(57)【要約】【課題】安価に構成することができ、かつ光の利用効率、指向性を高めることができるスリットを提供する。【解決手段】スリット１１は光学式タッチパネルにおける発光素子１３及び受光素子１４の前方にそれぞれ配置されるものであり、光が通過する貫通孔１２を有する。貫通孔１２は一端側から放射状の光が入射した場合に、その入射光が貫通孔１２の内面で反射して他端側から出射する出射光の貫通孔中心軸となす角度を、入射光が貫通孔中心軸となす角度より小さくする形状とされ、例えば円錐台状の形状とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式タッチパネルにおける受光素子及び発光素子の前方にそれぞれ配置されるスリットであって、
光が通過する貫通孔を有し、
前記貫通孔はその一端側から放射状の光が入射した場合に、その入射光が貫通孔の内面で反射して他端側から出射する出射光の貫通孔中心軸となす角度を、前記入射光が貫通孔中心軸となす角度より小さくする形状とされていることを特徴とする光学式タッチパネル用スリット。
【請求項２】
請求項１記載の光学式タッチパネル用スリットにおいて、
前記貫通孔の形状が円錐台状とされていることを特徴とする光学式タッチパネル用スリット。
【請求項３】
請求項２記載の光学式タッチパネル用スリットにおいて、
前記受光素子の前方には前記貫通孔の大径側が前記受光素子と対向するように配置され、
前記発光素子の前方には前記貫通孔の小径側が前記発光素子と対向するように配置されることを特徴とする光学式タッチパネル用スリット。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のいずれかの光学式タッチパネル用スリットにおいて、
前記受光素子の前方に配置されるスリットと、前記発光素子の前方に配置されるスリットとが同一形状とされていることを特徴とする光学式タッチパネル用スリット。
【請求項５】
請求項１乃至４記載のいずれかの光学式タッチパネル用スリットにおいて、
前記貫通孔の内面に鏡面仕上げもしくは金属メッキが施されていることを特徴とする光学式タッチパネル用スリット。
【請求項６】
請求項１乃至４記載のいずれかの光学式タッチパネル用スリットにおいて、
前記受光素子の前方に配置されるスリットの前記貫通孔の内面に反射防止処理が施されていることを特徴とする光学式タッチパネル用スリット。
【請求項７】
請求項１乃至６記載のいずれかの光学式タッチパネル用スリットにおいて、
前記スリットが複数の前記貫通孔を有するアレイとされていることを特徴とする光学式タッチパネル用スリット。
【請求項８】
請求項１乃至７記載のいずれかの光学式タッチパネル用スリットを具備することを特徴とする光学式タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光学式タッチパネルに関し、特に受光素子及び発光素子の前方にそれぞれ配置されるスリットに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的にタッチ操作位置を検出する光学式タッチパネルにおいては、タッチ操作される操作面上に、その操作面の縦方向と横方向とにそれぞれ複数の光路が構成され、それら光路群の遮断状態によって操作位置を検出するものとなっており、操作面を挟んで発光素子と受光素子とが縦方向、横方向にそれぞれ対向されて配列されている。
この種の光学式タッチパネルにおいては、例えば発光素子から放射状に広がって発光される光を集光し、平行光として、対向する受光素子に良好に入射させるべく、また受光側においては入射する光を受光素子に集光すべく、発光素子や受光素子の前方に集光用のレンズを配置するといったことが行われている（例えば、特許文献１参照）。また、受光側においては対向する発光素子以外からの外乱光が入射しないように、遮光用のスリットを受光素子の前方に配置するといったことも行われている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
一方、特許文献３には発光素子及び受光素子がそれぞれブロックに形成された貫通孔に収容配置されてブロックに搭載された構成が記載されており、発光素子及び受光素子はそれぞれ貫通孔の奥側に位置され、貫通孔によって発光素子及び受光素子のそれぞれ前方に光の通路が形成された構造となっている。
【特許文献１】特開昭６１−２６２９１６号公報
【特許文献２】特許第３５５４８５９号公報
【特許文献３】米国特許第３７７５５６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、光を集光すべく、レンズを発光素子や受光素子の前方に配置する構成では、レンズ自体が使用材料や加工精度の点から高価なものとなるため、その分、光学式タッチパネルが高価になるという問題がある。
一方、例えば特許文献３に記載されているように、発光素子の前方に径（大きさ）一定の貫通孔を設けるような構成では、レンズを使用していない分、安価となるものの、例えば光の利用効率と指向性とを両立することができないといった問題がある。
即ち、光の指向性（直進性）を高めるためには貫通孔内面の反射率を低くし、受光素子に向かう（貫通孔内を直進するような）光のみが貫通孔を通過して出射するようにするのが好ましいが、発光素子から発光された光の利用効率は悪くなる。
【０００５】
一方、光の利用効率を高めるべく、例えば貫通孔内面の反射率を高くし、内面反射光も利用することを考えたとしても、貫通孔内面で反射した光は発散してしまうため、指向性が悪くなり、結局のところ、有効な光として利用することができない。
このことは、受光素子の前方に径（大きさ）一定の貫通孔が設けられている場合や特許文献２に記載されているような光軸方向に一定の大きさの空隙を備える遮光スリットが受光素子の前方に配置されている場合においても同様である。
この発明の目的はこのような状況に鑑み、受光素子及び発光素子の前方にそれぞれ配置されるスリットであって、安価に構成することができ、かつ発光素子から発光される光の利用効率を高めることができ、高い指向性を得られるようにした光学式タッチパネル用スリットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明によれば、光学式タッチパネルにおける受光素子及び発光素子の前方にそれぞれ配置されるスリットは、光が通過する貫通孔を有し、貫通孔はその一端側から放射状の光が入射した場合に、その入射光が貫通孔の内面で反射して他端側から出射する出射光の貫通孔中心軸となす角度を、入射光が貫通孔中心軸となす角度より小さくする形状とされる。
請求項２の発明では請求項１の発明において、貫通孔の形状が円錐台状とされる。
請求項３の発明では請求項２の発明において、受光素子の前方には貫通孔の大径側が受光素子と対向するように配置され、発光素子の前方には貫通孔の小径側が発光素子と対向するように配置される。
【０００７】
請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、受光素子の前方に配置されるスリットと、発光素子の前方に配置されるスリットとが同一形状とされる。
請求項５の発明では請求項１乃至４のいずれかの発明において、貫通孔の内面に鏡面仕上げもしくは金属メッキが施される。
請求項６の発明では請求項１乃至４のいずれかの発明において、受光素子の前方に配置されるスリットの貫通孔の内面に反射防止処理が施される。
請求項７の発明では請求項１乃至６のいずれかの発明において、スリットが複数の貫通孔を有するアレイとされる。
【０００８】
請求項８の発明によれば、光学式タッチパネルは請求項１乃至７記載のいずれかの光学式タッチパネル用スリットを具備するものとされる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によるスリットによれば、発光素子から発光される光の利用効率を高めることができ、かつ高い指向性を得ることができる。また、受光側においては外乱光を良好に遮断することができる。さらに、従来のように、集光用の高価なレンズを用いるものと比べて、極めて安価に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、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。
図１はこの発明による光学式タッチパネル用スリットの一実施例の構成を受光素子及び発光素子と共に示したものであり、スリット１１は光が通過する貫通孔１２を有しており、貫通孔１２の形状はこの例では円錐台状とされて、一端が小径、他端が大径とされている。また、貫通孔１２の内面には鏡面仕上げが施されている。貫通孔１２はこのような形状を有することにより、その一端側（小径側）から放射状の光が入射した場合に、その入射光が貫通孔１２の内面で反射して他端側（大径側）から出射する出射光の貫通孔中心軸となす角度を、入射光が貫通孔中心軸となす角度より小さくすることができるものとなっている。
【００１１】
スリット１１は発光素子１３及び受光素子１４の前方にそれぞれ配置されるもので、発光素子１３の前方に配置されるスリット１１と、受光素子１４の前方に配置されるスリット１１とはこの例では同一形状とされている。
受光素子１４の前方には図１Ａに示したように、スリット１１はその貫通孔１２の大径側が受光素子１４と対向するように配置され、一方、発光素子１３の前方には図１Ｂに示したように、スリット１１はその貫通孔１２の小径側が発光素子１３と対向するように配置される。図中、θは発光素子１３（受光素子１４）の光軸と貫通孔１２の内面とがなす角度を示す。
【００１２】
スリット１１の構成材料はその表面を鏡面加工することができるものであればよく、スリット１１は例えば樹脂製とされる。なお、スリット１１を金属製としてもよい。また、スリット１１を樹脂製とした場合に、貫通孔１２の内面の反射率をさらに高めるべく、貫通孔１２の内面に金属メッキや金属蒸着を施すようにしてもよい。
次に、図２〜４を参照して発光素子１３及び受光素子１４の前方にスリット１１が配置された場合の光の進行について説明する。なお、比較例（従来例）として、貫通孔の形状が円錐台状ではなく、円柱状とされ、つまり径一定の貫通孔２２を有するスリット２１を用いた場合の光の進行を図２〜４の各図に併記して示す。
<発光側>
スリット１１を発光素子１３の前方に配置した場合、発光素子１３から発光される、光軸に対し広がった放射状の光３１は、図２Ａに示したように貫通孔１２の内面で反射して光軸に対しほぼ平行な光３２となり、スリット１１から出射される。従って、発光素子１３の発光する光を有効利用することができ、また高い指向性（直進性）を得ることができる。光軸に対し、貫通孔１２の内面がなす角度θは、このようなほぼ平行光３２が得られるように、その角度θが選定される。
【００１３】
これに対し、図２Ｂに示したように発光素子１３の前方にスリット２１が配置された場合、発光素子１３から発光される放射状の光３１は貫通孔２２の内面で反射されると発散してしまい、つまりスリット２１から出射される光３３は発散してしまうため、指向性は悪化し、有効な光として利用することができない。
<受光側>
スリット１１を図３Ａに示したように受光素子１４の前方に配置した場合、受光素子１４に入射する外乱光３４はスリット１１の前方端縁１１ａで遮られ、受光素子１４に入射しなくなる。外乱光３４を遮断する度合いは、スリット１１に光が入射する位置から受光素子１４までの距離Ｌと、光が入射する部分の貫通孔１２の径Ｄとによって決まる。
【００１４】
これに対し、図３Ｂに示したようにスリット２１を受光素子１４の前方に配置した場合も外乱光３４はスリット２１の前方端縁２１ａで遮られて受光素子１４に入射しなくなる。スリット２１による外乱光３４を遮断する度合いは距離Ｌと径Ｄが同じであれば、スリット１１と同じとなる。
一方、図４Ａ，Ｂはスリット１１，２１の各貫通孔１２，２２の内面による反射を考えた場合の外乱光３４の進行の一例を示したものであり、スリット１１では貫通孔１２の形状が円錐台状となっているため、図４Ａに示したように内面反射光が受光素子１４に入射せず、受光素子１４の後方側へ逃げるような光路が構成されうるのに対し、スリット２１では図４Ｂに示したように外乱光３４の貫通孔２２内面による反射光が受光素子１４に入射しやすいものとなる。なお、スリット１１において貫通孔１２の内面に反射防止処理を施せば、内面反射による外乱光３４の受光素子１４への入射を防止することができる。
【００１５】
以上説明したように、図１に示したスリット１１によれば、貫通孔１２の形状が円錐台状とされ、一端側から放射状の光が入射した場合に、他端側から出射する光がほぼ平行光となるように構成されており、これにより以下のような効果（１）〜（７）を得ることができる。
（１）スリット１１により発光素子１３から発光された光をほぼ平行光にすることで、光の指向性（直進性）を向上させることができる。
（２）スリット１１を受光素子１４の前方に配置することで、対向する発光素子１３以外の発光素子１３からの光を遮断することができ、また例えば太陽光などの外乱光の影響も少なくすることができる。
【００１６】
（３）（１），（２）より、発光素子１３、受光素子１４の配列ピッチを小さくすることができ、分解能の向上を図ることができる。
（４）従来の光学式タッチパネルにおいては、互いに対向する素子（発光素子・受光素子）以外の影響を受けないようにするため、配列された発光素子の発光をスキャンし、受光素子を１箇所ずつ有効にするといった処理を採用している（例えば、特許文献３参照）ものがあるが、（１），（２）よりそのような処理は不要となり、その分、回路構成の簡略化を図ることができる。
【００１７】
（５）発光素子１３の光の利用効率を比較例（従来例）より高めることができ、よってその分、発光素子１３に流す電流を減らすことが可能となり、発光素子１３の長寿命化を図ることができる。
（６）スリット１１はレンズなどのように光学的に透明な材料で形成する必要はなく、例えばＡＢＳ樹脂等の一般的な樹脂で簡易に成形できるため、安価に作製することができる。なお、貫通孔１２の形状を円錐台状とし、つまり貫通孔１２の内面を放物面ではなく、単純な円錐面としたことで、容易に作製でき、また発光素子１３や受光素子１４との位置決めも容易となる。
【００１８】
（７）発光側及び受光側のスリット１１を同一形状とし、同じものを用いるため、部品を共通化でき、この点でも安価に作製することができる。
次に、図５に示したスリットの構成について説明する。この例ではスリット１１’は全体として長尺の棒状体をなし、その棒状体に複数の貫通孔１２が形成されたアレイ（スリットアレイ）とされており、貫通孔１２は光学式タッチパネルにおける発光素子１３、受光素子１４の配列ピッチと同一ピッチで配列形成されている。
光学式タッチパネルにおける発光素子列、受光素子列と対応するスリット（スリットアレイ）１１’を作製して用いるようにすれば、組立の簡素化を図ることができ、その分、光学式タッチパネルのコストダウンに寄与することができる。このようなスリット１１’は例えば樹脂成形により容易に作製することができる。
【００１９】
図６は図５に示したようなスリット１１’を具備する光学式タッチパネルの要部構成を示したものであり、図中、４１はフロントフィルタを示し、４２はベゼル、４３は液晶表示装置等の画像表示装置を示す。画像表示装置４３上に対接して位置するフロントフィルタ４１の上面が操作面４１ａとされる。
発光素子１３及び受光素子１４はそれぞれ回路基板４４，４５上に実装されており、図６に示したように操作面４１ａを挟んで互いに対向するように配置されている。発光素子１３及び受光素子１４は操作面４１ａの縦横の辺にそれぞれ沿って所要数配列され、これら発光素子列及び受光素子列の前方にそれぞれスリット１１’が配置される。スリット１１’はこの例では回路基板４４，４５上にそれぞれ搭載されている。
【００２０】
図７は上述したスリット１１’を実際に設計した例の寸法、発光素子１３及び受光素子１４の配置位置を示したものであり、前述の従来例のスリット２１を対比用として併せて示している。なお、寸法単位はｍｍである。
図６ではスリット１１’をベゼル４２と別体とし、回路基板４４，４５上に搭載配置しているが、スリットをベゼルと一体形成することもできる。図８はこのようにスリットがベゼルと一体形成されている光学式タッチパネルの要部構成を示したものであり、図６と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、図９Ａ，Ｂはそれぞれ受光側、発光側を部分拡大し、斜視図で示したものである。
【００２１】
図８，９に示したように、この例ではベゼルは図５に示したような構造のスリットアレイが受光側、発光側にそれぞれ一体形成されてなるスリット一体ベゼル４２’とされており、このようなスリット一体ベゼル４２’を採用すれば、組立の簡素化をさらに図ることができ、光学式タッチパネルのコストダウンにさらに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明による光学式タッチパネル用スリットの一実施例の構成及び配置を説明するための図、Ａは受光側を示し、Ｂは発光側を示す。
【図２】発光素子の前方にスリットを配置した場合の光の進行を説明するための図、Ａは実施例を示し、Ｂは従来例を示す。
【図３】受光素子の前方にスリットを配置した場合の外乱光の遮断を説明するための図、Ａは実施例を示し、Ｂは従来例を示す。
【図４】受光素子の前方にスリットを配置した場合の外乱光の進行を説明するための図、Ａは実施例を示し、Ｂは従来例を示す。
【図５】アレイ状をなすこの発明による光学式タッチパネル用スリットの構成を示す斜視図。
【図６】図５に示したスリットを具備する光学式タッチパネルの構成を説明するための図。
【図７】図５に示したスリットの設計例を、従来例のスリットの設計例と対比して示した図。
【図８】スリットがベゼルに一体形成されたスリット一体ベゼルを具備する光学式タッチパネルの構成を示す図。
【図９】図８における要部の拡大斜視図、Ａは受光側を示し、Ｂは発光側を示す。
【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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