(57)【要約】      （修正有）【課題】遮光板を用いることなく、外乱光の影響を低減して検出不具合を解消し、かつ清掃も容易にした再帰反射式タッチパネル装置を提供する。【解決手段】光源２１から出射されてタッチ盤面と平行な扇状に拡散された光を再帰的に反射する再帰反射部材をタッチ盤面のまわりに備え、反射光の有無によりタッチ位置を検出する。正弦波を発生する発振器４１と、前記正弦波により振幅変調した駆動電流を光源２１に供給する駆動回路４２と、を備える。さらに、反射光を受光する受光素子の出力の直流成分を除去する直流遮断器と、直流遮断器の出力を前記正弦波を用いて同期検波する同期検波器と、同期検波器の出力を平滑化するローパスフィルタと及びローパスフィルタの出力を所定の閾値と比較して反射光の有無を判定する比較器と、を具備する受光系５０を備える。【選択図】図１
2016004449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されてタッチ盤面と平行な扇状に拡散された光を再帰的に反射する再帰反射部材を前記タッチ盤面のまわりに備え、反射光の有無によりタッチ位置を検出する再帰反射式タッチパネル装置であって、
正弦波を発生する発振器と、
前記正弦波により振幅変調した駆動電流を前記光源に供給する駆動回路と、
前記反射光を受光する受光素子の出力の直流成分を除去する直流遮断器と、
前記直流遮断器の出力を前記正弦波を用いて同期検波する同期検波器と、
前記同期検波器の出力を平滑化するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力を所定の閾値と比較して反射光の有無を判定する比較器とを具備することを特徴とする再帰反射式タッチパネル装置。
【請求項２】
光源から出射されてタッチ盤面と平行な扇状に拡散された光を再帰的に反射する再帰反射部材を前記タッチ盤面のまわりに備え、反射光の有無によりタッチ位置を検出する再帰反射式タッチパネル装置であって、
矩形波を発生する発振器と、
前記矩形波により振幅変調した駆動電流を前記光源に供給する駆動回路と、
前記反射光を受光する受光素子の出力を−１倍する反転増幅器と、
前記受光素子の出力と前記反転増幅器の出力を、前記矩形波を制御信号に用いてスイッチングして復調するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力を所定の閾値と比較して反射光の有無を判定する比較器とを具備することを特徴とする再帰反射式タッチパネル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学式のタッチパネル装置に関し、特にタッチ盤面のまわりに再帰反射部材を備える再帰反射式タッチパネル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６はこの種の再帰反射式タッチパネル装置の光学系の構成概要を示したものである。長方形をなすタッチ盤面１１の３辺には３辺に沿ってタッチ盤面１１を囲むように再帰反射部材１２が設けられており、タッチ盤面１１の残る１辺の両端近傍にはそれぞれ光学ユニット２０が設けられている。再帰反射部材１２は入射光をその入射方向へ再帰的に反射させる機能を有する。
【０００３】
図７は光学ユニット２０の構成を示したものであり、光学ユニット２０は光源２１と、光源２１から出射された光を扇状に拡散する拡散光学系２２と、拡散光学系２２からの光を反射してタッチ盤面１１と平行にタッチ盤面１１上を再帰反射部材１２に向かって進行させると共に、再帰反射部材１２によって再帰反射されて戻ってきた反射光を透過させるハーフミラー２３と、ハーフミラー２３を透過した反射光を集光する集光レンズ２４と、受光部２５とを有する。受光部２５には多数の受光素子２５ａが配列されて配置されており、集光レンズ２４で集光された反射光はこれら受光素子２５ａに入射される。なお、光源２１は例えば赤外光を出射するものとされる。
【０００４】
上記のような構成を有する再帰反射式タッチパネル装置では、タッチ盤面１１に対するタッチがない場合は全ての反射光が戻ってくるが、タッチ盤面１１に対し、例えば図６中に示したように位置ａでタッチした場合、タッチにより光が遮られるため、この位置ａの角度からは反射光が戻ってこないことになる。従って、反射光を受光できなかった（影を検出した）受光素子２５ａから位置ａの角度θ１，θ２を検出することができ、２つの光学ユニット２０間の距離は既知であるから、三角測量の原理により、タッチされた位置ａの座標を算出することができる。
【０００５】
ところで、太陽光や室内照明などの外乱光が再帰反射部材１２で反射されて受光部２５に入射すると、ノイズとなり、検出不具合や誤作動が生じるので、このような外乱光の影響を極力排除する必要がある。
【０００６】
外乱光が再帰反射部材１２に入射しないようにするための対策として、図８に示したように再帰反射部材１２を覆い隠すように遮光板１３をタッチ盤面１１と垂直方向において再帰反射部材１２の上方側に設けるといった対策が従来採られており、特許文献１にもこのような外乱光を遮光する構成を備えた座標検出装置が記載されている。
【０００７】
図９は特許文献１に記載されている座標検出装置における反射部材（再帰反射部材）配置箇所の構成を示したものであり、図９中、３１は反射部材を示し、３２は反射部材３１を支持する支持部材を示す。また、３３は外乱光（外来光）を防ぐと共にゴミ受けとなるカバーを示し、３４は座標検出装置の土台であるベースを示す。座標検出装置はこの例ではペン等で座標入力が行われるものとされ、座標入力領域はホワイトボード３５とされている。
【０００８】
この図９に示した構成ではカバー３３はＬ字断面を有し、その一辺（垂直部）が反射部材３１を覆い隠すように位置されて外乱光が反射部材３１に入射しないように外乱光を遮光するものとされている。なお、この例では反射部材３１は傾斜されて設けられており、これによりゴミ等が滑り落ちるようにして反射部材３１への光を遮るゴミ等が反射部材３１上に溜りにくくしている。図９中、３６はゴミを示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２２１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８に示したように遮光板１３を再帰反射部材１２の上方側に設ける構成では、遮光板１３、再帰反射部材１２及びタッチ盤面１１によって形成される凹部にゴミ等が溜りやすく、ゴミ等が溜った場合、清掃がしづらいという問題がある。
【００１１】
一方、図９に示した構成では反射部材３１上にゴミ等が溜まりにくくしているが、カバー３３の内側にゴミ等が溜ることに変わりはなく、清掃不要とはならない。カバー３３の内側に溜ったゴミの清掃は相変わらず容易ではない。
【００１２】
この発明の目的はこのような問題に鑑み、従来用いていたような遮光板を用いることなく、外乱光の影響を低減できるようにし、よって検出不具合や誤作動が発生せず、かつ清掃も容易に行うことができる再帰反射式タッチパネル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明によれば、光源から出射されてタッチ盤面と平行な扇状に拡散された光を再帰的に反射する再帰反射部材をタッチ盤面のまわりに備え、反射光の有無によりタッチ位置を検出する再帰反射式タッチパネル装置は、正弦波を発生する発振器と、前記正弦波により振幅変調した駆動電流を光源に供給する駆動回路と、反射光を受光する受光素子の出力の直流成分を除去する直流遮断器と、直流遮断器の出力を前記正弦波を用いて同期検波する同期検波器と、同期検波器の出力を平滑化するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力を所定の閾値と比較して反射光の有無を判定する比較器とを具備するものとされる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、光源から出射されてタッチ盤面と平行な扇状に拡散された光を再帰的に反射する再帰反射部材をタッチ盤面のまわりに備え、反射光の有無によりタッチ位置を検出する再帰反射式タッチパネル装置は、矩形波を発生する発振器と、前記矩形波により振幅変調した駆動電流を光源に供給する駆動回路と、反射光を受光する受光素子の出力を−１倍する反転増幅器と、受光素子の出力と反転増幅器の出力を、前記矩形波を制御信号に用いてスイッチングして復調するスイッチング回路と、スイッチング回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力を所定の閾値と比較して反射光の有無を判定する比較器とを具備するものとされる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、外乱光の影響を低減することができる。よって、外乱光の影響によって検出不具合や誤作動が発生するといった問題を解消することができ、検出精度が優れた再帰反射式タッチパネル装置を得ることができる。
【００１６】
また、従来用いていたような遮光板を不要とすることができるため、その点で清掃も容易に行えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明による再帰反射式タッチパネル装置の第１の実施例の機能構成を示すブロック図。
【図２】図１における受光系の詳細を説明するためのブロック図。
【図３】この発明による再帰反射式タッチパネル装置の第２の実施例の機能構成を示すブロック図。
【図４】図３における受光系の詳細を説明するためのブロック図。
【図５】再帰反射部材の各種設置形態を示す図。
【図６】再帰反射式タッチパネル装置の基本原理を説明するための図。
【図７】Ａは図６における光学ユニットの詳細を示す平面図、Ｂはその側面図。
【図８】遮光板を備えた再帰反射式タッチパネル装置の構成を説明するための図。
【図９】外乱光を遮光するカバーを備えた再帰反射部材の配置構成の従来例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
【００１９】
図１はこの発明による再帰反射式タッチパネル装置の第１の実施例の機能構成を示したものであり、再帰反射部材１２及び光学ユニット２０といった光学系は前述の図６に示した構成と同様にタッチ盤面１１に対して配置されている。
【００２０】
この例では正弦波を発生する発振器４１を備え、発振器４１が出力する正弦波は駆動回路４２に入力される。駆動回路４２はタッチ盤面１１に対して設けられている２つの光学ユニット２０の各光源２１を駆動するもので、駆動回路４２は発振器４１から入力される正弦波によって振幅変調した駆動電流を各光源２１に供給する。これにより、各光源２１は正弦波により強度変調された光を出射する。
【００２１】
光源２１から出射され、再帰反射部材１２で再帰反射されて戻ってきた反射光は光学ユニット２０の受光部２５に配列されている受光素子２５ａによって受光される。受光系５０は受光素子２５ａと、個々の受光素子２５ａ毎に設けられて受光素子２５ａの出力を処理する手段とよりなり、この例では図２に示したように直流遮断器５１と同期検波器５２とローパスフィルタ５３と比較器５４とによって受光素子２５ａの出力が処理される。
【００２２】
直流遮断器５１は受光素子２５ａの出力の直流成分を除去する。直流遮断器５１の出力は同期検波器５２に入力される。一方、発振器４１が出力する正弦波は直流遮断器４３を介して同期検波器５２に入力される。同期検波器５２は直流遮断器５１によって直流成分が除去された受光素子２５ａの出力を、直流遮断器４３によって直流成分が除去された正弦波を用いて同期検波する。同期検波器５２の出力はローパスフィルタ５３に入力されて平滑化され、ローパスフィルタ５３の出力は比較器５４に入力される。
【００２３】
比較器５４は予め設定されている所定の閾値と、ローパスフィルタ５３の出力を比較し、反射光の有無を判定して判定結果を出力する。比較器５４は例えば反射光ありと判定した場合、“０”を出力し、反射光なしと判定した場合、“１”を出力する。
【００２４】
各受光系５０の比較器５４の出力は遮光位置検出部に入力される。遮光位置検出部は図１に示したように、２つの光学ユニット２０に対応して２つあり、一方の光学ユニット２０に入射した反射光に対する各比較器５４の出力は遮光位置検出部６１に入力され、他方の光学ユニット２０に入射した反射光に対する各比較器５４の出力は遮光位置検出部６２に入力される。遮光位置検出部６１はこの例では図６においてタッチ盤面１１の左端側に位置する光学ユニット２０に対応し、遮光位置検出部６２はタッチ盤面１１の右端側に位置する光学ユニット２０に対応している。
【００２５】
遮光位置検出部６１は各比較器５４と対応する（各受光素子２５ａと対応する）角度データを保持しており、入力された各比較器５４の出力の中に、“１”がある場合、その比較器５４に対応する角度θ１を出力する。同様に、遮光位置検出部６２は角度θ２を出力する。
【００２６】
θ１，θ２は座標算出部６３に入力される。座標算出部６３はθ１，θ２が入力された場合、それらθ１，θ２を用いて三角測量の原理によりタッチされた位置ａ（図６参照）の座標を算出し、算出した座標を出力する。
【００２７】
上記のような構成を有する再帰反射式タッチパネル装置によれば、太陽光や室内照明などの外乱光（変調に対し非同期の成分）が再帰反射部材１２で反射されて受光部２５の受光素子２５ａに入射しても、同期検波によりこれをキャンセルすることができるため、外乱光の影響を低減することができ、よってＳ／Ｎ比を向上させることができ、外乱光の影響によって検出不具合や誤作動が発生するといった問題を解消することができる。また、従来用いていたような遮光板を不要とすることができるため、清掃も容易に行うことができる。
【００２８】
図３はこの発明による再帰反射式タッチパネル装置の第２の実施例の機能構成を示したものであり、この例では図１に示した第１の実施例と発振器及び受光系が異なるものとなっている。
【００２９】
発振器４１’はこの例では矩形波を発生するものとされ、駆動回路４２は発振器４１’から入力される矩形波によって振幅変調した駆動電流を各光源２１に供給する。これにより各光源２１は矩形波により強度変調された光を出射する。
【００３０】
受光系５０’は図４に示したように受光素子２５ａと、個々の受光素子２５ａ毎に設けられた反転増幅器５５、スイッチング回路５６、ローパスフィルタ５３及び比較器５４とよりなる。反転増幅器５５は受光素子２５ａの出力を反転する（−１倍する）。受光素子２５ａの出力及び反転増幅器５５の出力はスイッチング回路５６に入力される。スイッチング回路５６は受光素子２５ａの出力（＋１倍）と反転増幅器５５の出力（−１倍）を、発振器４１’が出力する矩形波を制御信号に用いてスイッチングする。これにより、受光素子２５ａの被変調出力が復調され、スイッチング回路５６は復調した出力を出力する。
【００３１】
スイッチング回路５６の出力はローパスフィルタ５３に入力されて平滑化され、ローパスフィルタ５３の出力は比較器５４に入力される。比較器５４の動作及び後段の遮光位置検出部６１，６２、座標算出部６３の動作は実施例１と同様であり、座標算出部６３はタッチ盤面１１がタッチされた場合、タッチされた位置の座標を算出して出力する。
【００３２】
この例では上述したようなスイッチング処理により、太陽光や室内照明などの外乱光（変調に対し非同期の成分）が再帰反射部材１２で反射されて受光部２５の受光素子２５ａに入射しても、それをキャンセルすることができるものとなっている。
【００３３】
以上、この発明の実施例について説明したが、外乱光を遮光すべく、再帰反射部材を覆い隠すように従来設けられていた遮光板はこの発明では不要であり、タッチ盤面１１のまわりには単に再帰反射部材を設置するだけでよいものとなる。
【００３４】
図５Ａ〜Ｃは再帰反射部材１２の各種設置形態を示したものであり、図５中、７１はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）を示し、７２は透明保護板を示す。また、７３，７３’は枠を示す。
【００３５】
図５ＡではＬＣＤ７１の表示面上にタッチ盤面１１を構成する透明保護板７２が配置され、これらＬＣＤ７１及び透明保護板７２を囲むように枠７３が設けられて枠７３の内側面に再帰反射部材１２が取り付けられた構成となっている。一方、図５Ｂでは枠７３’は透明保護板７２上に設けられ、枠７３’の内側面に再帰反射部材１２が取り付けられた構成となっている。図５Ｃは透明保護板がない形態であって、ＬＣＤ７１上に枠７３’が設けられ、枠７３’の内側面に再帰反射部材１２が取り付けられた構成となっている。図５Ｃではタッチ盤面１１はＬＣＤ７１の表示面（上面）によって構成される。
【００３６】
再帰反射部材１２の設置、支持形態はこれら図５Ａ〜Ｃに示したような形態が採用されるが、図５Ａ〜Ｃに限らず、他の設置、支持形態であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１１    タッチ盤面                            １２    再帰反射部材
１３    遮光板                                ２０    光学ユニット
２１    光源                                  ２２    拡散光学系
２３    ハーフミラー                          ２４    集光レンズ
２５    受光部                                ２５ａ    受光素子
３１    反射部材                              ３２    支持部材
３３    カバー                                ３４    ベース
３５    ホワイトボード                        ３６    ゴミ
４１，４１’    発振器                        ４２    駆動回路
４３    直流遮断器                            ５０，５０’    受光系
５１    直流遮断器                            ５２    同期検波器
５３    ローパスフィルタ                      ５４    比較器
５５    反転増幅器                            ５６    スイッチング回路
６１，６２    遮光位置検出部                  ６３    座標算出部
７１    ＬＣＤ                                ７２    透明保護板
７３，７３’    枠
【図１】
2016004449.tif 000003
【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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