(57)【要約】【課題】熟練した技術を必要とせず、且つ交換作業を現場で容易に可能としたタッチパネル装置を提供する。【解決手段】このタッチパネル装置１１０は、表示装置５の有効画面と同等以上の大きさを有する基材６と、基材６と表示装置５との間隔を保持するスペーサ３と、基材６を表示装置５に固定する吊り下げ金具１及び下端固定金具７（固定手段）と、位置情報を検出する光学ユニット４と、光学ユニット４から照射された光を反射して光学ユニット４に再び戻す複数の再帰反射板２ａを備えた再帰反射板ブラケット２と、を備えて構成されている。そして、基材６の同一面の一辺に光学ユニット４を取り付け、他の三辺に夫々再帰反射板ブラケット２を取り付けた構成である。【選択図】図１
2008217273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手書き文字又は図形を入力した際の位置情報をデータ化して表示装置に表示するタッチパネル装置であって、
前記表示装置の有効画面と同等以上の大きさを有する基材と、該基材と前記表示装置との間隔を保持するスペーサと、前記基材を前記表示装置に固定する固定手段と、前記位置情報を検出する光学ユニットと、該光学ユニットから照射された光を反射して該光学ユニットに再び戻す再帰反射板と、を備え、
前記基材の同一面の一辺に前記光学ユニットを取り付け、他の三辺に夫々前記再帰反射板を取り付けたことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記スペーサを前記表示装置表面の３箇所に配置したことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記固定手段は、前記表示装置に固定する固定具と、前記基材に固定した吊り下げ具と、を備え、前記固定具は前記吊り下げ具がスライド可能な構成を有し、前記基材を前記表示装置に固定する際は、該基材が前記スペーサに密着するようにスライドさせて固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記光学ユニットから照射された光を目視により確認可能な開口部を適所に備えたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記光学ユニットは、該光学ユニットから照射される光の仰角及びロール角を調整可能とした構成を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記光学ユニットを複数有する場合、各光学ユニットの中から選択的に駆動する制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項７】
前記基材の表面に外光の反射を防止する反射防止処理を施したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のタッチパネル装置。
【請求項８】
前記基材の表面に外光の反射を防止する反射防止処理を施したシート部材を張りつけたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のタッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル装置に関し、さらに詳しくは、手書き文字又は図形を入力した際の位置情報をデータ化して表示装置に表示するタッチパネル装置であって、光学ユニットと再帰反射板との位置関係を維持する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル付きディスプレイ装置はパソコンからのデータを表示するモードや専用アプリケーションによりタッチパネルを利用し、専用ペンや指先で手書き文字や図形を描き、ペンや指等の動きの位置情報をデータ化し、ディスプレイに表示する電子黒板モードがある。
図１２はタッチパネル付きディスプレイ装置の外観を示す図である。このタッチパネル付きディスプレイ装置１００は、大型のプラズマディスプレイにタッチパネルを搭載した例である。プラズマディスプレイ画面（表示装置）５１の前面に、レーザ光の反射を利用して専用ペン又は指等の位置及びペンアップダウンを制御するタッチパネル５０が取り付けられている一例である。
図１３はタッチパネル付きディスプレイ装置の制御構成を示す図である。パソコン５２にはタッチパネル５０のドライバー及びディスプレイ５１上に手書き入力をしたデータをディスプレイ５１上に表示のための表示用アプリケーションが搭載されている。この様に構成された装置において、通常の黒板と同じように専用ペンや指等で文字や図形等を即座にディスプレイ５１に表示する事により所謂、電子黒板として使用される。
【０００３】
上記に示した、タッチパネルの一例を図１４と図１５に示す。図１４と図１５においてタッチパネルの一例の原理を説明する。ディスプレイ５１の有効画面の下辺に左光学ユニット５６と右光学ユニット５７が配置され、他の３辺には再帰反射板５５が設けられている。この様に配置されたタッチパネル５１で、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように光学ユニット５６、５７からレーザ光５９が照射されると、障害物が無い場合は図１５（ａ）又は図１４のＱｌ−Ｐｍ又はＱｒ−Ｐｎに示す様に、再帰反射板５５でレーザ光５９が反射され照射したレーザ光５９が光学ユニット５６、５７に再度それぞれ戻ってくる。
また、ペン６１等の障害物がある場合は、図１４のＰ１（Ｘ，Ｙ）点又は図１５（ｂ）に示すようにレーザ光５９は再帰反射板５５に届かないため、レーザ光５９は光学ユニット５６、５７に戻ってこない。この様に専用ペンや指等によって遮断されて戻ってこないレーザ光から図１４に示すように左右の光学ユニット５６、５７でそれぞれ図示されたθＬとθＲの角度が算出される。
【０００４】
図１４においてペン等で遮断されたＰ１（Ｘ，Ｙ）点はディスプレイの左上Ｐ（０，０）点を原点として下記で表される。
Ｐ１（Ｘ，Ｙ）位置は
Ｘ＝（Ｗ×ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ））−Ｌ
Ｙ＝Ｈ−Ｗ×ｔａｎθＬ×ｔａｎθＲ／（ｔａｎθＬ＋ｔａｎθＲ）
但しＷ：左右光学ユニット間距離
Ｌ：原点Ｐ０（０、０）と左光学ユニット間Ｘ方向距離
Ｈ：原点Ｐ０（０、０）と左右光学ユニット間Ｙ方向距離
で表される。
この様にペンの位置を算出することが出来ることから、このペン位置データを使って、即座にディスプレイ５１に表示している。
この様に構成されたタッチパネル５１において図１５（ａ）、（ｂ）に示すごとく、光学ユニット５６、５７からのレーザ光５９と再帰反射板５５の位置関係が重要である。
【０００５】
また、図１６（ａ）に示すごとく光学ユニット５６、５７から照射したレーザ光５９が再帰反射板５５に届かない場合や、図１６（ｂ）のように表示装置５１の画面にレーザ光５９が反射し、その光が再帰反射板５５に届かない場合や表示装置５１の画面で反射し、そのレーザ光５９ａが再帰反射板５５に届いてその反射が光学ユニット５６、５７に戻る場合などがある。この様に光学式のタッチパネルは光学ユニット５６、５７と再帰反射板５５の位置調整が重要であり、大きなタッチパネルになるとこの関係がますます重要になってくる。
従来技術として特許文献１には、光学ユニットから光を表示画面上に走査させ、再帰性反射シートからの反射光を光学ユニットで受光し、指示物で形成される走査光の遮断位置を走査角度に対応した反射光の受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルであって、入射角が小さい領域には入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する低入射角用の再帰性反射シートを設け、入射角が大きい領域には入射角が大きい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する高入射角用の再帰性反射シートを設けている光走査型タッチパネルについて開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２９３３１１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光学ユニット５６、５７と再帰反射板５５の位置関係を保証するために、従来は、工場にて表示装置（ディスプレイ）に光学ユニットと再帰反射板を組み付け、レーザ光と再帰反射板の位置関係が所定の調整値になるように調整して出荷されていた。このために、ユーザは表示装置の故障やタッチパネルの故障等でどちらかを交換するときは、修理サービスを行う所に問い合わせを行い修理依頼する必要があり、修理は専用の調整用のツールと熟練したサービスマンが担当するために、ユーザは高い補修コストを負担しなければならなかった。
又、表示装置にタッチパネルを取り付けるために専用部品を取り付ける必要があり、このために表示装置として汎用表示装置が使えず、専用表示装置を使用せざるを得ず、表示装置自体も高価になってしまうといった問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に開示されている従来技術は、再帰反射板を反射特性の異なる複数の反射板を実装することと、走査光の反射効率を良くするために入射角が０度になるように再帰反射板を実装した発明であり、再帰反射板の種類が複数となり、部品の種類が多くなり作業工程が煩雑となるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、表示装置又はタッチパネルが故障して交換の必要性が生じた場合でも、光学ユニットと再帰反射板の位置関係を保証するために、予め光学ユニットと再帰反射板を正確に取り付けた基材を用意し、この基材を表示装置に固定することにより、熟練した技術を必要とせず、且つ交換作業を現場で容易に可能としたタッチパネル装置を提供することを目的とする。
また、他の目的は、工場での光学系の調整を容易とすることにより、調整コストを削減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、手書き文字又は図形を入力した際の位置情報をデータ化して表示装置に表示するタッチパネル装置であって、前記表示装置の有効画面と同等以上の大きさを有する基材と、該基材と前記表示装置との間隔を保持するスペーサと、前記基材を前記表示装置に固定する固定手段と、前記位置情報を検出する光学ユニットと、該光学ユニットから照射された光を反射して該光学ユニットに再び戻す再帰反射板と、を備え、前記基材の同一面の一辺に前記光学ユニットを取り付け、他の三辺に夫々前記再帰反射板を取り付けたことを特徴とする。
請求項２は、前記スペーサを前記表示装置表面の３箇所に配置したことを特徴とする。
請求項３は、前記固定手段は、前記表示装置に固定する固定具と、前記基材に固定した吊り下げ具と、を備え、前記固定具は前記吊り下げ具がスライド可能な構成を有し、前記基材を前記表示装置に固定する際は、該基材が前記スペーサに密着するようにスライドさせて固定することを特徴とする。
請求項４は、前記光学ユニットから照射された光を目視により確認可能な開口部を適所に備えたことを特徴とする。
請求項５は、前記光学ユニットは、該光学ユニットから照射される光の仰角及びロール角を調整可能とした構成を有することを特徴とする。
請求項６は、前記光学ユニットを複数有する場合、各光学ユニットの中から選択的に駆動する制御部を備えたことを特徴とする。
請求項７は、前記基材の表面に外光の反射を防止する反射防止処理を施したことを特徴とする。
請求項８は、前記基材の表面に外光の反射を防止する反射防止処理を施したシート部材を張りつけたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示装置の有効画面と同等以上の大きさを有する基材と、この基材と表示装置との間隔を保持するスペーサと、基材を表示装置に固定する固定手段と、位置情報を検出する光学ユニットと、この光学ユニットから照射された光を反射して光学ユニットに再び戻す再帰反射板と、を備え、基材の同一面の一辺に光学ユニットを取り付け、他の三辺に夫々再帰反射板を取り付けたので、表示装置が変わっても再調整がいらなくなり、個別調整が可能となるため、熟練した技術を必要とせず、且つ交換作業を現場で容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明のタッチパネル装置の構成図である。図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。このタッチパネル装置１１０は、表示装置５の有効画面と同等以上の大きさを有する基材６と、基材６と表示装置５との間隔を保持するスペーサ３と、基材６を表示装置５に固定する吊り下げ金具１及び下端固定金具７（固定手段）と、位置情報を検出する光学ユニット４と、光学ユニット４から照射された光を反射して光学ユニット４に再び戻す複数の再帰反射板２ａを備えた再帰反射板ブラケット２と、を備えて構成されている。そして、基材６の同一面の一辺に光学ユニット４を取り付け、他の三辺に夫々再帰反射板ブラケット２を取り付けた構成である。
即ち、図１において基材６はガラスやアクリル等の透明な材料を使い、その基材６に複数の光学ユニット４と再帰反射板２ａを張り付けた複数の再帰反射板ブラケット２を基材６の３辺に取り付ける。この様な構成にすることで、光学ユニット４から照射されるレーザ光と再帰反射板２ａの位置関係を調整するために表示装置５が必要なく、タッチパネルユニット単体で調整することが可能となる。タッチパネルユニット単体でタッチパネル機能の調整が可能となることにより、表示装置５との組み合わせ調整の必要が無くなる。また、基材６に光学ユニット４と再帰反射板２ａを固定したために、これらの位置関係が変わらないために表示装置が変わってもレーザ光と再帰反射板２ａの位置関係が変わることなく表示装置５に装着可能となる。
また、他の方法として、基材６の端部を直角に折り曲げて、その面に再帰反射板２ａを接着するようにしても良い。
【００１１】
図２は本発明のタッチパネル装置に係る固定方法を説明する図である。この固定方法は、表示装置５に固定する上端固定金具１５と下端固定金具７（固定具）と、基材６に固定した吊り下げ金具（吊り下げ具）１と、を備え、上端固定金具１５と下端固定金具７はスライド可能な構成を有し、基材６を表示装置５に固定する際は、基材６がスペーサ３に密着するようにスライドさせて固定する。
即ち、図１で示した光学ユニット４と再帰反射板ブラケット２を取り付けられた基材６を表示装置５に取り付ける方法として、図２に示すように表示装置５に取り付けられた上端固定金具１５と矢印方向にスライドが出来る吊下げ金具１によって基材が図示の吊り下げピン１７によって吊り下げる構造とし、汎用表示装置に加工をすることなく吊り下げる構造とし、且つ基材６に取り付けられた光学ユニット４と再帰反射板２ａの関係が工場で調整した調整値が崩れないように、図１に示すように３個所のスペーサ３にて位置決めして固定する方法とする。
【００１２】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、タッチパネルを表示装置５に密着させて取り付けた場合、表示装置５の接合面が平らで有ればタッチパネルは、工場で調整された条件と一致するので正常にレーザ光Ｌが再帰反射板ブラケット２に照射される。しかし表示装置５の接触面が平らでない場合、図３（ｃ）の様に基材６が変形し、光学ユニット４と再帰反射板ブラケット２の位置関係がズレてレーザ光Ｌは外側に照射されレーザが戻って来ない場合が発生する。又、図３（ｄ）の場合は、図３（ｃ）と反対に基材６が変形した例であり、レーザ光Ｌは基材６に照射され、これも工場で調整された光学ユニットと再帰反射板ブラケット２との関係が崩れ、タッチパネルとしての性能が発揮できなくなる。
表示装置５とタッチパネルの固定は、図１に図示した３点のスペーサ３で密着させる。３点で密着させることで、タッチパネルの基材６は表示装置５の表面によって変形はしない。また、３点で密着させる理由は、３点で有れば表示装置５の表面が平らでない場合でも、タッチパネルの基材６は表示装置５によって変形されることが無いためである。これが４点以上になると、４点中の３点までは基材６をタッチパネルの基材を変形させず接触するが、残りの一点によって平らでない場合は、基材６は変形することになる。
【００１３】
装着方法は図２、又は図４に図示した吊り下げ金具１と上端固定金具１５を矢印方向に移動させ左右のスペーサと下端のスペーサ計３個のスペーサで表示装置５と接触した点で固定する。更に下端側の固定は図２に図示した下端固定金具７を固定ねじ２２で固定する。この下端固定金具７は前後にスライド出来るような構造とし、前述のスペーサ３点でタッチパネルと表示装置５の位置関係を決定した後に固定される。
この様に基材を吊り下げ方式にすることと、３点で表示装置５にタッチパネルの基材６を接触させるので、基材６の変形を防止しているので工場で調整して送られてきたタッチパネルは、光学ユニット４と再帰反射板ブラケット２の関係は崩れることがない。そのために表示装置５に装着してもタッチパネルの性能を発揮することが出来る。
【００１４】
図５において左（右）光学ユニット４からレーザ光が照射され、その範囲はθＬａｂ（θＲａｂ）の範囲で照射される。レーザ光はこのθＬａｂ（θＲａｂ）範囲で同時間で一斉に照射される。このとき左（右）光学ユニットの上面ヘの照射Ｌａ（Ｒａ）の近辺にＢ（Ｃ）の確認窓を、右（左）方向への照射Ｌｂ（Ｒｂ）の近辺にＤ（Ａ）の確認窓を設ける。
側面から見た拡大図が図２であり、上から見た図が図４である。図２で再帰反射板ブラケット２の下端に確認窓Ａ（右光学ユニットの確認用）と１９Ｄ（左光学ユニットの確認用）を設け、図４の上端には再帰反射板ブラケット２の両端に確認窓１９Ｂ（左光学ユニットの確認用）と１９Ｃ（右光学ユニットの確認用）を設けており、この確認窓にレーザ光を照射して人間が安全に見られる様にスモーク板を取り付ける。このスモーク板には図示のようなスケール目盛り（左右下端）及び２３、２４（上部）を刻んでおく、このスモーク板の下側又は左右端には安全性のために直接レーザ光が見えないようにレーザ遮断板２０を設ける。この様な構成をすることにより、光学ユニット４から照射されるレーザ光はスモーク板に照射され目視で観測可能となる。この様な確認窓を設けることにより、タッチパネルを表示装置５に取り付けたときに、レーザ光が所定の場所に照射されているか否かの確認が可能となり、タッチパネルユニットが正常に表示装置５に取り付けられたか否かの確認が容易になる。
【００１５】
確認の方法は例えば左の光学ユニット４の場合、左光学ユニット４からのレーザ確認は確認窓１９Ａと１９Ｄで事前に決められた所定の範囲内（例えば図２（ｂ）のように、スケール目盛りの±２を良好の範囲と定める等）に有れば、左の光学ユニット４から発射されたレーザ光Ｌは図３（ａ）に示されるように且つ、図５のレーザ放射角θＬａｂの範囲で基材６に対し事前に決められた間隔でレーザ光が放射されていることになる。
同様に、右の光学ユニット４では確認窓１９Ｂと１９Ｃで同様に事前に決められた所定の範囲内（例えば図２（ｂ）のように、スケール目盛りの±２を良好の範囲ときめる、など）にレーザ光が確認窓で位置を確認すれば図５のレーザ放射角θＲａｂの範囲で基材６に対し事前に決められた間隔でレーザ光が放射されていることになる。
側面から見た拡大図が図２であり、上から見た図が図４である。図２で再帰反射板ブラケット２の下端に確認窓ＡｏｒＢを設け、この確認窓はレーザ光を照射して人間が安全に見られる様にスモーク板を取り付ける。このスモーク板には図示のようなスケール目盛りを刻んでおく、このスモーク板の下側には安全性のために直接レーザ光が見えないようにレーザ遮断板２０を設ける。この様な構成をすることにより、光学ユニット４から照射されるレーザ光はスモーク板に照射され目視で観測可能となる。この様な確認窓を設けることにより、タッチパネルを表示装置５に取り付けたときに、レーザ光が所定の場所に照射されているか否かの確認が可能となり、タッチパネルユニットが正常に表示装置５に取り付けられたか否かの確認が容易になる。
光学ユニット４は、光学ユニットから照射される光の仰角及びロール角を調整可能とした構成を有する。即ち、レーザ位置の確認でレーザ光の走査位置がずれている場合、この調整を簡単に調整することができる。
【００１６】
図６に於いてＡ−Ａ’断面図を図７に示し、Ｂ−Ｂ’断面図を図８に示す。
図７はレーザ光の仰角θを調整するための機構であり、図８はロール角θを調整するための機構である。光学ブラケット３０は基材６に固定されている。そのブラケット３０に光学ブラケット３１が固定され、更に光学ブラケット３１には光学ブラケット３４が取り付けられている。このブラケット３４は図７に示すように支点３３で回転が可能で、この回転角は偏芯カム３２で調整できる構造となっている。この様な構造にて光学ブラケット３４を回転することにより図示の通りレーザの仰角θを変えることが可能となる。
また、ロール角θは図８に示すように、光学ブラケット３０と光学ブラケット３１が支点３６で回転出来る構造にする。この様にすることで、ロール角方向に回転が出来るように偏芯カム３７が取り付けられている。この偏芯カム３７を回すことにより、レーザ放射角に対して図の様なロール角θが調整可能となる。上記で説明した、仰角θとロール角θを調整することでレーザ光の走査位置調整することが可能となる。
また、タッチパネルに内蔵された制御部でタッチパネルに搭載されている複数の光学ユニット４から任意に選択し、選択された光学ユニットからレーザ光を照射させる機能を設けることにより、ＰＣ５２（パソコン）を使用せず、レーザ光の位置の確認と発光の仰角θとロール角θを調整することが簡単に出来る。
【００１７】
表示装置５は図９に示すように、太陽や明るい物体４１などがタッチパネルの基材６に反射し、その光が表示装置５を見ている視覚者４２の目に飛び込んでくる。この反射光が表示装置５の表示より明るい場合、表示されている表示が反射光で見えにくい、又は見えなくなる。
この様なことを図１０に示すように基材６の表面を反射防止処理をした物を使用すると太陽や明るい物体４１の反射光が反射防止処理面４４で拡散されるために、視覚者４２には、その明るい光が減光されるために表示装置５で表示された映像が見やすくなる。
又、基材６の反射防止処理が出来ない場合は、図１１に示すように基材６に反射防止処理されたシート４５を張り付けることにより同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のタッチパネル装置の構成図である。
【図２】本発明のタッチパネル装置に係る固定方法を説明する図である。
【図３】基材の取り付け方によるレーザ光と再帰反射板ブラケットの関係を示す図である。
【図４】基材を表示装置に固定したときの上面から見た図である。
【図５】レーザ放射角と再帰反射板ブラケットの関係を示す図である。
【図６】切断面の位置を示す図である。
【図７】図６のＡ−Ａ’断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ’断面図である。
【図９】基材表面から外光が反射する様子を示す図である。
【図１０】基材表面を反射防止処理した場合の外光の反射を示す図である。
【図１１】基材表面に反射防止処理したシートを張りつけた場合の外光の反射を示す図である。
【図１２】タッチパネル付きディスプレイ装置の外観を示す図である。
【図１３】タッチパネル付きディスプレイ装置の制御構成を示す図である。
【図１４】タッチパネルの一例の原理を説明する図である。
【図１５】タッチパネルの一例の原理を説明する図である。
【図１６】基材の取り付け方によるレーザ光と再帰反射板ブラケットの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  吊り下げ金具、２  再帰反射板ブラケット、３  スペーサ、４  光学ユニット、５  表示装置、６  基材、７  下端固定金具、１１０  タッチパネル装置
【図１】
2008217273.tif 000003
【図２】
2008217273.tif 000004
【図３】
2008217273.tif 000005
【図４】
2008217273.tif 000006
【図５】
2008217273.tif 000007
【図６】
2008217273.tif 000008
【図７】
2008217273.tif 000009
【図８】
2008217273.tif 000010
【図９】
2008217273.tif 000011
【図１０】
2008217273.tif 000012
【図１１】
2008217273.tif 000013
【図１２】
2008217273.tif 000014
【図１３】
2008217273.tif 000015
【図１４】
2008217273.tif 000016
【図１５】
2008217273.tif 000017
【図１６】
2008217273.tif 000018