JP4183327B2

JP4183327B2 - Optical scanning touch panel

Info

Publication number: JP4183327B2
Application number: JP02673799A
Authority: JP
Inventors: 聡佐野; 康秀岩本; 文彦中沢; 伸康山口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2019-02-03
Also published as: JP2000222113A; WO2000046658A1

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】

【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。

【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
５ＭＰＵ
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[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 return 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 a retroreflector provided outside the display screen, a light emitting element that emits light such as laser light, and the emitted light. It comprises an optical scanning means such as a polygon mirror for angle scanning, and a light receiving element for receiving the reflected light of the scanning light by a retroreflector, and the light from the light emitting element is scanned by the optical scanning means. The light reflected by the retroreflector is reflected again by the optical scanning means and 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 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 means and the light reception result of the light receiving element.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the optical scanning touch panel, there is a problem that when the disturbance light other than the reflected light from the retroreflector is received by the light receiving element, the position of the indicator cannot be accurately detected. Since most of the disturbance light is visible light from fluorescent lamps, in order to solve this problem, a visible light cut filter is conventionally provided on the light incident side of the light receiving element to remove visible light components. However, a contrivance is made so that only the reflected light from the retroreflector selectively enters the light receiving element.
[0006]
However, if there is disturbing light in the same wavelength range as the light emitted from the light emitting element used for position detection, the disturbing light will pass through the visible light cut filter and enter the light receiving element. There is a problem that the position of the pointing object cannot be accurately detected.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and by providing a condensing lens and a light shielding member on the incident side of the light receiving element, only the reflected light from the retroreflector is used as a field of view to receive disturbance light. It is an object of the present invention to provide an optical scanning touch panel that can prevent incidence on an element and can accurately detect the position of an indicator.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An optical scanning touch panel described in the present application includes an optical retroreflector provided outside a predetermined area, optical scanning means for angularly scanning light in a plane substantially parallel to the predetermined area, and the optical scanning Light receiving means for receiving the reflected light of the scanning light by the light retroreflector, and receiving light of the light receiving means corresponding to the scanning angle of the scanning light blocking position formed by the indicator in the predetermined region In the optical scanning type touch panel that detects based on the output, the light retroreflector at an angle at the light incident side of the light receiving unit and the optical scanning unit that minimizes the amount of the reflected light on the light incident side of the light receiving unit . A light-shielding member that has an opening having a size equal to that of the image of the light retroreflector at the angle at the imaging position and blocks a part of the light passing through the condenser lens. To do.
[0009]
In the optical scanning touch panel of the present application , the condensing lens and the light shielding member are provided on the light incident side of the light receiving means so that only a certain range of light near the optical axis can enter the light receiving means. Therefore, disturbance light other than the light reflected by the light retroreflector is blocked by the light shielding member, and only the light reflected by the light retroreflector enters the light receiving means. As a result, the position of the indicator can be accurately detected without being affected by disturbance light. In addition, in the optical scanning touch panel of the present application, the amount of reflected light from the optical retroreflector is minimized (the distance from the light receiving element to the optical retroreflector is the longest). A light shielding member is provided at the imaging position of the body. If the aberration of the condensing lens can be ignored, the smallest light spot is formed at this position, so the amount of condensing of the condensing lens is secured while providing a necessary and sufficient field of view by providing a light shielding member at such a position. The reflected light can be received most efficiently.
[0010]
An optical scanning touch panel described in the present application includes an optical retroreflector provided outside a predetermined area, optical scanning means for angularly scanning light in a plane substantially parallel to the predetermined area, and the optical scanning Light receiving means for receiving the reflected light of the scanning light by the light retroreflector, and receiving light of the light receiving means corresponding to the scanning angle of the scanning light blocking position formed by the indicator in the predetermined region In the optical scanning type touch panel that detects based on the output, the light retroreflector at an angle at the light incident side of the light receiving unit and the optical scanning unit that minimizes the amount of the reflected light on the light incident side of the light receiving unit. A light-shielding member that has a slit-like opening that is long in the light scanning direction at the imaging position and blocks a part of the light passing through the condenser lens, and the short direction of the opening is the light at the angle With a length equal to the image of the retroreflector And wherein the Rukoto.
[0011]
In the optical scanning touch panel of the present application , the condensing lens and the light shielding member are provided on the light incident side of the light receiving means so that only a certain range of light near the optical axis can enter the light receiving means. Therefore, disturbance light other than the light reflected by the light retroreflector is blocked by the light shielding member, and only the light reflected by the light retroreflector enters the light receiving means. As a result, the position of the indicator can be accurately detected without being affected by disturbance light. In addition, in the optical scanning touch panel of the present application, the amount of reflected light from the optical retroreflector is minimized (the distance from the light receiving element to the optical retroreflector is the longest). A light shielding member is provided at the imaging position of the body. If the aberration of the condensing lens can be ignored, the smallest light spot is formed at this position, so the amount of condensing of the condensing lens is secured while providing a necessary and sufficient field of view by providing a light shielding member at such a position. The reflected light can be received most efficiently.
[0014]
The optical scanning touch panel described in the present application according to

claim

1 or 2 further includes a band pass filter that selectively transmits the reflected light on the light incident side of the light receiving means.
[0015]
In the optical scanning touch panel of the present application, a bandpass filter that transmits light only in a predetermined wavelength region is provided, and chromatic aberration in the condenser lens can be eliminated.
[0016]
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.
[0017]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a display screen having a rectangular shape (diagonal dimension: about 1000 mm) such as a CRT or flat display panel (PDP, LCD, EL, etc.), a projection display apparatus, etc. in an electronic device such as a personal computer. In this embodiment, it is configured as a display screen of a PDP (plasma display).
[0018]
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. In addition, a retroreflective sheet 7 (height: about 10 mm) as a retroreflector is provided on 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. Yes.
[0019]
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration and optical paths of the optical units 1a and 1b. Both optical units 1a and 1b have the same internal configuration. The optical unit 1a (1b) includes a light emitting element 11 made 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. A light receiving element 13 formed of a photodiode (PD) that receives reflected light from the light, a light shielding member 14 having an aperture 14 a for limiting incident light to the light receiving element 13, and angle scanning of the laser light from the light emitting element 11. For example, the projection light from the collimation lens 12 to the polygon mirror 15 is limited by the quadrangular prism-shaped polygon mirror 15 and the aperture 16a, and the reflected light from the retroreflective sheet 7 via the polygon mirror 15 is received by the light receiving element. Aperture mirror 16 that reflects to side 13 and the light reflected by aperture mirror 16 is focused. It comprises a condenser lens 17 for a motor 18 for rotating the polygon mirror 15, an optical unit main body 19 for securing the mounting them.
[0020]
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. Are scanned and projected onto the retroreflective sheet 7. Then, the reflected light from the retroreflective sheet 7 is reflected by the polygon mirror 15 and the aperture mirror 16, then converged by the condenser lens 17, and enters the light receiving element 13 through the aperture 14 a of the light shielding member 14. Is done. However, since the scanning light is blocked when the indicator S is present in the scanning light path, the reflected light does not enter the light receiving element 13.
[0021]
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 polygon control circuit 4 for controlling 15 operations 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.
[0022]
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 of the reflected light 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.
[0023]
In such an optical scanning touch panel of the present invention, as shown in FIG. 1, for example, the optical unit 1b will be described. The projected light from the optical unit 1b directly enters the light receiving element 13 itself. 1 is scanned in the counterclockwise direction in FIG. 1 and reaches the position (Ps) reflected by the tip portion of the retroreflective sheet 7 to become the scanning start position. And until the position (P1) reaching one end of the indicator S is reflected by the retroreflective sheet 7, it is blocked by the indicator S until the position (P2) reaching the other end of the indicator S, and thereafter Until the scanning end position (Pe) is reflected by the retroreflective sheet 7.
[0024]
Next, specific examples of the condensing lens 17, the light shielding member 14, the aperture 14a, and the light receiving element 13, which are characteristic portions of the present invention, will be described.
[0025]
(First embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a main part of the light receiving system (relationship between the condensing lens 17 and the aperture 14a) in the first embodiment. As described above, the light condensing lens 17 and the light shielding member 14 having the aperture 14 a are provided on the light incident side of the light receiving element 13 in the deflection direction of the aperture mirror 16.
[0026]
Specifically, an aspherical condensing lens 17 having a diameter of 10 mm and a focal length of 15 mm is provided, and an elliptical aperture 14 a having a major axis of about 100 μm for restricting the visual field is disposed at the focal position on the optical axis. 3 corresponds to the height of the retroreflective sheet 7 and 1100 mm to the image plane corresponds to the light receiving distance in the diagonal direction of the display screen 10.
[0027]
By providing the condensing lens 17 and the aperture 14a in this way, the field of view is limited and only a certain range of light near the optical axis is received by the light receiving element 13, so that the reflection from the retroreflective sheet 7 is performed. Only the light is incident on the light receiving element 13 and the disturbance light is not received, and the exact position and size of the indicator S can be detected.
[0028]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a main part of the light receiving system in the second embodiment. In the second embodiment, the knife edge 21 is provided as a light shielding member at the focal position of the condenser lens 17 having the same characteristics as the first embodiment.
[0029]
Since the light from the inner side (display screen 10 side) than the optical scanning surface is blocked by the display screen 10 itself, it is not necessary to limit the field of view of the portion. Therefore, in the second embodiment, the knife edge 21 limits only the field of view outside the optical scanning surface (the side opposite to the display screen 10). Therefore, disturbance light can be prevented from being received by the light receiving element 13 with a simple configuration, and the exact position and size of the indicator S can be detected.
[0030]
When the distance from the optical scanning surface to the upper edge of the retroreflective sheet 7 is 2 mm (actual beam diameter: 2 mm), the focal length of the condenser lens 17 is 15 mm, so the image height is 27 μm on one side. .
[0031]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a main part of the light receiving system in the third embodiment. The distance from the polygon mirror 15 to the position of the retroreflective sheet 7 where the amount of reflected light is minimum is 1100 mm, corresponding to the light receiving distance in the diagonal direction of the display screen 10. When there is a light source at this distance, an image is formed at a position of 15.2 mm by the condenser lens 17 having a focal length of 15 mm.
[0032]
In the third embodiment, the aperture 14a is provided not at the focal position of the condensing lens 17 but at this imaging position. The size of the aperture 14a is made equal to the size of the image of the retroreflective sheet 7 at this time.
[0033]
When the condenser lens 17 has no aberration, the smallest spot is formed at this position. Therefore, by providing the aperture 14a at the imaging position in this way, only the reflected light from the retroreflective sheet 7 can be received by the light receiving element 13 most efficiently.
[0034]
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a main part of the light receiving system in the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the aperture 14a has a slit shape that is long in the optical scanning direction, and restricts the viewing angle only in the vertical direction. FIG. 7 shows how the scanning light is imaged by the polygon mirror 15 in the fourth embodiment.
[0035]
The length (L) of the slit-shaped aperture 14a may be equal to or larger than the image formation size of the scanning light by the polygon mirror 15, and is specifically about 3 mm. In the case of such a length, it is possible to secure a reference signal for starting scanning (light that is scanned by the polygon mirror 15 and returns directly to the light receiving element 13).
[0036]
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing the main part of the light receiving system in the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the light shielding member 14 is provided with a plurality of circular apertures 14a, and a plurality of fields of view are formed in the optical scanning direction. Therefore, it is possible to obtain a reference signal for starting scanning other than the regular reflection reflected at a right angle.
[0037]
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a main part of the light receiving system in the sixth embodiment. In the sixth embodiment, a slit-shaped aperture 14a is provided at the center of the light shielding member 14, and a circular aperture 14a is provided corresponding to the incident position of the reflected light from the edge of the aperture mirror 16. Yes. The circular aperture 14a is arranged corresponding to only the edge portion on the scanning start side in consideration of the influence of incident light in the vicinity of the detection range. Accordingly, it is possible to reliably detect the scanning start reference signal that is the reflected light from the edge portion of the aperture mirror 16.
[0038]
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating a main part of a light receiving system according to the seventh embodiment. Since the condensing lens 17 has chromatic aberration, a band pass filter (BPF) 22 is provided to eliminate the chromatic aberration. Specifically, a 10 mm square BPF 22 that selectively transmits only light having a wavelength region of infrared laser light as scanning light is disposed on the front surface (upstream side of the optical path) of an aspherical condensing lens 17 having a diameter of 10 mm. To do.
[0039]
By providing the BPF 22 in this way, the light incident on the light receiving element 13 via the aperture 14a can be limited to light having the same wavelength region as the scanning light, and the influence of chromatic aberration on the condenser lens 17 is eliminated. In addition, the influence of disturbance light can be reduced to about 1/25. In addition, since BPF is normally comprised with the multilayer film, there exists incident angle dependence, but in such arrangement | positioning, the influence of the incident angle dependence can be disregarded.
[0040]
(Eighth embodiment)
FIG. 11 is a diagram illustrating a main part of a light receiving system according to the eighth embodiment. The eighth embodiment is an example in which the chromatic aberration of the condenser lens 17 is eliminated, as in the seventh embodiment.
[0041]
A visible light cut filter 23 that blocks visible light components is provided on the front surface of the condenser lens 17. The light receiving element 13 is accommodated in a package 24 with a slit in which a slit-like aperture 14a is formed on the surface on the condenser lens 17 side. In the package 24 with slits, an ultraviolet cut film 25 that blocks light in the ultraviolet region is formed between the aperture 14 a and the light receiving element 13. The visible light cut filter 23 and the ultraviolet cut film 25 perform the same function as the BPF 22 in the seventh embodiment.
[0042]
In the eighth embodiment, as in the seventh embodiment, the chromatic aberration of the condenser lens 17 can be eliminated and the influence of disturbance light can be greatly reduced. When the BPF is provided on the rear surface of the aperture 14a as in the ultraviolet cut film 25, the area can be reduced and the degree of freedom in design can be improved.
[0043]
Next, 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. 12 is a schematic diagram showing an implementation state of the optical scanning touch panel. However, in FIG. 12, components other than the optical units 1a and 1b, the retroreflective sheet 7, and the display screen 10 are not shown. Moreover, the case where a finger is used as the pointing object S is shown.
[0044]
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.
[0045]
In FIG. 12, θ00 and φ00 are the angles from the reference line connecting both optical units 1a and 1b to each light receiving element, and θ0 and φ0 are the reference lines connecting both optical units 1a and 1b. The angle from the reference line to the reference line side end of the indicator S, and θ2 and φ2 are the angles from the reference line to the reference line of the indicator S and the opposite end. Each is shown.
[0046]
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. 12, 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.
[0047]
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. 13, 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 Px and Y coordinates Py can be obtained by the following formulas (1) and (2), respectively, based on the principle of triangulation.
[0048]

[0049]
By the way, since the indicator S (finger) has a size, when the detected 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. 14) of the edge portion are detected. These four points are all different from the designated center point (Pc in FIG. 14). 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.
[0050]
Pcx (θ, φ) = Pcx (θ1 + dθ / 2, φ1 + dφ / 2) (3)
Pcy (θ, φ) = Pcy (θ1 + dθ / 2, φ1 + dφ / 2) (4)
[0051]
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.
[0052]
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.
[0053]
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. 15 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)
[0054]
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)
[0055]
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.
[0056]
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. 16 is a schematic diagram showing the principle of the cross-sectional length measurement. In FIG. 16, 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)
[0057]
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).

[0058]
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.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since the condensing lens and the light shielding member are provided on the light incident side of the light receiving means, it is possible to limit the visual field range received by the light receiving means, and light with a simple configuration. Only the reflected light from the retroreflector can be received, and the position of the indicator can be accurately detected without being affected by disturbance light.
[0060]
Since the light shielding member is provided at the focal position of the condensing lens, the field of view can be limited to only the reflected light from the sufficient light retroreflector.
[0061]
Since the light-shielding member is provided at the imaging position of the light retroreflector at the angle of the optical scanning means that minimizes the amount of light reflected by the light retroreflector, while ensuring a necessary and sufficient field of view, The amount of light collected by the condenser lens can be maximized and reflected light can be received most efficiently.
[0062]
Since a bandpass filter that transmits light only in a predetermined wavelength region is provided, chromatic aberration in the condenser lens can be eliminated.
[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 diagram illustrating a configuration and an optical path of an optical unit.
FIG. 3 is a diagram showing a main part of a light receiving system in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a main part of a light receiving system in a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a main part of a light receiving system in a third embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a main part of a light receiving system in a fourth embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a state of imaging of scanning light with a polygon mirror in the fourth embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a main part of a light receiving system in a fifth embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a main part of a light receiving system in a sixth embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a main part of a light receiving system in a seventh embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a main part of a light receiving system in an eighth embodiment.
FIG. 12 is a schematic diagram showing an implementation state of the optical scanning touch panel.
FIG. 13 is a schematic diagram showing the principle of triangulation for coordinate detection.
FIG. 14 is a schematic diagram showing an indicator and a blocking range.
FIG. 15 is a timing chart showing a relationship among a light reception signal, a scanning angle, and a scanning time.
FIG. 16 is a schematic diagram showing the principle of cross-sectional length measurement.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Optical unit 5 MPU
7 Retroreflective sheet 10 Display screen (coordinate plane)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light emitting element 13 Light receiving element 14 Light-shielding member 14a Aperture 15 Polygon mirror 17 Condensing lens 22 Band pass filter (BPF)
23 Visible light cut filter 25 UV cut film S Indicator

Claims

A light retroreflector provided outside the predetermined area, an optical scanning means for angularly scanning light in a plane substantially parallel to the predetermined area, and the optical retroreflection of the scanning light by the optical scanning means An optical scanning touch panel for detecting a blocking position of scanning light formed by an indicator in the predetermined area based on a light reception output of the light receiving unit corresponding to a scanning angle. In the light incident side of the light receiving means, the light at the angle is formed at a focusing lens and an imaging position of the light retroreflector at an angle at the light scanning means at which the amount of the reflected light is minimized. An optical scanning touch panel , comprising: an opening having a size equal to an image of a retroreflector, and a light shielding member that blocks a part of light passing through the condenser lens.

A light retroreflector provided outside the predetermined area, an optical scanning means for angularly scanning light in a plane substantially parallel to the predetermined area, and the optical retroreflection of the scanning light by the optical scanning means An optical scanning touch panel for detecting a blocking position of scanning light formed by an indicator in the predetermined area based on a light reception output of the light receiving unit corresponding to a scanning angle. In the light incident side of the light receiving means, a focusing lens and an imaging position of the light retroreflector at an angle at the light scanning means where the amount of the reflected light is minimum are long in the light scanning direction. A light-blocking member that has a slit-like opening and blocks a part of light passing through the condenser lens, and a short direction of the opening is equal to an image of the light retroreflector at the angle. An optical scanning touch panel characterized by Le.

On the light incident side of the light receiving means, optical scanning-type touch panel according to claim 1 or 2 further comprising a bandpass filter for selectively transmitting the reflected light.