(57)【要約】【課題】液晶装置等の電気光学装置の表示画面に重ねて使用される光学式タッチパネルにおいて、表示画面の画質低下を招くことなく座標入力を可能ならしめると共に装置全体の小型化を図る。【解決手段】光学式タッチパネルは、表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域（２０２）、該座標入力領域の辺に沿って配置された光導波路（２５０、２６０）、光源（２１０）及び光検出器（２２０）を備える。光出射側光導波路は、光源光を座標入力領域の辺の一部に沿って導光し、これを少なくとも部分的に曲げて、座標入力領域側へ向かう方向に出射する光出射側光スイッチ（２７０）を備える。受光側光導波路は、座標入力領域内を進行した光源光を少なくとも部分的に、受光側光導波路に沿った方向に夫々曲げて、光検出器へ向かう方向へ出射する受光側光スイッチ（２８０）を備える。【選択図】  図２
2004295644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域を有する光学式タッチパネルであって、
前記座標入力領域の辺の一部に沿って配置されており、光源から出射された光源光を、前記辺の一部側から前記辺の一部に交わる方向であって前記座標入力領域側に向かう第１方向に向けて、前記座標入力領域内に出射する光出射手段と、
該光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置において前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を受光する受光手段と
を備えており、
前記光出射手段は、
前記光源から出射された光源光を前記辺の一部に沿って導光する第１導波路と、
前記第１導波路中に前記第１導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記第１導波路により前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１導波路の途中から前記第１方向に夫々曲げて前記座標入力領域内に夫々出射する複数の光分岐手段と
を備えたことを特徴とする光学式タッチパネル。
【請求項２】
前記受光手段は、
前記第１導波路に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置に配置されており、前記座標入力領域の辺の他部に沿って配置された第２導波路と、
前記第２導波路中に前記第２導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路の途中から前記第２導波路に沿った方向に夫々曲げて前記第２導波路内に夫々出射する複数の光結合手段と、
前記第２導波路内に出射された光源光を前記第２導波路の一端で受光する受光素子と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学式タッチパネル。
【請求項３】
表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域を有する光学式タッチパネルであって、
前記座標入力領域の辺の一部に沿って配置されており、光源から出射された光源光を、前記辺の一部側から前記辺の一部に交わる方向であって前記座標入力領域側に向かう第１方向に向けて、前記座標入力領域内に出射する光出射手段と、
前記光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置において前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を受光する受光手段と
を備えており、
前記受光手段は、
前記光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置に配置されており、前記座標入力領域の辺の他部に沿って配置された第２導波路と、
前記第２導波路中に前記第２導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路の途中から前記第２導波路に沿った方向に夫々曲げて前記第２導波路内に夫々出射する複数の光結合手段と、
前記第２導波路内に出射された光源光を前記第２導波路の一端で受光する受光素子と
を備えたことを特徴とする光学式タッチパネル。
【請求項４】
前記複数の光分岐手段は夫々、前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第１光スイッチ手段を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式タッチパネル。
【請求項５】
前記第１光スイッチ手段は、前記辺の一部に沿って順次に前記動作状態とされることを特徴とする請求項４に記載の光学式タッチパネル。
【請求項６】
前記複数の光結合手段は夫々、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路に沿った方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第２光スイッチ手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の光学式タッチパネル。
【請求項７】
前記第２光スイッチ手段は、前記辺の他部に沿って順次に前記動作状態とされることを特徴とする請求項６に記載の光学式タッチパネル。
【請求項８】
前記複数の光分岐手段は夫々、前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第１光スイッチ手段を含み、
前記複数の光結合手段は夫々、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路に沿った方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第２光スイッチ手段を含み、
前記第１光スイッチ手段は、前記辺の一部に沿って順次に前記動作状態とされ、
前記第２光スイッチ手段は、前記第１光スイッチ手段における順次動作に同期して、前記辺の他部に沿って順次に前記動作状態とされることを特徴とする請求項２に記載の光学式タッチパネル。
【請求項９】
前記第１及び第２光スイッチ手段のうち少なくとも一方は、反射状態及び非反射状態を選択的に切替可能であると共に前記反射状態で前記光源光を反射によって曲げる反射手段を含むことを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１０】
前記第１導波路は、前記辺の一部に沿って並行に複数設けられており、
前記光源光は、前記複数の第１導波路の夫々によって別個に導光されることを特徴とする請求項１又は２の光学式タッチパネル。
【請求項１１】
前記第２導波路は、前記辺の他部に沿って並行に複数設けられており、
前記受光素子は、前記複数の第２導波路の夫々について別個に受光することを特徴とする請求項２又は３の光学式タッチパネル。
【請求項１２】
前記光出射手段及び前記受光手段が形成されており前記座標入力領域を占める基板と、
該基板上に配置された透明板部材と
を更に備えており、
前記光源光は、前記座標入力領域における、前記基板と前記透明板部材との間を進行することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１３】
前記光源光が、前記座標入力領域に入射する光路部分及び前記座標入力領域から出射する光路部分のうち少なくとも一方に、マイクロレンズを備えたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１４】
前記光源光は、前記表示画面から発せられる表示光と干渉しない特定周波数帯域の光を含んでなることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１５】
前記受光手段は、前記特定周波数帯域の光を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１６】
前記光出射手段は、前記光源を内蔵することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１７】
前記光源光は、外部光源から、導光手段を介して前記光出射手段に供給されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１８】
前記光源光は、前記第２導波路から、導光手段を介して前記受光素子に供給されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項１９】
前記光源光は、前記表示画面の表面と干渉しないことを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の光学式タッチパネル。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の光学式タッチパネルと、
前記表示画面を有する電気光学装置と
を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶装置等の電気光学装置の表示画面に重ねて使用され、指入力方式、ペン入力方式等による座標入力が可能である光学式タッチパネル、並びにこのような光学式タッチパネル及び電気光学装置を具備してなる各種電子機器の技術分野に属する。
【０００２】
【背景技術】
従来、タッチパネルとしては、抵抗膜式、超音波式、静電容量式、光学式等のものが知られている。
【０００３】
このうち光学式タッチパネルは、抵抗膜式、超音波式、静電容量式等の他方式のタッチパネルと比較して、耐久性、可視光透過率、耐環境性等に優れる。しかるに、光学式タッチパネルは、分解能、表示画面に対する実装面積、消費電流、価格などの各点で概ね劣っている。これに対処すべく、導波路を用いて光源光を導出し、更に、受光面から光検出器へも導波路を用いて導く光学式タッチパネルが開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献】
特開平１０−９１３４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の光学式タッチパネルによれば、表示画面を有する液晶装置等の電気光学装置に対して、各種光学部品を有する光学式タッチパネルを取り付ける必要があるため、装置全体の小型化を図りつつ或いは装置全体を実用性のあるサイズに収めつつ、座標入力に係る解像度を高めることは技術的に困難であるという問題点がある。
【０００６】
他方で、抵抗膜式、超音波式、静電容量式等のタッチパネルでは、何らかのセンシングパネルを表示画面上に取り付ける必要があり、光透過率は多かれ少なかれ減少し、多少の画質劣化は免れ得ないという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、例えば液晶装置等の電気光学装置の表示画面に重ねて使用される光学式タッチパネルであって、該表示画面の画質低下を招くことなく座標入力を可能ならしめると共に比較的容易にして座標入力に係る解像度を高めることも可能である光学式タッチパネル、並びにこのような光学式タッチパネル及び電気光学装置を具備してなる各種電子機器を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光学式タッチパネルは上記課題を解決するために、表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域を有する光学式タッチパネルであって、前記座標入力領域の辺の一部に沿って配置されており、光源から出射された光源光を、前記辺の一部側から前記辺の一部に交わる方向であって前記座標入力領域側に向かう第１方向に向けて、前記座標入力領域内に出射する光出射手段と、該光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置において前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を受光する受光手段とを備えており、前記光出射手段は、前記光源から出射された光源光を前記辺の一部に沿って導光する第１導波路と、前記第１導波路中に前記第１導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記第１導波路により前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１導波路の途中から前記第１方向に夫々曲げて前記座標入力領域内に夫々出射する複数の光分岐手段とを備える。
【０００９】
本発明の第１の光学式タッチパネルによれば、その動作時には、座標入力領域の辺の一部に沿って配置された光出射手段において、先ず、例えば第１導波路の端面或いは入力端に対向するように配置された光源によって、光源光が出射される。本発明に係る「光源光」は、当該座標入力専用又は画像表示用の表示光と兼用の可視光でもよく、可視光でなくてもよい。また、本発明に係る「光源」は、当該光学式タッチパネルに外付けされていてもよいし或いは内蔵されていてもよい。具体的には、白色光源、ランプ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源が利用可能である。そして、第１導波路によって導光された光源光は少なくとも部分的に、第１導波路中にその延伸方向に沿って配列された複数の光分岐手段の夫々によって、第１導波路の途中から第１方向に夫々曲げられて座標入力領域内に出射される。係る光分岐手段は夫々、例えば、電気信号等に応じて透過状態と非透過状態とを切替ることで光源光を少なくとも部分的に選択的に分岐可能に構成されたハーフミラーからなる。或いは例えば、電気信号等に応じて機械的に反射角度を変えることで光源光を少なくとも部分的に選択的に分岐可能に構成されたマイクロミラーデバイスからなる。
【００１０】
このように光源光は、第１導波路から複数の光分岐手段によって、光出射手段が配置された辺に沿って配列された複数箇所から、時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として、座標入力領域内に出射される。そして、係る光源光は、座標入力領域内を第１方向に進行した後に、光出射手段に対して座標入力領域を挟んで相対向する位置において、受光手段によって受光される。この際、受光手段では、光分岐手段における例えば時分割又は同時の出射といった出射形態に応じて、例えば時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として、光源光の受光が行われる。即ち、受光手段は、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光を、単一の導波路内に集めて導光した後に受光する単一の受光素子を含んでなってもよい。或いは、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光を直接に、受光側の辺に沿って配列された光分岐手段別に受光する複数の受光素子を含んでなってもよい。いずれの場合にも、本発明に係る受光手段を構成する「受光素子」は、例えば、フォトダイオード、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、リニアセンサーアレイ等からなる。
【００１１】
従って、座標入力領域の特定個所に対して、人間の指やペン先などによる接触が行われると、即ち、座標入力領域に光源光を遮断する物体が存在すると、座標入力領域を第１方向に進行する光源光のうち、特定個所を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光手段にて検出すれば、特定個所の座標を特定可能となる。
【００１２】
尚、好ましくは、本発明に係る「第１方向」は、例えば座標入力領域の縦方向（例えば、Ｙ方向）及び横方向（例えば、Ｘ方向）である、相交差する二方向とされる。そして、該二方向についての検出結果に応じて、座標入力領域内における座標として特定個所の検出が可能となる。但し、本発明に係る「第１方向」は、座標入力領域の縦方向（例えば、Ｙ方向）又は横方向（例えば、Ｘ方向）のいずれかの一方向とされてもよい。この場合には、該一方向についての検出結果に応じて、座標入力領域内における縦方向又は横方向の位置（例えば、座標入力領域内における高さ位置や横位置）として特定個所の検出が可能とされる。例えば、座標入力領域が重ねられる表示画面のコンテンツによっては、一方向についての特定個所の検出のみで足りる。
【００１３】
以上の結果、本発明の第１の光学式タッチパネルによれば、表示画面に重ねられた座標入力領域に対する指等の接触により、該表示画面における任意の座標を入力することが可能となる。この際、光源として、第１導波路に対してその端面等から一つ又は少数の光源から光源光を照射すれば足りるので、例えば専用光源や兼用光源などの各種光源を採用可能であると共に光出射のために必要な周辺領域を相対的に小さく抑えることが可能となる。従って、表示画面或いは座標入力領域に対して、相対的に周辺領域を小型化することが可能となり、装置全体としても小型化を図ることが可能となる。
【００１４】
更に、光出射側では、第１導波路に沿って表示画面の画素ピッチに応じて複数の光分岐手段を配列する構成を採ることも可能となる。更に、表示画面におけるフィールド走査等の走査に応じて複数の光分岐手段を順次動作させることによって光源光を走査させる構成を採ることも可能となる。従って、表示画面の解像度に応じた高解像度の座標入力が可能となる。
【００１５】
加えて、表示画面上には当該光学式タッチパネルの構成要素を重ねて配置する必要がないため、表示画面における画像品位に対する影響も殆ど又は全く無い点でも大変有利である。
【００１６】
本発明の第１の光学式タッチパネルの一態様では、前記受光手段は、前記第１導波路に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置に配置されており、前記座標入力領域の辺の他部に沿って配置された第２導波路と、前記第２導波路中に前記第２導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路の途中から前記第２導波路に沿った方向に夫々曲げて前記第２導波路内に夫々出射する複数の光結合手段と、前記第２導波路内に出射された光源光を前記第２導波路の一端で受光する受光素子とを備える。
【００１７】
この態様によれば、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、第２導波路中に配列された複数の光結合手段の夫々によって、第２導波路の途中から第２導波路の延伸方向に夫々曲げられて第２導波路内に出射される。係る光結合手段は夫々、例えば、電気信号等に応じて透過状態と非透過状態とを切替ることで光源光の光路を結合可能に構成されたハーフミラーからなる。或いは例えば、電気信号等に応じて機械的に反射角度を変えることで光源光の光路を選択的に結合可能に構成されたマイクロミラーデバイスからなる。このように時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、複数の光結合手段によって、第２導波路に集められて導光された後に、第２導波路の一端にて受光素子によって受光される。即ち、受光手段によって、光分岐手段における例えば時分割又は同時の出射といった出射形態に応じて、例えば時分割に光源光の受光が行われる。
【００１８】
以上の結果、座標入力領域の特定個所に対する指等の接触に応じた、受光素子により受光される光源光の光強度の低下を検出することで、該指等の接触に係る特定個所の座標を特定可能となる。
【００１９】
本発明の第２の光学式タッチパネルは上記課題を解決するために、表示画面上に重ねられる透明な座標入力領域を有する光学式タッチパネルであって、前記座標入力領域の辺の一部に沿って配置されており、光源から出射された光源光を、前記辺の一部側から前記辺の一部に交わる方向であって前記座標入力領域側に向かう第１方向に向けて、前記座標入力領域内に出射する光出射手段と、前記光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置において前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を受光する受光手段とを備えており、前記受光手段は、前記光出射手段に対して前記座標入力領域を挟んで相対向する位置に配置されており、前記座標入力領域の辺の他部に沿って配置された第２導波路と、前記第２導波路中に前記第２導波路の延伸方向に沿って配列されており、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路の途中から前記第２導波路に沿った方向に夫々曲げて前記第２導波路内に夫々出射する複数の光結合手段と、前記第２導波路内に出射された光源光を前記第２導波路の一端で受光する受光素子とを備える。
【００２０】
本発明の第２の光学式タッチパネルによれば、その動作時には、座標入力領域の辺の一部に沿って配置された光出射手段によって、光源からの光源光は、第１方向に向けて座標入力領域内に出射される。
【００２１】
そして、係る光源光は、座標入力領域内を第１方向に進行した後に、光出射手段に対して座標入力領域を挟んで相対向する位置において、受光手段によって受光される。この際、受光手段では、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、第２導波路中に配列された複数の光結合手段の夫々によって、第２導波路の途中から第２導波路の延伸方向に夫々曲げられて第２導波路内に出射される。このように、例えば時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として座標入力領域内を第１方向に進行した光源光は、複数の光結合手段によって、第２導波路に集められて導光された後に、第２導波路の一端にて受光素子によって受光される。即ち、受光手段によって、光分岐手段における例えば時分割又は同時の出射といった出射形態に応じて、例えば時分割に光源光の受光が行われる。
【００２２】
従って、座標入力領域の特定個所に対して、人間の指やペン先などによる接触が行われると、即ち、座標入力領域に光源光を遮断する物体が存在すると、座標入力領域を第１方向に進行する光源光のうち、特定個所を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光手段にて検出すれば、特定個所の座標を特定可能となる。
【００２３】
以上の結果、本発明の第２の光学式タッチパネルによれば、表示画面に重ねられた座標入力領域に対する指等の接触により、該表示画面における任意の座標を入力することが可能となる。この際、受光手段として、第２導波路に対してその一端から光源光を受光すれば足りるので、光出射のために必要な周辺領域を相対的に小さく抑えることが可能となる。従って、表示画面或いは座標入力領域に対して、相対的に周辺領域を小型化することが可能となり、装置全体としても小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
更に、受光側では、第２導波路に沿って表示画面の画素ピッチに応じて複数の光結合手段を配列する構成を採ることも可能となる。更に、表示画面におけるフィールド走査等の走査に応じて複数の光結合手段を順次動作させることによって光源光を走査させる構成を採ることも可能となる。従って、表示画面の解像度に応じた高解像度の座標入力が可能となる。
【００２５】
加えて、表示画面上には当該光学式タッチパネルの構成要素を重ねて配置する必要がないため、表示画面における画像品位に対する影響も殆ど又は全く無い点でも大変有利である。
【００２６】
本発明の第１の光学式タッチパネルの他の態様では、前記複数の光分岐手段は夫々、前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第１光スイッチ手段を含む。
【００２７】
この態様によれば、光出射側では、光源から出射され第１導波路によって導光される光源光を、例えばハーフミラー、マイクロミラーデバイス等の第１光スイッチ手段の切替によって、選択的に第１方向に曲げられる。よって第１導波路に導光された光源光を、第１導波路の複数箇所から、時分割に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として、座標入力領域内に出射可能となる。
【００２８】
この態様では、前記第１光スイッチ手段は、前記辺の一部に沿って順次に前記動作状態とされるように構成してもよい。
【００２９】
このように構成すれば、第１光スイッチ手段の切替によって、光出射側の辺に沿って光源光を発光走査させることが可能となる。即ち、座標入力領域内では、第１方向に進行する光源光により、座標入力領域の辺の一部に沿って走査が行われる。尚、受光側でも、光結合手段の切替によって受光走査が行われてもよいし、行われなくてもよい。
【００３０】
本発明の第２の光学式タッチパネルの一態様では、前記複数の光結合手段は夫々、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路に沿った方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第２光スイッチ手段を含む。
【００３１】
この態様によれば、受光側では、座標入力領域内を第１方向に進行した光源光を、例えばハーフミラー、マイクロミラーデバイス等の第２光スイッチ手段の切替によって、選択的に第２導波路に沿った方向に曲げる。よって第２導波路の複数箇所で曲げられて第２導波路により導光された光源光を、第２導波路の一端にある受光素子によって、時分割に又は同時に若しくは一つずつ又は複数ずつの光線として受光できる。
【００３２】
この態様では、前記第２光スイッチ手段は、前記辺の他部に沿って順次に前記動作状態とされるように構成してもよい。
【００３３】
このように構成すれば、第２光スイッチ手段の切替によって、受光側の辺に沿って受光走査させることが可能となる。即ち、座標入力領域内では、第１方向に進行する光源光により、座標入力領域の辺の一部に沿って走査が行われる。尚、光出射側でも、光分岐手段の切替によって発光走査が行われてもよいし、行われなくてもよい。
【００３４】
前述した本発明の第１の光学タッチパネルに係る第２導波路、光結合手段及び受光素子を備えた態様では、前記複数の光分岐手段は夫々、前記辺の一部に沿って導光される光源光を少なくとも部分的に、前記第１方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第１光スイッチ手段を含み、前記複数の光結合手段は夫々、前記座標入力領域内を前記第１方向に進行した光源光を少なくとも部分的に、前記第２導波路に沿った方向に曲げる動作状態及び曲げない非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切替可能である第２光スイッチ手段を含み、前記第１光スイッチ手段は、前記辺の一部に沿って順次に前記動作状態とされ、前記第２光スイッチ手段は、前記第１光スイッチ手段における順次動作に同期して、前記辺の他部に沿って順次に前記動作状態とされるように構成してもよい。
【００３５】
このように構成すれば、第１光スイッチ手段の切替によって、光出射側の辺に沿って光源光を発光走査させることが可能となる。これと同時に或いは相前後して、第２光スイッチ手段の切替によって、受光側の辺に沿って受光走査させることが可能となる。即ち、座標入力領域内では、第１方向に進行する光源光により、座標入力領域の辺の一部に沿って走査が行われる。よって、光源光を効率良く使いつつ或いは光源光を無駄にすることを避けつつ、指等の接触に係る特定個所の座標を特定可能となる。
【００３６】
上述した第１又は第２の光学式タッチパネルに係る第１又は第２光スイッチ手段を備えた態様では、前記第１及び第２光スイッチ手段のうち少なくとも一方は、反射状態及び非反射状態を選択的に切替可能であると共に前記反射状態で前記光源光を反射によって曲げる反射手段を含むように構成してもよい。
【００３７】
このように構成すれば、例えば、温度光学材料、電気光学材料、超音波光学材料等の電気化学的に反射率が変化することで、反射状態となる半透過反射ミラーからなる反射手段によって、光源光を選択的に曲げられる。或いは、機械的に光路に対する角度変更或いは配置変更によって反射状態となるマイクロミラーデバイス等からなる反射手段によって、光源光を選択的に曲げられる。
【００３８】
本発明の第１の光学式タッチパネルの他の態様では、前記第１導波路は、前記辺の一部に沿って並行に複数設けられており、前記光源光は、前記複数の第１導波路の夫々によって別個に導光される。
【００３９】
この態様によれば、光出射側にて、複数の第１導波路により導光される複数の光源光を、座標入力領域内に同時に或いは相前後して出射することが可能となる。これにより、例えば、複数の光源光を別々に或いは同期して用いての走査が可能となる。
【００４０】
本発明の第１の光学式タッチパネルに係る第２導波路、光結合手段及び受光素子を備えた態様では若しくは本発明の第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記第２導波路は、前記辺の他部に沿って並行に複数設けられており、前記受光素子は、前記複数の第２導波路の夫々について別個に受光するように構成してもよい。
【００４１】
このように構成すれば、受光側にて、複数の第２導波路により導光される複数の光源光を、受光素子にて別個に受光することが可能となる。これにより、例えば、複数の光源光を別々に或いは同期して用いての走査が可能となる。
【００４２】
本発明の第１、第２又は第３の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光出射手段及び前記受光手段が形成されており前記座標入力領域を占める基板と、該基板上に配置された透明板部材とを更に備えており、前記光源光は、前記座標入力領域における、前記基板と前記透明板部材との間を進行する。
【００４３】
この態様によれば、光出射手段から出射された光源光は、座標入力領域で基板と前記透明板部材との間を進行し、受光手段によって受光される。よって、透明板部材が、指等によって接触されると、これが変形して、座標入力領域を第１方向に進行する光源光のうち、係る変形個所を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光手段にて検出すれば、変形個所たる特定個所の座標を特定可能となる。
【００４４】
尚、透明板部材は、例えば、樹脂製或いはプラスチック製、ガラス製等でよく、防塵用或いは保護カバーとして機能してもよい。但し、本発明においては、このような透明板部材なしで、露出した基板上の空間を、光源光が進行するように構成することも可能である。
【００４５】
本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光が、前記座標入力領域に入射する光路部分及び前記座標入力領域から出射する光路部分のうち少なくとも一方に、マイクロレンズを備える。
【００４６】
この態様によれば、光出射手段から出射される光源光はマイクロレンズによって集光されるので、座標入力領域内をより細い光束として進行することとなり、当該光学式タッチパネルにおける解像度を高められる。又は、座標入力領域からの光源光はマイクロレンズによって集光されるので、受光手段で、より細い光束として受光されることとなり、当該光学式タッチパネルにおける解像度を高められる。
【００４７】
本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、前記表示画面から発せられる表示光と干渉しない特定周波数帯域の光を含んでなる。
【００４８】
この態様によれば、光源光は、表示画面から発せられる表示光と干渉しない特定周波数帯域の光を含んでなるので、座標入力領域内で、光源光が表示光によって乱されることが効果的に阻止される。この結果、受光手段側で、表示画面におけるコンテンツによらずに、安定した光検出を行うことが可能となる。
【００４９】
尚、このような特定周波数帯域の光としては、可視光でもよいし、可視光でなくてもよいが、好ましくは可視光以外の光が望ましい。
【００５０】
この態様では、前記受光手段は、前記特定周波数帯域の光を検出可能に構成されてもよい。
【００５１】
このように構成すれば、受光手段側で、特定周波数帯域の光を選択的に或いは支配的に受光するので、表示画面におけるコンテンツによらずに、非常に安定した光検出を行うことが可能となる。
【００５２】
本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光出射手段は、前記光源を内蔵する。
【００５３】
この態様によれば、当該光学式タッチパネルに内蔵された、例えばＬＥＤ等の光源を、連続的に又は断続的に点灯させることによって、これに出射された光源光を用いて高信頼性で指等の接触に係る特定個所の座標を特定可能となる。
【００５４】
或いは本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、外部光源から、導光手段を介して前記光出射手段に供給される。
【００５５】
この態様によれば、光源光は、当該光学式タッチパネルに対して外付け或いは後付けされる外部光源から、例えば光ファイバ等の導光手段を介して光出射手段に供給される。
【００５６】
或いは本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、前記第２導波路から、導光手段を介して前記受光素子に供給される。
【００５７】
この態様によれば、光源光は、例えば光ファイバ等の導光手段を介して、当該光学式タッチパネルに対して外付け或いは後付される外部受光素子に供給される。
【００５８】
或いは本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルの他の態様では、前記光源光は、前記表示画面の表面と干渉しない。
【００５９】
この態様によれば、光出射手段から出射された光源光は、座標入力領域で基板上の空間を、電気光学装置の表示画面に接触することなく進行し、受光手段によって受光される。よって、例えば、光源光が表示画面によって反射されて光路が変更されることは無く、座標入力領域内で、光源光が乱されることが阻止される。この結果、受光手段側で、正確な光検出を行うことが可能となる。
【００６０】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の第１又は第２の光学式タッチパネル（但し、その各種態様も含む）と、前記表示画面を有する電気光学装置とを備える。
【００６１】
本発明の電子機器によれば、例えば液晶装置、有機ＥＬ装置等の各種電気光学装置の表示画面に、上述した本発明の第１又は第２の光学式タッチパネルが重ねられている。よって、電気光学装置の表示画面上に、任意のコンテンツを表示しつつ、該表示されたコンテンツとの相対的な位置関係として座標入力領域内での座標の入力が可能となる。
【００６２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の光学式タッチパネルを、表示画面を有する電気光学装置に重ねることで構築される、表示機能及び座標入力機能を持つ電子機器に適用したものである。
【００６４】
（第１実施形態）
本発明の光学式タッチパネルに係る第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光学式タッチパネルの全体構成を、これが取り付けられる電気光学装置と共に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る光学式タッチパネルの詳細構成、及び光学系の動作を示す図式的平面図である。図３は、図２におけるＨ−Ｈ´断面図である。図４は、図２におけるＶ−Ｖ´断面図である。
【００６５】
先ず本発明に係る光学式タッチパネルの全体構成について、図１を参照して説明する。
【００６６】
図１に示すように、本実施形態に係る光学式タッチパネル２００は、電気光学装置１００上に重ねられる。
【００６７】
電気光学装置１００は、例えば液晶装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）装置、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）表示装置等からなる。電気光学装置１００は、少なくとも１つの基板を備え、この基板上に表示画面１１０が規定されている。表示画面１００上には、例えば光学式タッチパネル２００による座標入力の対象となる、指や入力ペン等の接触により選択或いは指定可能なアイコン、ボタン、テンキー、地図等を含む各種画像や、光学式タッチパネル２００によって入力された情報等が表示される。
【００６８】
光学式タッチパネル２００は、タッチパネル基板２０１、並びに、タッチパネル基板２０１上に、光源２１０、光検出器２２０、光出射側光導波路２５０、及び受光側光導波路２６０を備えて構成されている。タッチパネル基板２０１上には、座標入力領域２０２が、表示画面１１０に対応する領域に規定されている。
【００６９】
タッチパネル基板２０１は、例えばガラス、プラスチック等の光を透過する透明な基板からなる。タッチパネル基板２０１は、座標入力領域２０２が表示画面１１０に重ねられるように、電気光学装置１００に対して取り付けられている。
【００７０】
座標入力領域２０２内においては、例えば、ペン等をタッチパネル基板２０１に接触させて任意に走らせることによる手書き入力、或いは、指を接触させることによる入力等にみられるユーザによる任意の物理的な位置指定が行われる。この指定された位置は、後に詳述するように光検出器２２０によって検出され、入力情報として取り込まれる。
【００７１】
矩形状を有する座標入力領域２０２周辺には、その隣接する２辺に沿って、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙが配置されている（図１中のＸ方向及びＹ方向に対応）。更に、隣接する残りの２辺に沿って、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙが配置されている（図１中のＸ方向及びＹ方向に対応）。光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙ並びに受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙは、光源光を、これらの一端の採光口より導入し又は途中より導入し、他方の一端の出射口へ導く又は途中まで導く道筋であるが、これらを含めた光学系の動作については後で詳述する。
【００７２】
光源２１０は、光出射側光導波路２５０の一端に設けられ、光出射側光導波路２５０の採光口へ導入される光を出射する。具体的には、白色光源、ランプ、ＬＥＤ、ＬＤ等の光源が利用可能である。
【００７３】
光検出器２２０は、受光側光導波路２６０の一端に設けられ、受光側光導波路から出射された光を受光して検出する受光素子２９０を備えて構成されている。受光素子２９０は、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙと対応して２つ設けられている（受光側光導波路２６０Ｘに対応する受光素子２９０Ｘ、及び、受光側光導波路２６０Ｙに対応する受光素子２９０Ｙとして以下に示す）。また、このような受光素子としては、フォトダイオード、ＣＣＤ、リニアセンサーアレイ等が利用可能である。
【００７４】
次に、図２を参照して本実施形態に係る光学式タッチパネル２００の詳細構成、及び光学系の動作について以下に説明する。
【００７５】
光源２１０から出射された光源光は、図２に示すように、光出射側光導波路２５０Ｙの一端の採光口２５１Ｙから、光出射側光導波路２５０Ｙの内部へ導入され、光出射側光導波路２５０Ｙ、即ち、Ｙ方向と逆の方向に座標入力領域２０２の一辺に沿って導光される。
【００７６】
光源２１０と光出射側光導波路２５０Ｘの間には、ハーフミラー２０３が配置され、図２に示すように、光源光の一部をＸ方向に分岐させる。尚、Ｘ方向とＹ方向に分岐される光源光の光量は、夫々半分ずつとなるように、ハーフミラー２０３の反射率を設定して構成するのが好ましいが、分岐される光量の割合をコントロールできるような駆動式のハーフミラーを構成してもよい。例えば、所定周期で交互に、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙに光源光を入射することも可能である。
【００７７】
光源２１０から出射され、ハーフミラー２０３によって分岐された光源光は、図２に示すように、光出射側光導波路２５０Ｘの一端の採光口２５１Ｘから、光出射側光導波路２５０Ｘの内部へ導入され、光出射側光導波路２５０Ｘ、即ち、Ｘ方向に座標入力領域２０２の他の一辺に沿って導光される。
【００７８】
光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙの内部には、夫々の延伸方向（即ち、夫々に対応する座標入力領域の一辺）に沿って複数の光スイッチ２７０Ｘ及び複数の光スイッチ２７０Ｙが配置されている（以下適宜、個々の光スイッチについて、２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称し、或いは、単に光スイッチ２７０Ｘ、２７０Ｙと称する。）。そして、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｘの全長に渡って、等間隔に配置されている。他方、光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｙの全長に渡って、等間隔に配置されている。
【００７９】
光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）は夫々、外部からの駆動信号に応じて、光出射側光導波路２５０Ｘの内部を進行する光源光を、その一部を反射する状態（以下適宜、“動作状態”と称する）及び全部を透過する状態（以下適宜、“非動作状態”と称する）のうちいずれか一方に選択的に切り替え可能に構成されている。他方、光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）は夫々、外部からの駆動信号に応じて、動作状態及び非動作状態のうちいずれか一方に選択的に切り替え可能に構成されている。
【００８０】
ここで、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）又は２７０Ｙ（ｉ）は夫々、外部からの駆動信号に応じて適宜屈折率を変化させることができる温度光学材料、電気光学材料、音響光学材料、磁気光学材料等によって構成することが可能である。或いは、外部からの駆動信号に応じて、機械的な移動又は角度の変更によって、光源光の反射及び透過（即ち、動作状態及び非動作状態）のうちいずれか一方に選択的に切り替えを行うマイクロミラー等によって構成されてもよい。
【００８１】
尚、図２において、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）は、ミラー状の構成要素として模式的に示され、詳細の図示は省略されているが、上述のような各種材料構成及び駆動方式に応じて、夫々において、接続端子、或いは駆動部等を含んで構成されているものとする。
【００８２】
光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）が駆動されると、光出射側光導波路２５０Ｙに沿って導光された光源光は、座標入力領域２０２の方向、即ちＸ方向に反射される（以下、光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）によって反射された光源光を、夫々の光スイッチに対応させて、光源光ＬＹｉ（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称する）。一方、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）が駆動されると、光出射側光導波路２５０Ｘに沿って導光された光源光は、座標入力領域２０２の方向、即ちＹ方向と逆の方向に反射される（以下、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）によって反射された光源光を、夫々の光スイッチに対応させて、光源光ＬＸｉ（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称する。）。
【００８３】
光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・ＬＹｎは、夫々、互いに平行に座標入力領域２０２上の空間を進行し、光出射側光導波路２５０Ｙと座標入力領域２０２を挟んで対向する位置に配置された受光側光導波路２６０Ｙに到達する。一方、光源光ＬＸ１、ＬＸ２、・・・、ＬＸｎは、夫々、互いに平行に座標入力領域２０２上の空間を進行し、光出射側光導波路２５０Ｘと座標入力領域２０２を挟んで対向する位置に配置された受光側光導波路２６０Ｘに到達する。
【００８４】
ここで、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙと同様に、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙの内部には、夫々の延伸方向（即ち、夫々に対応する座標入力領域の一辺）に沿って複数の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙが配置されている（以下適宜、個々の光スイッチについて、２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）（但し、ｉ＝０、１、２、３、・・、ｎ）と称し、或いは、単に光スイッチ２８０Ｘ、２８０Ｙと称する）。そして、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙの夫々の全長に渡って、等間隔に配置されている。尚、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）夫々における光スイッチ素子の構成及び駆動方法は、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）と同様なものから適宜選択可能であり、いずれにおいても光源光の一部を反射する状態（動作状態）及び全部を透過する状態（非動作状態）のいずれか一方に選択的に切り替え可能なものとする。
【００８５】
ここで特に、光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｙ内に設けられた光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）に、１対１で対応して設けられ、例えば、光スイッチ２７０Ｙ（１）、２７０Ｙ（２）によって反射された光源光ＬＹ１、ＬＹ２は、光スイッチ２８０Ｙ（１）、２８０Ｙ（２）によって受光される。一方、同様に、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）は、光出射側光導波路２５０Ｘ内に設けられた光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）に、１対１で対応して設けられ、例えば、光スイッチ２７０Ｘ（１）、２７０Ｘ（２）によって反射された光源光ＬＸ１、ＬＸ２は、光スイッチ２８０Ｘ（１）、２８０Ｘ（２）によって受光される。
【００８６】
光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）が駆動されると、座標入力領域２０２上の空間を通過した光源光ＬＹｉは、Ｙ方向に反射され、受光側光導波路２６０Ｙ内を、受光側光導波路２６０Ｙの一端に設けられた出射口２６１Ｙへ導光される。一方、同様に、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）が駆動されると、座標入力領域２０２上の空間を通過した光源光ＬＸｉは、Ｘ方向に反射され、受光側光導波路２６０Ｘ内を、受光側光導波路２６０Ｘの一端に設けられた出射口２６１Ｙへ導光される。
【００８７】
尚、本実施形態においては、受光側光導波路２６０Ｘは、図２に示すように、座標入力領域２０２の周辺の２辺の交わる角部において曲げられ、２辺に渡って設けられており、光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）によって反射された光源光ＬＸｉはその角部において曲げられて出射口２６１Ｘへ導光されるよう構成されているが、受光側光導波路２６０Ｘが、上述の座標入力領域２０２の２辺が交わる角部において分断され、分断された箇所に、光源２１０と光出射側光導波路２５０Ｙの間に設けられたハーフミラー２０３と同様のハーフミラーを設けることによって光源光を曲げるように構成されてもよい。
【００８８】
最後に、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙの出射口から出射された光源光は、光検出器２２０へ到達し、受光素子２９０Ｘ及び２９０Ｙによって受光される。
【００８９】
以上のような光学系の構成により、座標入力領域２０２上の空間において、複数の光源光ＬＸｉ及びＬＹｉが互いに交差して、マトリクス状の光の網が形成される。
【００９０】
以下、図３及び図４を参照して、本実施形態にかかる光学式タッチパネルによる位置検出方法について説明する。
【００９１】
図３に示すように、ユーザからの入力媒体５００（例えば、ユーザの指や入力ペン等）により、座標入力領域２０２内でユーザ所望の位置が指定されると、その位置において図２における水平方向に座標入力領域２０２上を通過する光源光ＬＹｉが遮られる。同時に、図４に示すように、Ｐ点において、図２の垂直方向に座標入力領域２０２上を通過する光源光ＬＸｉが遮られる。このとき、光検出器２２０において、複数の光源光ＬＹｉのうち、いずれの光源光が遮られたかが認識されることによって、図２の垂直方向（即ち、ＶからＶ´へ向かう方向）においてどの位置が指定されたかが検出される。同様に、複数の光源光ＬＸｉのうち、いずれの光源光が遮られたかが認識されることによって、図２の水平方向（即ち、ＨからＨ´へ向かう方向）においてどの位置が指定されたかが検出される。ユーザによって図２に示すＰ点が指定された場合を例にとると、光源光ＬＸ２及び光源光ＬＸ３が遮られたことが光検出器２２０により検出されることにより、指定位置Ｐが入力情報として認識される。
【００９２】
従って、本実施形態の光学式タッチパネルは、例えば一辺に沿って複数の光源を配列し且つこれと対向する辺に複数の受光素子を配列する場合や、例えば座標入力領域２０２上にその前面に渡ってマトリクス上に光導波路を形成する場合と比較して、少ない数の光源、受光素子、光導波路等によって構成することができ、装置全体の小型化を図ることが可能となっている。また、本実施形態において、光出射側及び受光側の光導波路は、共に座標入力領域以外のスペースに配置されているため、表示画面１１０からの表示光を光導波路によって遮ることが全く無く、比較的高品位の画像表示を維持することが可能である。尚、光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）、２７０Ｙ（ｉ）、２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）が駆動されるタイミング、並びに、そのタイミングと光源光ＬＸｉ及びＬＹｉの夫々が遮られたことが検出されるタイミングの関係については、以下に詳述する。
【００９３】
本実施形態では特に、光出射側の光スイッチ２７０Ｘ及び２７０Ｙ、並びに受光側の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙは、夫々に対して外部からの駆動信号が順次に供給されることによって、順次に動作状態とされ、光源光ＬＸｉ及びＬＹｉが座標入力領域上で順次に出射される。
【００９４】
以下、図２に示す光源光ＬＹｉに係る光出射側光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）及び受光側光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）に着目してより具体的に説明する。
【００９５】
先ず、外部より駆動信号ＤＳＹが光スイッチ２７０Ｙ（１）、２７０Ｙ（２）、・・・に対応して、ＤＳＹ１、ＤＳＹ２、・・・の順で順次供給されることにより、光スイッチ２７０Ｙは、２７０Ｙ（１）、２７０Ｙ（２）、・・・の順で順次に動作状態とされる。このとき、受光側光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）にも、同じく外部からの駆動信号ＤＳＸが光スイッチ２８０Ｙ（１）、２８０Ｙ（２）、・・・に対応して、ＤＳＹ１、ＤＳＹ２、・・・の順で順次供給されることにより、光スイッチ２８０Ｙは、２８０Ｙ（１）、２８０Ｙ（２）、・・・の順で順次に動作状態とされる。即ち、光出射側光スイッチ２７０Ｙ（ｉ）と、個々に対応する受光側光スイッチ２８０Ｙ（ｉ）は互いに同期して動作状態とされる。そして、光源光ＬＹｉは、受光素子２９０Ｙによって、光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・の順で順次に受光される。ここで、光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・は夫々、異なる時刻に受光素子２９０Ｙに到達する。即ち、光検出器２２０による光源光ＬＹ１、ＬＹ２、・・・、の夫々の検出は、時間軸上で重ならないよう検出させることが可能となる。このため、光検出器２２０によって、複数の光源光ＬＹｉのうちいずれの光源光ＬＹｉが入力媒体５００によって遮られているかが特定され、図２に示す座標入力領域２０２上の垂直方向（Ｖ−Ｖ´方向）において、いずれの位置がユーザにより指定されたかが認識されることとなる。
【００９６】
以上のような一連の順次動作（以下適宜、“Ｙ方向の順次動作”と称する）は、光源光ＬＸｉに係る光出射側光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び受光側光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）においても、外部より駆動信号ＤＳＸが光スイッチ２７０Ｘ（１）、２７０Ｘ（２）、・・・に対応して、ＤＳＸ１、ＤＳＸ２、・・・の順で順次供給されることにより、同様に行われる（以下適宜、“Ｘ方向の順次動作”と称する）。
【００９７】
ここで、一連のＸ方向の順次動作及びＹ方向の順次動作は夫々、単位時間（以下、“１フレーム”と称する）内に１回ずつ行われる。即ち、光検出器２２０によって、この１フレーム内で、Ｘ方向の順次動作に対応して検出される位置（ＰＸ）とＹ方向の順次動作に対応して検出される位置（ＰＹ）が１つずつ認識され、座標入力領域２０２内の１点Ｐ（ＰＸ、ＰＹ）が特定される。そして、この１フレームを連続して繰り返すことにより、例えば、ユーザによる線絵画等の、時間軸上で連続した位置指定が、入力情報として認識される。
【００９８】
以上のようなＸ方向の順次動作及びＹ方向の順次動作により、本実施形態のように、１つの光源によって出射された複数の光源光ＬＹｉが、１本の受光側光導波路２６０Ｙによって導光され、且つ、１つの受光素子２９０Ｙによって受光されても、入力位置の検出が可能となる。即ち、比較的少ない数の光源及び受光素子によって構成することが可能であり、装置全体の小型化を図ることが可能である。
【００９９】
尚、Ｘ方向及びＹ方向の順次動作の夫々において、光出射側の光スイッチ２７０Ｘ及び２７０Ｙは、常時、動作状態とし、受光側の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙのみを順次に動作状態とする方式をとってもよい。この場合、光出射側の全光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）から常に光源光の一部が出射されており、受光側の複数の光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）のうち、動作状態となったものによって出射された光源光が検出される。或いは、受光側の光スイッチ２８０Ｘ及び２８０Ｙは、常時、動作状態とし、光出射側の光スイッチ２７０Ｘ及び２７０Ｙのみを順次に動作状態とする方式をとってもよい。この場合、光出射側の複数の光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）のうち、動作状態となったものによって出射された光源光が検出される。これら２つのいずれの方式をとった場合でも、同様に入力位置の検出は可能である。
【０１００】
本実施形態では特に、光源２１０から出射される光源光は、表示画面１１０から発せられる表示光と干渉しない特定周波数帯域の光を含んでなる。好ましくは、光源２１０は、表示光が有する可視光の周波数帯域、換言すれば、可視光の波長領域（約４００ｎｍから７００ｎｍ）以外の波長領域を有する光を出射する発光素子を備えて構成されている。具体的には、赤外線ＬＥＤ等が利用可能である。このように構成すれば、光源光は、上述のように座標入力領域２０２上の空間を表示画面１１０からの表示光と交錯して進行しても、表示光と干渉しない特定の周波数帯域を有することにより、座標入力領域２０２内で、光源光が表示光によって乱されることが効果的に阻止される。この結果、受光手段側で、表示画面１１０におけるコンテンツによらずに、安定した光検出を行うことが可能となる。
【０１０１】
加えて、本実施形態では特に、光検出器２２０は、上述の光源光と同じ特定周波数帯域の光を選択的に検出可能となるよう構成されている。より具体的には、特定の周波数帯域の光に対して感度を持つ受光素子２０９（例えば、フォトダイオード等）を備えることによって構成されている。このように構成すれば、受光素子２９０が、例えば、外部からの散乱光等、光源光と異なる周波数帯域の光を受光しても、誤認識を生じることなく、表示画面１１０におけるコンテンツによらずに、非常に安定した光検出を行うことが可能となる。
【０１０２】
尚、本実施形態では、光源２１０及び光検出器２２０は、タッチパネル基板２０１上に限らず、例えば、電気光学装置１００の一基板上等、光学式タッチパネル２００の外部に設けられてもよい。より具体的には、光源２１０を外部に設ける場合には、光ファイバケーブル等の導光手段を介して、光源２１０から光出射側光導波路２５０へ導光させるよう構成することができる。光検出器２２０を外部に設ける場合にも、光検出器２２０と受光側光導波路２６０との関係において同様に構成することができる。このように構成することにより、タッチパネル基板上の省スペース化を図ることが可能となる。更には、光源を外部に設けることにより、外部から干渉されにくい比較的高出力の光源光を出射することができ、高精度の位置検出が可能となる。上述のように、半透過型の光スイッチ及びハーフミラーを備える場合、即ち、光源光の一部を複数回にわたって途中で分岐させる手段を備える場合には特に有効である。
【０１０３】
尚、図２では、説明の便宜上、光導波路中の光スイッチの配列ピッチを相対的に大きく図示しているが、実際には、この光スイッチの配列ピッチは狭いものであることが好ましい。例えば、画素ピッチと同等或いはその整数倍程度にまで、狭ピッチとしてもよい。この光スイッチの配列ピッチを小さくすることに応じて座標入力に係る解像度を高めることが可能となる。例えば、画素ピッチと同等まで、座標入力に係る解像度を高めることも可能である。
【０１０４】
（第２実施形態）
本発明の光学式タッチパネルに係る第２実施形態について、図５から図９を参照して以下に説明する。図５は、マイクロレンズを備えた本実施形態に係る光学式タッチパネルの詳細構成を示す図式的平面図である。図６は、光出射側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。図７は、受光側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。図８は、光出射側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。図９は、受光側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。
【０１０５】
第２実施形態は、上述の第１実施形態と比較して、後述するマイクロレンズを更に備えたことが異なる。従って、第１実施形態の光学式タッチパネルの構成要素はそのまま対応し、入力位置の検出方法及び手順については第１実施形態と同様である。このため以下においては、第１実施形態と異なる構成について説明する。尚、第１実施形態との共通箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態の光学式タッチパネル２００は、図５に示すように、座標入力領域２０２の外部であって、座標入力領域２０２の周辺の４辺に沿った領域に、複数のマイクロレンズ３０１及びマイクロレンズ３０２を備えて構成されている。尚、光出射側光導波路２５０Ｘ及び２５０Ｙに沿って設けられたマイクロレンズを、夫々、マイクロレンズ３０１Ｘ及びマイクロレンズ３０１Ｙとして示し、受光側光導波路２６０Ｘ及び２６０Ｙに沿って設けられたマイクロレンズを、夫々、マイクロレンズ３０２Ｘ及びマイクロレンズ３０２Ｙとして示す。
【０１０７】
ここで特に、図５、図６及び図７に示すように、マイクロレンズ３０１及び３０２は、上述の光出射側光スイッチ２７０Ｘ（ｉ）及び２７０Ｙ（ｉ）、並びに、受光側光スイッチ２８０Ｘ（ｉ）及び２８０Ｙ（ｉ）の個々の光スイッチ夫々に対応して設けられている。
【０１０８】
図８に示すように、光出射側のマイクロレンズ３０１は、光出射側光スイッチ２７０によって反射され、光出射側光スイッチ２７０における反射面内の屈折率のばらつき、或いは駆動ばらつきによって、拡散された光束を集光し、平行光線束として出射させる。
【０１０９】
従って、光源光ＬＸｉ及びＬＹｉは、光束の径が、進行方向で一定に整えられた、より細い光束として座標入力領域２０２上を進行することとなる。このため、比較的短い間隔で、多数の光源光を座標入力領域上に進行させることができ、本発明に係る光学式タッチパネルの解像度を更に高めることが可能となる。また、座標入力領域２０２上に出射された光源光ＬＸｉ及びＬＹｉが拡散することによって、夫々と対応しない受光側光スイッチ２８０（例えば、光源光ＬＸ１に対して受光側光スイッチ２８０（２）等）へ入射されるような不具合は発生しない。即ち、出射側光スイッチ２７０による反射のばらつきを補うことが可能となり、高精度の入力位置の検出を維持することが可能である。
【０１１０】
一方、図９に示すように、受光側のマイクロレンズ３０２は、座標入力領域２０２上を通過した平行光線束である光源光ＬＸｉ及びＬＹｉを、受光側光スイッチ２８０の反射面を焦点として集光させる。そして、受光側光スイッチ２８０において、より細い光束が受光され、受光側度光導波路２６０へ導入される。
【０１１１】
従って、より細い受光側光導波路を形成することが可能となる。また、マイクロレンズ３０２により、光源光ＬＸｉ及びＬＹｉ以外の光は、受光側光スイッチ２８０へ集光されないため、例えば、外部の散乱光等による誤認識を防止することが可能となっている。
【０１１２】
（第３実施形態）
本発明の光学式タッチパネルに係る第３実施形態について、図１０から図１２を参照して以下に説明する。図１０は、透明板部材を備えた本実施形態に係る光学式タッチパネルの全体構成を示す斜視図である。図１１は、図１０におけるＨ−Ｈ´断面図である。図１２は、図１０におけるＶ−Ｖ´断面図である。
【０１１３】
第３実施形態は、上述の第１実施形態と比較して、座標入力領域２０２上に、透明板部材更に備えたことが異なる。従って、第１実施形態の光学式タッチパネルの構成要素はそのまま対応し、入力位置の検出方法及び手順については第１実施形態と同様である。このため以下においては、第１実施形態と異なる構成について説明する。尚、第１実施形態との共通箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
図１０に示すように、本実施形態に係る光学式タッチパネル２００は、座標入力領域２０２に重ねられる矩形状の透明板部材４００を備えて構成される。
【０１１５】
図１１及び図１２に示すように、光源光ＬＸｉ及び光源光ＬＹｉは、タッチパネル基板２０１と、透明板部材４００との間の空間を進行する。
【０１１６】
ここで、図１１及び図１２に示すように、透明板部材４００上で、図中のＰ点にて例えば、ペンや指等を接触させることによりユーザによる任意の位置指定が行われると、この位置で該透明板部材４００は変形して、座標入力領域２０２上を進行する光源光ＬＸｉ及び光源光ＬＹｉのうち、Ｐ点を通過する光源光については、その光強度が低下する或いは零となる。このため、係る光強度の低下を受光素子２９０によって検出されることにより、指定された位置を特定することが可能となっている。
【０１１７】
尚、透明板部材４００は、例えば、樹脂、プラスチック、或いは、ガラス等で構成することが可能である。
【０１１８】
ここで好ましくは、本実施形態に係る透明板部材４００は、防塵用或いは保護カバーとして機能する。従って、例えば、塵埃等により、意図されない位置が誤認識されるような不具合を防止することが可能となっている。
【０１１９】
尚、本実施形態は、第２実施形態の光学式タッチパネル２００に、透明板部材４００が付加された形態としてもよい。
【０１２０】
以上、第１実施形態から第３実施形態において説明した、本発明に係る光学式タッチパネルは、例えば、液晶装置等の様々な表示画面を有する電気光学装置に備えて構成することが可能であり、これらの電気光学装置は、例えば、携帯電話、テレビ電話、ＰＯＳ端末等あらゆる電子機器に搭載される。
【０１２１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光学式タッチパネル並びにこれを備えた電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の光学式タッチパネルの全体構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の光学式タッチパネルの詳細構成、及び光学系の動作を示す図式的平面図である。
【図３】図２のＨ−Ｈ´断面図である。
【図４】図２のＶ−Ｖ´断面図である。
【図５】第２実施形態のマイクロレンズを備えた光学式タッチパネルの詳細構成を示す図式的平面図である。
【図６】第２実施形態の光出射側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態の受光側の光導波路、光スイッチ、及びマイクロレンズの位置関係を示す斜視図である。
【図８】第２実施形態の光出射側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。
【図９】第２実施形態の受光側のマイクロレンズと光束の関係を示す平面図である。
【図１０】第３実施形態の透明板部材を備えた光学式タッチパネルの全体構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０のＨ−Ｈ´断面図である。
【図１２】図１０のＶ−Ｖ´断面図である。
【符号の説明】
１００・・・電気光学装置、１１０・・・表示画面、２００・・・光学式タッチパネル、２０１・・・タッチパネル基板、２０２・・・座標入力領域、２０３・・・ハーフミラー、２１０・・・光源、２２０・・・光検出器、２５０・・・光出射側光導波路、２６０・・・受光側光導波路、２７０・・・光出射側光スイッチ、２８０・・・受光側光スイッチ、２９０・・・受光素子、３０１・・・マイクロレンズ、３０２・・・マイクロレンズ、４００・・・透明板部材、５００・・・入力媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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