JPH0955152A - タッチレスパネルスイッチにおける物体検出手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タッチレスパネルスイッチにおいて、像面の
周囲に枠等の部材を設置することなく、像面付近へ侵入
してくる指を検出することができる物体検出手段を提供
する。 【構成】 タッチレスパネルスイッチにおいて、指を検
出しようとしている所定の領域へ指が侵入してきたとき
に、投光素子からの光線が該指に反射し、受光素子へ入
射するように、該投光素子と該受光素子とからなる反射
型光センサを、屈折率分布型レンズ素子の周囲の空間
に、該所定の領域毎に少なくとも１個以上設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タッチレスパネルスイ
ッチにおける物体検出手段に関するもので、反射型の光
センサを用いたタッチレスパネルスイッチ用指検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明の発明者等のうちの一人は、先に
タッチレスパネルスイッチ（以後、タッチレスパネルと
称する）なる装置を発明し、提案している（特願平６−
３３３７２７号参照）。図５にタッチレスパネル及びそ
の従来の物体検出手段の略体斜視図を示す。

【０００３】これは、ディスプレイ１、屈折率分布型レ
ンズ素子３及び物体検出手段４からなる入出力端末装置
であって、ディスプレイの画面２（物体面）を屈折率分
布型レンズ素子３により空中へ伝送し、空中に表示され
た像面６を指で選択する、つまり指が空中に表示された
像面６付近の所定領域に侵入したことを検出することに
よってスイッチ入力操作をさせるものであった。

【０００４】このタッチレスパネルの一構成要素である
物体検出手段４は、非接触で物体、すなわち機器のオペ
レータの指が検出範囲に侵入したか否かを検出する部材
であるが、その具体的な構成は、当業者の設計上の選択
事項であり、自由であった。そこで、従来の技術でタッ
チレスパネルの物体検出手段４を実現しようとするな
ら、空中に伝送された画面、つまり像面６の周囲に指の
侵入を検出するセンサを設置することが、先ず、当然の
こととして考えられる。

【０００５】この場合、センサとしては、光センサ、例
えば受光素子であるホトトランジスタと投光（発光）素
子である発光ダイオードとを使うことができる。また、
光センサの配置の仕方としては、タッチパネルでよく使
われているように、光の走査線のマトリクスを組ませる
などすることが考えられる。

【０００６】図５においても、光の走査線のマトリクス
を、Ｘ軸方向を走査する投光素子列１１ａと受光素子列
（図示せず）及びＹ軸方向を走査する投光素子列（図示
せず）と受光素子列１２ｂで組んだ構成の光センサの配
置方式を示している。なお、像面６の周囲にセンサを設
置する場合、センサとして、前記発光ダイオードとホト
トランジスタ以外の光センサ及び超音波センサ等の光セ
ンサ以外のセンサを使っても良い。

【０００７】空中に表示された像面６の周囲に検出手段
（センサ）を設置する構成では、どのセンサ及びどの検
出方式を使うにしろ、センサを像面６の周囲の所定位置
に取り付けるための枠等の部材が必要であった。図５で
は、センサ取り付け枠５がその部材である。

【０００８】従来の技術で、タッチレスパネル用指検出
手段を構成しようとするなら、このセンサ取り付け枠５
に相当する部材が必要であったため、タッチレスパネル
全体のサイズが大きくなりがちであり、また、像面６を
指で選択する際に、このセンサ取り付け枠５及びセンサ
取り付け枠５を支持する部材（図５では示していない）
が邪魔になるという問題点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、タッチレスパネルにおい
て、像面６の周囲にセンサ取り付け枠５等の部材を設置
することなく、像面６付近に侵入してくる指を検出でき
る物体検出手段を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるタッチレ
スパネルにおける物体検出手段は、上記した目的を達成
したもので、次のようなものである。投光素子及び受光
素子からなる反射型光センサを、像面の下方、すなわち
屈折率分布型レンズ素子の周囲の空間の所定の位置に設
置する。前記反射型光センサは、前記像面の所定の領域
へ指が侵入してきたときに、該投光素子からの光線が該
指に反射して該受光素子へ入射するように、設置する。
また、前記反射型光センサは、前記像面を所定の領域に
分けたときに、該所定の領域毎に少なくとも１個以上そ
れぞれ設ける。

【００１１】なお、前記反射型光センサが具備する投光
素子の数と受光素子の数は、通常、１個ずつのものを使
用するが、必ずしもこれに限定されるものではなく自由
である。

【００１２】また、前記反射型光センサの該投光素子と
該受光素子の配置は、上記したように該投光素子からの
光線が該指に反射して該受光素子へ入射するようにして
あればよく、該投光素子と該受光素子とを隣接させて設
けるか、あるいは所定の距離だけ離して設けるかについ
てはどちらでもよい。

【００１３】

【作用】本発明に係わるタッチレスパネルにおける物体
検出手段は、屈折率分布型レンズ素子の周囲の空間、す
なわち像面の下方に所定数の反射型光センサを設置した
ものであるが、１個の反射型光センサが有する投光素子
と受光素子の数がどうであっても、その作用は、同様で
あるので、以下の作用の説明は、投光素子と受光素子が
１個ずつの場合で行う。

【００１４】像面の任意の領域に、機器のオペレータが
指を侵入させると、その領域へ侵入してきた指を検出す
ることを担当している投光素子が発している光線は、そ
の指に当たって反射する。受光素子は該投光素子と対に
なって、その反射した光線が入射する位置に設けてある
ので、該光線は、該受光素子へ入射する。

【００１５】従って、投光素子及び受光素子からなる１
個以上の反射型光センサが、各検出領域に対応して屈折
率分布型レンズ素子の周囲に設けられており、投光素子
からの光線が所定領域にある指に反射して受光素子へ入
るように、該反射型光センサの光軸が所定の調整さえし
てあれば、像面の任意の領域に侵入してくる物体、つま
り指を検出することができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す略体斜視図
である。ディスプレイの画面２が屈折率分布型レンズ素
子３によって像面６へと伝送されるように、ディスプレ
イ１及び屈折率分布型レンズ素子３は、設置してある。
屈折率分布型レンズ素子３の保持方式は、当業者の設計
上の選択事項であり、自由であるが、例えば透明プレー
ト８の上に設置すると、屈折率分布型レンズ素子３の底
面及び上面の全面を画像伝送に使用できるので有利であ
る。

【００１７】センサ取り付け台９は、屈折率分布型レン
ズ素子３の周囲に反射型光センサ（投光素子及び受光素
子）を設置するための部材であるが、その形状は、当業
者の所望により、設計されるものである。

【００１８】また、反射型光センサに何を使用するか
は、当業者の設計上の選択事項であり、自由であるが、
光ファイバセンサ、例えば光ファイバ式光電スイッチ
（センサ）などを使用することが推奨される。図１にお
いても、反射型光センサとしては、光ファイバ式光電ス
イッチを用いており、検出ヘッドである光ファイバが、
センサ取り付け台９上に、所定の方向を向けて立てられ
ていることを示している。

【００１９】空中の像面６に表示するキー（スイッチ）
の数、形状及びサイズは、当業者の設計上の選択事項で
あり、自由である。今、図１（及び図２）のように、キ
ーを４つ表示させることとし、各キーにイ、ロ、ハ、ニ
とそれぞれ名前を付けたとする。

【００２０】反射型光センサは、その表示されるキー毎
に少なくとも１個以上設ける。図１においては、縦方向
と横方向から各キーの検出を行う方式、すなわちＸ軸方
向の投光素子（Ｘａ、Ｘｃ、Ｘｅ、Ｘｇ）とＸ軸方向の
受光素子（Ｘｂ、Ｘｄ、Ｘｆ、Ｘｈ）とによってＸ軸方
向から各キーの検出を行い、Ｙ軸方向の投光素子（Ｙ
ａ、Ｙｃ、Ｙｅ、Ｙｇ）とＹ軸方向の受光素子（Ｘｂ、
Ｘｄ、Ｘｆ、Ｘｈ）とによってＹ軸方向から各キーの検
出を行う方式を示している。

【００２１】図１では、キーニに指（指は、図示してい
ない）が侵入してきたときの投光素子（Ｘｇ、Ｙｇ）か
ら受光素子（Ｘｈ、Ｙｈ）までの光線の軌跡を、図２で
は、キーイに指が侵入してきたときの投光素子（Ｘａ、
Ｙａ）から受光素子（Ｘｂ、Ｙｂ）までの光線の軌跡を
示している。同様にして、キーロ及びキーハの面に侵入
してきた指も該キーの検出を担当している投光素子（Ｘ
ｃ、Ｘｅ、Ｙｃ、Ｙｅ）と受光素子（Ｘｄ、Ｘｆ、Ｙ
ｄ、Ｙｆ）とにより検出することができる。

【００２２】図３は、本発明の一実施例を示す略体斜視
図である。なお、図３及び図４では、図１及び図２のセ
ンサ取り付け台支持材１０に相当する部材は、図示しな
い。光ファイバ式光電スイッチ（７ａ〜７ｉ）の検出ヘ
ッドを屈折率分布型レンズ素子３の側面及び上面に近接
させて設けている。光ファイバ式光電スイッチ（７ａ〜
７ｉ）の各検出ヘッドには、投光素子と受光素子とが設
けられている。

【００２３】各々の光ファイバ式光電スイッチ（７ａ〜
７ｉ）の該投光素子から発せられた光は、像面６の所定
の位置に侵入してきた指（図示せず）に反射して光ファ
イバ式光電スイッチ（７ａ〜７ｉ）の対応する受光素子
に入射するので、該指の検出をすることができる。投光
素子及び受光素子を備えた光ファイバ式光電スイッチ
（７ａ〜７ｉ）を屈折率分布型レンズ素子３の上面のど
の位置にどれだけ設けるかは、ディスプレイの画面２に
表示し、像面６へと伝送するキーによって決定するべき
ものであり、当業者の所望により設計される。

【００２４】図４は、本発明の一実施例を示す略体斜視
図である。本発明は、タッチレスパネルの屈折率分布型
レンズ素子３が複数個で構成されている場合でも適用で
きる。例えば、屈折率分布型レンズ素子が４つの屈折率
分布型レンズ素子３のブロックに分割された場合、各ブ
ロック毎に投光素子（Ｘａ、Ｘｃ、Ｘｅ、Ｘｇ、Ｙａ、
Ｙｃ、Ｙｅ、Ｙｇ）及び受光素子（Ｘｂ、Ｘｄ、Ｘｆ、
Ｘｈ、Ｙｂ、Ｙｄ、Ｙｆ、Ｙｈ）からなる光ファイバ式
光電スイッチを設ければよい。

【００２５】屈折率分布型レンズ素子を幾つのブロック
で構成するか、また、各屈折率分布型レンズ素子３のブ
ロックに幾つのキーを伝送させるかは、当業者の設計上
の選択事項であり、本発明に係わるタッチレスパネルに
おける物体検出手段は、タッチレスパネルの屈折率分布
型レンズ素子がブロックに分割された場合でも、反射型
光センサを各屈折率分布型レンズ素子３のブロックの周
囲に設置することにより、容易に構成することができ
る。

【００２６】このように、本発明においては、センサ取
り付け枠及びセンサ取り付け枠を支持する部材等が、像
面６の周囲ではなく、像面６の下方、すなわち屈折率分
布型レンズ素子３の周囲の空間に存在するので、像面６
を指で選択する際、それらの部材が邪魔になることはな
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。反
射型光センサを像面６の下方、すなわち屈折率分布型レ
ンズ素子３の周囲の空間に設置するので、像面６の周囲
にセンサ取り付け枠等の部材を設ける必要がない、タッ
チレスパネルにおける物体検出手段を提供することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す略体斜視図

【図２】本発明の一実施例を示す略体斜視図

【図３】本発明の一実施例を示す略体斜視図

【図４】本発明の一実施例を示す略体斜視図

【図５】タッチレスパネル及びその従来の物体検出手段
の略体斜視図

【符号の説明】 １ ディスプレイ ２ ディスプレイの画面 ３ 屈折率分布型レンズ素子 ４ 物体検出手段 ５ センサ取り付け枠 ６ 像面 ７ａ〜７ｉ 光ファイバ式光電スイッチ（検出ヘッド） ８ 透明プレート ９ センサ取り付け台 １０ センサ取り付け台支持材 Ｘａ、Ｘｃ、Ｘｅ、Ｘｇ 投光素子 Ｘｂ、Ｘｄ、Ｘｆ、Ｘｈ 受光素子 Ｙａ、Ｙｃ、Ｙｅ、Ｙｇ 投光素子 Ｙｂ、Ｙｄ、Ｙｆ、Ｙｈ 受光素子 １１ａ 投光素子列 １２ｂ 受光素子列 イ、ロ、ハ、ニ キーに付けた名前

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスプレイの画面を屈折率分布型レン
   ズ素子によって空中の像面へと伝送するタッチレスパネ
   ルスイッチにおいて、投光素子及び受光素子からなる反
   射型光センサを、前記像面の所定の領域へ指が侵入して
   きたときに、該投光素子からの光線が該指に反射して該
   受光素子へ入射するように、前記像面の下方の前記屈折
   率分布型レンズ素子の周囲の空間の所定の位置に、前記
   像面の所定の領域毎に少なくとも１個以上設けたことを
   特徴とするタッチレスパネルスイッチにおける物体検出
   手段。