JP4097353B2

JP4097353B2 - Optical scanning touch panel

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Publication number: JP4097353B2
Application number: JP10066699A
Authority: JP
Inventors: 康秀岩本; 聡佐野; 文彦中沢; 伸康山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: JP2000293311A

Description

【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号公報等に提案されている。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反射光を検知し、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光再帰性反射体と、レーザ光等の光を出射する発光素子、出射された光を角度走査するポリゴンミラー等の光走査部、及び、その走査光の光再帰性反射体による反射光を受光する受光素子を含む複数の光学ユニットとを備えており、各光学ユニットにおいて、発光素子からの光を光走査部にて走査させ、その走査光の光再帰性反射体での反射光を再び光走査部で反射させ、その反射光を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，任意のペン等の指示物が存在する場合には、光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、各光学ユニットにおける光走査部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】
このような光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体の光再帰性反射特性が指示物の位置検出のＳ／Ｎ比に大きな影響を与えるが、この光再帰性反射特性は光の入射角に応じて変化する。よって、１種類の光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を用いている従来の光走査型タッチパネルでは、走査光の入射角によって光再帰性反射特性が悪くなることがあり、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比が低くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を設けることにより、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比を向上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。
【０００７】
本発明の他の目的は、走査光の入射角が略０度になるように光再帰性反射体を構成することにより、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比を向上できる光走査型タッチパネルを提供することにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、光再帰性反射体を保護する保護材を設けることにより、水分，粉塵等による光再帰性反射特性の劣化を防止できて、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比を向上できる光走査型タッチパネルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る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部及び該光走査部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部を有する複数の光学ユニットとを備え、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部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、前記光再帰性反射体は、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせて構成し、前記光再帰性反射体の表面に、前記光再帰性反射体を保護する保護材を設け、前記保護材の表面に光反射防止処理を施し、前記光再帰性反射体への走査光の任意の入射角に対して、前記保護材の光反射防止処理を最適化してあることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせており、例えば、光走査において入射角が小さい領域には入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設け、光走査において入射角が大きい領域には入射角が大きい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設けている。よって、入射角に応じて最適な光再帰性反射特性を有することができ、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
また請求項１の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体を保護する保護材を設けており、光再帰性反射体が水分，粉塵等から保護される。
さらに請求項１の光走査型タッチパネルにあっては、保護材の表面に光反射防止処理を施しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
しかも請求項１の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体での任意の入射角に対して、保護材の光反射防止処理を最適化しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
【００１１】
請求項２に係る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部及び該光走査部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部を有する複数の光学ユニットとを備え、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部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、前記光再帰性反射体の一部は、走査光の入射角が実質的に０度になるように、その入射面を傾斜させ、前記光再帰性反射体の表面に、前記光再帰性反射体を保護する保護材を設け、前記保護材の表面に光反射防止処理を施し、前記光再帰性反射体への走査光の任意の入射角に対して、前記保護材の光反射防止処理を最適化してあることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体への入射角が実質的に０度になるようにしており、光走査において入射角が大きい領域にあっても入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設けて、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
また請求項２の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体を保護する保護材を設けており、光再帰性反射体が水分，粉塵等から保護される。
さらに請求項２の光走査型タッチパネルにあっては、保護材の表面に光反射防止処理を施しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
しかも請求項２の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体での任意の入射角に対して、保護材の光反射防止処理を最適化しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
【００１３】
請求項３に係る光走査型タッチパネルは、請求項１または２において、前記保護材は、走査光の向きを変える偏向機能を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の光走査型タッチパネルにあっては、保護材は、走査光の向きを変える偏向機能を有しており、保護材によって光再帰性反射体に対する入射角を調整して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
【００１５】
請求項４に係る光走査型タッチパネルは、指示物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長方形の一辺の両端の外側に設けた発光素子及び受光素子を夫々有する複数の光学ユニットと、前記長方形の一辺を除く三辺の外側に設けた光再帰性反射体とを備え、前記発光素子から出射された光に基づく走査光の前記光再帰性反射体での反射光を前記受光素子にて受光する光走査型タッチパネルにおいて、前記光再帰性反射体は、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせて構成し、前記光再帰性反射体の表面に、前記光再帰性反射体を保護する保護材を設け、前記保護材の表面に光反射防止処理を施し、前記光再帰性反射体への走査光の任意の入射角に対して、前記保護材の光反射防止処理を最適化してあることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体を保護する保護材を設けており、光再帰性反射体が水分，粉塵等から保護される。
さらに請求項４の光走査型タッチパネルにあっては、保護材の表面に光反射防止処理を施しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
しかも請求項４の光走査型タッチパネルにあっては、光再帰性反射体での任意の入射角に対して、保護材の光反射防止処理を最適化しており、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図れる。
【００２１】
【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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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光再帰性反射体としての再帰性反射シート７が、筐体８に固定された態様で設けられている。本発明では、この再帰性反射シート７は、光再帰性反射特性が異なる２種類の再帰性反射シート７ａ，７ｂを組み合わせて構成されている。入射角が小さくなる領域（左側の辺の全域及び上下両側の辺の光学ユニット１ａ，１ｂに近い右側の領域）には、入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する低入射角用の再帰性反射シート７ａが設けられ、入射角が大きくなる領域（上下両側の辺の光学ユニット１ａ，１ｂから遠い左側の領域）には、入射角が大きい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する高入射角用の再帰性反射シート７ｂが設けられている。これらの再帰性反射シート７ａ，７ｂの詳細については後述する。
【００２５】
図２は、光学ユニット１ａ，１ｂにおける光学系の構成及び光路を示す斜視図である。両光学ユニット１ａ，１ｂは同じ光学系を有している。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（７ａ，７ｂ）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スリット１４ａを有するスリット板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（７ａ，７ｂ）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、これらの各光学部材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。
【００２６】
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（７ａ，７ｂ）に投射される。そして、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）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で集束されてスリット板１４のスリット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投射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。
【００２７】
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の動作を制御して各光学ユニット１ａ，１ｂにおける光走査開始を同期させる走査同期制御回路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での算出結果等を表示する表示装置である。
【００２８】
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。
【００２９】
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、受光素子１３に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（７ａ）の先端部分で反射される位置（Ｐｓ）に至って実質的な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（７ａ）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（７ａ，７ｂ）により反射される。
【００３０】
次に、本発明の特徴部分をなす再帰性反射シート７について説明する。図３は、本発明の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図である。再帰性反射シート７は、前述したように、低入射角用の再帰性反射シート７ａと高入射角用の再帰性反射シート７ｂとで構成されており、図３に示すように、入射角が０度から３０度の領域には低入射角用の再帰性反射シート７ａが設けられ、入射角が３０度を超える（最大６０度）の領域には高入射角用の再帰性反射シート７ｂが設けられている。
【００３１】
図４は、両再帰性反射シート７ａ，７ｂにおける光再帰性反射特性を示すグラフである。図４において、横軸は入射角（度）、縦軸は反射光糧（μＷ）を表しており、●−●は低入射角用の再帰性反射シート７ａの光再帰性反射特性、○−○は高入射角用の再帰性反射シート７ｂの光再帰性反射特性を示している。図４から、低入射角用の再帰性反射シート７ａは入射角が増加するにつれて光再帰性反射特性が低下し、高入射角用の再帰性反射シート７ｂは入射角が５０度程度まで増加するにつれて光再帰性反射特性が上昇し、入射角が約３０度である場合に、両再帰性反射シート７ａ，７ｂの光再帰性反射特性が一致することが分かる。よって、図３に示すように、入射角が０度から３０度までの領域では低入射角用の再帰性反射シート７ａを使用し、入射角が３０度より大きい領域では高入射角用の再帰性反射シート７ｂを使用することにより、指示物Ｓの位置検出のＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【００３２】
図５は、両再帰性反射シート７ａ，７ｂの境界部分の拡大図である。この境界部分では、光走査順序が早い方の再帰性反射シート７ａが遅い方の再帰性反射シート７ｂの上方になるように両再帰性反射シート７ａ，７ｂが重なり合っている。よって、境界部分で両再帰性反射シート７ａ，７ｂを重ね合わせているので、この境界部分において反射光を検出できなくなる事態を防止できる。このような境界部分の構成は、走査光のビームサイズが小さい場合には特に必要である。なお、境界部分で隣合う再帰性反射シート７ａ，７ｂの間に空隙が生じないようにしておけば良く、図６に示すように両再帰性反射シート７ａ，７ｂが接するような境界部分の構成であっても良い。
【００３３】
なお、上述した例では、光再帰性反射特性が異なる２種類の再帰性反射シート７ａ，７ｂの組合せにて光再帰性反射体を構成したが、光再帰性反射特性が異なる３種類以上の再帰性反射シートを組み合わせて光再帰性反射体を構成しても良いことは勿論である。
【００３４】
図７，図８は、本発明の他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図，断面図である。図７，図８において、図３，図５と同一部分には同一番号を付している。この例では、筐体８の溝８ａにガイドされ、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）を覆うように、フッ素テフロン系樹脂からなる保護カバー２１が設けられている。
【００３５】
このような保護カバー２１を設けることにより、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）が水分，粉塵等に対して保護されるので、水分，粉塵等の付着による再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）の特性の劣化を防止することが可能である。
【００３６】
このような保護カバー２１をほとんど全ての光が通過して再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）から十分な光量の反射光が得られるように、保護カバー２１の表面には反射防止処理を施しておくことが好ましい。図９は、この反射防止処理を示す断面図であり、例えば、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）の光入射面に反射防止膜２２が形成されている。このような反射防止処理を施しておくことにより、走査光の保護カバー２１表面での反射を防止でき、その反射に伴う再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）での反射光のレベル低下を抑制でき、Ｓ／Ｎ比の向上につながる。
【００３７】
このような反射防止処理（反射防止膜２２の形成）にあって、反射防止膜２２での走査光の光路長がλ／４（λ：走査光の波長）になるように反射防止膜２２の膜厚を制御することにより、任意の入射角に対して反射防止特性を最適に設定することができる。よって、Ｓ／Ｎ比が低い（反射光量が少ない）入射角に対する反射防止特性が最適化するように、例えば図４に示すような特性を有する低入射角用の再帰性反射シート７ａを使用する場合にその反射光量が少なくなる１５〜３０度の入射角の範囲で反射防止特性の最適化を図るようにした場合、その入射角での指示物Ｓの位置検出のＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【００３８】
図１０は、本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図、図１１は、図１０の部分拡大図である。図１０，図１１において、図７，図８と同一部分には同一番号を付している。この例では、走査光の入射角が大きくなる（３０度を超える）領域にあっては、入射角が略０度になるように傾斜させて複数の低入射角用の再帰性反射シート７ａを設けている。これらの各再帰性反射シート７ａは、５〜６ｍｍ程度のピッチで列状に配設された各支持材２３で固定されている。なお、入射角が小さい（３０度以下）領域における構成は、図７，図８に示した例と同じである。
【００３９】
このような例では、本来であれば入射角が大きくなるような領域においても、再帰性反射シート７（７ａ）への入射角を略０度にでき、指示物Ｓの位置検出のＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【００４０】
図１２は、本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図、図１３は、図１２の部分拡大断面図である。図１２，図１３において、図７，図８と同一部分には同一番号を付している。この例では、光再帰性反射体としてすべての領域において低入射角用の再帰性反射シート７ａが設けられており、入射角が大きくなる（３０度を超える）領域にあって、低入射角用の再帰性反射シート７ａの上面を、光の偏向機能を有する偏向機能付き保護カバー２４で覆っている。この偏向機能付き保護カバー２４は、例えばプリズムシートを使用できる。なお、入射角が小さい（３０度以下）領域における構成は、図７，図８に示した例と同じである。
【００４１】
このように構成した場合には、本来であれば入射角が大きくなるような領域においても、図１３に示すように偏向機能付き保護カバー２４によって、再帰性反射シート７（７ａ）への入射角を略０度にでき、指示物Ｓの位置検出のＳ／Ｎ比を向上することが可能である。
【００４２】
最後に、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１４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１４では光学ユニット１ａ，１ｂ、再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ），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。
【００４３】
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。
【００４４】
なお、図１４において、θ00，φ00は走査基準線から各受光素子までの角度を、θ０，φ０は走査基準線から再帰性反射シート７（７ａ，７ｂ）の端部までの角度を、θ１，φ１は走査基準線から指示物Ｓの基準線側端部までの角度を、θ２，φ２は走査基準線から指示物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。
【００４５】
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１４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。
【００４６】
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１５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。
Ｐｘ（θ，φ）＝（ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（１）
Ｐｙ（θ，φ）＝（ｔａｎθ・ｔａｎφ）÷（ｔａｎθ＋ｔａｎφ）×Ｌ …（２）
【００４７】
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１６に示すように、指示物Ｓ（指）のエッジ部の４点（図１６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１６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。
Ｐｃｘ（θ，φ）＝Ｐｃｘ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（３）
Ｐｃｙ（θ，φ）＝Ｐｃｙ（θ１＋ｄθ／２，φ１＋ｄφ／２）…（４）
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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１７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）
【００５１】
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）
【００５２】
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。
【００５３】
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１８は、この断面長計測の原理を示す模式図である。図１８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）
【００５４】
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。

【００５５】
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。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、光再帰性反射特性が異なる複数の光再帰性反射体を組み合わせるようにしたので、入射角に応じて最適な光再帰性反射特性を有することができ、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能である。
【００５７】
また、光走査における入射角が大きい領域において光再帰性反射体への入射角が実質的に０度になるようにしたので、本来は入射角が大きい領域にあっても入射角が小さい場合に最も強い光再帰性反射特性を有する光再帰性反射体を設けることができ、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能である。
【００５８】
また、光再帰性反射体を保護する保護材を設けるようにしたので、光再帰性反射体を水分，粉塵等から保護することが可能である。
【００５９】
また、保護材の表面に光反射防止処理を施すようにしたので、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能である。
【００６０】
また、光再帰性反射体での任意の入射角に対して、保護材の光反射防止処理を最適化するようにしたので、保護材の表面での反射による光量低下を抑制して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能である。
【００６１】
また、保護材が、光の向きを変える偏向機能を有するようにしたので、保護材によって光再帰性反射体に対する入射角を調整して、指示物の位置検出のＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能である。
【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】光学ユニットにおける光学系の構成及び光路を示す斜視図である。
【図３】本発明の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図である。
【図４】２種類の再帰性反射シートの光再帰性反射特性を示すグラフである。
【図５】２種類の再帰性反射シートの境界部分の拡大図である。
【図６】２種類の再帰性反射シートの境界部分の拡大図である。
【図７】本発明の他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す断面図である。
【図９】保護カバーの反射防止処理を示す断面図である。
【図１０】本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【図１２】本発明の更に他の光走査型タッチパネルの主要部の構成を示す模式図である。
【図１３】図１２の部分拡大断面図である。
【図１４】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１５】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１６】指示物及び遮断範囲を示す模式図である。
【図１７】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１８】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
５ＭＰＵ
７再帰性反射シート
７ａ低入射角用の再帰性反射シート
７ｂ高入射角用の再帰性反射シート
８筐体
１０表示画面（座標面）
１１発光素子
１３受光素子
１５ポリゴンミラー
２１保護カバー
２２反射防止膜
２３支持材
２４偏向機能付き保護カバー
Ｓ指示物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning touch panel that optically detects the position of an indicator on a display screen.
[0002]
[Prior art]
With the spread of computer systems such as personal computers mainly, new information can be input by instructing on the display screen of a display device on which information is displayed by the computer system with a human finger or a specific indicator, Devices that give various instructions to a computer system are used.
[0003]
When an input operation is performed on the information displayed on the display screen of a display device such as a personal computer by a touch method, it is necessary to detect the contact position (indicated position) on the display screen with high accuracy. . As an example of a method for detecting the indicated position on the display screen as such a coordinate plane, an optical position detection method is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5428. In this method, optical retroreflectors are arranged on both side frames of the display screen, the reflected light from the optical retroreflector of the angle-scanned laser beam is detected, and from the timing when the light beam is blocked by a finger or a pen. The presence angle of the finger or pen is obtained, and the position coordinates are detected from the obtained angle by the principle of triangulation. In this method, the number of parts is small and detection accuracy can be maintained, and the position of a finger, an arbitrary pen, or the like can be detected.
[0004]
Such an optical scanning touch panel that detects a position by using scanning light generally includes an optical retroreflector provided outside the display screen, a light emitting element that emits light such as laser light, and the emitted light. An optical scanning unit such as a polygon mirror for angle scanning, and a plurality of optical units including a light receiving element for receiving reflected light of the scanning light by a light retroreflector. The light is scanned by the optical scanning unit, the reflected light from the optical retroreflector of the scanned light is reflected again by the optical scanning unit, and the reflected light is received by the light receiving element. When an indicator such as a finger or an arbitrary pen exists in the scanning light path, the light reflected by the light retroreflector is not received by the light receiving element. Therefore, the positions of these indicators can be detected based on the scanning angle of the optical scanning unit in each optical unit and the light reception result of the light receiving element.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such an optical scanning touch panel, the light retroreflective property of the light retroreflector greatly affects the S / N ratio of the position detection of the indicator. It changes according to the incident angle. Therefore, in a conventional optical scanning touch panel using an optical retroreflector having one kind of optical retroreflective property, the optical retroreflective property may be deteriorated depending on the incident angle of the scanning light. There is a problem that the S / N ratio of position detection becomes low.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and is provided with a plurality of light retroreflectors having different light retroreflective characteristics, whereby an optical scanning type capable of improving the S / N ratio of the position detection of an indicator. An object is to provide a touch panel.
[0007]
Another object of the present invention is to provide an optical scanning touch panel that can improve the S / N ratio of the position detection of an indicator by configuring the optical retroreflector so that the incident angle of the scanning light is approximately 0 degrees. It is to provide.
[0008]
Still another object of the present invention is to provide a protective material for protecting the light retroreflector, thereby preventing deterioration of the light retroreflective characteristics due to moisture, dust, etc. An object of the present invention is to provide an optical scanning touch panel capable of improving the ratio.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An optical scanning touch panel according to claim 1 includes an optical retroreflector provided outside a predetermined region, an optical scanning unit that angularly scans light in a plane substantially parallel to the predetermined region, and the optical scanning A plurality of optical units having a light receiving portion for receiving the reflected light of the scanning light by the optical retroreflector, and corresponding to a scanning angle of a scanning light blocking position formed by an indicator in the predetermined region In the optical scanning touch panel that detects based on the light reception output of the light receiving unit, the optical retroreflector is configured by combining a plurality of optical retroreflectors having different optical retroreflection characteristics , and the optical retroreflectivity A protective material that protects the light retroreflector is provided on the surface of the reflector, and an antireflection treatment is applied to the surface of the protective material, with respect to an arbitrary incident angle of scanning light to the light retroreflector. Optimal anti-reflection treatment of the protective material It characterized that you have.
[0010]
In the optical scanning touch panel according to claim 1, a plurality of optical retroreflectors having different optical retroreflection characteristics are combined. For example, when the incident angle is small in a region where the incident angle is small in optical scanning. A light retroreflector having the strongest light retroreflective property is provided, and a light retroreflector having the strongest light retroreflective property is provided in a region where the incident angle is large in light scanning when the incident angle is large. Yes. Therefore, the optical retroreflective characteristic can be obtained according to the incident angle, and the S / N ratio for detecting the position of the indicator can be improved.
In the optical scanning touch panel according to the first aspect, a protective material for protecting the optical retroreflector is provided, and the optical retroreflector is protected from moisture, dust and the like.
Furthermore, in the optical scanning touch panel according to claim 1, the surface of the protective material is subjected to an anti-reflection treatment, and a decrease in the amount of light due to reflection on the surface of the protective material is suppressed, thereby detecting the position of the indicator. The / N ratio can be improved.
Moreover, in the optical scanning touch panel according to claim 1, the antireflection treatment of the protective material is optimized for an arbitrary incident angle on the optical retroreflector, and the reflection by the surface of the protective material is performed. It is possible to improve the S / N ratio for detecting the position of the pointing object by suppressing the decrease in the amount of light.
[0011]
An optical scanning touch panel according to claim 2 includes an optical retroreflector provided outside a predetermined region, an optical scanning unit that angularly scans light within a plane substantially parallel to the predetermined region, and the optical scanning A plurality of optical units having a light receiving portion for receiving the reflected light of the scanning light by the optical retroreflector, and corresponding to a scanning angle of a scanning light blocking position formed by an indicator in the predetermined region In the optical scanning type touch panel that detects based on the light reception output of the light receiving unit, a part of the optical retroreflector tilts the incident surface so that the incident angle of the scanning light is substantially 0 degree. And providing a protective material for protecting the light retroreflector on the surface of the light retroreflector, applying a light antireflection treatment to the surface of the protective material, and applying scanning light to the light retroreflector. Anti-reflection treatment of the protective material for any incident angle It characterized that you have optimized.
[0012]
In the optical scanning touch panel according to claim 2, the incident angle to the optical retroreflector is substantially 0 degree, and the incident angle is small even in a region where the incident angle is large in the optical scanning. When it is small, a light retroreflector having the strongest light retroreflective characteristic can be provided to improve the S / N ratio for detecting the position of the indicator.
In the optical scanning touch panel according to the second aspect, a protective material for protecting the optical retroreflector is provided, and the optical retroreflector is protected from moisture, dust and the like.
Furthermore, in the optical scanning touch panel according to claim 2, the surface of the protective material is subjected to an anti-reflection treatment, and a decrease in the amount of light due to reflection on the surface of the protective material is suppressed, thereby detecting the position of the indicator. The / N ratio can be improved.
In addition, in the optical scanning touch panel according to claim 2, the light reflection preventing treatment of the protective material is optimized for an arbitrary incident angle on the optical retroreflector, and the reflection by the surface of the protective material is caused. It is possible to improve the S / N ratio for detecting the position of the pointing object by suppressing the decrease in the amount of light.
[0013]
An optical scanning touch panel according to a third aspect is the optical scanning touch panel according to the first or second aspect, wherein the protective material has a deflection function for changing the direction of the scanning light .
[0014]
In the optical scanning touch panel according to claim 3, the protective material has a deflection function of changing the direction of the scanning light, and the incident angle of the light retroreflector is adjusted by the protective material to The S / N ratio for position detection can be improved.
[0015]
The optical scanning touch panel according to claim 4 includes a plurality of optical elements each having a light emitting element and a light receiving element provided outside both ends of one side of a rectangle which is a range of a plane defined as a target area for touching with an indicator. A unit and a light retroreflector provided outside the three sides excluding one side of the rectangle, and the reflected light from the light retroreflector of the scanning light based on the light emitted from the light emitting element In the optical scanning touch panel that receives light with a light receiving element, the optical retroreflector is configured by combining a plurality of optical retroreflectors having different optical retroreflective characteristics, and on the surface of the optical retroreflector, A protective material for protecting the light retroreflector is provided, the surface of the protective material is subjected to an antireflection treatment, and an arbitrary incident angle of the scanning light to the light retroreflector is measured. Optimal anti-reflection treatment It characterized that you have.
[0016]
In the optical scanning touch panel according to the fourth aspect, a protective material for protecting the optical retroreflector is provided, and the optical retroreflector is protected from moisture, dust and the like.
Further, in the optical scanning type touch panel according to claim 4, the surface of the protective material is subjected to an anti-reflection treatment, and a decrease in the amount of light due to reflection on the surface of the protective material is suppressed, thereby detecting the position of the indicator. The / N ratio can be improved.
In addition, in the optical scanning touch panel according to claim 4, the light reflection preventing treatment of the protective material is optimized for an arbitrary incident angle of the light retroreflector, and the reflection by the surface of the protective material is performed. It is possible to improve the S / N ratio for detecting the position of the pointing object by suppressing the decrease in the amount of light.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an optical scanning touch panel according to the present invention.
[0022]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a rectangular display screen such as a CRT or flat display panel (PDP, LCD, EL, etc.), a projection type video display device, etc. in an electronic device such as a personal computer. (Plasma display) display screen.
[0023]
For example, both corners of one short side (right side in the present embodiment) of the rectangular display screen 10 which is a range of a plane defined as a target area to be touched by an indicator S such as a finger or a pen. Optical units 1a and 1b each having an optical system including a light emitting element, a light receiving element, a polygon mirror, various lenses, and the like are provided outside.
[0024]
In addition, a retroreflective sheet 7 as a light retroreflector is fixed to the housing 8 on the three sides excluding the right side of the display screen 10, that is, on the outer sides of the upper and lower sides and the left side. Is provided. In the present invention, the retroreflective sheet 7 is configured by combining two types of

retroreflective sheets

7a and 7b having different light retroreflective characteristics. In the region where the incident angle is small (the entire region on the left side and the right region close to the optical units 1a and 1b on both the upper and lower sides), the low incident angle having the strongest light retroreflective characteristics when the incident angle is small. The retroreflective sheet 7a is provided, and the region where the incident angle is large (the left region far from the optical units 1a and 1b on the upper and lower sides) has the strongest light retroreflective characteristic when the incident angle is large. Is provided with a retroreflective sheet 7b for high incident angles. Details of these

retroreflective sheets

7a and 7b will be described later.
[0025]
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the optical system and the optical path in the optical units 1a and 1b. Both optical units 1a and 1b have the same optical system. The optical units 1a and 1b include a light emitting element 11 formed of a laser diode (LD) that emits infrared laser light, a collimation lens 12 for making the laser light from the light emitting element 11 parallel light, and a retroreflective sheet 7 ( 7a and 7b), a light receiving element 13 composed of a photodiode (PD) for receiving reflected light, a slit plate 14 having a slit 14a for limiting incident light to the light receiving element 13, and a laser from the light emitting element 11. The projection light from the collimation lens 12 to the polygon mirror 15 is limited by, for example, a quadrangular prism-shaped polygon mirror 15 for angle scanning of light and the aperture 16a, and the retroreflective sheet 7 (7a, 7a, 7a, An aperture mirror 16 for reflecting the reflected light from 7b) toward the light receiving element 13, and an aperture mirror; It comprises a condenser lens 17 for focusing the light reflected at 16, a motor 18 for rotating the polygon mirror 15, an optical unit main body 19 for fixing the mounting of these optical members.
[0026]
The laser light emitted from the light emitting element 11 is collimated by the collimation lens 12, passes through the aperture 16 a of the aperture mirror 16, and then is in-plane substantially parallel to the display screen 10 by the rotation of the polygon mirror 15. Is projected on the retroreflective sheet 7 (7a, 7b). Then, the reflected light from the retroreflective sheet 7 (7a, 7b) is reflected by the polygon mirror 15 and the aperture mirror 16, and then converged by the condenser lens 17 and passes through the slit 14a of the slit plate 14, The light enters the light receiving element 13. However, when the indicator S is present in the scanning light path, the projected light is blocked, and thus the reflected light does not enter the light receiving element 13.
[0027]
Each optical unit 1a, 1b includes light emitting element driving circuits 2a, 2b for driving each light emitting element 11, light receiving signal detection circuits 3a, 3b for converting the amount of light received by each light receiving element 13 into an electric signal, and each polygon mirror. A scanning synchronization control circuit 4 that controls the operation of 15 and synchronizes the start of optical scanning in each of the optical units 1a and 1b is connected. Reference numeral 5 denotes an MPU that calculates the position and size of the indicator S and controls the operation of the entire apparatus. Reference numeral 5 denotes a display device that displays a calculation result of the MPU 5 and the like.
[0028]
The MPU 5 sends a drive control signal to the light emitting element driving circuits 2a and 2b, and the light emitting element driving circuits 2a and 2b are driven in accordance with the drive control signal, so that the light emitting operation of each light emitting element 11 is controlled. The light reception signal detection circuits 3 a and 3 b send the light reception signals from the respective light receiving elements 13 to the MPU 5. The MPU 5 calculates the position and size of the indicator S based on the light reception signal from each light receiving element 13 and displays the calculation result on the display device 6. The display device 6 can also serve as the display screen 10.
[0029]
In the optical scanning touch panel of the present invention, as shown in FIG. 1, for example, the optical unit 1b will be described. From the position where the projection light from the optical unit 1b is incident on the light receiving element 13, FIG. The position is scanned in the counterclockwise direction above, and reaches the position (Ps) reflected by the tip portion of the retroreflective sheet 7 (7a), and becomes a substantial scanning start position. And until the position (P1) reaching one end of the indicator S is reflected by the retroreflective sheet 7 (7a), it is blocked by the indicator S until the position (P2) reaching the other end of the indicator S. Then, the light is reflected by the retroreflective sheet 7 (7a, 7b) until the subsequent scanning end position (Pe).
[0030]
Next, the retroreflective sheet 7 constituting the characteristic part of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the main part of the optical scanning touch panel of the present invention. As described above, the retroreflective sheet 7 is composed of a retroreflective sheet 7a for a low incident angle and a retroreflective sheet 7b for a high incident angle. As shown in FIG. A retroreflective sheet 7a for a low incident angle is provided in a region from 0 to 30 degrees, and a retroreflective sheet 7b for a high incident angle is provided in a region where the incident angle exceeds 30 degrees (maximum 60 degrees). Is provided.
[0031]
FIG. 4 is a graph showing the light retroreflective characteristics of both

retroreflective sheets

7a and 7b. In FIG. 4, the horizontal axis represents the incident angle (degrees), and the vertical axis represents the reflected light (μW). ●-● represents the retroreflective characteristic of the retroreflective sheet 7a for a low incident angle. The circles indicate the light retroreflective characteristics of the retroreflective sheet 7b for high incident angles. From FIG. 4, the retroreflective sheet 7 a for low incident angles has a light retroreflective characteristic that decreases as the incident angle increases, and the retroreflective sheet 7 b for high incident angles increases the incident angle to about 50 degrees. It can be seen that the light retroreflective properties of both

retroreflective sheets

7a and 7b match when the light retroreflective property increases and the incident angle is about 30 degrees. Therefore, as shown in FIG. 3, the retroreflective sheet 7a for the low incident angle is used in the region where the incident angle is 0 degree to 30 degrees, and the recursive for the high incident angle is used in the region where the incident angle is larger than 30 degrees. By using the reflective sheet 7b, it is possible to improve the S / N ratio of the position detection of the indicator S.
[0032]
FIG. 5 is an enlarged view of the boundary portion between the two

retroreflective sheets

7a and 7b. At this boundary portion, the

retroreflective sheets

7a and 7b are overlapped so that the retroreflective sheet 7a with the earlier optical scanning order is positioned above the retroreflective sheet 7b with the slower light scanning order. Therefore, since both the

retroreflective reflection sheets

7a and 7b are overlapped at the boundary portion, it is possible to prevent a situation where the reflected light cannot be detected at the boundary portion. Such a configuration of the boundary portion is particularly necessary when the beam size of the scanning light is small. In addition, it is sufficient that no gap is formed between the

retroreflective sheets

7a and 7b adjacent to each other at the boundary portion, and the configuration of the boundary portion such that both the

retroreflective sheets

7a and 7b are in contact with each other as shown in FIG. It may be.
[0033]
In the above-described example, the light retroreflector is configured by combining two types of

retroreflective sheets

7a and 7b having different light retroreflective characteristics. Of course, the light retroreflector may be configured by combining the reflective sheets.
[0034]
7 and 8 are a schematic view and a cross-sectional view showing a configuration of a main part of another optical scanning touch panel according to the present invention. 7 and 8, the same parts as those in FIGS. 3 and 5 are denoted by the same reference numerals. In this example, a protective cover 21 made of fluorine Teflon resin is provided so as to be guided by the groove 8a of the housing 8 and cover the retroreflective sheet 7 (7a, 7b).
[0035]
By providing such a protective cover 21, the retroreflective sheet 7 (7 a, 7 b) is protected against moisture, dust, etc., so the retroreflective sheet 7 (7 a, 7 b) due to adhesion of moisture, dust, etc. ) Can be prevented from deteriorating.
[0036]
Antireflection treatment is applied to the surface of the protective cover 21 so that almost all light passes through the protective cover 21 and a sufficient amount of reflected light is obtained from the retroreflective sheet 7 (7a, 7b). It is preferable to keep it. FIG. 9 is a cross-sectional view showing this antireflection treatment. For example, an antireflection film 22 is formed on the light incident surface of the retroreflective sheet 7 (7a, 7b). By performing such an antireflection treatment, reflection of the scanning light on the surface of the protective cover 21 can be prevented, and a reduction in the level of reflected light on the retroreflective sheet 7 (7a, 7b) due to the reflection is suppressed. This leads to an improvement in the S / N ratio.
[0037]
In such an antireflection treatment (formation of the antireflection film 22), the antireflection film 22 is formed so that the optical path length of the scanning light in the antireflection film 22 is λ / 4 (λ: the wavelength of the scanning light). By controlling the film thickness, the antireflection characteristic can be set optimally for an arbitrary incident angle. Therefore, for example, the low reflection angle retroreflective sheet 7a having the characteristics shown in FIG. 4 is used so that the antireflection characteristics with respect to the incident angle with a low S / N ratio (the amount of reflected light is small) are optimized. In this case, when the antireflection characteristic is optimized in the range of the incident angle of 15 to 30 degrees where the amount of reflected light is reduced, the S / N ratio of the position detection of the indicator S at the incident angle is improved. It is possible.
[0038]
FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the main part of still another optical scanning touch panel of the present invention, and FIG. 11 is a partially enlarged view of FIG. 10 and 11, the same parts as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals. In this example, in a region where the incident angle of the scanning light is large (greater than 30 degrees), a plurality of retroreflective sheets 7a for low incident angles are tilted so that the incident angle is approximately 0 degrees. Provided. Each of these retroreflection sheets 7a is fixed by each support member 23 arranged in a line at a pitch of about 5 to 6 mm. The configuration in the region where the incident angle is small (30 degrees or less) is the same as the example shown in FIGS.
[0039]
In such an example, the incident angle to the retroreflective sheet 7 (7a) can be made substantially 0 degrees even in a region where the incident angle is large, and the S / N for detecting the position of the indicator S can be reduced. It is possible to improve the ratio.
[0040]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of still another optical scanning touch panel of the present invention, and FIG. 13 is a partially enlarged sectional view of FIG. 12 and 13, the same parts as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals. In this example, the retroreflective sheet 7a for low incident angles is provided in all regions as a light retroreflector, and is in a region where the incident angle is large (greater than 30 degrees), for low incident angles. The upper surface of the retroreflective sheet 7a is covered with a protective cover 24 with a deflecting function having a light deflecting function. For example, a prism sheet can be used for the protective cover 24 with a deflection function. The configuration in the region where the incident angle is small (30 degrees or less) is the same as the example shown in FIGS.
[0041]
In such a configuration, even in a region where the incident angle is originally large, the incident angle to the retroreflective sheet 7 (7a) by the protective cover 24 with a deflection function as shown in FIG. Thus, the S / N ratio for detecting the position of the indicator S can be improved.
[0042]
Finally, the calculation operation of the position and size of the pointing object S by the optical scanning touch panel of the present invention will be described. FIG. 14 is a schematic diagram showing an implementation state of the optical scanning touch panel. However, in FIG. 14, components other than the optical units 1a and 1b, the retroreflective sheet 7 (7a and 7b), and the display screen 10 are not shown. Moreover, the case where a finger is used as the pointing object S is shown.
[0043]
The MPU 5 controls the polygon control circuit 4 to rotate the polygon mirrors 15 in the optical units 1a and 1b, thereby angle-scanning the laser beams from the light emitting elements 11. As a result, the reflected light from the retroreflective sheet 7 enters each light receiving element 13. In this way, the amount of received light incident on each light receiving element 13 is obtained as a light receiving signal that is an output of the light receiving signal detection circuits 3a and 3b.
[0044]
In FIG. 14, θ00 and φ00 are the angles from the scanning reference line to each light receiving element, θ0 and φ0 are the angles from the scanning reference line to the end of the retroreflective sheet 7 (7a, 7b), θ1, φ1 indicates the angle from the scanning reference line to the reference line side end of the indicator S, and θ2 and φ2 indicate the angles from the scanning reference line to the reference line of the indicator S and the opposite end.
[0045]
When the indicator S exists in the optical path of the scanning light on the display screen 10, the reflected light from the indicator S of the light projected from the optical units 1 a and 1 b is not incident on each light receiving element 13. Therefore, in the state shown in FIG. 14, when the scanning angle is from 0 ° to θ0, no reflected light is incident on the light receiving element 13 in the optical unit 1a, and the scanning angle is from θ0 to θ1. In the interval, the reflected light is incident on the light receiving element 13, and the reflected light is not incident on the light receiving element 13 when the scanning angle is between θ1 and θ2. Similarly, no reflected light is incident on the light receiving element 13 in the optical unit 1b when the scanning angle is from 0 ° to φ0, and reflected light is incident on the light receiving element 13 when the scanning angle is from φ0 to φ1. When the scanning angle is between φ1 and φ2, no reflected light is incident on the light receiving element 13.
[0046]
Next, processing for obtaining the coordinates of the center position (designated position) of the pointing object S (finger in this example) from the cut-off range obtained in this way will be described. First, the conversion from an angle based on triangulation to Cartesian coordinates will be described. As shown in FIG. 15, the position of the optical unit 1a is set to the origin O, the right side and the upper side of the display screen 10 are set to the X axis and the Y axis, and the length of the reference line (distance between the optical units 1a and 1b) is set to L. And The position of the optical unit 1b is assumed to be B. When the center point P (Px, Py) indicated by the indicator S on the display screen 10 is located at angles of θ and φ with respect to the X axis from the optical units 1a and 1b, respectively, the X coordinate of the point P The values of the Px and Y coordinates Py can be obtained by the following formulas (1) and (2), respectively, based on the principle of triangulation.
Px (θ, φ) = (tanφ) ÷ (tanθ + tanφ) × L (1)
Py (θ, φ) = (tan θ · tan φ) ÷ (tan θ + tan φ) × L (2)
[0047]
By the way, since the indicator S (finger) has a size, when the detection angle at the rising / falling timing of the detected light reception signal is adopted, as shown in FIG. Four points (P1 to P4 in FIG. 16) of the edge portion are detected. These four points are all different from the designated center point (Pc in FIG. 16). Therefore, the coordinates (Pcx, Pcy) of the center point Pc are obtained as follows. Pcx and Pcy can be expressed by the following equations (3) and (4), respectively.
Pcx (θ, φ) = Pcx (θ1 + dθ / 2, φ1 + dφ / 2) (3)
Pcy (θ, φ) = Pcy (θ1 + dθ / 2, φ1 + dφ / 2) (4)
[0048]
Therefore, by substituting θ1 + dθ / 2 and φ1 + dφ / 2 represented by the equations (3) and (4) as θ and φ in the above equations (1) and (2), the coordinates of the instructed center point Pc are obtained. Can be sought.
[0049]
In the above-described example, the average value of the angle is first obtained, and the average value of the angle is substituted into the triangulation conversion formulas (1) and (2) to obtain the coordinates of the center point Pc that is the designated position. First, the orthogonal coordinates of the four points P1 to P4 are obtained from the scanning angle according to the triangulation conversion formulas (1) and (2), the average of the obtained coordinate values of the four points is calculated, and the center point It is also possible to obtain the coordinates of Pc. Further, it is possible to determine the coordinates of the center point Pc that is the designated position in consideration of the parallax and the visibility of the designated position.
[0050]
By the way, when the scanning angular velocity of each polygon mirror 15 is constant, the information of the scanning angle can be obtained by measuring the time. FIG. 17 is a timing chart showing the relationship between the light reception signal from the light reception signal detection circuit 3a and the scanning angle θ and scanning time T of the polygon mirror 15 in the optical unit 1a. When the scanning angular velocity of the polygon mirror 15 is constant, assuming that the scanning angular velocity is ω, the scanning angle θ and the scanning time T have a proportional relationship as shown in the following equation (5).
θ = ω × T (5)
[0051]
Therefore, the angles θ1 and θ2 at the time of falling and rising of the received light signal have the relationship between the scanning times t1 and t2 and the following expressions (6) and (7).
θ1 = ω × t1 (6)
θ2 = ω × t2 (7)
[0052]
Therefore, when the scanning angular velocity of the polygon mirror 15 is constant, it is possible to measure the blocking range and coordinate position of the indicator S (finger) using time information.
[0053]
In the optical scanning touch panel of the present invention, the size (cross-sectional length) of the indicator S (finger) can be obtained from the measured blocking range. FIG. 18 is a schematic diagram showing the principle of the cross-sectional length measurement. In FIG. 18, D1 and D2 are cross-sectional lengths of the indicator S viewed from the optical units 1a and 1b, respectively. First, distances OPc (r1) and BPc (r2) from the positions O (0, 0) and B (L, 0) of the optical units 1a and 1b to the center point Pc (Pcx, Pcy) of the indicator S are as follows. It is obtained as shown in equations (8) and (9).
OPc = r1 = (Pcx ² + Pcy ² ) ^1/2 (8)
BPc = r2 = {(L-Pcx) ² + Pcy ² } ^1/2 (9)
[0054]
Since the cross-sectional length can be approximated by the product of the distance and the sine value of the cutoff angle, the cross-sectional lengths D1 and D2 can be measured according to the following equations (10) and (11).

[0055]
In the case of θ, φ≈0, it can be approximated as sinθ≈dθ≈tandθ, sindφ≈dφ≈tandφ. Therefore, in the equations (10) and (11), dθ or tandθ, dφ instead of sindθ and sindφ. Alternatively, tandφ may be used.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since a plurality of light retroreflectors having different light retroreflective characteristics are combined, the optimal light retroreflective characteristics can be obtained according to the incident angle, and the indicator It is possible to improve the S / N ratio of the position detection.
[0057]
In addition, since the incident angle to the optical retroreflector is substantially 0 degree in the region where the incident angle in the optical scanning is large, when the incident angle is small even though the region is originally in the region where the incident angle is large. A light retroreflector having the strongest light retroreflective property can be provided, and the S / N ratio for detecting the position of the indicator can be improved.
[0058]
In addition, since the protective material for protecting the light retroreflector is provided, the light retroreflector can be protected from moisture, dust and the like.
[0059]
In addition, since the surface of the protective material is subjected to an anti-reflection treatment, it is possible to suppress a decrease in the amount of light due to reflection on the surface of the protective material and to improve the S / N ratio for detecting the position of the indicator. It is.
[0060]
In addition, since the light-reflective treatment of the protective material is optimized for any incident angle on the light retroreflector, the light quantity reduction due to reflection on the surface of the protective material is suppressed, and the indicator It is possible to improve the S / N ratio of the position detection.
[0061]
In addition, since the protective material has a deflecting function for changing the direction of light, the incident angle with respect to the light retroreflector is adjusted by the protective material to improve the S / N ratio of the position detection of the indicator. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an optical scanning touch panel of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an optical system and an optical path in an optical unit.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of the optical scanning touch panel of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing light retroreflective characteristics of two types of retroreflective sheets.
FIG. 5 is an enlarged view of a boundary portion between two types of retroreflective sheets.
FIG. 6 is an enlarged view of a boundary portion between two types of retroreflective sheets.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of another optical scanning touch panel according to the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of another optical scanning touch panel according to the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an antireflection treatment of a protective cover.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of still another optical scanning touch panel of the present invention.
11 is a partially enlarged view of FIG.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of still another optical scanning touch panel of the present invention.
13 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG.
FIG. 14 is a schematic diagram showing an implementation state of the optical scanning touch panel.
FIG. 15 is a schematic diagram showing the principle of triangulation for coordinate detection.
FIG. 16 is a schematic diagram showing an indicator and a blocking range.
FIG. 17 is a timing chart showing a relationship among a light reception signal, a scanning angle, and a scanning time.
FIG. 18 is a schematic diagram showing the principle of cross-sectional length measurement.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Optical unit 5 MPU
7 Retroreflective sheet 7a Retroreflective sheet 7b for low incident angle Retroreflective sheet 8 for high incident angle 8 Case 10 Display screen (coordinate plane)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light emitting element 13 Light receiving element 15 Polygon mirror 21 Protective cover 22 Antireflection film 23 Support material 24 Protective cover S with a deflection function Indicator

Claims

An optical retroreflector provided outside a predetermined region, an optical scanning unit that performs angular scanning of light in a plane substantially parallel to the predetermined region, and the optical retroreflector of scanning light by the optical scanning unit A plurality of optical units each having a light receiving portion for receiving reflected light from the light source, and detecting a blocking position of the scanning light formed by the indicator in the predetermined area based on a light receiving output of the light receiving portion corresponding to a scanning angle In the optical scanning touch panel that
The light retroreflector is configured by combining a plurality of light retroreflectors having different light retroreflective properties ,
A protective material for protecting the light retroreflector is provided on the surface of the light retroreflector,
Applying light reflection prevention treatment to the surface of the protective material,
The optical scanning touch panel , wherein the light reflection preventing process of the protective material is optimized with respect to an arbitrary incident angle of the scanning light to the optical retroreflector .

An optical retroreflector provided outside a predetermined region, an optical scanning unit that performs angular scanning of light in a plane substantially parallel to the predetermined region, and the optical retroreflector of scanning light by the optical scanning unit A plurality of optical units each having a light receiving portion for receiving reflected light from the light source, and detecting a blocking position of the scanning light formed by the indicator in the predetermined area based on a light receiving output of the light receiving portion corresponding to a scanning angle In the optical scanning touch panel that
A part of the light retroreflector has its incident surface inclined so that the incident angle of the scanning light is substantially 0 degree ,
A protective material for protecting the light retroreflector is provided on the surface of the light retroreflector,
Applying light reflection prevention treatment to the surface of the protective material,
The optical scanning touch panel , wherein the light reflection preventing process of the protective material is optimized with respect to an arbitrary incident angle of the scanning light to the optical retroreflector .

The optical scanning touch panel according to claim 1 , wherein the protective material has a deflection function of changing a direction of scanning light .

A plurality of optical units each having a light emitting element and a light receiving element provided on both ends of one side of a rectangle that is a plane range defined as a target area for touching by an indicator, and three sides excluding one side of the rectangle A light retroreflector provided on the outside of the optical scanning touch panel, wherein the light receiving element receives reflected light from the light retroreflector of scanning light based on light emitted from the light emitting element. ,
The light retroreflector is configured by combining a plurality of light retroreflectors having different light retroreflective properties,
A protective material for protecting the light retroreflector is provided on the surface of the light retroreflector,
Applying light reflection prevention treatment to the surface of the protective material,
The optical scanning touch panel , wherein the light reflection preventing process of the protective material is optimized with respect to an arbitrary incident angle of the scanning light to the optical retroreflector .