(57)【要約】【課題】  部品数を大幅に削減して製造コストを低減できる光学式タッチパネルを提供する。【解決手段】  矩形の表示画面１１の対向する２辺の受光辺１１ａ、１１ｃと、表示画面の残りの２辺の受光辺１１ｂ、１１ｄとにおけるそれぞれの２辺に対向配置される光電効果型光センサからなる受光素子１２ａ、１２ｃ、１２ｂ、１２ｄと、該受光素子に光を照射する発光素子１８と該発光素子１８から照射される光を導光し受光辺の受光素子に光を照射する導光体１３とを有する発光ペン１０とを備え、表示画面１１の対向する２辺の受光辺１１ａ、１１ｃと、表示画面の残りの２辺の受光辺１１ｂ、１１ｄとにおけるそれぞれの２辺の受光素子の受光量に応じて変化する電気抵抗値の変化量を比較することにより、発光素子の位置の直交座標を位置情報として出力することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の表示画面の対向する２辺の受光辺と、前記表示画面の残りの２辺の受光辺とにおけるそれぞれの２辺に対向配置される光電効果型光センサからなる受光素子と、該受光素子に光を照射する発光素子と該発光素子から照射される光を導光し前記受光辺の受光素子に光を照射する導光体とを有する発光ペンとを備え、前記表示画面の対向する２辺の受光辺と、前記表示画面の残りの２辺の受光辺とにおけるそれぞれの２辺の受光素子の受光量に応じて変化する電気抵抗値の変化量を比較することにより、前記発光素子の位置の直交座標を位置情報として出力することを特徴とする光学式タッチパネル。
【請求項２】
前記対向する２辺の受光辺に配置されている受光素子は、相対する辺での位置が同じであることを特徴とする請求項１記載の光学式タッチパネル。
【請求項３】
前記光電効果型光センサからなる受光素子は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ等よりなる内部光電効果を用いたセルであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学式タッチパネル。
【請求項４】
前記発光ペンの先端に設ける導光体は前記発光素子から照射される光を入射する受光面と、入射した光を前記受光素子に照射する照射面とを有し、該照射面は円筒状の形状で先端が略半球状の形状をなし、前記受光面は略半球状の凹部を有し該凹部に前記発光素子が近接配置されていることを特徴とする請求項１記載の光学式タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式タッチパネルに関し、特に部品数を大幅に低減した光学式タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式タッチパネルは、図４に示すように、矩形の表示画面１０１の隣り合う２辺１０１ａ、１０１ｂに沿って配列された複数の発光素子１０２と、この表示画面１０１の残りの２辺１０１ｃ、１０１ｄに沿って、各発光素子１０２にそれぞれ対向して配列された受光素子１０３を備えている。各発光素子１０２（制御回路１０９によって駆動される）が発した光は、それぞれ対向する受光素子１０３によって検出される。例えば、辺１０１ａの上端の発光素子１０２が発した光１０６は辺１０１ｃの上端の受光素子１０３によって検出され、また、辺１０１ｂの右端の発光素子１０２が発した光１０４は辺１０１ｄの右端の受光素子１０３によって検出される。各受光素子１０３が出力する信号は所定の処理回路１１０によって解析処理される。操作者が指などで表示画面１０１を触れると、特定の発光素子１０２が発した光が遮光物体１０８によって遮られる結果、対応する受光素子１０２の出力が変化して、操作者が触れた座標が上記処理回路１１０を通して検出される。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０９１００号公報（第２頁、図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の光学式タッチパネルにおいては、発光素子から出た光ビームが正確に受光素子に対向している事が必要であり、実装上、光軸を合わせる事が必要である。また光パワー素子である発光素子は、発光強度を上げるため、必ず集光レンズが必要となり、それにより形状が大きくなるために素子の実装ピッチが限定され、それによる分解能の制限を受け易い。そのために光学式タッチパネルにおいては、発光素子から受光素子へと導かれる光ビームの光軸を精度良く形成する必要があった。このため発光素子自体のレンズの精度が要求され、発光素子を選別する必要があるが、発光素子の選別は多大な時間と手間がかかり、そのことにより製造コストが高くつくという問題があった。
【０００５】
また光ビームの光軸精度を上げるため、発光素子を発光素子取付基板に実装する際には、レンズの方向を正確に保持するための治具等が必要となり、そのことも生産コストを高めることとなり、さらに受光素子の数だけ発光素子が必要であって、特に発光素子のような光パワー素子は、タッチパネルを構成する部品の中では平均故障率が高く、発光素子の数の大きさはタッチパネルの寿命や信頼性を下げる要因となるという問題があった。
【０００６】
（発明の目的）
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、部品数を大幅に削減して製造コストを低減できる光学式タッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の光学式タッチパネルは、矩形の表示画面の対向する２辺の受光辺と、前記表示画面の残りの２辺の受光辺とにおけるそれぞれの２辺に対向配置される光電効果型光センサからなる受光素子と、該受光素子に光を照射する発光素子と該発光素子から照射される光を導光し前記受光辺の受光素子に光を照射する導光体とを有する発光ペンとを備え、表示画面の対向する２辺の受光辺と、表示画面の残りの２辺の受光辺とにおけるそれぞれの２辺の受光素子の受光量に応じて変化する電気抵抗値の変化量を比較することにより、発光素子の位置の直交座標を位置情報として出力することを特徴とする。
【０００８】
また、対向する２辺の受光辺に配置されている受光素子は、相対する辺での位置が同じであることを特徴とする。
【０００９】
また、光電効果型光センサからなる受光素子は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ等よりなる内部光電効果を用いたセルであることを特徴とする。
【００１０】
また、発光ペンの先端に設ける導光体は発光素子から照射される光を入射する受光面と、入射した光を受光素子に照射する照射面とを有し、該照射面は円筒形の形状で先端が略半球状の形状をなし、受光面は略半球状の凹部を有し該凹部に発光素子が近接配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明の光学式タッチパネルは矩形の表示画面の周囲４辺に沿って光電効果型光センサからなる受光素子を配置し、発光ペンに１個の発光素子を設ければ良い。したがって、発光素子の個数が大幅に削減され、全体として部品数が大幅に削減される。この結果、組立工程も簡易化され、製造コストを大幅に低減することができる。
また、本発明の光学式タッチパネルによれば、発光素子の光量バランスを取る光量調整作業もないので多大の時間や手間が不要となり生産コストの低減がはかれるばかりでなく、光学式タッチパネルの寿命や信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、発光ペンに搭載した発光素子の位置検出は、対向する２辺の受光辺の間を連続して検出でき、抵抗膜式タッチパネルと同様に発光素子の位置のアナログ位置検出が可能である。この結果、お絵描きなどの手書き入力もできるようになりタッチパネルとしての使用範囲を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１から図３に基づいて本発明の実施形態における光学式タッチパネルについて説明する。図１は、本発明の実施例における光学式タッチパネルの概略構成を示す図であり、図２は実施例における光学式タッチパネルの他の例の概略構成を示す図である。また、図３は、実施例における発光ペンを示し、図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は分解斜視図である。
【実施例】
【００１４】
図１に示すように本実施例における光学式タッチパネルは、矩形の表示画面１１のＸ方向における対向する２辺の受光辺１１ａ、１１ｃに対向配置される光電効果型光センサからなる受光素子１２ａ、１２ｃと、表示画面のＹ方向における残りの２辺の受光辺１１ｂ、１１ｄに対向配置される光電効果型光センサからなる受光素子１２ｂ、１２ｄと、この受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに光を照射する発光素子１８を搭載した発光ペン１０とを備えている。発光ペン１０に搭載された発光素子１８から照射された光１４ａ、１４ｃは、対向する２辺１１ａ、１１ｃの受光素子１２ａ、１２ｃの受光量に応じて変化する電気抵抗値の変化量を比較することにより、発光素子１８のＸ方向の位置情報を得る。また、発光素子１８から照射された光１４ｂ、１４ｄは、対向する２辺１１ｂ、１１ｄの受光素子１２ｂ、１２ｄの受光量に応じて変化する電気抵抗値の変化量を比較することにより、発光素子１８のＹ方向の位置情報を得る。これらの位置情報を基に発光ペン１０に搭載された発光素子１８の位置の直交座標を位置情報として出力する。
【００１５】
光電効果型光センサからなる受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ等よりなる内部光電効果を用いたセルで、受光する光の量に応じて電気伝導度が変化し、電気抵抗が変わるセンサーである。製作方法から大別して単結晶形、焼結形、蒸着形があるが、現在は使用されている物の多くは焼結形である。また、表示画面１１の対向する２辺の受光辺１１ａ、１１ｃに対向配置される受光素子１２ａ、１２ｃは、それぞれ３個づつ配置され、相対する受光辺１１ａ、１１ｃでの位置が同じ位置となるように対向配置されている。表示画面の残りの２辺の受光辺１１ｂ、１１ｄに対向配置される受光素子１２ｂ、１２ｄについても同様にそれぞれ３個づつ配置され、相対する受光辺１１ｂ、１１ｄでの位置が同じ位置となるように対向配置されている。
【００１６】
発光ペン１０は図３に示すように筒部１０ａと、裏蓋１０ｂと、光を照射する発光素子としてのＬＥＤ１８と、該ＬＥＤ１８から照射される光を導光し各受光辺の受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに光を照射する導光体１３と、電源としての電池１５とを備えている。導光体１３は筒部１０ａの一方の先端から突出するように装着されており、その後部に回路基板に搭載されたＬＥＤ１８が収納され、さらにその後部に電池１７が収納され裏蓋１０ｂによって固定されている。導光体１３は透明材料からなりＬＥＤ１８から照射される光を入射する受光面１３ａと、入射した光を受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに照射する照射面１３ｂとを有し、照射面１３ｂは円筒状の形状で先端が略半球状の形状となっている。また、受光面１３ａは略半球状の凹部１７を有し、この凹部１７にＬＥＤ１８が近接配置されている。このように構成された発光ペン１０は、その先端に設ける導光体１３の照射面１３ａからＬＥＤ１８の光を照射することができる。この照射面１３ｂは円筒状の形状であるためＬＥＤ１８からの光は導光体１３を中心として放射状に全方向に照射される。
【００１７】
表示画面１１の操作域に発光ペン１０を置き、発光ペン１０に搭載されているＬＥＤ１８を発光させる。ＬＥＤ１８から照射された光は導光体１３の受光面１３ａの凹部１７の内壁から導光板１３の内部に導光され導光板１３の照射面１３ｂから照射光１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとして全方向に照射され、表示画面１１の４つの受光辺１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに入射する。ＬＥＤ１８からの光の強さは距離の２乗に半比例して弱くなるので、受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが受光する光量はＬＥＤ１８からの距離に応じた量となり、受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは受光量に応じた抵抗値変化を示す。
【００１８】
従って表示画面１１のＸ方向における相対する２辺の受光辺１１ａ、１１ｃのそれぞれに３個づつ配置されている受光素子１２ａ、１２ｃの抵抗値変化量を比較することは、両受光辺１１ａ、１１ｃの受光素子１２ａ、１２ｃが受けるＬＥＤ１８からの受光量を比較することになり、さらにＬＥＤ１８から両受光辺１１ａ、１１ｃの受光素子１２ａ、１２ｃまでのそれぞれの距離を比較することになる。これによってＬＥＤ１８が両受光辺１１ａ、１１ｃ間のどの位置にあるかを知ることができる。同様にしてＬＥＤ１８が表示画面１１のＹ方向における両受光辺１１ｂ、１１ｄ間のどの位置にあるかを知ることができる。このように、対向する２辺の受光辺の受光素子の受光量に応じて変化する電気抵抗値の変化量を比較することにより発光ペン１０の先端に設けるＬＥＤ１８の位置の直交座標を位置情報として出力することができる。尚、相対する受光素子毎にＬＥＤ１８の位置を測定し、３組の受光素子の測定値の平均値を採る測定方法にしても良い。
【００１９】
本実施例においては、各受光辺に３個の受光素子を配置した例で説明したが、これに限定されるものではなく表示画面の大きさ等に応じて適当に設定することができる。尚、受光素子の個数は増した方が位置検出精度が向上する利点がある。また、図２に示すように、各受光辺１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにそれぞれ１個の受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを配置しても良い。この場合は受光素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの長さを対応する各受光辺１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの全長とほぼ等しい長さに設定することが好ましく、これによって位置検出精度を高めることができる。
【００２０】
以上のように本実施例における光学式タッチパネルでは、データ入力用に発光ペン１０を採用することにより、発光ペン１０に発光素子として１個ＬＥＤ１８を設ければ良い。したがって、発光素子の個数を大幅に削減することができる。また組み立て工程も簡易化され製造コストを大幅に低減することができる。
また、ＬＥＤの光量バランスを取る光量調整作業もないので多大の時間や手間が不要となり生産コストの低減がはかれるばかりでなく、光学式タッチパネルの寿命や信頼性を向上させることができる。
また、発光ペン１０に搭載したＬＥＤ１８の位置検出は、対向する２辺の受光辺の間を連続して検出でき、抵抗膜式タッチパネルと同様に発光素子の位置のアナログ位置検出が可能である。この結果、お絵描きなどの手書き入力もできるようになりタッチパネルとしての使用範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１における光学式タッチパネルの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１における光学式タッチパネルの他の例の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における発光ペンを示す斜視図及び分解斜視図である。
【図４】従来の光学式タッチパネルの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  発光ペン
１０ａ  筒部
１０ｂ  裏蓋
１１  表示画面
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  受光辺
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  受光素子
１３  導光体
１３ａ  受光面
１３ｂ  照射面
１５  電池
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  受光素子
１７  受光面の凹部
１８  ＬＥＤ
１０１  表示画面
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ  表示画面の辺
１０２  発光素子
１０３  受光素子
１０８  遮蔽物体
１０９  制御回路
１１０  処理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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