(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルの外周縁部の異なる位置に配置された発光部および受光部を備えた複数個の光学ユニットと、前記タッチパネルの外周縁部に配置されて前記発光部から出射された光をその出射方向へ反射させる再帰性の反射部とを有し、前記反射部で反射された光を前記受光部で受光するとともに、その受光が妨げられた位置を検出することにより前記タッチパネルのパネル面上の触れられた位置を示す座標を検出するタッチパネルの座標検出装置において、
前記発光部から出射された光と前記反射部で反射された光とが出入りする前記光学ユニットの出入り口の箇所に光を透過して異物の侵入を阻止する保護部材が設けられ、
前記保護部材は、光透過量が全面で略均一になるシェーディング処理が施されていることを特徴とするタッチパネルの座標検出装置。
【請求項２】
前記保護部材は、前記光が前記保護部材を透過するときに、前記保護部材で反射された光が前記受光部で受光されない方向に反射する向きに所定角度傾けて配置されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルの座標検出装置。
【請求項３】
前記保護部材は、透明であることを特徴とする請求項１又は２記載のタッチパネルの座標検出装置。
【請求項４】
前記保護部材は、ガラスにより形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のタッチパネルの座標検出装置。
【請求項５】
前記保護部材は、前記発光部から出射される光の波長域の光を透過して他の波長域の光の透過を抑制する光学特性を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のタッチパネルの座標検出装置。
【請求項６】
前記光学ユニットは、前記発光部から出射された光を拡散させる拡散レンズを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の座標検出装置。
【請求項７】
前記保護部材は、前記拡散レンズにより拡散された光の光量を全面で均一になるようにシェーディング処理が施されていることを特徴とする請求項６記載の座標検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タッチパネルの座標検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タッチパネルの座標検出装置としては様々な方式のものが知られている。その中で、発光部と受光部とを備えた２個の光学ユニットをタッチパネルの周縁部の異なる位置に配置し、さらに、発光部から出射された光をその出射方向へ反射させる反射部をタッチパネルの周縁部に配置した構造のタッチパネルが広く普及している。
【０００３】
このような光学ユニットと反射部とを備えたタッチパネルでは、発光部からの光がタッチパネルのパネル面に沿って平行に、かつ、扇状に出射され、その光は反射部で反射された後に発光部に向けて戻るとともに受光部で受光される。そして、パネル面上の或る位置を指などで触れることによりその位置を通過していた光が指で遮光され、２つの受光部上でそれぞれ光を受光しない箇所が発生し、その箇所を検出して演算することによりパネル面上の指などで触れた位置を示す座標が検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光学ユニットには、発光部から出射された光と反射部で反射された光とが出入りする出入り口が形成されている。この出入り口から光学ユニット内に塵や埃等の異物が侵入して発光部や受光部及びその他の光学部品に付着すると、反射部に向けて出射される光が不均一になったり、受光部での受光精度が低下したりし、座標検出の精度が低くなる。
【０００５】
また、出入り口から使用者の指や棒状部材等の異物が侵入すると、光学ユニット内の光学部品に指紋や油が付着することによって反射部に向けて出射される光が不均一になったり受光部での受光精度が低下し、さらには、光学部品が押されて位置ずれして受光部での受光精度が低下し、座標検出の精度が低くなる。
【０００６】
そこで本発明は、光学ユニットに形成されている光の出入り口から光学ユニット内への異物の侵入を防止し、精度の高い座標検出を行うことができるようにしたタッチパネルの座標検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、タッチパネルの外周縁部の異なる位置に配置された発光部および受光部を備えた複数個の光学ユニットと、前記タッチパネルの外周縁部に配置されて前記発光部から出射された光をその出射方向へ反射させる再帰性の反射部とを有し、前記反射部で反射された光を前記受光部で受光するとともに、その受光が妨げられた位置を検出することにより前記タッチパネルのパネル面上の触れられた位置を示す座標を検出するタッチパネルの座標検出装置において、前記発光部から出射された光と前記反射部で反射された光とが出入りする前記光学ユニットの出入り口の箇所に光を透過して異物の侵入を阻止する保護部材が設けられ、前記保護部材は、光透過量が全面で略均一になるシェーディング処理が施されている。
【０００８】
したがって、光学ユニットの出入り口に保護部材が設けられることにより、光学ユニット内への異物の侵入、例えば、塵や埃、使用者の指等の侵入が防止される。このため、光学ユニット内へ侵入した異物が発光部や受光部及びその他の光学部品に付着することや、異物が当たることによる光学部品の位置ずれが防止され、発光効率の低下や受光性能の低下が防止され、座標検出の精度が高くなる。一方、発光部から出射された光は保護部材を透過して反射部へ向けて進行し、反射部で反射された光は保護部材を透過して受光部で受光されるので、保護部材を設けることに伴う座標検出の精度低下は起こらない。
また、請求項１記載の発明では、保護部材が光透過量が全面で略均一になるシェーディング処理が施されているので、受光部での受光量が受光部の全域で均一になり、パネル面の周縁部の座標の検出精度が高くなる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記保護部材は、前記光が前記保護部材を透過するときに、前記保護部材で反射された光が前記受光部で受光されない方向に反射する向きに所定角度傾けて配置されている。
【００１０】
したがって、発光部から出射された光が保護部材を透過するとき、その光の一部が保護部材で反射されるが、反射された光は受光部で受光されない方向へ反射するので、保護部材での反射光が受光部で受光されることに伴う座標の誤検出が防止される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記保護部材は、透明である。
【００１２】
したがって、この保護部材は発光部から出射された光、反射部で反射された光の透過率が高くなり、座標検出の精度が高くなる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の発明において、前記保護部材は、ガラスにより形成されている。
【００１４】
したがって、ガラスは機械的強度が高いとともに平面度が高いので、このガラスを透過した光は拡散されにくく直進性を維持されるので受光部での受光精度が高くなり、座標の誤検出が防止される。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載の発明において、前記保護部材は、前記発光部から出射される光の波長域の光を透過して他の波長域の光の透過を抑制する光学特性を有する。
【００１８】
したがって、外乱光が光学ユニットの出入り口に向けて入ってきても、その外乱光は保護部材を透過することが抑制され、受光部での外乱光の誤検出が防止され、座標の検出精度が高くなる。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の座標検出装置において、前記光学ユニットは、前記発光部から出射された光を拡散させる拡散レンズを含むことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の座標検出装置において、前記保護部材は、前記拡散レンズにより拡散された光の光量を全面で均一になるようにシェーディング処理が施されていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、本発明の基本構成を示す概略図である。外形形状を四角形に形成されたタッチパネル１の外周縁部である２個所のコーナー部にはそれぞれ光学ユニット２が配置され、タッチパネル１の外周縁部である３辺の部分には反射部３が配置されている。反射部３には、シート内部に高密度の三面体キューブが配置され、入射光を光源方向へ反射させる再帰性反射シートが用いられている。２個の光学ユニット２には演算部４が接続され、この演算部４はインターフェース部５を介してパーソナルコンピュータ６に接続されている。
【００２０】
図２は光学ユニット２の内部構造を示す縦断側面図、図３はその底面図である。光学ユニット２には、第１保持プレート７と第２保持プレート８と筐体９と裏板１０とに囲まれた収納空間が形成されている。この収納空間内には、レーザー光を出射する発光部１１、発光部１１から出射されたレーザー光をタッチパネル１のパネル面１ａに対して平行に、かつ、扇状（ここでは、９０°）に拡散させる拡散レンズ１２、当たった光の１／２をまっすぐに透過させて残りの１／２を反射させるハーフミラー１３、入射された光を結像させる読取レンズ１４、反射部３で反射されたレーザー光を受光する受光部であるＣＣＤ１５等が収納されている。発光部１１には、この発光部１１を駆動制御する回路基板１６が接続されている。ＣＣＤ１５には、このＣＣＤ１５を駆動制御する回路基板１７が接続されている。
【００２１】
光学ユニット２には、収納空間の一端であって反射部３に対向する位置にレーザー光が出入りする出入り口１８が形成されている。この出入り口１８には、光を透過して異物（例えば、塵や埃、タッチパネル使用者の指や棒状部材等）の侵入を阻止する保護部材である透明なガラス板１９が設けられている。ガラス板１９は、反射部３へ向けて進行するレーザー光がガラス板１９を透過するときにこのガラス板１９で反射された光がＣＣＤ１５で受光されない方向に反射する向きに所定角度傾けて配置されている。ここでは、パネル面１ａに対する垂直方向に対して６°傾いている。
【００２２】
発光部１１を駆動制御する回路基板１６は第２保持プレート８に固定され、この第２保持プレート８は第１保持プレート７にネジ２０で固定されている。さらに、このネジ２０により板バネ２１が締付固定され、この板バネ２１により発光部１１が第２保持プレート８に押し付けられて位置決めされている。
【００２３】
また、第２保持プレート８には調整用長穴（図示せず）が２個形成され、第１保持プレート７にはこれらの調整用長穴と重なる位置に丸穴（図示せず）が形成されている。そして、先端部を丸穴に嵌合させるとともに偏心部を調整用長穴に嵌合させた偏心ピン（図示せず）を回転させることにより、第２保持プレート８を第１保持プレート７に対して位置調整することができ、これにより、発光部１１を位置調整することができる。
【００２４】
第１保持プレート７には、この第１保持プレート７を筐体９に固定するためのネジ（図示せず）を取り付ける２個の丸穴２２ａ、２２ｂが形成されている。一方の丸穴２２ａはネジと同径に形成され、他方の丸穴２２ｂはネジより大径に形成されている。さらに、第１保持プレート７には調整用長穴２２ｃが１個形成され、筐体９にはこの調整用長穴２２ｃと重なる位置に丸穴２３が形成されている。
そして、先端部を丸穴２３に嵌合させるとともに偏心部を調整用長穴２２ｃに嵌合させた偏心ピン（図示せず）を回転させることにより、丸穴２２ａに差し込まれたネジを中心に第１保持プレート７を回動させて位置調整することができ、これにより、発光部１１を位置調整することができる。
【００２５】
ＣＣＤ１５は回路基板１７に固定され、この回路基板１７がネジ２４により筐体９に固定されている。回路基板１７には、調整用長穴２５ａ、２５ｂが２個形成され、筐体９にはこれらの調整用長穴２５ａ、２５ｂと重なる位置に丸穴２６ａ、２６ｂが形成されている。そして、先端部を丸穴２６ａ、２６ｂに嵌合させるとともに偏心部を調整用長穴２５ａ、２５ｂに嵌合させた偏心ピン（図示せず）を回転させることにより、回路基板１７を筐体９に対して位置調整することができ、これにより、ＣＣＤ１５を位置調整することができる。
【００２６】
このような構成において、発光部１１から出射されたレーザー光が拡散レンズ１２で拡散され、拡散されたレーザー光はハーフミラー１３とガラス板１９とを透過して反射部３に向けて進行し、反射部３で反射された後に同じ光路上を進行して光学ユニット２側へ戻る。そして、光学ユニット２側へ戻り、ガラス板１９を透過してハーフミラー１３によりＣＣＤ１５側へ反射されたレーザー光がＣＣＤ１５で検出される。
【００２７】
このような状態のときに、パネル面１ａ上の或る位置を指などで触れるとその位置を通過していたレーザー光が指で遮光され、２つの光学ユニット２の各ＣＣＤ１５においてそれぞれ光を受光しない箇所が発生する。その箇所を検出したＣＣＤ１５の検出結果から演算部４で演算する（三角測量の原理に基づいて演算する）ことにより、指などで触れられた箇所の座標を検出する。
【００２８】
ここで、光学ユニット２の出入り口１８にガラス板１９が設けられているので、この出入り口１８から光学ユニット２内への異物の侵入、例えば、塵や埃、タッチパネル使用者の指や棒状部材等の侵入が防止される。このため、塵や埃、指紋等が発光部１１やＣＣＤ１５、その他の光学部品である拡散レンズ１２、ハーフミラー１３、読取レンズ１４等に付着することが防止され、さらに、侵入した異物が光学部品に当たることによるその光学部品の位置ずれが防止される。これにより、発光効率の低下や受光性能の低下が防止され、座標検出の精度が高くなる。
【００２９】
しかも、ガラス板１９は機械的強度が高いとともに平面度が高いので、このガラス板１９を透過したレーザー光は拡散されにくく直進性を維持されるのでＣＣＤ１５での受光精度が高くなり、座標の誤検出が防止される。
【００３０】
また、ガラス板１９は、パネル面１ａに対する垂直方向に対して６°傾けて配置されている。このため、ガラス板１９を透過して反射部３側へ進行するレーザー光がこのガラス板１９で反射されても、その反射光はＣＣＤ１５で受光されない方向へ反射されるので、ガラス板１９で反射されたレーザー光がＣＣＤ１５で検出されることが原因となる座標の誤検出が防止される。
【００３１】
ついで、本発明の第二の実施の形態を図４に基づいて説明する。なお、本実施の形態と第一の実施の形態との異なる点は、保護部材として、ガラス板１９に代えてシェーディング処理を施したガラス板１９ａを設けた点であり、タッチパネル１や光学ユニット２の構造は同じであるので、図１ないし図３を援用して説明する（以下、同様）。
【００３２】
ＣＣＤ１５に入射する光量は、拡散レンズ１２を介した発光部１１からの照射光の照度分布に大きく依存し、中央が高く角度が大きくなるにつれて低下する正規分布となっている。ＣＣＤ１５の出力は、中央が飽和状態になり大きく、角度の大きい両端部では極端に小さいので、座標検出の精度を向上させるために、中央の光量を周辺の出力レベルまで低減させ、一様な出力となるようにシェーディング処理する必要がある。
【００３３】
このシェーディング処理は、ガラス板１９ａの表面に、対向する一対の三日月形をシルク印刷することにより行われている。このシルク印刷によるシェーディング処理により、ガラス板１９ａにおけるレーザー光が透過する領域は、中央部において狭く、両端部に向かうにつれて広くなり、光透過量がガラス板１９ａの全面で略均一になっている。また、このシルク印刷は、清掃時などに剥げ落ちることを防止するため、ガラス板１９ａのハーフミラー１３に対向する面に施されている。さらに、ガラス板１９ａの表面は、反射光を低減させるために艶消し処理が施されている。
【００３４】
このような構成において、ガラス板１９ａにシルク印刷によるシェーディング処理が施されているので、ガラス板１９ａを透過するレーザー光の光量がガラス板１９ａの全面でほぼ均一になる。このため、ＣＣＤ１５の受光量がＣＣＤ１５の全域で略金一になり、パネル面１ａの周縁部における座標の検出精度が高くなる。
【００３５】
なお、シェーディング処理はシルク印刷に限らず、他の方法でもよく、例えば、第一の実施の形態で説明したガラス板１９に対向する一対の三日月形の板金を貼り付けるようにしてもよい。
【００３６】
ついで、本発明の第三の実施の形態を図５に基づいて説明する。本実施の形態は、第一、第二の実施の形態で説明したガラス板１９、１９ａに、図５のグラフで示すような光学特性を持たせたものである。この光学特性は、発光部１１から出射されるレーザー光の波長域（５４５ｎｍ）の光透過して他の波長域の光の透過を抑制するものである。
【００３７】
このような構成において、このような光学特性を有するガラス板１９、１９ａを使用することにより、外乱光が光学ユニット２の出入り口１８に向けて入ってきても、その外乱光はガラス板１９、１９ａを透過することが抑制され、ＣＣＤ１５での外乱光の誤検出が防止され、座標の検出精度が高くなる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明のタッチパネルの座標検出装置によれば、発光部から出射された光と反射部で反射された光とが出入りする光学ユニットの出入り口に保護部材が設けられているので、出入り口からの光学ユニット内への異物の侵入、例えば、塵や埃、使用者の指等の侵入を防止することができ、光学ユニット内へ侵入した異物が発光部や受光部及びその他の光学部品に付着することや、異物が当たることによる光学部品の位置ずれを防止でき、発光効率の低下や受光性能の低下を防止でき、座標検出の精度を高めることができる。
また、請求項１記載の発明のタッチパネルの座標検出装置によれば、保護部材に光透過量が全面で略均一になるシェーディング処理が施されているので、受光部での受光量を受光部の全域で均一にすることができ、パネル面の周縁部の座標の検出精度を高くすることができる。
【００３９】
請求項２記載の発明のタッチパネルの座標検出装置によれば、発光部から出射された光が保護部材を透過するときにその光の一部が保護部材で反射されるが、反射された光は受光部で受光されない方向へ反射されるので、保護部材での反射光が受光部で受光されることに伴う座標の誤検出を防止することができる。
【００４０】
請求項３記載の発明のタッチパネルの座標検出装置によれば、保護部材が透明に形成されているので、この保護部材は発光部から出射された光、反射部で反射された光の透過率が高くなり、座標検出の精度を高くすることができる。
【００４１】
請求項４記載の発明のタッチパネルの座標検出装置によれば、保護部材がガラスで形成されているので、ガラスは機械的強度が高いとともに平面度が高く、このガラスを透過した光は拡散されにくく直進性を維持されるので、受光部での受光精度が高くなり、座標の誤検出を防止することができる。
【００４３】
請求項５記載の発明のタッチパネルの座標検出装置によれば、保護部材が、発光部から出射される光の波長域の光を透過して他の波長域の光の透過を抑制する光学特性を有するので、外乱光が光学ユニットの出入り口に向けて入ってきても、その外乱光は保護部材を透過することが抑制されるので、受光部での外乱光の誤検出を防止でき、座標の検出精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の基本構成を示す概略図である。
【図２】光学ユニットの内部構造を示す縦断側面図である。
【図３】光学ユニットの内部構造を示す底面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態で使用されるガラス板を示す正面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態で使用されるガラス板の光学特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１      タッチパネル
１ａ    パネル面
２      光学ユニット
３      反射部
１１      発光部
１５      受光部
１８      出入り口
１９、１９ａ  保護部材
【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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