JP2005316517A - Optical touch panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学式タッチパネルに関し、もっと詳しくは、FA(ファクトリーオートメーション)機器、自動販売機、自動券売機、情報機器、家庭電器製品、医療用の操作機器等の表示部に備えられる情報入力用の光学式タッチパネルに関する。 The present invention relates to an optical touch panel, and more particularly, for information input provided in a display unit of an FA (factory automation) device, a vending machine, a vending machine, an information device, a home appliance, a medical operation device, or the like. The present invention relates to an optical touch panel.
タッチパネルとしては、抵抗膜式のものや、光学式のもの等が広く知られている。抵抗膜式タッチパネルは、上下の透明電極をわずかなスペースをあけて対向配置し、透明電極の接触によってその入力位置を検出するように構成されている。また、光学式タッチパネルの一般的な構成は、図8に示すように、表示画面50の隣り合う2辺に複数の投光素子51を配列し、残りの2辺に投光素子51からの光を電気信号に変換する受光素子52が配列されている。そして、投光素子51を順次的にパルス点灯し、表示画面での入力操作する指等による遮光に応じて表示画面の入力操作位置を検出するように構成されている。 As the touch panel, a resistance film type, an optical type, and the like are widely known. The resistive touch panel is configured such that upper and lower transparent electrodes are arranged to face each other with a slight space, and the input position is detected by contact of the transparent electrodes. In addition, as shown in FIG. 8, the general configuration of the optical touch panel includes a plurality of light projecting elements 51 arranged on two adjacent sides of the display screen 50, and light from the light projecting elements 51 on the remaining two sides. Is arranged. Then, the light projecting elements 51 are sequentially pulsed, and the input operation position on the display screen is detected in accordance with light shielding by a finger or the like that performs the input operation on the display screen.
しかし、上記抵抗膜式タッチパネルは、透明電極が蒸着された透明板を必要とする。この透明板はその透過率が最大でも70%程度であるため、特に、省電力化で反射型液晶を用いた表示パネルなどが増えてきているなかで、十分な輝度が得られないという課題がある。 However, the resistive film type touch panel requires a transparent plate on which a transparent electrode is deposited. Since this transparent plate has a transmittance of about 70% at the maximum, there is a problem that sufficient luminance cannot be obtained especially in an increasing number of display panels using reflective liquid crystal for power saving. is there.
一方、光学式タッチパネルでは、投光素子に対応した個数の受光素子および処理回路が必要であり、コストアップ、電力消費大、設置スペースが大きくなる等の課題がある。
そこで、上記の抵抗膜式タッチパネルの課題を解決するため光学式タッチパネルを用いるとともに、上記の受光素子を多数必要とすることに起因した課題を解決するための光学式タッチパネルが提案されている(特開平6−309100号公報)。この特開平6−309100号公報に開示の光学式タッチパネルは、表示画面の隣り合う2辺に複数の投光素子を配列し、残りの2辺に光ガイド部材を設け、投光素子からの光が光ガイド部材内に通過した表示画面のコーナ部に設けられた受光素子に導き、受けた光に応じた電気信号に変換するように構成されている。従って、受光素子を表示画面のコーナ部に設けるだけでよく、受光素子数が大幅に削減され、製造コストや消費電力を大きく低減できる等の効果を奏する。
On the other hand, the optical touch panel requires a number of light receiving elements and processing circuits corresponding to the light projecting elements, and there are problems such as an increase in cost, power consumption, and an increase in installation space.
Therefore, an optical touch panel has been proposed to solve the problems caused by the need for a large number of the light receiving elements as well as the optical touch panel to solve the problems of the resistive touch panel. Kaihei 6-309100). In the optical touch panel disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-309100, a plurality of light projecting elements are arranged on two adjacent sides of a display screen, light guide members are provided on the remaining two sides, and light from the light projecting elements is provided. Is guided to a light receiving element provided at a corner portion of the display screen that has passed through the light guide member, and is converted into an electrical signal corresponding to the received light. Therefore, it is only necessary to provide the light receiving elements at the corners of the display screen, and the number of light receiving elements is greatly reduced, and the manufacturing cost and power consumption can be greatly reduced.
しかしながら、上記特許文献1に記載の光学式タッチパネルでは、以下の課題がある。
(1)即ち、特許文献1の光ガイド部材は、投光素子からの光を反射させて受光素子に効率よく導くための反射板を備えており、そのため、反射板の角度調整が必要となる。なぜなら、反射板の配置がよくないと、光ガイド部材からの光漏れが生じ、正確さに欠けた受光となり、誤検出が生じるからである。しかし、現実に高精度で配置することは困難であり、特に、制御用入力装置のような14インチ以上の大型表示パネルの場合には、反射板の反射面から受光素子までの光経路が長く、そのため反射面の角度調整に僅かの誤差があっても、受光素子に的確に集光させることができず、誤検出が生じてしまう。
However, the optical touch panel described in Patent Document 1 has the following problems.
(1) That is, the light guide member of Patent Document 1 includes a reflecting plate for reflecting light from the light projecting element and efficiently guiding the light to the light receiving element. Therefore, it is necessary to adjust the angle of the reflecting plate. . This is because if the reflector is not well arranged, light leakage from the light guide member occurs, resulting in light reception lacking in accuracy and erroneous detection. However, it is difficult to actually arrange with high accuracy. In particular, in the case of a large display panel of 14 inches or more such as a control input device, the light path from the reflecting surface of the reflecting plate to the light receiving element is long. For this reason, even if there is a slight error in the angle adjustment of the reflecting surface, the light receiving element cannot be accurately focused and erroneous detection occurs.
(2)また、制御用入力装置のような14インチ以上の大型表示画面の場合には、反射板の寸法が大きくなり、それに応じて受光面の大きい受光素子を必要とし、装置が大型化する。 (2) Further, in the case of a large display screen of 14 inches or more such as a control input device, the size of the reflector is increased, and a light receiving element having a large light receiving surface is required accordingly, and the device is enlarged. .
本発明は、上記の実情を鑑みて考え出されたものであり、その目的は、受光素子の数を大幅に減らし、製造コストの低減を図ることができるとともに、構成の簡素化を実現することができ、しかも、高精度の光学調整を不要とした光学式タッチパネルを提供することである。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and its purpose is to significantly reduce the number of light receiving elements, to reduce the manufacturing cost, and to realize the simplification of the configuration. An optical touch panel that does not require high-precision optical adjustment can be provided.
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、矩形の表示画面の隣り合う2辺に沿って複数配列され、表示画面に平行かつ前記配列された辺に垂直に光を発する投光素子と、表示画面の残りの隣り合う2辺に沿ってそれぞれ設けられ、対向する上記投光素子からの光によって発光する蛍光材を含有した導光体と、導光体の一端部にそれぞれ設けられ、蛍光材から発せられた光を受光する受光素子と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is arranged in plural along two adjacent sides of a rectangular display screen, and is parallel to the display screen and perpendicular to the arranged sides. A light emitting element that emits light, a light guide that is provided along the remaining two adjacent sides of the display screen, and that contains a fluorescent material that emits light by the light from the facing light projecting element, and one end of the light guide And a light receiving element for receiving light emitted from the fluorescent material.
上記構成により、従来例よりも受光素子とその処理回路の個数を2個に減らすことができる。これに伴い、膨大な処理回路も不要となる。この結果、製造コストの低減を図ることができるとともに、構成の簡素化を実現することができる。また、投光素子の光によって蛍光材を発光させ、この発光した光を受光素子に導くように構成されているため、従来例のような高精度の光学調整を必要としない。 With the above configuration, the number of light receiving elements and their processing circuits can be reduced to two as compared with the conventional example. Along with this, an enormous amount of processing circuit becomes unnecessary. As a result, the manufacturing cost can be reduced and the configuration can be simplified. In addition, since the fluorescent material is caused to emit light by the light of the light projecting element and the emitted light is guided to the light receiving element, high-precision optical adjustment as in the conventional example is not required.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の光学式タッチパネルであって、各導光体の他端部には反射板が設けられていることを特徴とする。 The invention described in claim 2 is the optical touch panel described in claim 1, characterized in that a reflecting plate is provided at the other end of each light guide.
上記構成により、蛍光材からランダムな方向に発光した光のうち、導光体の受光素子側とは反対側の端部側に進行した光を反射させて、受光素子側に導くことができる。 With the above-described configuration, light that has been emitted from the fluorescent material in a random direction can be reflected and guided to the light receiving element side while the light traveling on the end side of the light guide opposite to the light receiving element side is reflected.
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の光学式タッチパネルであって、表示画面の上方近傍に配置された、透明または半透明の押圧板と、押圧板の押込みを検出する検出手段と、検出手段により押圧板の押込みが検出されたときに、押圧板に振動を付与する駆動手段とを備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the optical touch panel according to claim 1 or 2, wherein a transparent or translucent pressing plate arranged near the upper part of the display screen and the pressing of the pressing plate are detected. It is characterized by comprising detecting means and driving means for applying vibration to the pressing plate when the pressing of the pressing plate is detected by the detecting means.
上記構成により、振動やクリック感が得られるため、スイッチとしての操作感や操作の信頼性が向上する。 With the above configuration, vibration and click feeling can be obtained, so that the operational feeling and operational reliability as a switch are improved.
また、請求項4記載の発明は、請求項3記載の光学式タッチパネルであって、検出手段による押圧板の押込み検出時に、投光素子を順次的にパルス点灯させる点灯駆動手段を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical touch panel according to the third aspect, further comprising lighting driving means for sequentially pulsing the light projecting elements when the pressing means detects the pressing plate. Features.
上記構成により、押圧板の操作時にのみ投光素子が点灯するので、省電力化を図ることができ、また、投光素子の使用に起因した劣化を可及的に低減することができる。 With the above configuration, since the light projecting element is lit only when the pressing plate is operated, power saving can be achieved, and deterioration due to the use of the light projecting element can be reduced as much as possible.
本発明によれば、2つの受光素子と処理回路を備えればよいため、従来例よりも受光素子と処理回路の個数を大幅に減らすことができる。この結果、製造コストの低減を図ることができるとともに、構成の簡素化を実現することができる。さらに、蛍光材を含有した導光体を用いることにより、従来例のような高精度の光学調整を必要としなという効果も奏する。 According to the present invention, since only two light receiving elements and a processing circuit need be provided, the number of light receiving elements and processing circuits can be greatly reduced as compared with the conventional example. As a result, the manufacturing cost can be reduced and the configuration can be simplified. Further, by using a light guide containing a fluorescent material, there is an effect that high-precision optical adjustment as in the conventional example is not required.
以下、本発明に係る光学式タッチパネルを実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an optical touch panel according to the present invention will be described in detail based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
(実施の形態1)
図1は実施の形態1に係る光学式タッチパネルの全体構成を示す平面図である。以下の例では、光学式タッチパネルを14インチ以上の表示画面に適用した場合について説明する。勿論、14インチ以下の表示画面に適用することも可能である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the optical touch panel according to Embodiment 1. FIG. In the following example, a case where an optical touch panel is applied to a display screen of 14 inches or more will be described. Of course, it can be applied to a display screen of 14 inches or less.
光学式タッチパネル1は、矩形の表示画面2の隣り合う2辺3a,3bに沿って複数配列された投光素子X1,X2,…,Xn(投光素子X1,X2,…,Xnを総称するときは参照符号Xで示す);Y1,Y2,…,Yn(投光素子Y1,Y2,…,Ynを総称するときは参照符号Yで示す)と、表示画面2の残りの隣り合う2辺3c,3dに沿ってそれぞれ設けられた長手状の導光体4A,4Bと、導光体4A,4Bの端部に設けられた受光素子5A,5Bとを備えている。導光体4A,4Bのそれぞれの両端のうち、受光素子5A,5Bが配置されている側の端部とは反対側の端部には、反射板6(図2参照)が配置されている。この反射板6は、後述するように、蛍光材からランダムな方向に発光した光のうち、導光体4A,4Bの受光素子側とは反対側の端部側に進行した光を反射させて、受光素子側に導く機能を果たす。 The optical touch panel 1 is a collective term for light projecting elements X1, X2,..., Xn (light projecting elements X1, X2,..., Xn) arranged along two adjacent sides 3a, 3b of a rectangular display screen 2. Y1, Y2,..., Yn (light emitting elements Y1, Y2,..., Yn are collectively indicated by reference symbol Y) and the remaining two adjacent sides of the display screen 2 Long light guides 4A and 4B provided along 3c and 3d, respectively, and light receiving elements 5A and 5B provided at end portions of the light guides 4A and 4B are provided. A reflecting plate 6 (see FIG. 2) is disposed at the end opposite to the end where the light receiving elements 5A and 5B are disposed, of both ends of the light guides 4A and 4B. . As will be described later, the reflecting plate 6 reflects light that has traveled to the end side opposite to the light receiving element side of the light guides 4A and 4B out of light emitted in a random direction from the fluorescent material. It fulfills the function of leading to the light receiving element side.
投光素子X,Yとしては、例えば紫外光や可視光を発するLED(発光ダイオード)、又はLD(レーザーダイオード)等が用いられる。この投光素子Xは、表示画面2に平行かつ辺3aに垂直に光を発するように構成され、投光素子Yは、表示画面2に平行かつ辺3bに垂直に光を発しするように構成されている。そのため、投光素子X,YとしてLED(スポット光を発するLED以外のLED)を用いる場合は、各LEDの出射面側に例えば非球面レンズからなる集光レンズを配置するのが好ましい。このようにすれば、LEDからの拡散光は、集光レンズによって集光され、ビーム光となって出射されるため、表示画面に入力操作のための指やタッチペンが存在する場合は、完全に遮光されることになり、正確な検出が可能となる。もし、上記集光レンズを設けないと、LEDからの光が拡散光のため、LEDからの光は、指やタッチペンで完全に遮光されず導光体4A,4Bに入射されてしまい、誤検出が生じる。 As the light projecting elements X and Y, for example, LEDs (light emitting diodes) that emit ultraviolet light or visible light, LDs (laser diodes), or the like are used. The light projecting element X is configured to emit light parallel to the display screen 2 and perpendicular to the side 3a, and the light projecting element Y is configured to emit light parallel to the display screen 2 and perpendicular to the side 3b. Has been. For this reason, when LEDs (LEDs other than LEDs that emit spot light) are used as the light projecting elements X and Y, it is preferable to dispose a condensing lens made of, for example, an aspheric lens on the emission surface side of each LED. In this way, the diffused light from the LED is condensed by the condensing lens and emitted as beam light. Therefore, if there are fingers or touch pens for input operation on the display screen, The light is shielded and accurate detection is possible. If the condensing lens is not provided, the light from the LED is diffused light, so the light from the LED is not completely blocked by the finger or the touch pen and is incident on the light guides 4A and 4B. Occurs.
なお、スポット光を発するLEDを用いる場合は、上記の集光レンズを配置する必要はない。 In addition, when using LED which emits spot light, it is not necessary to arrange | position said condensing lens.
また、投光素子X,YとしてLDを用いる場合は、LDからの光は拡散せず、直線線がよいため、集光レンズを設けなくても、表示画面上の指やタッチペンによって完全に遮光され、誤検出が生じることはない。 In addition, when LD is used as the light projecting elements X and Y, light from the LD does not diffuse and a straight line is good. Therefore, even if a condenser lens is not provided, the light is completely blocked by a finger or a touch pen on the display screen. And no false detection will occur.
ここで、注目すべきは、導光体4A,4Bは蛍光材を含有していることである。蛍光材は、投光素子X,Yからの光(励起光)を吸収し、それにより励起された状態(励起状態)から元の状態(基底状態)に戻る際に励起光より長い波長の光(蛍光)としてエネルギーを放出する特性を有しており、本発明ではこのような特性を利用することにより、投光素子X,Yからの光によって蛍光材を発光させ、この蛍光材からの光を受光素子に導くように構成されている。以下、図2を参照して、その動作原理を詳述する。 Here, it should be noted that the light guides 4A and 4B contain a fluorescent material. The fluorescent material absorbs light (excitation light) from the light projecting elements X and Y, and has a wavelength longer than that of the excitation light when returning from the excited state (excited state) to the original state (ground state). (Fluorescence) has a characteristic of releasing energy, and in the present invention, by utilizing such a characteristic, the fluorescent material is caused to emit light by the light from the light projecting elements X and Y, and the light from the fluorescent material is emitted. Is guided to the light receiving element. Hereinafter, the operation principle will be described in detail with reference to FIG.
投光素子Xからの光L1が導光体4Aに入射され、導光体4A内の蛍光材7に照射されると、蛍光材7から光がランダムな方向に発光される。このとき、空気の屈折率は約1であり、導光体4Aの樹脂の屈折率は約1.2〜2の範囲であり、そのため、蛍光材7からの光は導光体4A内から外部に出射されず、導光体4A内で全反射して、そのまま受光素子5A側の端部に導かれる光経路L2を辿るか、又は、反射板6で反射してその後に受光素子5A側の端部に導かれる光経路L3を辿る。なお、投光素子Y及び導光体4Bに関連する動作原理も、上記の投光素子X及び導光体4Aに関連する動作原理と同様である。 When the light L1 from the light projecting element X enters the light guide 4A and is irradiated onto the fluorescent material 7 in the light guide 4A, the light is emitted from the fluorescent material 7 in a random direction. At this time, the refractive index of air is about 1, and the refractive index of the resin of the light guide 4A is in the range of about 1.2 to 2. Therefore, the light from the fluorescent material 7 is transmitted from the inside of the light guide 4A to the outside. Is not reflected on the light path, but is totally reflected in the light guide 4A and directly follows the light path L2 guided to the end portion on the light receiving element 5A side, or is reflected on the reflecting plate 6 and then reflected on the light receiving element 5A side. The optical path L3 guided to the end is traced. The operation principle related to the light projecting element Y and the light guide 4B is the same as the operation principle related to the light projecting element X and the light guide 4A.
従って、このような動作原理に基づく本発明では、投光素子X,Y、導光体4A,4B、及び受光素子5A,5Bに関して従来例のような高度の光学調整は不要となる。 Therefore, in the present invention based on such an operation principle, high-level optical adjustment as in the conventional example is not required for the light projecting elements X and Y, the light guides 4A and 4B, and the light receiving elements 5A and 5B.
また、上記動作原理から明らかなように、本発明では投光素子X,Yからの光を励起光として導光体4A,4Bに含有される蛍光材が光(蛍光)を発すれば十分であり、従って、投光素子X,Yの発光色や、蛍光材の発光色にとくに限定されるものではない。但し、蛍光材の発光色は、赤外領域に近い方が、受光素子の受光感度の関係からS/N比が良好であり、検出感度の観点からは望ましい。 Further, as apparent from the above operating principle, in the present invention, it is sufficient that the fluorescent material contained in the light guides 4A and 4B emits light (fluorescence) using the light from the light projecting elements X and Y as excitation light. Therefore, the emission color of the light projecting elements X and Y and the emission color of the fluorescent material are not particularly limited. However, the emission color of the fluorescent material is closer to the infrared region because the S / N ratio is better from the relationship of the light receiving sensitivity of the light receiving element, which is desirable from the viewpoint of detection sensitivity.
また、投光素子X,Yとして青色光又は紫外光を発光するLEDを用いる場合は、蛍光材の励起により発光する光は一例として赤色を選択した場合、受光素子5A,5Bの前面に赤色フィルタを配置するのが望ましい。このようにすれば、純粋な赤色成分のみを受光素子5A,5Bに導くことができ、S/N比の良好な検出を行うことが可能となる。加えて、蛍光灯等からの外乱光をも上記赤色フィルタによって遮光することができるので、このような観点からも、S/N比の良好な検出を行うことが可能となる。 Further, when LEDs emitting blue light or ultraviolet light are used as the light projecting elements X and Y, when red is selected as an example of the light emitted by excitation of the fluorescent material, a red filter is provided in front of the light receiving elements 5A and 5B. It is desirable to arrange. In this way, only a pure red component can be guided to the light receiving elements 5A and 5B, and detection with a good S / N ratio can be performed. In addition, since disturbance light from a fluorescent lamp or the like can also be shielded by the red filter, it is possible to perform detection with a good S / N ratio from this viewpoint.
この導光体4A,4Bは、透明樹脂材料に蛍光材を混ぜ合わせ所定形状に成形したものである。導光体4A,4Bの材質の具体例としては、三菱レイヨン製のアクリライト(製品番号995又は製品番号994)、川崎三興化成製の蛍光板(サンプルNo.95004、サンプルNo.95005、サンプルNo.90612)等が例示される。なお、導光体4A,4Bは、その軸直角断面が円形であってよく、また、楕円、方形、三角形、多角形、若しくはその他の形状であってもよい。 The light guides 4A and 4B are formed by mixing a fluorescent material and a transparent resin material into a predetermined shape. As specific examples of the materials of the light guides 4A and 4B, acrylite (product number 995 or product number 994) manufactured by Mitsubishi Rayon, phosphor plate manufactured by Kawasaki Sanko Kasei (sample No. 95004, sample No. 95005, sample no. .90612) and the like. The light guides 4A and 4B may have a circular cross section perpendicular to the axis, and may be an ellipse, a rectangle, a triangle, a polygon, or other shapes.
受光素子5A,5Bは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタであり、受光量に応じた電気信号に変換する光電変換機能を有する。 The light receiving elements 5A and 5B are, for example, photodiodes or phototransistors, and have a photoelectric conversion function of converting into electric signals according to the amount of received light.
投光素子X,Yは後述する投光回路によって順次的にパルス点灯され、受光素子5A,5Bは投光素子X,Yのパルス点灯に同期して受光処理を行う。なお、駆動のタイミングとしては、X方向の投光素子X1,X2,…,Xnをこの順序でパルス点灯し、次いで、Y方向の投光素子Y1,Y2,…,Ynをこの順序でパルス点灯する。勿論、パルス点灯の順序としては、Y方向の投光素子Y1,Y2,…,Yn、次いで、X方向の投光素子X1,X2,…,Xnの順序であってもよい。また、X方向の投光素子XとY方向の投光素子Yを同時にパルス点灯させてもよい。 The light projecting elements X and Y are sequentially pulsed by a light projecting circuit which will be described later, and the light receiving elements 5A and 5B perform light receiving processing in synchronization with the pulse lighting of the light projecting elements X and Y. As the driving timing, the X direction light projecting elements X1, X2,..., Xn are pulsed in this order, and then the Y direction light projecting elements Y1, Y2,. To do. Of course, the order of pulse lighting may be the order of the Y direction light projecting elements Y1, Y2,..., Yn, and then the X direction light projecting elements X1, X2,. Alternatively, the X-direction light projecting element X and the Y-direction light projecting element Y may be pulsed simultaneously.
また、投光素子X,Yのパルス点灯は、常時行うようにしてもよく、また、後述する実施の形態3のように、表示画面2上に入力操作を行ったことを検出手段によって検出したときにのみ行うようにしてもよい。表示画面上に入力操作を行ったことを検出したときにのみ行うようにすれば、投光素子を無駄に点灯させることがなくなり、消費電力の低減を図ることができるとともに、投光素子の使用による劣化の進行を可及的に低減することができる。 Further, pulse lighting of the light projecting elements X and Y may be performed at all times, and the detection means detects that an input operation has been performed on the display screen 2 as in the third embodiment to be described later. It may be done only occasionally. If it is performed only when it is detected that an input operation has been performed on the display screen, the light emitting element will not be turned on unnecessarily, the power consumption can be reduced, and the use of the light projecting element The progress of deterioration due to can be reduced as much as possible.
図3は光学式タッチパネルの電気的構成を示すブロック図の一例であり、図4は光学式タッチパネルの位置情報検出時の信号波形図の一例である。CPU9からの能動化信号がタイミング発生回路10に与えられると、タイミング発生回路10は、図4(1)に示すタイミング信号を生成して、投光素子X用投光回路11A及び投光素子Y用投光回路11Bに出力する。なお、CPU9からの能動化信号は、少なくとも全ての投光素子X1,X2,…,Xn;Y1,Y2,…,Ynの走査が完了する期間毎に出力されるようになっている。 FIG. 3 is an example of a block diagram showing an electrical configuration of the optical touch panel, and FIG. 4 is an example of a signal waveform diagram when position information of the optical touch panel is detected. When the activation signal from the CPU 9 is given to the timing generation circuit 10, the timing generation circuit 10 generates a timing signal shown in FIG. 4A, and the light projecting circuit 11A for the light projecting element X and the light projecting element Y are generated. To the projector circuit 11B. The activation signal from the CPU 9 is output every period when scanning of at least all the light projecting elements X1, X2,..., Xn; Y1, Y2,.
次いで、投光回路11Aによって、図4(2)に示すように、投光素子X1,X2,…,Xnは順次的にパルス点灯する。そして、この投光素子X1,X2,…,Xnからの光が導光体4Aに入射され、導光体4A内の蛍光材に照射されると、上記した図2の動作原理に基づき、蛍光材が発光し、その発光した光が光受光素子5Aに導かれる。そして、X方向用受光回路12Aは投光回路11Aの駆動タイミングと同期して受光素子5Aからの受光信号を入力する。ここで、例えば、光学式タッチパネル1が操作されていない状態では、図4(3)に示すように、受光信号には、連続した受光パルスが存在している。しかし、光学式タッチパネル1が操作された状態では、その押込位置に関連する投光素子Xからの光が指等で遮光されるため、導光体4Aに含有された蛍光材は発光せず、従って、受光信号には、図4(4)に示すように、連続した受光パルスの一部が存在しないものとなる(図4(4)の時刻T3〜T4の期間参照)。 Next, the light projecting circuit 11A sequentially turns on the light projecting elements X1, X2,..., Xn as shown in FIG. Then, when the light from the light projecting elements X1, X2,..., Xn is incident on the light guide 4A and irradiated onto the fluorescent material in the light guide 4A, the fluorescence is based on the operation principle of FIG. The material emits light, and the emitted light is guided to the light receiving element 5A. Then, the X-direction light receiving circuit 12A inputs a light receiving signal from the light receiving element 5A in synchronization with the drive timing of the light projecting circuit 11A. Here, for example, in a state where the optical touch panel 1 is not operated, as shown in FIG. 4 (3), a continuous light reception pulse exists in the light reception signal. However, in the state in which the optical touch panel 1 is operated, the light from the light projecting element X related to the pushing position is blocked by a finger or the like, so the fluorescent material contained in the light guide 4A does not emit light, Therefore, as shown in FIG. 4 (4), the received light signal does not include a part of the continuous received light pulse (see the period from time T3 to T4 in FIG. 4 (4)).
次いで、押込位置演算回路13は、タイミング信号と受光信号とを比較して受光信号のない期間(図4(4)の例では時刻T3〜T4の期間)に相当するX方向成分の位置信号を位置信号出力回路14に出力する。 Next, the push-in position calculation circuit 13 compares the timing signal and the light reception signal, and obtains the position signal of the X direction component corresponding to the period without the light reception signal (period T3 to T4 in the example of FIG. 4 (4)). The signal is output to the position signal output circuit 14.
Y方向の位置検出は、上記X方向の位置検出と同様な処理により行われる。そして、押込位置演算回路13から、Y方向成分の位置信号が位置信号出力回路14に出力される。なお、図3において、12BはY方向用受光回路である。 The position detection in the Y direction is performed by the same process as the position detection in the X direction. Then, the position signal of the Y direction component is output from the push position calculation circuit 13 to the position signal output circuit 14. In FIG. 3, reference numeral 12B denotes a light receiving circuit for Y direction.
次いで、上記構成の光学式タッチパネル1の動作を、具体例を挙げて説明する。押込位置がx−Y座標系で点P(2,3)(図1参照)の位置であった場合を想定する。このとき、投光素子X2からの光は、指等で遮光されるため、導光体4Aでは蛍光材から光が発光しない。従って、受光信号には、投光素子X2の発光期間中のみ、受光パルスが存在しない。この結果、押込位置のX方向位置は、「2」であると認識される。 Next, the operation of the optical touch panel 1 having the above configuration will be described with a specific example. Assume that the pushing position is the position of the point P (2, 3) (see FIG. 1) in the x-Y coordinate system. At this time, since the light from the light projecting element X2 is shielded by a finger or the like, the light is not emitted from the fluorescent material in the light guide 4A. Therefore, the light reception signal has no light reception pulse only during the light emission period of the light projecting element X2. As a result, the X-direction position of the pushing position is recognized as “2”.
同様にして、投光素子Y3からの光は、指等で遮光されるため、導光体4Bでは蛍光材から光が発光しない。従って、受光信号には、投光素子Y3の発光期間中のみ、受光パルスが存在しない。この結果、押込位置のY方向位置は、「3」であると認識される。こうして、押込位置が(2,3)であることが認識されることになる。 Similarly, since the light from the light projecting element Y3 is shielded by a finger or the like, the light is not emitted from the fluorescent material in the light guide 4B. Therefore, the light reception signal has no light reception pulse only during the light emission period of the light projecting element Y3. As a result, the Y-direction position of the push-in position is recognized as “3”. In this way, it is recognized that the pushing position is (2, 3).
(実施の形態2)
図5は実施の形態2に係る光学式タッチパネルの断面図である。なお、図5(1)は指等で入力操作していない通常状態を示し、図5(2)は指等で入力操作した状態を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical touch panel according to the second embodiment. 5A shows a normal state in which an input operation is not performed with a finger or the like, and FIG. 5B shows a state in which an input operation is performed with a finger or the like.
この実施の形態2は、実施の形態1に類似し対応する部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態2は、振動による操作感を与えることができる表示器に上記実施の形態1の光学式タッチパネルを組み合わせたものである。振動による操作感を与えることができる表示器は、本出願人が既に特開平9−161602号公報、及び特開平10−293644号公報で提案しているとおり、画面全体を押しこんだことを検出して画面全体を振動等させ、操作者に振動等の感触を与え、操作したことを操作者に感知させるものである。 The second embodiment is similar to the first embodiment, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the second embodiment, the optical touch panel of the first embodiment is combined with a display capable of giving an operational feeling due to vibration. A display that can give a feeling of operation by vibration is detected when the applicant has pushed the entire screen, as already proposed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-161602 and 10-293644. Then, the entire screen is vibrated to give the operator a feel such as vibration and to let the operator sense that the operation has been performed.
以下、図面を参照して、具体的な構成について説明する。 Hereinafter, a specific configuration will be described with reference to the drawings.
表示器20の表示画面2の上方には、透明又は半透明の押圧板21が配置されている。この押圧板21と表示図面2との間には、押圧板21を機械的に駆動して押圧板21の操作者に振動等の感触応答を与える1以上の駆動部22が設けられており、この駆動部22によって押圧板21全体が押し込み可能に支持されている。なお、図5では、駆動部22を模式的に描いており、具体的な構成は、特開平9−161602号公報、及び特開平10−293644号公報に記載の構成が用いられる。 A transparent or translucent pressing plate 21 is disposed above the display screen 2 of the display device 20. Between the pressing plate 21 and the display drawing 2, one or more driving units 22 that mechanically drive the pressing plate 21 and give a touch response such as vibration to the operator of the pressing plate 21 are provided. The entire pressing plate 21 is supported by the driving unit 22 so as to be able to be pushed in. In FIG. 5, the drive unit 22 is schematically illustrated, and the specific configurations described in JP-A-9-161602 and JP-A-10-293644 are used.
この表示画面2と押圧板21との間には、押圧板21が押し込まれたことを検出する押込検出スイッチ23が備えられている。この押込検出スイッチ23は、一つでもよいし、押圧板21の周縁部の複数箇所にそれぞれ設けてもよい。この押込検出スイッチ23は、接点スイッチのような接触式のものでもよいし、光電スイッチのような非接触式のものでもよいし、その他、圧電素子のような感圧式のもの等でもよい。この押込検出スイッチ23は、この例のように表示画面2上に設けてもよく、また、駆動部22に設けるようにしてもよい。要は、押圧板21が押し込まれたことを検出できればよい。 Between the display screen 2 and the pressing plate 21, a pressing detection switch 23 for detecting that the pressing plate 21 is pressed is provided. One indentation detection switch 23 may be provided, or a plurality of indentation detection switches 23 may be provided at a plurality of locations on the peripheral edge of the pressing plate 21. The indentation detection switch 23 may be a contact type such as a contact switch, a non-contact type such as a photoelectric switch, or a pressure-sensitive type such as a piezoelectric element. The push-in detection switch 23 may be provided on the display screen 2 as in this example, or may be provided in the drive unit 22. In short, it is only necessary to detect that the pressing plate 21 has been pushed.
上記駆動部22は、一つでもよいし、押圧板21の周縁部の複数箇所にそれぞれ設けてもよい。この駆動部22は、例えば、(1)圧電振動、(2)電磁ソレノイドとプランジャーとの組み合わせ、(3)電磁石と永久磁石との組み合わせ、(4)偏心重りを有する振動モータ、等を用いることができる。 The number of the drive units 22 may be one, or may be provided at each of a plurality of locations on the peripheral portion of the pressing plate 21. The drive unit 22 uses, for example, (1) piezoelectric vibration, (2) a combination of an electromagnetic solenoid and a plunger, (3) a combination of an electromagnet and a permanent magnet, and (4) a vibration motor having an eccentric weight. be able to.
また、駆動部22によって押圧板21を機械的に駆動して押圧板21の操作者に触感応答を与える態様としては、例えば、(1)押圧板21を振動させる、(2)押圧板21を一瞬(1ショット)だけ急に水平方向にスライドさせる、(3)押圧板21を急に水平方向にスライドさせ、押している間はこれを保持する、(4)押圧板21を一瞬(1ショット)だけ急に下げる、(5)押圧板21を急に下げ、押している間はそれを保持する、(6)押圧板21を一瞬(1ショット)だけ急に上げる、(7)押圧板21を急に上げ、押している間はそれを保持する、等が採り得る。 Moreover, as an aspect which drives the press plate 21 mechanically by the drive part 22 and gives a tactile response to the operator of the press plate 21, for example, (1) The press plate 21 is vibrated, (2) The press plate 21 is used. Suddenly slide in the horizontal direction for a moment (one shot), (3) Suddenly slide the pressing plate 21 in the horizontal direction, and hold it while pressing (4) For a moment (one shot) (5) The pressing plate 21 is suddenly lowered and held while being pressed, (6) The pressing plate 21 is suddenly raised (one shot), (7) The pressing plate 21 is suddenly lowered And hold it while pushing, etc.
上記によって操作者に与えられる触感応答の具体例は次のとおりである。即ち、上記(1)の場合は、操作者の指等に振動が与えられる。上記(2)〜(5)の場合は、押圧板21のスイッチ部を一定のストロークだけ押し込んだというストローク感と、同スイッチ部を急に操作したというクリック感の両方が操作者の指等に与えられる。上記(6)および(7)の場合は、押圧板21が突き上がって来る刺激によって、押圧板21を急に操作したというクリック感が操作者の指等に与えられる。 A specific example of the tactile response given to the operator by the above is as follows. That is, in the case of (1), vibration is applied to the operator's finger or the like. In the above cases (2) to (5), both the stroke feeling that the switch portion of the pressing plate 21 is pushed by a certain stroke and the click feeling that the switch portion is suddenly operated are applied to the operator's finger and the like. Given. In the case of (6) and (7), a click feeling that the pressing plate 21 is suddenly operated is given to the operator's finger or the like by the stimulus that the pressing plate 21 pushes up.
なお、図5中、25は外乱光防止用カバーであり、この外乱光防止用カバー25は導光管全長に亘って覆っている。外乱光防止用カバー25は、本実施の形態2のみならず、実施の形態1や後述する実施の形態3においても用いられる。 In FIG. 5, reference numeral 25 denotes a disturbance light prevention cover, and this disturbance light prevention cover 25 covers the entire length of the light guide tube. The disturbance light prevention cover 25 is used not only in the second embodiment but also in the first embodiment and the third embodiment to be described later.
このようにして、本実施の形態2では、受光素子の個数の大幅な減少による製造コストの低減、及び高精度の光学調整を必要としなという実施の形態1の効果に加えて、振動やクリック感が得られるため、スイッチとしての操作感や操作の信頼性が向上するという効果を奏する。 As described above, in the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment in which the manufacturing cost is reduced due to a significant reduction in the number of light receiving elements and high-precision optical adjustment is not required, vibration and clicks are performed. Since a feeling is obtained, the operational feeling as a switch and the operational reliability are improved.
なお、上記の例では、駆動部22によって押圧板21全体を押し込み可能に支持する構成について説明したけれども、特開平9−161602号公報、及び特開平10−293644号公報に記載のとおり、押圧板21を支持板により支持すると共に、該支持板を駆動部22により支持し、支持板と押圧板21との間に押込検出スイッチ23を介在させるように構成してもよい。 In the above example, the structure in which the entire pressing plate 21 is supported so as to be pushed by the drive unit 22 has been described. However, as described in JP-A-9-161602 and JP-A-10-293644, the pressing plate 21 may be supported by the support plate, and the support plate may be supported by the drive unit 22, and the indentation detection switch 23 may be interposed between the support plate and the pressing plate 21.
また、上記の例では、押圧板21を比較的大きなストロークで押し込んだ場合に、押込検出スイッチ23がそのことを検出するように構成されていたが、図6に示すように、押圧板21をほんの僅かのストローク、例えば押圧板21の厚み程度のストロークで押し込んだ場合に、押込検出スイッチ23(図6に示す投光素子23aと受光素子23bからなる光学的検出スイッチであっても、図5に示す機械的スイッチであってもよい。)がそのことを検出するように構成してもよい。なお、図6(1)は指等で入力操作していない通常状態を示し、図6(2)は指等で入力操作した状態を示す。また、図6においては、図解の容易のため駆動部22は省略されている。 Further, in the above example, when the pressing plate 21 is pressed with a relatively large stroke, the pressing detection switch 23 is configured to detect that, but as shown in FIG. When it is pushed in with a very small stroke, for example, a stroke about the thickness of the pressing plate 21, the push-in detection switch 23 (even if it is an optical detection switch comprising the light projecting element 23a and the light receiving element 23b shown in FIG. May be configured to detect this. 6A shows a normal state in which an input operation is not performed with a finger or the like, and FIG. 6B shows a state in which an input operation is performed with a finger or the like. In FIG. 6, the drive unit 22 is omitted for ease of illustration.
(実施の形態3)
図7は実施の形態3の電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態3は、実施の形態2に類似し対応する部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態3は、押圧板21の押し込みを検出したときに、投光素子をパルス点灯するようにしたことを特徴とするものである。即ち、押込検出スイッチ23からの押圧検出信号は、駆動部22に出力されるとともに、タイミング発生回路10にも出力される。これにより、駆動部22によって押圧板21が所定の振動等が付与されるとともに、X方向の投光素子X1,X2,…,Xnがこの順序でパルス点灯し、次いで、Y方向の投光素子Y1,Y2,…,Ynがこの順序でパルス点灯し、上記実施の形態1において説明したのと同様の処理が行われ操作位置が検出される。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a block diagram showing an electrical configuration of the third embodiment. The third embodiment is similar to the second embodiment, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The third embodiment is characterized in that when the pressing of the pressing plate 21 is detected, the light projecting element is pulse-lit. In other words, the pressing detection signal from the pressing detection switch 23 is output to the drive unit 22 and also to the timing generation circuit 10. As a result, a predetermined vibration or the like is applied to the pressing plate 21 by the drive unit 22, and the X direction light projecting elements X1, X2,..., Xn are pulsed in this order, and then the Y direction light projecting element. Y1, Y2,..., Yn are pulsed in this order, and the same processing as described in the first embodiment is performed to detect the operation position.
このようにして、本実施の形態3では、ストローク感やクリック感が操作者に付与されることに加えて、押圧板21の操作時にのみ投光素子が点灯される。従って、必要なときにのみ投光素子が点灯するので、省電力化を図ることができ、また、投光素子の使用に起因した劣化を可及的に低減することができる。 In this manner, in the third embodiment, the light projecting element is turned on only when the pressing plate 21 is operated, in addition to giving the operator a feeling of stroke or clicking. Therefore, since the light projecting element is turned on only when necessary, power saving can be achieved, and deterioration due to use of the light projecting element can be reduced as much as possible.
また、従来の光学式タッチパネルでは、表示画面にハエ等の虫がとまると、そのハエ等の虫により投光素子からの光が遮断され、誤検出を招いたが、本実施の形態3では、押圧板21の押し込みを検出したときに、投光素子をパルス点灯するように構成したことにより、押圧板21の押し込みによってハエ等の虫が飛んでいってしまい、その後に投光素子がパルス点灯することになるため、ハエ等の虫による誤検出を防止することができる。 Further, in the conventional optical touch panel, when insects such as flies stop on the display screen, the light from the light projecting element is blocked by the insects such as flies, which causes erroneous detection. When the pressing of the pressing plate 21 is detected, the light projecting element is lit in pulses, so that insects such as flies fly by the pressing of the pressing plate 21, and then the projecting element is pulsed. Therefore, false detection by insects such as flies can be prevented.
なお、上記の例では、投光素子から導光体に照射される光の光学経路は、通常状態においては、押圧板21の下方に位置するように構成したけれども、押圧板21の上方に位置するように構成してもよく、このようにしても、押圧板21の押し込み検出時に投光素子が点灯されるため、ハエ等の虫に起因した誤検出が生じることはない。 In the above example, the optical path of the light emitted from the light projecting element to the light guide is configured to be positioned below the pressing plate 21 in the normal state, but is positioned above the pressing plate 21. In this case, the light projecting element is turned on when the pressing of the pressing plate 21 is detected, so that erroneous detection due to insects such as flies does not occur.
(その他の事項)
(1)上記実施の形態1〜3では、図4に示す駆動パルス(例えば周波数が、数10KHz)で投光素子を駆動したけれども、1パルスを例えば周波数が数100KHzの高周波駆動パルスで変調するとともに、この高周波駆動パルスに同期して受光信号を検出する、高周波同期検波を用いるようにしてもよい。このような高周波同期検波を用いることにより、外乱光があっても、S/N比が良好な検出を実現することができる。
(2)上記実施の形態1〜3において使用される表示器は、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、薄型CRT、LEDアレイ等のいずれであってもよい。
(Other matters)
(1) In the first to third embodiments, the light projecting element is driven by the drive pulse shown in FIG. 4 (for example, the frequency is several tens of KHz), but one pulse is modulated by a high frequency drive pulse having a frequency of several hundred KHz, for example. At the same time, high-frequency synchronous detection that detects a light reception signal in synchronization with the high-frequency driving pulse may be used. By using such high-frequency synchronous detection, detection with a good S / N ratio can be realized even when there is disturbance light.
(2) The display device used in the first to third embodiments may be a liquid crystal display, an EL (electroluminescence) display, a plasma display, a thin CRT, an LED array, or the like.
本発明は、小型表示パネルを使用する小型情報機器等の情報入力用タッチパネルのみならず、大型表示パネルを使用する制御機器等の情報入力用タッチパネルにも好適に実施することができる。 The present invention can be suitably implemented not only for an information input touch panel such as a small information device using a small display panel but also for an information input touch panel such as a control device using a large display panel.
1 :光学式タッチパネル 2:表示画面
3a,3b,3c,3d:表示画面の辺
4A,4B:導光体 5A,5B:受光素子
6:反射板 7:蛍光材
20:表示器 21:押圧板
22:駆動部 23:押込圧検出スイッチ
X1,X2,…,Xn;Y1,Y2,…,Yn:投光素子
1: Optical touch panel 2: Display screen 3a, 3b, 3c, 3d: Sides of display screen 4A, 4B: Light guide 5A, 5B: Light receiving element 6: Reflecting plate 7: Fluorescent material 20: Display device 21: Press plate 22: Drive unit 23: Pushing pressure detection switch X1, X2,..., Xn; Y1, Y2,.
Claims (4)
前記表示画面の残りの隣り合う2辺に沿ってそれぞれ設けられ、対向する前記投光素子からの光によって発光する蛍光材を含有した導光体と、
前記導光体の一端部にそれぞれ設けられ、前記蛍光材から発せられた光を受光する受光素子と、
を備えたことを特徴とする光学式タッチパネル。 A plurality of light emitting elements that are arranged along two adjacent sides of a rectangular display screen and emit light in parallel to the display screen and perpendicular to the arranged sides;
A light guide containing a fluorescent material provided along each of the remaining two adjacent sides of the display screen and emitting light by the light from the facing light projecting elements;
A light receiving element that is provided at one end of the light guide and receives light emitted from the fluorescent material;
An optical touch panel characterized by comprising:
前記押圧板の押込みを検出する検出手段と、
前記検出手段により押圧板の押込みが検出されたときに、前記押圧板に振動を付与する駆動手段と、
を備えた、請求項1又は2記載の光学式タッチパネル。 A transparent or translucent pressing plate disposed in the upper vicinity of the display screen;
Detecting means for detecting depression of the pressing plate;
Drive means for applying vibration to the pressing plate when the pressing means detects the pressing plate;
The optical touch panel according to claim 1, comprising:
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