(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定領域の外側に設けた光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査手段と、該光走査手段による走査光の前記光再帰性反射体での反射光を受光する受光手段とを備え、前記所定領域に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前記受光手段の受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前記受光手段の光入射側に、集光レンズと、前記反射光の光量が最小となる前記光走査手段での角度における前記光再帰性反射体の結像位置に、前記角度における前記光再帰性反射体の結像に等しい大きさの開口を有し、前記集光レンズを通る光の一部を遮断する遮光部材とを備えたことを特徴とする光走査型タッチパネル。
【請求項２】
所定領域の外側に設けた光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査手段と、該光走査手段による走査光の前記光再帰性反射体での反射光を受光する受光手段とを備え、前記所定領域に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前記受光手段の受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前記受光手段の光入射側に、集光レンズと、前記反射光の光量が最小となる前記光走査手段での角度における前記光再帰性反射体の結像位置に、光走査方向に長いスリット状の開口を有し、前記集光レンズを通る光の一部を遮断する遮光部材とを備え、前記開口の短手方向は、前記角度における前記光再帰性反射体の結像に等しい長さであることを特徴とする光走査型タッチパネル。
【請求項３】
前記受光手段の光入射側に、前記反射光を選択的に透過するバンドパスフィルタを更に備える請求項１又は２に記載の光走査型タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示画面上での指示物の位置を光学的に検出する光走査型タッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主としてパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムの普及に伴って、コンピュータシステムにより情報が表示される表示装置の表示画面上を人の指または特定の指示物により指示することにより、新たな情報を入力したり、コンピュータシステムに対して種々の指示を与えたりする装置が利用されている。
【０００３】
パーソナルコンピュータ等の表示装置の表示画面に表示された情報に対してタッチ方式にて入力操作を行う場合には、その表示画面上での接触位置（指示位置）を高精度に検出する必要がある。このような座標面となる表示画面上の指示位置を検出する方法の一例として、光学的な位置検出方法が、特開昭６２−５４２８号公報などに提案されている。この方法は、表示画面の両側枠に光再帰性反射体を配置し、角度走査したレーザ光線のこの光再帰性反射体からの戻り光を検知し、指またはペンによって光線が遮断されるタイミングから指またはペンの存在角度を求め、求めた角度から三角測量の原理にて位置座標を検出する。この方法では、部品点数が少なくて検出精度を維持でき、指，任意のペン等の位置も検出できる。
【０００４】
このような走査光により位置検出を行う光走査型タッチパネルは、一般的に表示画面の外側に設けられた再帰性反射体と、レーザ光などの光を出射する発光素子と、出射された光を角度走査するポリゴンミラーなどの光走査手段と、その走査光の再帰性反射体による反射光を受光する受光素子とを備えており、発光素子からの光を光走査手段にて走査させ、その走査光の再帰性反射体での反射光を再び光走査手段で反射させて受光素子に受光させる構成を有している。その走査光の経路に指，任意のペンなどの指示物が存在する場合には、再帰性反射体での反射光が受光素子に受光されない。そこで、光走査手段の走査角度及び受光素子での受光結果に基づいて、それらの指示物の位置を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光走査型タッチパネルでは、再帰性反射体での反射光以外の外乱光が受光素子で受光された場合に、指示物の正確な位置検出を行えないという問題がある。この外乱光のほとんどは、蛍光灯などからの可視光線であるので、このような問題を解決するために、従来では、受光素子の光入射側に可視光カットフィルタを設けて可視光成分を除去し、再帰性反射体からの反射光のみを選択的に受光素子に入射させるような工夫がなされている。
【０００６】
しかしながら、位置検出用に使用する発光素子からの出射光と同波長域の外乱光が存在する場合には、その外乱光は可視光カットフィルタを透過して受光素子に入射されることになり、指示物の位置を正確に検出できないという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、受光素子の入射側に集光レンズと遮光部材とを設けることにより、再帰性反射体からの反射光のみを視野として、外乱光の受光素子への入射を防止でき、指示物の位置を正確に検出できる光走査型タッチパネルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願に記載の光走査型タッチパネルは、所定領域の外側に設けた光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査手段と、該光走査手段による走査光の前記光再帰性反射体での反射光を受光する受光手段とを備え、前記所定領域に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前記受光手段の受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前記受光手段の光入射側に、集光レンズと、前記反射光の光量が最小となる前記光走査手段での角度における前記光再帰性反射体の結像位置に、前記角度における前記光再帰性反射体の結像に等しい大きさの開口を有し、前記集光レンズを通る光の一部を遮断する遮光部材とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本願の光走査型タッチパネルでは、集光レンズと遮光部材とを、受光手段の光入射側に設け、光軸近傍の一定範囲の光のみを受光手段に入射できようにする。よって、光再帰性反射体での反射光以外の外乱光は遮光部材にて遮断され、光再帰性反射体での反射光のみが受光手段に入射する。この結果、外乱光の影響を受けることなく、指示物の位置を正確に検出できる。しかも本願の光走査型タッチパネルでは、光再帰性反射体による反射光の光量が最小となる（受光素子から光再帰性反射体への距離が最も遠い）光走査手段での角度における光再帰性反射体の結像位置に、遮光部材を設けている。集光レンズの収差が無視できる場合、この位置で最も小さい光スポットが形成されるので、このような位置に遮光部材を設けることにより、必要十分な視野を確保しながら、集光レンズの集光量を最大限にできて最も効率良く反射光を受光できる。
【００１０】
本願に記載の光走査型タッチパネルは、所定領域の外側に設けた光再帰性反射体と、前記所定領域と実質的に平行である面内で光を角度走査する光走査手段と、該光走査手段による走査光の前記光再帰性反射体での反射光を受光する受光手段とを備え、前記所定領域に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前記受光手段の受光出力に基づいて検出する光走査型タッチパネルにおいて、前記受光手段の光入射側に、集光レンズと、前記反射光の光量が最小となる前記光走査手段での角度における前記光再帰性反射体の結像位置に、光走査方向に長いスリット状の開口を有し、前記集光レンズを通る光の一部を遮断する遮光部材とを備え、前記開口の短手方向は、前記角度における前記光再帰性反射体の結像に等しい長さであることを特徴とする。
【００１１】
本願の光走査型タッチパネルでは、集光レンズと遮光部材とを、受光手段の光入射側に設け、光軸近傍の一定範囲の光のみを受光手段に入射できようにする。よって、光再帰性反射体での反射光以外の外乱光は遮光部材にて遮断され、光再帰性反射体での反射光のみが受光手段に入射する。この結果、外乱光の影響を受けることなく、指示物の位置を正確に検出できる。しかも本願の光走査型タッチパネルでは、光再帰性反射体による反射光の光量が最小となる（受光素子から光再帰性反射体への距離が最も遠い）光走査手段での角度における光再帰性反射体の結像位置に、遮光部材を設けている。集光レンズの収差が無視できる場合、この位置で最も小さい光スポットが形成されるので、このような位置に遮光部材を設けることにより、必要十分な視野を確保しながら、集光レンズの集光量を最大限にできて最も効率良く反射光を受光できる。
【００１４】
本願に記載の光走査型タッチパネルは、請求項１又は２において、前記受光手段の光入射側に、前記反射光を選択的に透過するバンドパスフィルタを更に備えることを特徴とする。
【００１５】
本願の光走査型タッチパネルでは、所定波長域のみの光を透過するバンドパスフィルタを設けており、集光レンズにおける色収差を解消することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。
【００１７】
図１において参照符号１０は、パーソナルコンピュータ等の電子機器におけるＣＲＴまたはフラットディスプレイパネル（ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＥＬ等），投射型映像表示装置等の矩形状（対角線寸法：１０００ｍｍ程度）の表示画面であり、本実施の形態ではＰＤＰ（プラズマディスプレイ）の表示画面として構成されている。
【００１８】
例えば指，ペン等である指示物Ｓによりタッチするための目標区域として規定された平面の範囲であるこの長方形の表示画面１０の一つの短辺（本実施の形態では右側の辺）の両隅の外側には、発光素子，受光素子，ポリゴンミラー，各種のレンズ等を含む光学系を内部に有する光学ユニット１ａ，１ｂがそれぞれ設けられている。また、表示画面１０の右側の辺を除く３辺、つまり、上下両側の辺及び左側の辺の外側には再帰性反射体としての再帰性反射シート７（高さ：１０ｍｍ程度）が設けられている。
【００１９】
図２は、光学ユニット１ａ，１ｂの構成及び光路を示す図である。両光学ユニット１ａ，１ｂは同じ内部構成をなしている。光学ユニット１ａ（１ｂ）は、赤外線レーザ光を出射するレーザダイオード（ＬＤ）からなる発光素子１１と、発光素子１１からのレーザ光を平行光にするためのコリメーションレンズ１２と、再帰性反射シート７からの反射光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）からなる受光素子１３と、受光素子１３への入射光を制限するためのアパーチャ１４ａを有する遮光部材１４と、発光素子１１からのレーザ光を角度走査するための例えば４角柱状のポリゴンミラー１５と、アパーチャ１６ａによりコリメーションレンズ１２からポリゴンミラー１５への投射光を制限すると共に、ポリゴンミラー１５を介した再帰性反射シート７からの反射光を受光素子１３側へ反射するアパーチャミラー１６と、アパーチャミラー１６での反射光を集束させるための集光レンズ１７と、ポリゴンミラー１５を回転させるモータ１８と、これらを取付け固定するための光学ユニット本体１９とを備える。
【００２０】
発光素子１１から出射されたレーザ光は、コリメーションレンズ１２にて平行光にされ、アパーチャミラー１６のアパーチャ１６ａを通過した後、ポリゴンミラー１５の回転によって表示画面１０と実質的に平行である面内を角度走査されて再帰性反射シート７に投射される。そして、再帰性反射シート７からの反射光が、ポリゴンミラー１５及びアパーチャミラー１６にて反射された後、集光レンズ１７で集束されて遮光部材１４のアパーチャ１４ａを通って、受光素子１３に入射される。但し、走査光の経路に指示物Ｓが存在する場合には走査光が遮断されるため、反射光が受光素子１３に入射されることはない。
【００２１】
各光学ユニット１ａ，１ｂには、各発光素子１１を駆動する発光素子駆動回路２ａ，２ｂと、各受光素子１３の受光量を電気信号に変換する受光信号検出回路３ａ，３ｂと、各ポリゴンミラー１５の動作を制御するポリゴン制御回路４とが接続されている。また、参照符号５は指示物Ｓの位置，大きさを算出すると共に、装置全体の動作を制御するＭＰＵであり、６はＭＰＵ５での算出結果などを表示する表示装置である。
【００２２】
ＭＰＵ５は、発光素子駆動回路２ａ，２ｂに駆動制御信号を送り、その駆動制御信号に応じて発光素子駆動回路２ａ，２ｂが駆動されて、各発光素子１１の発光動作が制御される。受光信号検出回路３ａ，３ｂは、各受光素子１３での反射光の受光信号をＭＰＵ５へ送る。ＭＰＵ５は、各受光素子１３からの受光信号に基づいて、指示物Ｓの位置，大きさを算出し、その算出結果を表示装置６に表示する。なお、表示装置６は表示画面１０を兼用することも可能である。
【００２３】
このような本発明の光走査型タッチパネルにおいては、図１に示されているように、例えば光学ユニット１ｂに関して説明すると、光学ユニット１ｂからの投射光は、自身の受光素子１３に直接入射する位置から図１上で反時計方向回りに走査され、再帰性反射シート７の先端部分で反射される位置（Ｐｓ）に至って走査開始位置になる。そして、指示物Ｓの一端に至る位置（Ｐ１）までは再帰性反射シート７により反射されるが、指示物Ｓの他端に至る位置（Ｐ２）までの間は指示物Ｓによって遮断され、その後の走査終了位置（Ｐｅ）に至るまでは再帰性反射シート７により反射される。
【００２４】
次に、本発明の特徴部分である集光レンズ１７，遮光部材１４，アパーチャ１４ａ，受光素子１３の具体例について説明する。
【００２５】
（第１実施の形態）
図３は、第１実施の形態における受光系の要部（集光レンズ１７，アパーチャ１４ａの関係）を示す図である。上述したように、アパーチャミラー１６の偏向方向であって受光素子１３の光入射側に集光レンズ１７とアパーチャ１４ａを有する遮光部材１４とを設ける。
【００２６】
具体的には、直径１０ｍｍ，焦点距離１５ｍｍの非球面の集光レンズ１７を設け、その光軸上の焦点位置に視野制限用の長径１００μｍ程度の楕円状のアパーチャ１４ａを配置する。なお、図３に示す視野範囲の１０ｍｍは、再帰性反射シート７の高さに相当し、像面までの距離１１００ｍｍは表示画面１０の対角線方向での受光距離に相当する。
【００２７】
このように集光レンズ１７，アパーチャ１４ａを設けることにより、視野範囲を制限して光軸近傍の一定範囲のみの光を受光素子１３に受光することになるので、再帰性反射シート７からの反射光のみが受光素子１３に入射されて外乱光は受光されず、指示物Ｓの正確な位置，大きさを検出できる。
【００２８】
（第２実施の形態）
図４は、第２実施の形態における受光系の要部を示す図である。第２実施の形態では、遮光部材としてナイフエッジ２１を、第１実施の形態と同特性の集光レンズ１７の焦点位置に設けている。
【００２９】
光走査面より内側（表示画面１０側）からの光は、表示画面１０自体によって遮断されるので、その部分の視野については制限する必要はない。そこでこの第２実施の形態では、ナイフエッジ２１により、光走査面より外側（表示画面１０と反対側）の視野のみを制限するようにしている。よって、簡単な構成で、外乱光が受光素子１３に受光されることを防止でき、指示物Ｓの正確な位置，大きさを検出できる。
【００３０】
なお、光走査面から再帰性反射シート７上縁までの距離が２ｍｍ（実際のビーム径：２ｍｍ）の場合、集光レンズ１７の焦点距離が１５ｍｍであるので、像高さは片側２７μｍとなる。
【００３１】
（第３実施の形態）
図５は、第３実施の形態における受光系の要部を示す図である。ポリゴンミラー１５から反射光量が最小となる再帰性反射シート７の位置までの距離は、表示画面１０の対角線方向の受光距離に相当して、１１００ｍｍである。この距離に光源がある場合、焦点距離１５ｍｍの集光レンズ１７では１５．２ｍｍの位置に結像する。
【００３２】
第３実施の形態では、集光レンズ１７の焦点位置ではなく、この結像位置に、アパーチャ１４ａを設ける。また、そのアパーチャ１４ａの大きさを、このときの再帰性反射シート７の結像の大きさに等しくする。
【００３３】
集光レンズ１７に収差がない場合、この位置で最も小さなスポットが形成される。よって、このように結像位置にアパーチャ１４ａを設けることにより、再帰性反射シート７からの反射光のみを最も効率良く受光素子１３で受光することができる。
【００３４】
（第４実施の形態）
図６は、第４実施の形態における受光系の要部を示す図である。この第４実施の形態では、アパーチャ１４ａが光走査方向に長いスリット状をなしており、上下方向のみの視野角制限を行っている。図７は、この第４実施の形態におけるポリゴンミラー１５での走査光の結像の様子を示している。
【００３５】
スリット状をなすアパーチャ１４ａの長さ（Ｌ）は、ポリゴンミラー１５での走査光の結像サイズ以上であれば良く、具体的には３ｍｍ程度である。このような長さである場合には、走査開始の基準信号（ポリゴンミラー１５で走査されて直接受光素子１３に戻ってくる光）を確保することができる。
【００３６】
（第５実施の形態）
図８は、第５実施の形態における受光系の要部を示す図である。この第５実施の形態では、遮光部材１４に円状のアパーチャ１４ａを複数個設けており、光走査方向に複数の視野を形成している。従って、直角に反射してくる正反射以外での走査開始の基準信号を得ることができる。
【００３７】
（第６実施の形態）
図９は、第６実施の形態における受光系の要部を示す図である。この第６実施の形態では、遮光部材１４の中央部にスリット状のアパーチャ１４ａを設け、また、アパーチャミラー１６のエッジ部からの反射光の入射位置に対応させて円状のアパーチャ１４ａを設けている。なお、この円状のアパーチャ１４ａは、検出範囲近傍での入射光の影響を考慮して、走査開始側のエッジ部のみに対応させて配置している。従って、アパーチャミラー１６のエッジ部からの反射光である走査開始の基準信号を確実に検出することができる。
【００３８】
（第７実施の形態）
図１０は、第７実施の形態における受光系の要部を示す図である。集光レンズ１７には色収差が存在するので、それを解消するためにバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２を設ける。具体的には、走査光である赤外線レーザ光の波長域を有する光のみを選択的に透過させる１０ｍｍ□のＢＰＦ２２を、直径１０ｍｍの非球面の集光レンズ１７の前面（光路上流側）に配置する。
【００３９】
このようにＢＰＦ２２を設けることにより、アパーチャ１４ａを介して受光素子１３に入射される光を、走査光と同波長域の光のみにすることができ、集光レンズ１７での色収差の影響を解消すると共に、外乱光の影響を１／２５程度に低減できる。なお、通常ＢＰＦは多層膜で構成されているため、入射角依存性があるが、このような配置では、その入射角依存性の影響を無視できる。
【００４０】
（第８実施の形態）
図１１は、第８実施の形態における受光系の要部を示す図である。この第８実施の形態は、第７実施の形態と同様、集光レンズ１７の色収差を解消する例である。
【００４１】
集光レンズ１７の前面には可視光成分を遮断する可視光カットフィルタ２３が設けられている。受光素子１３は、集光レンズ１７側の表面にスリット状のアパーチャ１４ａが形成されているスリット付きパッケージ２４内に収納されている。また、そのスリット付きパッケージ２４には、アパーチャ１４ａと受光素子１３との間に、紫外線域の光を遮断する紫外線カット膜２５が形成されている。この可視光カットフィルタ２３と紫外線カット膜２５とにより、第７実施の形態におけるＢＰＦ２２と同等の機能を果たす。
【００４２】
第８実施の形態でも、第７実施の形態と同様に、集光レンズ１７の色収差を解消できると共に、外乱光の影響を大幅に低減できる。なお、紫外線カット膜２５のように、アパーチャ１４ａの後面にＢＰＦを設ける場合には、その面積を低下させることができ、設計の自由度の向上を図れる。
【００４３】
次に、本発明の光走査型タッチパネルによる指示物Ｓの位置，大きさの算出動作について説明する。図１２は、光走査型タッチパネルの実施状態を示す模式図である。但し、図１２では光学ユニット１ａ，１ｂ、再帰性反射シート７，表示画面１０以外の構成部材は図示を省略している。また、指示物Ｓとして指を用いた場合を示している。
【００４４】
ＭＰＵ５はポリゴン制御回路４を制御することにより、光学ユニット１ａ，１ｂ内の各ポリゴンミラー１５を回転させて、各発光素子１１からのレーザ光を角度走査する。この結果、再帰性反射シート７からの反射光が各受光素子１３に入射する。このようにして各受光素子１３に入射した光の受光量は受光信号検出回路３ａ，３ｂの出力である受光信号として得られる。
【００４５】
なお、図１２において、θ00，φ00は両光学ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から各受光素子までの角度を、θ０，φ０は両光学ユニット１ａ，１ｂを結ぶ基準線から再帰性反射シート７の端部までの角度を、θ１，φ１は基準線から指示物Ｓの基準線側端部までの角度を、θ２，φ２は基準線から指示物Ｓの基準線と逆側端部までの角度をそれぞれ示している。
【００４６】
表示画面１０上の走査光の光路に指示物Ｓが存在する場合には、光学ユニット１ａ，１ｂから投射された光の指示物Ｓからの反射光は各受光素子１３に入射されない。従って、図１２に示されているような状態では，走査角度が０°からθ０までの間では光学ユニット１ａ内の受光素子１３には反射光は入射されず、走査角度がθ０からθ１までの間ではその受光素子１３に反射光が入射され、走査角度がθ１からθ２までの間ではその受光素子１３に反射光が入射されない。同様に、走査角度が０°からφ０までの間では光学ユニット１ｂ内の受光素子１３には反射光は入射されず、走査角度がφ０からφ１までの間ではその受光素子１３に反射光が入射され、走査角度がφ１からφ２までの間ではその受光素子１３に反射光が入射されない。
【００４７】
次に、このようにして求めた遮断範囲から、指示物Ｓ（本例では指）の中心位置（指示位置）の座標を求める処理について説明する。まず、三角測量に基づく角度から直交座標への変換を説明する。図１３に示すように、光学ユニット１ａの位置を原点Ｏ、表示画面１０の右辺，上辺をＸ軸，Ｙ軸に設定し、基準線の長さ（光学ユニット１ａ，１ｂ間の距離）をＬとする。また、光学ユニット１ｂの位置をＢとする。表示画面１０上の指示物Ｓが指示した中心点Ｐ（Ｐｘ，Ｐｙ）が、光学ユニット１ａ，１ｂからＸ軸に対してθ，φの角度でそれぞれ位置している場合、点ＰのＸ座標Ｐｘ，Ｙ座標Ｐｙの値は、三角測量の原理により、それぞれ以下の（１），（２）式のように求めることができる。
【００４８】
0004183327.tif 000002
【００４９】
ところで、指示物Ｓ（指）には大きさがあるので、検出した受光信号の立ち上がり／立ち下がりのタイミングでの検出角度を採用した場合、図１４に示すように、指示物Ｓ（指）のエッジ部の４点（図１４のＰ１〜Ｐ４）を検出することになる。これらの４点は何れも指示した中心点（図１４のＰｃ）とは異なっている。そこで、以下のようにして  中心点Ｐｃの座標（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）を求める。Ｐｃｘ，Ｐｃｙは、それぞれ以下の（３），（４）式のように表せる。
【００５０】
Ｐｃｘ（θ，φ）＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（３）
Ｐｃｙ（θ，φ）＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（４）
【００５１】
そこで、（３），（４）式で表されるθ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２を上記（１），（２）式のθ，φとして代入することにより、指示された中心点Ｐｃの座標を求めることができる。
【００５２】
なお、上述した例では、最初に角度の平均値を求め、その角度の平均値を三角測量の変換式（１），（２）に代入して、指示位置である中心点Ｐｃの座標を求めるようにしたが、最初に三角測量の変換式（１），（２）に従って走査角度から４点Ｐ１〜Ｐ４の直交座標を求め、求めた４点の座標値の平均を算出して、中心点Ｐｃの座標を求めるようにすることも可能である。また、視差、及び、指示位置の見易さを考慮して、指示位置である中心点Ｐｃの座標を決定することも可能である。
【００５３】
ところで、各ポリゴンミラー１５の走査角速度が一定である場合には、時間を計時することにより走査角度の情報を得ることができる。図１５は、受光信号検出回路３ａからの受光信号と、光学ユニット１ａ内のポリゴンミラー１５の走査角度θ及び走査時間Ｔとの関係を示すタイミングチャートである。ポリゴンミラー１５の走査角速度が一定である場合、その走査角速度をωとすると、走査角度θ及び走査時間Ｔには、下記（５）式に示すような比例関係が成り立つ。
θ＝ω×Ｔ                  …（５）
【００５４】
よって、受光信号の立ち下がり，立ち上がり時の角度θ１，θ２は、それぞれの走査時間ｔ１，ｔ２と下記（６），（７）式の関係が成り立つ。
θ１＝ω×ｔ１              …（６）
θ２＝ω×ｔ２              …（７）
【００５５】
従って、ポリゴンミラー１５の走査角速度が一定である場合には、時間情報を用いて、指示物Ｓ（指）の遮断範囲及び座標位置を計測することが可能である。
【００５６】
また、本発明の光走査型タッチパネルでは、計測した遮断範囲から指示物Ｓ（指）の大きさ（断面長）を求めることも可能である。図１６は、この断面長計測の原理を示す模式図である。図１６において、Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ光学ユニット１ａ，１ｂから見た指示物Ｓの断面長である。まず、光学ユニット１ａ，１ｂの位置Ｏ（０，０），Ｂ（Ｌ，０）から指示物Ｓの中心点Ｐｃ（Ｐｃｘ，Ｐｃｙ）までの距離ＯＰｃ（ｒ１），ＢＰｃ（ｒ２）が、下記（８），（９）式の如く求められる。
ＯＰｃ＝ｒ１＝（Ｐｃｘ2 ＋Ｐｃｙ2 ）1/2               …（８）
ＢＰｃ＝ｒ２＝｛（Ｌ−Ｐｃｘ）2 ＋Ｐｃｙ2 ｝1/2       …（９）
【００５７】
断面長は距離と遮断角度の正弦値との積で近似できるので、各断面長Ｄ１，Ｄ２は、下記（１０），（１１）式に従って計測可能である。
0004183327.tif 000003
【００５８】
なお、θ，φ≒０である場合には、ｓｉｎｄθ≒ｄθ≒ｔａｎｄθ，ｓｉｎｄφ≒ｄφ≒ｔａｎｄφと近似できるので、（１０），（１１）式においてｓｉｎｄθ，ｓｉｎｄφの代わりに、ｄθまたはｔａｎｄθ，ｄφまたはｔａｎｄφとしても良い。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明では、受光手段の光入射側に集光レンズと遮光部材とを備えるようにしたので、受光手段で受光される視野範囲を限定することができ、簡単な構成にて光再帰性反射体からの反射光のみを受光することが可能となり、外乱光の影響を受けることなく、指示物の位置を正確に検出できる。
【００６０】
遮光部材を集光レンズの焦点位置に設けるようにしたので、十分な光再帰性反射体での反射光のみに視野を制限することができる。
【００６１】
光再帰性反射体による反射光の光量が最小となる光走査手段での角度における光再帰性反射体の結像位置に、遮光部材を設けるようにしたので、必要十分な視野を確保しながら、集光レンズの集光量を最大限にできて最も効率良く反射光を受光できる。
【００６２】
所定波長域のみの光を透過するバンドパスフィルタを設けるようにしたので、集光レンズにおける色収差を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光走査型タッチパネルの基本構成を示す模式図である。
【図２】光学ユニットの構成及び光路を示す図である。
【図３】第１実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図４】第２実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図５】第３実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図６】第４実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図７】第４実施の形態におけるポリゴンミラーでの走査光の結像の様子を示す図である。
【図８】第５実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図９】第６実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図１０】第７実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図１１】第８実施の形態における受光系の要部を示す図である。
【図１２】光走査型タッチパネルの実施状態を示す模式図である。
【図１３】座標検出のための三角測量の原理を示す模式図である。
【図１４】指示物及び遮断範囲を示す模式図である。
【図１５】受光信号と走査角度と走査時間との関係を示すタイミングチャートである。
【図１６】断面長計測の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  光学ユニット
５  ＭＰＵ
７  再帰性反射シート
１０  表示画面（座標面）
１１  発光素子
１３  受光素子
１４  遮光部材
１４ａ  アパーチャ
１５  ポリゴンミラー
１７  集光レンズ
２２  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２３  可視光カットフィルタ
２５  紫外線カット膜
Ｓ  指示物
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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