ ポリゴンミラー
１８ａ，１８ｂ タイミング検出用受光素子
２０ａ，２０ｂ 発振器
３１ａ，３１ｂ バンドパスフィルタ
３５ａ，３５ｂ 同期検出回路
３６ 発振器
Claims (27)
- 発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、
前記光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、
前記平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、前記光走査部により走査される光を前記受光器へ導く導光体と、
前記受光器が出力する受光信号に基づいて、前記平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果に基づいて前記指示物の前記平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、
前記少なくとも２組の光走査部による走査光をそれぞれ異なる周波数でスイッチングするための少なくとも２個のスイッチング手段と、該スイッチング手段それぞれのスイッチング周波数を含む周波数を通過させる少なくとも２個のバンドパスフィルタとを備え、
前記受光器が出力する受光信号を前記バンドパスフィルタで濾波することにより前記少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号を分離すべくなしてあることを特徴とする光走査型タッチパネル。 - 発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、
前記光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、
前記平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、前記光走査部により走査される光を前記受光器へ導く導光体と、
前記受光器が出力する受光信号に基づいて、前記平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果に基づいて前記指示物の前記平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、
前記光走査部による走査光をそれぞれスイッチング制御するスイッチング手段と、
前記光走査部による走査光が同時にオンしないように前記スイッチング手段を制御する制御信号と
を備えたことを特徴とする光走査型タッチパネル。 - 発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、
前記光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、
前記平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、前記光走査部により走査される光を前記受光器へ導く導光体と、
前記受光器が出力する受光信号に基づいて、前記平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果に基づいて前記指示物の前記平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、
前記少なくとも２組の光走査部による走査光を同一の周波数でスイッチングするための少なくとも２個のスイッチング手段と、該スイッチング手段それぞれによるスイッチングが異なる位相となるように位相変換を行なう位相変換手段と、該位相変換手段による変換後の位相に同期して前記受光器の出力を検出する検出手段とを備え、
前記受光器が出力する受光信号を前記検出手段で検出することにより前記少なくとも２組の光走査部による走査光の受光信号を分離すべくなしてあることを特徴とする光走査型タッチパネル。 - 発光器が発光した光を、指示物でタッチするための目標区域として規定された平面の範囲と実質的に平行である面内で角度走査する少なくとも２組の光走査部と、
前記光走査部により走査された光を受光して受光信号を出力する受光器と、
前記平面の範囲の周辺に実質的に連続して設けられ、前記光走査部により走査される光を前記受光器へ導く導光体と、
前記受光器が出力する受光信号に基づいて、前記平面の範囲内に指示物が存在する場合にそれによる走査光の遮断範囲を計測する計測手段と、
該計測手段による計測結果に基づいて前記指示物の前記平面の範囲内での少なくとも位置を演算する演算手段と、
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直接受光する受光器を備えたことを特徴とする光走査型タッチパネル。 - 前記演算手段は、前記計測手段による計測結果に基づいて前記指示物の前記平面の範囲内での大きさを演算すべくなしてあることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光体は、１または複数の棒状の導光手段をその長手方向に実質的に連続して前記平面の範囲の周辺に配置してなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光手段は丸棒状であり、その外周の前記平面の範囲に面する部分が前記光走査部により走査される光の入射が可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光手段は、前記光の入射が可能な部分が他の部分よりも小さい断面形状に構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光手段は、複数の光ファイバを並列してシート状に束ねたファイバシートで構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記受光器は、前記導光体の端部に備えられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光体は、前記平面の範囲の周囲を囲繞する連続した導光手段で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光体は、入射する光を散乱させる散乱手段を有することを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記散乱手段は、前記導光体の表面に他の部分に比して光学的に粗である領域として形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記散乱手段は、前記導光体の内部に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記散乱手段は、前記導光体の表面に備えられた回折格子であることを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記回折格子は、その配列間隔がそれぞれが備えられている前記導光体の位置での前記走査光の入射角度に対応して設定されていることを特徴とする請求項１５に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記散乱手段は、それぞれが備えられている前記導光体の位置での前記走査光の入射角度に対応して散乱の度合いを異ならせてなることを特徴とする請求項１５に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光体は、その外面の走査光が入射する領域以外の領域を前記導光体側へ光を反射する反射手段で覆われていることを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光体は、その外面の走査光が入射する領域の前記平面と直交方向の幅が前記走査光のビーム径に実質的に等しく構成されていることを特徴とする請求 項６から１１のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光体は、複数の光ファイバの端面を前記平面の範囲に対向させたファイバアレイで構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記ファイバアレイの各光ファイバが、それぞれの端面が前記走査光の光軸に対して実質的に直交するように配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記ファイバアレイの各光ファイバが、それぞれの端面が外側へ凸となる形状の形成されていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光体は、その外周の前記平面の範囲に面する部分が切り取られた断面形状で内面が鏡面仕上げされた筒状に形成された導光手段で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光手段は、その内部の前記切り取られた部分に対向する位置に、光を散乱する散乱手段を備えたことを特徴とする請求項２３に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記導光手段は、その内部の前記切り取られた部分に対向する位置に、広角度に光を反射する反射手段を備えたことを特徴とする請求項２４に記載の光走査型タッチパネル。
- 前記受光器は前記光走査部それぞれから走査される走査光を個別に受光するために複数が備えられており、前記導光体はこれらの複数の受光器それぞれに前記光走査部それぞれから走査された走査光を個別に導光するために複数が備えられていることを特徴とする請求項１から２５のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
- 前記光走査部はそれぞれ異なる波長の走査光を走査し、前記導光体と前記受光器との間に前記光走査部それぞれが走査する走査光の波長に対応した光学フィルタが備えられていることを特徴とする請求項１から２５のいずれかに記載の光走査型タッチパネル。
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