JP6422781B2

JP6422781B2 - Touch panel device

Info

Publication number: JP6422781B2
Application number: JP2015002374A
Authority: JP
Inventors: 杉山　晃一; 晃一杉山; 伸之吉岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: JP2016126709A

Description

本発明は、ＦＴＩＲ（ＦｒｕｓｔｒａｔｅｄＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）方式のタッチパネル装置に関し、特に、導光板の端部を加工することなく、検出装置により検出される検出光の強度を増大させ、輪郭が明瞭な検出光を生成することにより、タッチ位置の検出精度を向上させることが可能なタッチパネル装置に関する。 The present invention relates to a FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) type touch panel device, and more particularly to detection light having a clear outline by increasing the intensity of detection light detected by the detection device without processing the end of a light guide plate. It is related with the touch panel apparatus which can improve the detection precision of a touch position by producing | generating.

光学式タッチパネルとして、液晶ディスプレイ等の表示装置上に配置する導光板の側面に光源と検知用センサを設けた、ＦＴＩＲ方式のタッチパネルが知られている。このタッチパネルは、以下のようにしてタッチパネル上の接触位置を検出する。光を導光板の側面から供給する。導光板の表面に指又はペン等が接触すると、導光板内を伝搬する光に散乱が生じる。この散乱光を検知用センサで検知し、接触位置を検出する。 As an optical touch panel, an FTIR touch panel in which a light source and a detection sensor are provided on a side surface of a light guide plate disposed on a display device such as a liquid crystal display is known. This touch panel detects a contact position on the touch panel as follows. Light is supplied from the side of the light guide plate. When a finger or a pen contacts the surface of the light guide plate, the light propagating in the light guide plate is scattered. The scattered light is detected by a detection sensor, and the contact position is detected.

例えば、下記特許文献１には、外来光（環境光）の影響を低減し、タッチ位置の認識精度を向上させることが可能なタッチパネルを提供するための発明が開示されている。このタッチパネルは、導光板に光を入射する光源、導光板の側面の一部に配置された受光素子、及び、導光板の側面と受光素子との間に被検出体（指又は入力ペン等）により散乱した光源からの光を受光素子に結像する結像手段（レンズ）を具備する。結像手段及び受光素子は、矩形の導光板の辺に対して斜めに配置される。導光板は、結像手段及が配置される角部が、結像手段に対向するように、斜めに切断された平面状に形成されている。さらに、特許文献１には、受光素子が配置された導光板の側面の一部には、光吸収手段（カーボンブラック含有樹脂）を配置し、受光素子は光源の照射範囲外に配置される構成が開示されている。 For example, Patent Document 1 below discloses an invention for providing a touch panel that can reduce the influence of external light (environmental light) and improve the accuracy of touch position recognition. This touch panel includes a light source that makes light incident on the light guide plate, a light receiving element disposed on a part of the side surface of the light guide plate, and a detection target (such as a finger or an input pen) between the side surface of the light guide plate and the light receiving element. An image forming means (lens) for forming an image of light from the light source scattered by the light receiving element is provided. The imaging means and the light receiving element are disposed obliquely with respect to the side of the rectangular light guide plate. The light guide plate is formed in a planar shape that is cut obliquely so that the corners where the imaging means and the imaging means are disposed are opposed to the imaging means. Further, in Patent Document 1, light absorbing means (carbon black-containing resin) is disposed on a part of the side surface of the light guide plate on which the light receiving element is disposed, and the light receiving element is disposed outside the irradiation range of the light source. Is disclosed.

また、下記特許文献２には、カバーガラス（導光板）の下方に受光素子を配置し、カバーガラス内を全反射して伝搬する光の散乱光を検出して、カバーガラスにタッチしたポインタの位置を検出する技術が開示されている。具体的には、カバーガラスの一方の端部に近い、カバーガラスの背面にエミッタ（光源ＬＥＤ）を配置する。エミッタから放射される光を、エミッタレンズを介して、カバーガラスの背面からカバーガラスの内部に入射させる。入射した光は、カバーガラス内を全反射して他方の端部まで伝搬し、カバーガラスの背面から放射される。放射された光は、レシーバレンズを介して、レシーバに入射される。エミッタレンズ及びレシーバレンズは、導光板に接着剤で接着される。 In Patent Document 2 below, a light receiving element is arranged below the cover glass (light guide plate), and the scattered light of the light propagating through the cover glass is detected, and the pointer touching the cover glass is detected. A technique for detecting a position is disclosed. Specifically, an emitter (light source LED) is arranged on the back surface of the cover glass near one end of the cover glass. Light emitted from the emitter is incident on the inside of the cover glass from the back surface of the cover glass via the emitter lens. The incident light is totally reflected in the cover glass, propagates to the other end, and is emitted from the back surface of the cover glass. The emitted light is incident on the receiver through the receiver lens. The emitter lens and the receiver lens are bonded to the light guide plate with an adhesive.

特開２００９−２５８９６７号公報JP 2009-258967 A 特表２０１４−５１３３７５号公報Special table 2014-513375 gazette

しかし、上記の特許文献１に開示されたタッチパネルには、次の問題がある。即ち、このタッチパネルでは、受光素子及び結像手段からなる受光部に対向する導光板の形状が、受光部に対して、平行、且つ、平坦な形状を有している。そのため、被検出体からの散乱光が当該導光板の端面に到達した際には、散乱光が拡散しており、散乱光パターンがぼやけてしまう。したがって、結像手段で受光素子に散乱光パターンを結像しても、受光素子面上には、輪郭が不明確なパターン像が結像される。この結果、精度の良い位置検出が困難である問題がある。 However, the touch panel disclosed in Patent Document 1 has the following problems. In other words, in this touch panel, the shape of the light guide plate facing the light receiving portion composed of the light receiving element and the imaging means is parallel to the light receiving portion and flat. Therefore, when the scattered light from the detected object reaches the end face of the light guide plate, the scattered light is diffused and the scattered light pattern is blurred. Therefore, even if the scattered light pattern is formed on the light receiving element by the image forming means, a pattern image with an unclear outline is formed on the light receiving element surface. As a result, there is a problem that accurate position detection is difficult.

この問題を解決するために、受光部にシャープな散乱光パターンが入射されるように、受光部に対向する導光板の端部を適切な形状に加工することが考えられる。樹脂製の導光板であれば加工性（切削加工）が高く、このような方法を適用することは可能である。しかし、加工性が低い部材を導光板に使用する場合には容易には適用できない。例えば、アクリル樹脂等は耐熱温度が低く可燃性であるので、ガラス、特に、耐熱ガラスで導光板を形成することが要望されることがある。その場合、ガラスの加工性は極めて低く、端部を適切な形状に加工することは困難であり、製造コストが高くなる。また、樹脂製の導光板を用いる場合でも、サイズが大きければ、その加工作業は難しく製造コストが高くなる。 In order to solve this problem, it is conceivable to process the end portion of the light guide plate facing the light receiving portion into an appropriate shape so that a sharp scattered light pattern is incident on the light receiving portion. A resin light guide plate has high processability (cutting), and such a method can be applied. However, it cannot be easily applied when a member with low workability is used for the light guide plate. For example, acrylic resin or the like has a low heat-resistant temperature and is flammable, and thus it may be desired to form the light guide plate with glass, particularly heat-resistant glass. In that case, the workability of the glass is extremely low, and it is difficult to process the end portion into an appropriate shape, resulting in an increase in manufacturing cost. Even when a resin light guide plate is used, if the size is large, the processing operation becomes difficult and the manufacturing cost increases.

特許文献２に開示された技術は、ガラスの導光板にも適用可能であるが、構造が複雑である問題がある。 Although the technique disclosed in Patent Document 2 can be applied to a glass light guide plate, there is a problem that the structure is complicated.

したがって、本発明は、ガラス等の加工性が低い導光板を使用する場合にも、検出装置により検出される検出光の強度を増大させ、輪郭が明瞭な検出光を生成することにより、タッチ位置の検出精度を向上させることが可能な、ＦＴＩＲ方式のタッチパネル装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention increases the intensity of detection light detected by the detection device and generates detection light with a clear outline even when using a light guide plate with low workability such as glass. An object of the present invention is to provide an FTIR touch panel device capable of improving the detection accuracy of the FTIR method.

本発明の第１の局面に係るタッチパネル装置は、光を伝搬させる平板状の導光板（導光手段、例えば、後述する第１の実施の形態における導光板１０２）と、導光板の表面が接触されたことにより生じる、導光板を伝搬する光の散乱光、又は、導光板の表面に入力装置が接触することにより、入力装置が発し、導光板の内部に入射した光を検出する、導光板の背面側に配置された２つの検出部（検出手段、例えば、第１の実施の形態における第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６のセンサ１２４）と、導光板の背面側に配置された２つの光学部材（光学手段、例えば、第１の実施の形態における検出光学板１２６）と、検出部により検出された光に関する情報（受光位置の情報、例えば、センサ１２４の受光した画素の位置）に基づいて、導光板上の接触された接触位置を算出する算出部（算出手段、例えば、第１の実施の形態における主制御部１１８）とを含む。２つの検出部は、導光板の相互に異なる端部に配置される。２つの光学部材と２つの検出部とは、１対１に対応する。２つの光学部材のそれぞれは、導光板に所定部分（例えば、導光板１０２の背面の角部）で接合され、対応する検出部に対向し、且つ導光板の表面に垂直な円弧状曲面を持つ。２つの検出部のそれぞれは、導光板を伝搬して所定部分を通過した後に光学部材を伝搬して円弧状曲面から放射される光の検出部への入射角度に応じた位置情報を、検出部により検出された光に関する情報として出力する。 In the touch panel device according to the first aspect of the present invention, a flat light guide plate (light guide means, for example, a light guide plate 102 in a first embodiment described later) for propagating light contacts the surface of the light guide plate. The light guide plate detects the scattered light of the light propagating through the light guide plate or the light emitted from the input device and entering the light guide plate when the input device contacts the surface of the light guide plate. Two detection units (detection means, for example, the first sensor unit 104 and the sensor 124 of the second sensor unit 106 in the first embodiment) arranged on the back side of the light guide plate and the back side of the light guide plate Two optical members (optical means, for example, the detection optical plate 126 in the first embodiment) and information on the light detected by the detection unit (information on the light receiving position, for example, the position of the pixel received by the sensor 124) Based on Includes calculating unit for calculating the touched contact position on the light guide plate (calculation means, for example, the main control unit 118 in the first embodiment) and. Two detection parts are arrange | positioned at a mutually different edge part of a light-guide plate. The two optical members and the two detection units correspond one-to-one. Each of the two optical members is joined to the light guide plate at a predetermined portion (for example, a corner portion on the back surface of the light guide plate 102), has an arcuate curved surface facing the corresponding detection unit, and perpendicular to the surface of the light guide plate. . Each of the two detection units transmits position information according to an incident angle of light that is propagated through the light guide plate and passes through a predetermined portion and then through the optical member and emitted from the arcuate curved surface to the detection unit. Is output as information relating to the light detected by.

これにより、円弧状曲面から放射され、検出部により検出される光の輪郭を明瞭にすることができる。したがって、光の入射角度に応じた位置情報の精度を向上させることができ、導光板の接触位置の検出精度を向上させることができる。 Thereby, the outline of the light radiated from the arcuate curved surface and detected by the detection unit can be clarified. Therefore, it is possible to improve the accuracy of position information according to the incident angle of light, and it is possible to improve the detection accuracy of the contact position of the light guide plate.

本発明の第２の局面に係るタッチパネル装置は、光を伝搬させる平板状の導光板と、導光板の表面が接触されたことにより生じる、導光板を伝搬する光の散乱光、又は、導光板の表面に入力装置が接触することにより、入力装置が発し、導光板の内部に入射する光を検出する、導光板の背面側に配置された２つの検出部と、導光板の背面側に配置された２つの光学部材と、検出部により検出された光に関する情報に基づいて、導光板上の接触された接触位置を算出する算出部とを含む。２つの検出部は、導光板の相互に異なる端部に配置される。２つの光学部材と２つの検出部とは、１対１に対応する。２つの光学部材のそれぞれは、導光板に所定部分で接合され、対応する検出部に対向し、且つ中心軸が導光板の表面に垂直である円錐面の一部を形成する形状の傾斜面を持つ。２つの検出部のそれぞれは、導光板を伝搬して所定部分を通過した後に光学部材を伝搬して傾斜面から放射される光の検出部への入射角度に応じた位置情報を、検出部により検出された光に関する情報として出力する。 The touch panel device according to the second aspect of the present invention includes a flat light guide plate for propagating light and a scattered light of light propagating through the light guide plate, which is generated by contacting the surface of the light guide plate, or the light guide plate. When the input device comes into contact with the surface of the light guide, the input device emits and detects light incident on the inside of the light guide plate, and two detection units arranged on the back side of the light guide plate, and arranged on the back side of the light guide plate And a calculation unit that calculates a contact position on the light guide plate based on the information about the light detected by the detection unit. Two detection parts are arrange | positioned at a mutually different edge part of a light-guide plate. The two optical members and the two detection units correspond one-to-one. Each of the two optical members has an inclined surface that is joined to the light guide plate at a predetermined portion, faces a corresponding detection unit, and forms a part of a conical surface whose central axis is perpendicular to the surface of the light guide plate. Have. Each of the two detection units transmits position information corresponding to an incident angle of light that is propagated through the light guide plate and passes through a predetermined portion and then propagates through the optical member and is emitted from the inclined surface to the detection unit. Output as information about the detected light.

これにより、傾斜面から放射され、検出部により検出される光の輪郭を明瞭にすることができる。したがって、光の入射角度に応じた位置情報の精度を向上させることができ、導光板の接触位置の検出精度を向上させることができる。 Thereby, the outline of the light emitted from the inclined surface and detected by the detection unit can be clarified. Therefore, it is possible to improve the accuracy of position information according to the incident angle of light, and it is possible to improve the detection accuracy of the contact position of the light guide plate.

好ましくは、２つの検出部のそれぞれは、レンズとセンサとを含み、レンズは、円弧状曲面又は傾斜面から離隔して配置され、レンズは、円弧状曲面又は傾斜面から放射される光を、当該光の検出部への入射角度に１対１に対応する、センサ上の位置に導く。 Preferably, each of the two detection units includes a lens and a sensor, the lens is disposed apart from the arcuate curved surface or the inclined surface, and the lens emits light emitted from the arcuate curved surface or the inclined surface, The light is guided to a position on the sensor corresponding to the incident angle to the detection unit on a one-to-one basis.

これにより、検出部に対する光の入射角度に応じた位置情報の精度を向上させることができ、導光板の接触位置の検出精度を向上させることができる。 Thereby, the precision of the positional information according to the incident angle of the light with respect to a detection part can be improved, and the detection precision of the contact position of a light-guide plate can be improved.

より好ましくは、光学部材及び導光板の接合は、密着接合（例えば、透明の接着剤（アクリル樹脂系のＵＶ硬化接着剤）による接合）である。 More preferably, the bonding between the optical member and the light guide plate is a close bonding (for example, bonding with a transparent adhesive (acrylic resin UV curing adhesive)).

これにより、導光板を伝搬する光を効率よく光学部材に取込むことができる。 Thereby, the light which propagates a light-guide plate can be taken in into an optical member efficiently.

さらに好ましくは、タッチパネル装置は、導光板の表面上の、光学部材に対応する位置に配置された反射板（反射手段、例えば、第３の実施の形態の反射板１５０）をさらに含む。 More preferably, the touch panel device further includes a reflecting plate (reflecting means, for example, the reflecting plate 150 of the third embodiment) arranged at a position corresponding to the optical member on the surface of the light guide plate.

これにより、導光板の内部を伝搬する光が、検出部により検出されずに導光板の外部に漏れることを防止し、外部からの光が、導光板に入射して検出部により検出されることを防止することができる。 This prevents light propagating inside the light guide plate from leaking to the outside of the light guide plate without being detected by the detection unit, so that light from the outside enters the light guide plate and is detected by the detection unit Can be prevented.

好ましくは、タッチパネル装置は、光学部材の背面側に、光学部材の背面から離隔して配置されたカバーをさらに含む。 Preferably, the touch panel device further includes a cover disposed on the back side of the optical member and spaced from the back surface of the optical member.

これにより、タッチパネル装置の周囲からの光、特にタッチパネル装置の背面からの光がセンサ部に入射することを防止することができる。 Thereby, it can prevent that the light from the circumference | surroundings of a touch panel apparatus, especially the light from the back surface of a touch panel apparatus injects into a sensor part.

より好ましくは、中心軸を含む平面において、傾斜面が導光板の表面と成す角度は、１０°以上４０°以下である。 More preferably, in the plane including the central axis, the angle formed by the inclined surface with the surface of the light guide plate is 10 ° or more and 40 ° or less.

これにより、検出部に入射する光の強度をより一層増大させることができる。 Thereby, the intensity | strength of the light which injects into a detection part can be increased further.

本発明によれば、導光板に特別な加工を施さずに、導光板に接合された光学部材の円弧状曲面又は傾斜面から放射され、検出部により検出される光の輪郭を明瞭にすることができる。したがって、光の入射角度に応じた位置情報の精度を向上させることができ、導光板の接触位置の検出精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to clarify the outline of light emitted from an arcuate curved surface or an inclined surface of an optical member joined to the light guide plate and detected by the detection unit without performing special processing on the light guide plate. Can do. Therefore, it is possible to improve the accuracy of position information according to the incident angle of light, and it is possible to improve the detection accuracy of the contact position of the light guide plate.

本発明の第１の実施の形態に係るタッチパネル装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a touch panel device according to a first embodiment of the present invention. 図１に示したタッチパネル装置の構成を示す三面図である。FIG. 3 is a three-view diagram illustrating a configuration of the touch panel device illustrated in FIG. 1. 図２の領域Ａを拡大した、導光板の背面から見た平面図である。It is the top view seen from the back surface of the light-guide plate which expanded the area | region A of FIG. 図１に示したタッチパネル装置の導光板の一部を拡大した、導光板の背面から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the back surface of the light-guide plate which expanded some light-guide plates of the touch-panel apparatus shown in FIG. 図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the BB line of FIG. タッチ位置の算出方法を示す平面図である。It is a top view which shows the calculation method of a touch position. 本発明の第２の実施の形態に係るタッチパネル装置の一部を拡大した、導光板の背面から見た平面図である。It is the top view seen from the back of the light-guide plate which expanded a part of touch panel apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係るタッチパネル装置の導光板の一部を拡大した、導光板の背面から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the back of the light-guide plate which expanded a part of light-guide plate of the touchscreen apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along CC line of FIG. 導光板内を伝搬する散乱光の経路を示す図である。It is a figure which shows the path | route of the scattered light which propagates the inside of a light-guide plate. 本発明の第３の実施の形態に係るタッチパネル装置の一部を拡大した、導光板の背面から見た平面図である。It is the top view seen from the back surface of the light-guide plate which expanded a part of touchscreen apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図１１のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the DD line of FIG. 検出光学板の背面にカバーを配置した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which has arrange | positioned the cover on the back surface of a detection optical plate. ＬＥＤペンを用いるタッチパネル装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the touchscreen apparatus using an LED pen. 複数のＬＥＤペンによるタッチ位置を同時に検出可能なタッチパネル装置を示す平面図である。It is a top view which shows the touchscreen apparatus which can detect the touch position by a some LED pen simultaneously.

以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るタッチパネル装置１００は、導光板１０２、第１センサ部１０４、第２センサ部１０６、光源部１０８、センサ制御部１１４、光源制御部１１６、及び主制御部１１８を含む。導光板１０２は、ガラス、例えば硼珪酸ガラス（耐熱ガラス）で形成されている。 (First embodiment)
Referring to FIG. 1, touch panel device 100 according to the first embodiment of the present invention includes light guide plate 102, first sensor unit 104, second sensor unit 106, light source unit 108, sensor control unit 114, and light source control. Part 116 and main control part 118. The light guide plate 102 is made of glass, for example, borosilicate glass (heat resistant glass).

光源部１０８は、図２に示すように、ＬＥＤアレイ部１１０及び三角プリズム１１２を含む。ＬＥＤアレイ部１１０は複数のＬＥＤ素子を基板上にアレイ状に並べたものである。三角プリズム１１２は、導光板１０２に接合され、三角プリズム１１２の傾斜面にＬＥＤ素子が当接して配置されている。三角プリズム１１２の傾斜面は、導光板１０２の面に対して所定角度を成している。所定角度は、ＬＥＤ素子から、ＬＥＤ素子の正面方向に放射される光が、導光板１０２内で全反射する角度、即ち臨界角よりも大きいことが好ましい。臨界角は、導光板１０２の屈折率と空気の屈折率とにより決まる。導光板１０２を硼珪酸ガラス（屈折率１．４８）で形成する場合、所定角度は約５０°であることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the light source unit 108 includes an LED array unit 110 and a triangular prism 112. The LED array unit 110 is a plurality of LED elements arranged in an array on a substrate. The triangular prism 112 is bonded to the light guide plate 102, and the LED element is disposed in contact with the inclined surface of the triangular prism 112. The inclined surface of the triangular prism 112 forms a predetermined angle with respect to the surface of the light guide plate 102. The predetermined angle is preferably larger than an angle at which light emitted from the LED element in the front direction of the LED element is totally reflected in the light guide plate 102, that is, a critical angle. The critical angle is determined by the refractive index of the light guide plate 102 and the refractive index of air. When the light guide plate 102 is formed of borosilicate glass (refractive index 1.48), the predetermined angle is preferably about 50 °.

光源部１０８は、光源制御部１１６により電力の供給及び制御を受けて、ＬＥＤアレイ部１１０のＬＥＤ素子から光を放射させる。放射される光は、例えば、波長が８５０ｎｍの赤外光である。ＬＥＤアレイ部１１０から放射された光は、三角プリズム１１２を介して、導光板１０２内に入射し、導光板１０２の両面により全反射を繰返しながら、導光板１０２内を伝搬する。図１において、光源部１０８から放射され、導光板１０２内を伝搬する光を、右上方向の３本の破線矢印で模式的に示す。 The light source unit 108 receives power supply and control from the light source control unit 116 and emits light from the LED elements of the LED array unit 110. The emitted light is, for example, infrared light having a wavelength of 850 nm. The light emitted from the LED array unit 110 enters the light guide plate 102 via the triangular prism 112 and propagates through the light guide plate 102 while repeating total reflection by both surfaces of the light guide plate 102. In FIG. 1, the light emitted from the light source unit 108 and propagating through the light guide plate 102 is schematically indicated by three dashed arrows in the upper right direction.

図１に示すように、人が指２２０等で、導光板１０２の表面にタッチすると、光源部１０８から放射されて導光板１０２内を伝搬する光は、タッチ位置で散乱される。散乱光の一部は、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に伝搬する（図１において下向きの破線の矢印で示す）。 As shown in FIG. 1, when a person touches the surface of the light guide plate 102 with a finger 220 or the like, the light emitted from the light source unit 108 and propagating through the light guide plate 102 is scattered at the touch position. A part of the scattered light propagates to the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 (indicated by a downward broken arrow in FIG. 1).

第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ等の光検出装置を含む。第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６は、センサ制御部１１４の制御を受けて、検出信号を主制御部１１８に伝送する。主制御部１１８は、ＣＰＵ等の演算素子及び記憶素子を含む。後述するように、光検出装置は、例えば１次元のラインセンサであり、主制御部１１８は、ライセンサ上の受光位置（受光した画素の位置）の情報から、タッチ位置を算出する。 The first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 include a light detection device such as a CCD or CMOS sensor. The first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 transmit the detection signal to the main control unit 118 under the control of the sensor control unit 114. The main control unit 118 includes an arithmetic element such as a CPU and a storage element. As will be described later, the light detection device is, for example, a one-dimensional line sensor, and the main control unit 118 calculates a touch position from information on a light receiving position (position of a received pixel) on the licensor.

主制御部１１８は、所定のタイミングで光源制御部１１６により光源部１０８を駆動し、導光板１０２内に光を放射した状態で、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６から、光の検出信号を待受ける。導光板１０２の表面がタッチされると、上記したように、タッチ位置で散乱光が生じ、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６により検出され、主制御部１１８は、タッチ位置を算出することができる。主制御部１１８が、算出したタッチ位置の情報を、所定のインターフェイスを介して、コンピュータ等のホスト装置２０４に出力することにより、ホスト装置２０４は、タッチ位置に応じた処理を実行することが可能になる。 The main control unit 118 detects light from the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 while driving the light source unit 108 by the light source control unit 116 at a predetermined timing and radiating light into the light guide plate 102. Wait for the signal. When the surface of the light guide plate 102 is touched, as described above, scattered light is generated at the touch position and detected by the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106, and the main control unit 118 calculates the touch position. be able to. The main control unit 118 outputs the calculated touch position information to the host device 204 such as a computer via a predetermined interface, so that the host device 204 can execute processing according to the touch position. become.

図１に示すように、液晶ディスプレイ等の表示パネル２００の上に、タッチパネル装置１００を配置すれば、タッチパネル装置１００に対するタッチ操作を、表示パネル２００に表示された画像に対するユーザの操作として扱うことができ、ホスト装置２０４に対するユーザインターフェイスを実現することができる。例えば、ホスト装置２０４が画像形成装置であれば、タッチパネル装置１００及び表示装置（表示パネル２００及び表示制御部２０２）は、画像形成装置の操作パネルとして使用され得る。 As shown in FIG. 1, when the touch panel device 100 is arranged on a display panel 200 such as a liquid crystal display, a touch operation on the touch panel device 100 can be handled as a user operation on an image displayed on the display panel 200. And a user interface for the host device 204 can be realized. For example, if the host device 204 is an image forming device, the touch panel device 100 and the display device (the display panel 200 and the display control unit 202) can be used as an operation panel of the image forming device.

本実施の形態では、図３〜図５に示すように、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６は導光板１０２の背面に配置されている。図３を参照して、第１センサ部１０４は、検出光学板１２６、レンズ部１２０、バンドパスフィルタ１２２、及びセンサ１２４を含む。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 to 5, the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 are arranged on the back surface of the light guide plate 102. Referring to FIG. 3, the first sensor unit 104 includes a detection optical plate 126, a lens unit 120, a band pass filter 122, and a sensor 124.

検出光学板１２６は、導光板１０２に接合された馬蹄形の平板であり、点Ｏを中心とする２つの円弧状曲面を備えている。内側円弧状曲面１３０及び外側円弧状曲面１３４は、導光板１０２の表面に垂直である。内側円弧状曲面１３０上の点は、点Ｏを通り導光板１０２の表面に垂直な軸１３２から等距離（Ｒ０）にある。即ち、内側円弧状曲面１３０は、軸１３２を中心軸とする半径Ｒ０の円筒の側面の一部を形成する。同様に、外側円弧状曲面１３４上の点は、軸１３２から等距離（Ｒ）にある。即ち、外側円弧状曲面１３４は、軸１３２を中心軸とする半径Ｒの円筒の側面の一部を形成する。 The detection optical plate 126 is a horseshoe-shaped flat plate joined to the light guide plate 102 and includes two arcuate curved surfaces with the point O as the center. The inner arcuate curved surface 130 and the outer arcuate curved surface 134 are perpendicular to the surface of the light guide plate 102. The points on the inner arcuate curved surface 130 are equidistant (R 0) from the axis 132 that passes through the point O and is perpendicular to the surface of the light guide plate 102. That is, the inner arcuate curved surface 130 forms a part of a side surface of a cylinder having a radius R0 with the axis 132 as a central axis. Similarly, the points on the outer arcuate curved surface 134 are equidistant (R) from the axis 132. That is, the outer arcuate curved surface 134 forms a part of a side surface of a cylinder having a radius R with the shaft 132 as a central axis.

図５を参照して、検出光学板１２６は、光学接合部１７０を介して導光板１０２に接合されている。光学接合部１７０は、例えば、光源部１０８から放射される光に対して透明の接着剤である。光学接合部１７０での屈折率の変化を抑制するために、接着剤には、例えば、アクリル樹脂系のＵＶ硬化接着剤（屈折率１．４９）を使用することが好ましい。接着剤を使用する場合、光学接合部１７０に気泡が形成されないように、減圧状態で接合することが好ましい。 Referring to FIG. 5, the detection optical plate 126 is joined to the light guide plate 102 via the optical joint 170. The optical joint 170 is, for example, an adhesive that is transparent to the light emitted from the light source unit 108. In order to suppress the change in the refractive index at the optical joint 170, it is preferable to use, for example, an acrylic resin-based UV curable adhesive (refractive index: 1.49) as the adhesive. When using an adhesive, it is preferable to perform bonding in a reduced pressure state so that bubbles are not formed in the optical bonding portion 170.

センサ１２４は、上記した光検出装置であり、例えばラインセンサである。バンドパスフィルタ１２２は、光源部１０８から放射された光を選択的に通過させる波長帯域を有する。バンドパスフィルタ１２２は、光源部１０８の放射光以外の光（外部から導光板に入射する光）がセンサ１２４に入射して、誤検出されることを防止するためのものである。 The sensor 124 is the above-described light detection device, for example, a line sensor. The band pass filter 122 has a wavelength band that selectively allows light emitted from the light source unit 108 to pass therethrough. The bandpass filter 122 is for preventing light other than the light emitted from the light source unit 108 (light entering the light guide plate from the outside) from entering the sensor 124 and being erroneously detected.

レンズ部１２０は、内側円弧状曲面１３０を通過した光を、収束させて、センサ１２４に入射させる。図３等では、レンズ部１２０を凸レンズ形状で表しているが、これは光学レンズであることを表すためである。レンズ部１２０は、例えば、複数のレンズを組合せた、公知のｆθレンズである。 The lens unit 120 causes the light that has passed through the inner arcuate curved surface 130 to converge and enter the sensor 124. In FIG. 3 and the like, the lens unit 120 is represented by a convex lens shape, but this is for representing an optical lens. The lens unit 120 is, for example, a known fθ lens in which a plurality of lenses are combined.

レンズ部１２０及びセンサ１２４は、センサ１２４の検出面がレンズ部１２０の光軸に垂直であり、センサ１２４の検出面の中心がレンズ部１２０の光軸上に位置し、センサ１２４の検出面が検出光学板１２６の厚さの範囲内に位置するように配置されることが好ましい。レンズ部１２０は、その光軸が、検出光学板１２６の厚さ方向の中央を通るように配置されることがより好ましい。このように配置されていれば、ｆθレンズを使用することにより、レンズの光軸に対する光の入射角度θ（ｒａｄ）と、直線状に検出素子が配置されたラインセンサであるセンサ１２４の中心から光の検出点までの距離Δとが比例する（図３参照）。したがって、センサ１２４上の光の検出点の位置から、検出された光の入射角度θを容易に算出することができる。 In the lens unit 120 and the sensor 124, the detection surface of the sensor 124 is perpendicular to the optical axis of the lens unit 120, the center of the detection surface of the sensor 124 is located on the optical axis of the lens unit 120, and the detection surface of the sensor 124 is The detection optical plate 126 is preferably arranged so as to be positioned within the thickness range. The lens unit 120 is more preferably arranged so that the optical axis thereof passes through the center of the detection optical plate 126 in the thickness direction. If arranged in this way, by using the fθ lens, the incident angle θ (rad) of the light with respect to the optical axis of the lens and the center of the sensor 124 which is a line sensor in which the detection elements are linearly arranged. The distance Δ to the light detection point is proportional (see FIG. 3). Therefore, the incident angle θ of the detected light can be easily calculated from the position of the light detection point on the sensor 124.

検出光学板１２６の、レンズ部１２０に対向する部分が円弧状の曲面に形成されているので、内側円弧状曲面１３０の法線方向から内側円弧状曲面１３０に入射する光は軸１３２に集光される。しかし、内側円弧状曲面１３０の法線方向と異なる方向から内側円弧状曲面１３０に入射する光は、内側円弧状曲面１３０で反射されるか、又は、内側円弧状曲面１３０を通過したとしても、軸１３２に集光されず、レンズ部１２０に入射しない。即ち、タッチされたことにより生じた散乱光のうち、タッチ位置と、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６とを結ぶ直線方向の光を選択的に集光させて、レンズ部１２０に入射させることができる。したがって、検出される光の輪郭が従来よりも明瞭になり、センサ１２４による検出位置精度が向上する。 Since the portion of the detection optical plate 126 facing the lens unit 120 is formed in an arcuate curved surface, the light incident on the inner arcuate curved surface 130 from the normal direction of the inner arcuate curved surface 130 is collected on the shaft 132. Is done. However, even if light incident on the inner arcuate curved surface 130 from a direction different from the normal direction of the inner arcuate curved surface 130 is reflected by the inner arcuate curved surface 130 or passes through the inner arcuate curved surface 130, The light is not condensed on the shaft 132 and does not enter the lens unit 120. That is, light in a linear direction connecting the touch position and the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 among the scattered light generated by the touch is selectively condensed and incident on the lens unit 120. Can be made. Therefore, the contour of the detected light becomes clearer than before, and the detection position accuracy by the sensor 124 is improved.

第２センサ部１０６も、第１センサ部１０４と同様に構成されており、同じ機能を有する。したがって、図６を参照して、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６による光の検出位置から、対応する光の入射角度θ１（ｒａｄ）及びθ２（ｒａｄ）を得ることができ、入射角度θ１及びθ２から、光が、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６を結ぶ直線と成す角度α（ｒａｄ）及びβ（ｒａｄ）を得ることができる。即ち、角度α及びβは、α＝π／２−θ１、β＝π／２−θ２により算出される。そして、タッチ位置をＰ、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６を結ぶ線分とタッチ位置Ｐとの距離をｄ、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６との距離をＬとすると、Ｌ＝ｄ／ｔａｎα＋ｄ／ｔａｎβが成立するので、この式に、角度α及びβ、並びに、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６間の距離Ｌの値を代入することにより、ｄが算出でき、タッチ位置Ｐの位置座標（ｘ，ｙ）を決定することができる。即ち、ｄが算出されると、ｙは、ｙ＝ｄにより、ｘは、ｘ＝ｄ／ｔａｎα により算出される。距離Ｌの値は、主制御部１１８の内部メモリに予め記憶されている。 The second sensor unit 106 is also configured similarly to the first sensor unit 104 and has the same function. Therefore, referring to FIG. 6, the incident angles θ1 (rad) and θ2 (rad) of the corresponding light can be obtained from the light detection positions by the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106, and the incident angle From θ1 and θ2, angles α (rad) and β (rad) formed by light and a straight line connecting the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 can be obtained. That is, the angles α and β are calculated by α = π / 2−θ1 and β = π / 2−θ2. When the touch position is P, the distance between the line segment connecting the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 and the touch position P is d, and the distance between the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 is L. , L = d / tan α + d / tan β is satisfied, and d is calculated by substituting the angles α and β and the value of the distance L between the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 into this equation. The position coordinates (x, y) of the touch position P can be determined. That is, when d is calculated, y is calculated by y = d and x is calculated by x = d / tanα. The value of the distance L is stored in advance in the internal memory of the main control unit 118.

得られた位置座標（ｘ，ｙ）は、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６の座標系、例えば、点３００を原点とする座標系での位置座標である。タッチ位置Ｐを、例えば、表示パネル２００の位置座標として表すには、原点を点３００から点３０２に平行移動する座標変換を、得られた位置座標（ｘ，ｙ）に対して実行すればよい。座標変換に必要なパラメータは、主制御部１１８の内部メモリに予め記憶されている。 The obtained position coordinates (x, y) are position coordinates in a coordinate system of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106, for example, a coordinate system having the point 300 as an origin. In order to express the touch position P as, for example, the position coordinates of the display panel 200, coordinate conversion in which the origin is translated from the point 300 to the point 302 may be performed on the obtained position coordinates (x, y). . Parameters necessary for coordinate conversion are stored in advance in the internal memory of the main control unit 118.

上記したように、導光板１０２の、レンズ部１２０に対向する部分に、内側円弧状曲面１３０が形成されているので、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６のセンサ１２４による検出位置精度が高く、算出される角度α及びβの精度も高くなる。したがって、タッチ位置Ｐの検出精度も高くなる。 As described above, since the inner arcuate curved surface 130 is formed in the portion of the light guide plate 102 facing the lens unit 120, the detection position accuracy by the sensor 124 of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 is improved. The accuracy of the calculated angles α and β is high. Therefore, the detection accuracy of the touch position P is also increased.

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に対向する検出光学板１２６に、導光板１０２表面の法線に沿った円弧状曲面を形成したのに対して、第２の実施の形態においては、導光板１０２表面の法線に交差する傾斜面を形成する。本実施の形態に係るタッチパネル装置は、第１の実施の形態に係るタッチパネル装置１００と同様に構成されており、同様の機能を有する。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, the detection optical plate 126 facing the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 is formed with an arcuate curved surface along the normal of the surface of the light guide plate 102, whereas In the second embodiment, an inclined surface that intersects the normal of the surface of the light guide plate 102 is formed. The touch panel device according to the present embodiment is configured in the same manner as touch panel device 100 according to the first embodiment, and has the same functions.

本実施の形態に係るタッチパネル装置においては、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に対向する検出光学板１２６は、図７〜図９に示すように構成されている。第１センサ部１０４は、第１の実施の形態と同様に、検出光学板１２６、レンズ部１２０、バンドパスフィルタ１２２、及びセンサ１２４を含む。 In the touch panel device according to the present embodiment, the detection optical plate 126 facing the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 is configured as shown in FIGS. As in the first embodiment, the first sensor unit 104 includes a detection optical plate 126, a lens unit 120, a bandpass filter 122, and a sensor 124.

検出光学板１２６は、導光板１０２に接合された馬蹄形の平板である。外側円弧状曲面１３４は、導光板１０２の表面に垂直である。外側円弧状曲面１３４上の点は、導光板１０２の表面に垂直な軸１４６から等距離（Ｒ）にある。即ち、外側円弧状曲面１３４は、軸１３２を中心軸とする半径Ｒの円筒の側面の一部を形成する。 The detection optical plate 126 is a horseshoe-shaped flat plate joined to the light guide plate 102. The outer arcuate curved surface 134 is perpendicular to the surface of the light guide plate 102. The points on the outer arcuate curved surface 134 are equidistant (R) from the axis 146 perpendicular to the surface of the light guide plate 102. That is, the outer arcuate curved surface 134 forms a part of a side surface of a cylinder having a radius R with the shaft 132 as a central axis.

検出光学板１２６の、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に対向する部分には、円錐面（円錐の側面）の一部を形成するように、傾斜面１４０が形成されている。即ち、傾斜面１４０は、導光板１０２の表面に垂直な軸１４６を中心軸とする円錐面の一部を形成する。傾斜面１４０は、外側円弧１４２の半径Ｒ１、内側円弧１４４の半径Ｒ２、及び内側円弧部分の厚さ（内側円弧１４４と検出光学板１２６の背面との距離）ｔにより決定される。厚さｔの部分は、軸１４６を中心軸とし、半径Ｒ２の円筒の側面の一部を形成する円弧状曲面である。なお、図９の断面図に破線で示すように、内側円弧１４４の半径Ｒ２及び厚さｔは０（ゼロ）であってもよい。
An inclined surface 140 is formed on a portion of the detection optical plate 126 facing the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 so as to form a part of a conical surface (side surface of the cone). That is, the inclined surface 140 forms a part of a conical surface with the axis 146 perpendicular to the surface of the light guide plate 102 as the central axis. The inclined surface 140 is determined by the radius R1 of the outer arc 142, the radius R2 of the inner arc 144, and the thickness of the inner arc portion (the distance between the inner arc 144 and the back surface of the detection optical plate 126 ) t. The portion of thickness t is an arcuate curved surface that forms part of the side surface of a cylinder having a radius R2 with the axis 146 as the central axis. Note that the radius R2 and the thickness t of the inner arc 144 may be 0 (zero), as indicated by a broken line in the cross-sectional view of FIG.

検出光学板１２６は、光源部から放射される光に対して透明であり、屈折率が導光板（硼珪酸ガラス）の屈折率（１．４８）とほぼ同じである材料、例えばアクリル樹脂（屈折率１．４９）で形成されている。 The detection optical plate 126 is transparent to the light emitted from the light source unit, and has a refractive index that is substantially the same as the refractive index (1.48) of the light guide plate (borosilicate glass), such as an acrylic resin (refracted). The ratio is 1.49).

図９を参照して、検出光学板１２６は、光学接合部１７０を介して導光板１０２に接合されている。光学接合部１７０は、例えば、光源部から放射される光に対して透明の接着剤である。光学接合部１７０での屈折率の変化を抑制するために、接着剤には、例えば、アクリル樹脂系のＵＶ硬化接着剤（屈折率１．４９）を使用することが好ましい。接着剤を使用する場合、光学接合部１７０に気泡が形成されないように、減圧状態で接合することが好ましい。 Referring to FIG. 9, the detection optical plate 126 is bonded to the light guide plate 102 via the optical bonding portion 170. The optical joint 170 is, for example, an adhesive that is transparent to light emitted from the light source. In order to suppress the change in the refractive index at the optical joint 170, it is preferable to use, for example, an acrylic resin-based UV curable adhesive (refractive index: 1.49) as the adhesive. When using an adhesive, it is preferable to perform bonding in a reduced pressure state so that bubbles are not formed in the optical bonding portion 170.

図１０に、本実施の形態に係るタッチパネル装置の導光板１０２及び検出光学板１２６内を伝搬する散乱光の経路（以下、光路という）を示す。図１０の検出光学板１２６は、図９において破線で示した形状（Ｒ２＝０、ｔ＝０）に対応する。 FIG. 10 shows a path of scattered light (hereinafter referred to as an optical path) propagating through the light guide plate 102 and the detection optical plate 126 of the touch panel device according to the present embodiment. The detection optical plate 126 in FIG. 10 corresponds to the shape (R2 = 0, t = 0) indicated by the broken line in FIG.

図１０に示すように、導光板１０２に指２２０等が触れることにより生じる散乱光は、導光板１０２及び検出光学板１２６内を伝搬し、傾斜面１４０から検出光学板１２６の外部に放射され、レンズ部１２０に入射する。このとき、傾斜面１４０から放射される光のうち、レンズ部１２０に入射しないものがある。図１０の「非検出光」は、レンズ部１２０に入力されない光を示す。また、散乱光のうち、一部は、傾斜面１４０以外の面、例えば、検出光学板１２６の背面１２８から出力される。そのような光も、レンズ部１２０に入力されず、非検出光となる。 As shown in FIG. 10, the scattered light generated when the finger 220 or the like touches the light guide plate 102 propagates through the light guide plate 102 and the detection optical plate 126, and is emitted from the inclined surface 140 to the outside of the detection optical plate 126. The light enters the lens unit 120. At this time, some of the light emitted from the inclined surface 140 does not enter the lens unit 120. “Non-detection light” in FIG. 10 indicates light that is not input to the lens unit 120. Further, part of the scattered light is output from a surface other than the inclined surface 140, for example, the back surface 128 of the detection optical plate 126. Such light is not input to the lens unit 120 and becomes non-detection light.

導光板１０２内部を伝搬する散乱光が、傾斜面１４０からどのような方向に放射されるか、及び、散乱光が傾斜面１４０以外の面から放射される割合は、導光板１０２の厚さｔ０及び検出光学板１２６の厚さｔ１、導光板１０２及び検出光学板１２６の材質（屈折率）、傾斜面１４０の傾斜角度γ（軸１４６を含む平面内における角度）に依存する。レンズ部１２０に入射する光の強度を適切な大きさにするには、導光板１０２及び検出光学板１２６の材質及び厚さに応じて、傾斜角度γを適切な値に設定することが必要である。 The direction in which the scattered light propagating through the light guide plate 102 is emitted from the inclined surface 140 and the ratio of the scattered light emitted from a surface other than the inclined surface 140 are determined by the thickness t0 of the light guide plate 102. And the thickness t1 of the detection optical plate 126, the material (refractive index) of the light guide plate 102 and the detection optical plate 126, and the inclination angle γ of the inclined surface 140 (an angle in a plane including the axis 146). In order to set the intensity of light incident on the lens unit 120 to an appropriate magnitude, it is necessary to set the inclination angle γ to an appropriate value according to the material and thickness of the light guide plate 102 and the detection optical plate 126. is there.

導光板１０２及び検出光学板１２６の材質の屈折率を１．４９、所定の厚さｔ０＝ｔ１の条件で、散乱角度φを変化させて、光路をシミュレーションした。導光板１０２の厚さｔ０及び検出光学板１２６の厚さｔ１はそれぞれ、例えば２ｍｍである。その結果、傾斜面１４０の傾斜角度γは１０〜４０°の範囲であることが好ましい。傾斜角度γは、１５〜２５°の範囲であることがより好ましい。傾斜角度γが１０°よりも小さい場合、散乱角度φが大きい光は、傾斜面１４０に到達しても傾斜面１４０で全反射され、検出光学板１２６の背面１２８から放射され、レンズ部１２０には到達しない。傾斜角度γが４０°よりも大きい場合、大部分の散乱光は傾斜面１４０から放射されるが、導光板１０２の上方（タッチパネル装置の前面）に放射される光が多く、レンズ部１２０には十分な光が到達しない。 The optical path was simulated by changing the scattering angle φ under the conditions of the refractive index of the material of the light guide plate 102 and the detection optical plate 126 being 1.49 and the predetermined thickness t0 = t1. The thickness t0 of the light guide plate 102 and the thickness t1 of the detection optical plate 126 are each 2 mm, for example. As a result, the inclination angle γ of the inclined surface 140 is preferably in the range of 10 to 40 °. The inclination angle γ is more preferably in the range of 15 to 25 °. When the inclination angle γ is smaller than 10 °, even if the light having a large scattering angle φ reaches the inclined surface 140, it is totally reflected by the inclined surface 140, is emitted from the back surface 128 of the detection optical plate 126, and is incident on the lens unit 120. Will not reach. When the inclination angle γ is larger than 40 °, most of the scattered light is radiated from the inclined surface 140, but much light is emitted above the light guide plate 102 (front surface of the touch panel device). Not enough light reaches.

適切な傾斜角度γで傾斜面１４０が形成された導光板１０２及び検出光学板１２６により、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。即ち、レンズ部１２０は、傾斜面１４０を通過した光を、収束させて、センサ１２４に入射させる。レンズ部１２０は、例えば、公知のｆθレンズであり、センサ１２４上の光の検出位置から、検出された光の入射角度θを容易に算出することができる。 The light guide plate 102 and the detection optical plate 126 in which the inclined surface 140 is formed at an appropriate inclination angle γ can provide the same effects as those of the first embodiment. That is, the lens unit 120 causes the light that has passed through the inclined surface 140 to converge and enter the sensor 124. The lens unit 120 is a known fθ lens, for example, and can easily calculate the incident angle θ of the detected light from the light detection position on the sensor 124.

検出光学板１２６の、レンズ部１２０に対向する部分（傾斜面１４０）が、円錐面状に形成されているので、傾斜面１４０に入射する光のうち、軸１４６を含む平面内を伝搬する光は、軸１４６に集光される。しかし、軸１４６を含む平面外から傾斜面１４０に入射する光は、傾斜面１４０で反射されるか、又は、傾斜面１４０を通過したとしても、軸１４６に集光されず、レンズ部１２０に入射しない。即ち、タッチされたことにより生じた散乱光のうち、タッチ位置と、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６とを結ぶ直線方向の光を選択的に集光させて、レンズ部１２０に入射させることができる。したがって、検出される光の輪郭が従来よりも明瞭になり、センサ１２４による検出位置の精度が向上する。 Since the portion (inclined surface 140) of the detection optical plate 126 facing the lens unit 120 is formed in a conical surface shape, light propagating in a plane including the axis 146 out of light incident on the inclined surface 140. Is collected on the shaft 146. However, light that is incident on the inclined surface 140 from outside the plane including the axis 146 is reflected by the inclined surface 140 or is not condensed on the axis 146 even if it passes through the inclined surface 140, and is incident on the lens unit 120. Not incident. That is, light in a linear direction connecting the touch position and the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 among the scattered light generated by the touch is selectively condensed and incident on the lens unit 120. Can be made. Therefore, the contour of the detected light becomes clearer than before, and the accuracy of the detection position by the sensor 124 is improved.

内側円弧１４４の半径Ｒ２及び厚さｔが０（ゼロ）でない場合、検出光学板１２６の厚さｔ１が約２ｍｍであれば、ｔ＝０．２〜０．５（ｍｍ）であることが好ましい。 When the radius R2 and the thickness t of the inner arc 144 are not 0 (zero), if the thickness t1 of the detection optical plate 126 is about 2 mm, it is preferable that t = 0.2 to 0.5 (mm). .

第２センサ部１０６も、第１センサ部１０４と同様に構成されており、同じ機能を有する。したがって、第１の実施の形態と同様に、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６の検出位置から、対応する光に関して角度α及びβを得ることができ、タッチ位置Ｐの位置座標（ｘ，ｙ）を決定することができる。このとき、レンズ部１２０に対向する導光板１０２の端部に、傾斜面１４０が形成されているので、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６のセンサ１２４による検出位置精度が高く、算出される角度α及びβの精度も高くなる。したがって、タッチ位置Ｐの検出精度も高くなる。 The second sensor unit 106 is also configured similarly to the first sensor unit 104 and has the same function. Therefore, as in the first embodiment, the angles α and β can be obtained for the corresponding light from the detection positions of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106, and the position coordinates (x , Y) can be determined. At this time, since the inclined surface 140 is formed at the end portion of the light guide plate 102 facing the lens unit 120, the detection position accuracy by the sensor 124 of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 is high and is calculated. The accuracy of the angles α and β is also increased. Therefore, the detection accuracy of the touch position P is also increased.

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に入射する散乱光を、第２の実施の形態よりも増大させると共に、導光板に入射した外部の光が第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に入射することを防止するために、反射板を設ける。 (Third embodiment)
In the third embodiment, the scattered light incident on the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 is increased as compared with the second embodiment, and the external light incident on the light guide plate is increased by the first sensor. In order to prevent the light from entering the part 104 and the second sensor part 106, a reflector is provided.

本実施の形態に係るタッチパネル装置は、第１の実施の形態に係るタッチパネル装置１００と同様に構成されており、同様の機能を有する。以下、図１及び図２の参照番号を引用する。検出光学板１２６の、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に対向する検出光学板１２６の部分の形状は、第２の実施の形態と同様である。但し、本実施の形態に係るタッチパネル装置は、図１１に示すように、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６が所定角度回転されて配置され、導光板１０２の表面に反射板１５０を備えている点で第２の実施の形態と異なる。 The touch panel device according to the present embodiment is configured in the same manner as touch panel device 100 according to the first embodiment, and has the same functions. In the following, reference numerals in FIGS. 1 and 2 are cited. The shape of the part of the detection optical plate 126 facing the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 of the detection optical plate 126 is the same as that of the second embodiment. However, in the touch panel device according to the present embodiment, as shown in FIG. 11, the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 are arranged to be rotated by a predetermined angle, and a reflection plate 150 is provided on the surface of the light guide plate 102. This is different from the second embodiment.

具体的には、導光板１０２の背面から見て、第１センサ部１０４は、左側に４５°回転されて配置されている。同様に、第２センサ部１０６は、右側に４５°回転されて配置されている。この場合、第１センサ部１０４において、レンズ部１２０の光軸がセンサ１２４の検出部の中心を通るように、レンズ部１２０及びセンサ１２４を配置することが好ましい。 Specifically, when viewed from the back surface of the light guide plate 102, the first sensor unit 104 is rotated 45 degrees to the left. Similarly, the second sensor unit 106 is rotated 45 degrees to the right. In this case, in the first sensor unit 104, the lens unit 120 and the sensor 124 are preferably arranged so that the optical axis of the lens unit 120 passes through the center of the detection unit of the sensor 124.

以下、主として第１センサ部１０４の構成に関して説明するが、第２センサ部１０６に関しても同様である。第１センサ部１０４に対向する検出光学板１２６は、図１１及び図１２に示すように構成されている。第１センサ部１０４は、第１の実施の形態と同様に、レンズ部１２０、バンドパスフィルタ１２２、及びセンサ１２４を含む。 Hereinafter, the configuration of the first sensor unit 104 will be mainly described, but the same applies to the second sensor unit 106. The detection optical plate 126 facing the first sensor unit 104 is configured as shown in FIGS. As in the first embodiment, the first sensor unit 104 includes a lens unit 120, a band pass filter 122, and a sensor 124.

検出光学板１２６は、導光板１０２に接合された馬蹄形の平板である。外側円弧状曲面１３４は、導光板１０２の表面に垂直である。外側円弧状曲面１３４上の点は、点Ｏを通り導光板１０２の表面に垂直な軸１４６から等距離（Ｒ）にある。即ち、外側円弧状曲面１３４は、軸１４６を中心軸とする半径Ｒの円筒の側面の一部を形成する。 The detection optical plate 126 is a horseshoe-shaped flat plate joined to the light guide plate 102. The outer arcuate curved surface 134 is perpendicular to the surface of the light guide plate 102. The points on the outer arcuate curved surface 134 are equidistant (R) from the axis 146 passing through the point O and perpendicular to the surface of the light guide plate 102. That is, the outer arcuate curved surface 134 forms part of the side surface of a cylinder having a radius R with the axis 146 as the central axis.

検出光学板１２６の、第１センサ部１０４に対向する部分には、円錐面（円錐の側面）の一部を形成するように、傾斜面１４０が形成されている。即ち、傾斜面１４０は、導光板１０２の表面に垂直な軸１４６を中心軸とする円錐面の一部を形成する。傾斜面１４０は、外側円弧１４２の半径Ｒ１、内側円弧１４４の半径Ｒ２、及び内側円弧部分の厚さ（内側円弧１４４と検出光学板１２６の背面との距離）ｔにより決定される。厚さｔの部分は、軸１４６を中心軸とし、半径Ｒ２の円筒の側面の一部を形成する円弧状曲面である。
An inclined surface 140 is formed in a portion of the detection optical plate 126 facing the first sensor unit 104 so as to form a part of a conical surface (conical side surface). That is, the inclined surface 140 forms a part of a conical surface with the axis 146 perpendicular to the surface of the light guide plate 102 as the central axis. The inclined surface 140 is determined by the radius R1 of the outer arc 142, the radius R2 of the inner arc 144, and the thickness of the inner arc portion (the distance between the inner arc 144 and the back surface of the detection optical plate 126 ) t. The portion of thickness t is an arcuate curved surface that forms part of the side surface of a cylinder having a radius R2 with the axis 146 as the central axis.

図１２を参照して、検出光学板１２６は、光学接合部１７０を介して導光板１０２に接合されている。光学接合部１７０は、例えば、光源部から放射される光に対して透明の接着剤である。光学接合部１７０での屈折率の変化を抑制するために、接着剤には、例えば、アクリル樹脂系のＵＶ硬化接着剤（屈折率１．４９）を使用することが好ましい。接着剤を使用する場合、光学接合部１７０に気泡が形成されないように、減圧状態で接合することが好ましい。 Referring to FIG. 12, the detection optical plate 126 is joined to the light guide plate 102 via the optical joint 170. The optical joint 170 is, for example, an adhesive that is transparent to light emitted from the light source. In order to suppress the change in the refractive index at the optical joint 170, it is preferable to use, for example, an acrylic resin-based UV curable adhesive (refractive index: 1.49) as the adhesive. When using an adhesive, it is preferable to perform bonding in a reduced pressure state so that bubbles are not formed in the optical bonding portion 170.

反射板１５０は半円形であり、導光板１０２の表面上の、検出光学板１２６に対応する位置に配置されている。反射板１５０は、ミラー化塗料、例えば、アクリサンデー株式会社製の「ミラー調スプレー」製品番号ＭＳ−８０を、所定の厚さに塗布することにより形成される。ミラー化塗料は、微小な金属粒子（例えば、アルミ粒子）を含む塗料であり、硬化すれば、光を反射する鏡面を形成する。 The reflection plate 150 is semicircular and is disposed on the surface of the light guide plate 102 at a position corresponding to the detection optical plate 126. The reflecting plate 150 is formed by applying a mirror coating material, for example, “Mirror Tone Spray” product number MS-80 manufactured by Acrysanday Co., Ltd. to a predetermined thickness. The mirror paint is a paint containing fine metal particles (for example, aluminum particles), and forms a mirror surface that reflects light when cured.

反射板１５０は、アルミ蒸着又はスパッタリング等、公知の方法により形成されてもよい。 The reflector 150 may be formed by a known method such as aluminum vapor deposition or sputtering.

第２の実施の形態に関して示したように、レンズ部１２０に入射する光の強度を適切な大きさにするには、導光板１０２及び検出光学板１２６の材質（屈折率）及び厚さに応じて、傾斜角度γを適切な値に設定することが必要である。傾斜面１４０の傾斜角度γが、好ましい範囲（１０〜４０°、より好ましくは１５〜２５°）に形成されていたとしても、散乱光の一部は、導光板１０２の表面から放射され、レンズ部１２０には到達しない非検出光となる。 As shown with respect to the second embodiment, in order to make the intensity of light incident on the lens unit 120 appropriate, it depends on the material (refractive index) and thickness of the light guide plate 102 and the detection optical plate 126. Therefore, it is necessary to set the inclination angle γ to an appropriate value. Even if the inclination angle γ of the inclined surface 140 is within a preferable range (10 to 40 °, more preferably 15 to 25 °), a part of the scattered light is emitted from the surface of the light guide plate 102 and the lens. The non-detected light does not reach the unit 120.

これに対して、本実施の形態では、反射板１５０がなければ導光板１０２の表面から放射されて非検出光となる光を、反射板１５０により反射させて、さらに導光板１０２内部を伝搬させることができる。したがって、導光板１０２の表面からの放射による散乱光の損失を軽減し、レンズ部１２０に入射する光を増大させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, if there is no reflecting plate 150, the light that is emitted from the surface of the light guide plate 102 and becomes non-detection light is reflected by the reflecting plate 150 and further propagates inside the light guide plate 102. be able to. Accordingly, the loss of scattered light due to radiation from the surface of the light guide plate 102 can be reduced, and the light incident on the lens unit 120 can be increased.

反射板１５０は、導光板１０２の外部から、特に導光板１０２の前面から導光板１０２に入射する光が、検出光学板１２６に入射し、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６に入射することをも防止する。したがって、適切な大きさの反射板１５０を、導光板１０２上の適切な位置に配置することにより、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６の検出精度を向上することができる。 In the reflection plate 150, light that enters the light guide plate 102 from the outside of the light guide plate 102, particularly from the front surface of the light guide plate 102, enters the detection optical plate 126 and enters the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106. To prevent this. Therefore, the detection accuracy of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 can be improved by arranging the reflector 150 having an appropriate size at an appropriate position on the light guide plate 102.

（変形例１）
タッチパネル装置１００は、周囲からの光、特にタッチパネル装置１００の背面からの光がセンサ部に入射することを防止するために、センサ部を覆うカバーを備えていてもよい。例えば、図１３に示すように、センサ部の検出光学板１２６の背面の近傍に、黒色のカバー１７２を配置する。このとき、カバー１７２は、検出光学板１２６の背面１２８に密着させずに、所定の隙間１７４をもって配置することが好ましい。カバー１７２を検出光学板１２６の背面１２８に密着させると、検出光学板１２６中を伝搬し、カバー１７２と密着する部分に到達した散乱光は、全反射される角度であっても、その一部はカバー１７２に吸収されてしまう。したがって、センサ部に入射される散乱光の強度が減少してしまう。カバー１７２を検出光学板１２６から離隔して配置することにより、カバー１７２による吸収を防止することができ、センサ部に入射される散乱光の強度の減少を防止することができる。 (Modification 1)
The touch panel device 100 may include a cover that covers the sensor unit in order to prevent light from the surroundings, particularly light from the back surface of the touch panel device 100 from entering the sensor unit. For example, as shown in FIG. 13, a black cover 172 is disposed in the vicinity of the back surface of the detection optical plate 126 of the sensor unit. At this time, the cover 172 is preferably disposed with a predetermined gap 174 without being in close contact with the back surface 128 of the detection optical plate 126. When the cover 172 is brought into close contact with the back surface 128 of the detection optical plate 126, the scattered light that has propagated through the detection optical plate 126 and reached the portion in close contact with the cover 172 is partially reflected even at an angle that is totally reflected. Is absorbed by the cover 172. Accordingly, the intensity of scattered light incident on the sensor unit is reduced. By disposing the cover 172 away from the detection optical plate 126, absorption by the cover 172 can be prevented, and a decrease in the intensity of scattered light incident on the sensor unit can be prevented.

（変形例２）
上記では、タッチパネル装置が光源部を備える場合を説明したが、これに限定されない。光を放射するＬＥＤペンを使用する場合には、光源部を備えていなくてもよい。例えば、図１４に示すタッチパネル装置は、図１に示した光源部１０８及び光源制御部１１６を備えていない。この場合、ＬＥＤペン２２２の先端部が導光板１０２の表面にタッチすると、先端部に配置されたＬＥＤ素子から放射される光が、導光板１０２内に入射する。導光板１０２に入射した光は、上記した散乱光と同様に、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６により検出され、ＬＥＤペン２２２のタッチ位置座標が算出される。 (Modification 2)
Although the case where the touch panel device includes the light source unit has been described above, the present invention is not limited to this. When an LED pen that emits light is used, the light source unit may not be provided. For example, the touch panel device illustrated in FIG. 14 does not include the light source unit 108 and the light source control unit 116 illustrated in FIG. In this case, when the tip of the LED pen 222 touches the surface of the light guide plate 102, light emitted from the LED elements arranged at the tip enters the light guide plate 102. The light incident on the light guide plate 102 is detected by the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 in the same manner as the scattered light described above, and the touch position coordinates of the LED pen 222 are calculated.

（変形例３）
上記では、タッチパネル装置が２つのセンサ部を備える場合を説明したが、これに限定されない。例えば、図１５に示すように、タッチパネル装置は４つのセンサ部を備えてもよい。第３センサ部１６０及び第４センサ部１６２は、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６と同様に構成されている。例えば、２種類のＬＥＤペンを使用し、相互にＬＥＤ素子の発光波長が異なる場合、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６のバンドパスフィルタの波長帯域と、第３センサ部１６０及び第４センサ部１６２のバンドパスフィルタの波長帯域とが異なるように設定すれば、２種類のＬＥＤペンを同時に使用しても、それぞれのＬＥＤペンのタッチ位置を検出することができる。 (Modification 3)
Although the case where the touch panel device includes two sensor units has been described above, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 15, the touch panel device may include four sensor units. The third sensor unit 160 and the fourth sensor unit 162 are configured in the same manner as the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106. For example, when two types of LED pens are used and the emission wavelengths of the LED elements are different from each other, the wavelength bands of the bandpass filters of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106, the third sensor unit 160, and the fourth If the wavelength band of the bandpass filter of the sensor unit 162 is set to be different, the touch position of each LED pen can be detected even when two types of LED pens are used simultaneously.

具体的には、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６のバンドパスフィルタが、第１のＬＥＤペンから放射される光を通過させ、第２のＬＥＤペンのＬＥＤ素子から放射される光を通過させないように設定する。第３センサ部１６０及び第４センサ部１６２のバンドパスフィルタが、第２のＬＥＤペンのＬＥＤ素子が放射する光を通過させ、第１のＬＥＤペンのＬＥＤ素子が放射する光を通過させないように設定する。これにより、第１のＬＥＤペンのタッチ位置を、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６により検出することができ、第２のＬＥＤペンのタッチ位置を、第３センサ部１６０及び第４センサ部１６２により検出することができる。 Specifically, the band-pass filters of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 pass the light emitted from the first LED pen, and the light emitted from the LED element of the second LED pen. Set so that it does not pass. The band-pass filters of the third sensor unit 160 and the fourth sensor unit 162 allow light emitted by the LED elements of the second LED pen to pass and do not allow light emitted by the LED elements of the first LED pen to pass. Set. Thereby, the touch position of the first LED pen can be detected by the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106, and the touch position of the second LED pen can be detected by the third sensor unit 160 and the fourth sensor. It can be detected by the unit 162.

上記した第１〜第３の実施の形態において、検出光学板１２６の円弧状曲面１３０及び傾斜面１４０は、矩形平板を切削加工することにより形成することができる。また、検出光学板１２６は、射出成型により形成されてもよい。 In the first to third embodiments described above, the arcuate curved surface 130 and the inclined surface 140 of the detection optical plate 126 can be formed by cutting a rectangular flat plate. The detection optical plate 126 may be formed by injection molding.

上記では、導光板１０２をガラスで形成する場合を説明したが、これに限定されない。光源部又はＬＥＤペンから放射される光を、低い減衰率で伝搬させることができる材料で形成されていればよく、アクリル樹脂等であってもよい。 Although the case where the light guide plate 102 is formed of glass has been described above, the present invention is not limited to this. What is necessary is just to be formed with the material which can propagate the light radiated | emitted from a light source part or an LED pen with a low attenuation factor, and an acrylic resin etc. may be sufficient as it.

上記では、ＬＥＤを内蔵したペンを例に挙げたが、ペンに内蔵される光源は、ＬＥＤの他にレーザー又は有機ＥＬ等を用いたものであってもよい。また、ペン接触時の導光板の損傷防止、ペン接触時の拡散光の生成、及び筆記時のひっかかりをなくす等の目的で、ペン先には半透明のシリコンゴム等を設けてもよい。 In the above description, the pen with a built-in LED is taken as an example. However, the light source built into the pen may use a laser or an organic EL in addition to the LED. In addition, for the purpose of preventing damage to the light guide plate at the time of pen contact, generation of diffused light at the time of pen contact, and elimination of catching at the time of writing, a semi-transparent silicon rubber or the like may be provided at the pen tip.

上記では、レンズ部１２０の光軸がセンサ１２４の検出部の中心を通るように、レンズ部１２０及びセンサ１２４を配置する場合を説明したが、これに限定されない。図１及び図２のように、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６が配置される場合、図３及び図６から分かるように、第１センサ部１０４のセンサ１２４では、導光板１０２のタッチ面側から見て左半分の領域で光を検出し、第２センサ部１０６のセンサ１２４では、導光板１０２のタッチ面側から見て右半分の領域で光を検出する。したがって、第１センサ部１０４のセンサ１２４に関しては、レンズ部１２０の光軸が、導光板１０２のタッチ面側から見て、センサ１２４の検出部の右側を通るように配置してもよい。第２センサ部１０６のセンサ１２４に関しては、レンズ部１２０の光軸が、導光板１０２のタッチ面側から見て、センサ１２４の検出部の左側を通るように配置してもよい。このように配置すれば、センサの検出部を有効に利用することができ、検出精度（解像度）を向上することができる。 Although the case where the lens unit 120 and the sensor 124 are arranged so that the optical axis of the lens unit 120 passes through the center of the detection unit of the sensor 124 has been described above, the present invention is not limited to this. As shown in FIGS. 1 and 2, when the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106 are arranged, as can be seen from FIGS. 3 and 6, the sensor 124 of the first sensor unit 104 has the light guide plate 102. Light is detected in the left half region as viewed from the touch surface side, and the sensor 124 of the second sensor unit 106 detects light in the right half region as viewed from the touch surface side of the light guide plate 102. Therefore, the sensor 124 of the first sensor unit 104 may be disposed so that the optical axis of the lens unit 120 passes through the right side of the detection unit of the sensor 124 when viewed from the touch surface side of the light guide plate 102. Regarding the sensor 124 of the second sensor unit 106, the optical axis of the lens unit 120 may be disposed so as to pass through the left side of the detection unit of the sensor 124 when viewed from the touch surface side of the light guide plate 102. If it arrange | positions in this way, the detection part of a sensor can be utilized effectively and a detection accuracy (resolution) can be improved.

また、第１及び第２の実施の形態においても、図１１と同様に、第１センサ部１０４を、導光板１０２のタッチ面側から見て右側に所定角度（例えば４５°）回転させて配置してもよい。同様に、第２センサ部１０６を、導光板１０２のタッチ面側から見て左側に所定角度（例えば４５°）回転させて配置してもよい。第１センサ部１０４を約４５°回転させて配置する場合、レンズ部１２０の光軸がセンサ１２４の検出部の中心を通るように、レンズ部１２０及びセンサ１２４を配置することが好ましい。第２センサ部１０６を約４５°回転させて配置する場合も同様である。第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６のセンサの検出部を有効に利用するためには、レンズ部１２０の光軸とセンサ１２４の検出部との位置関係を、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６により検出されるべき導光板上のタッチ位置の範囲と、第１センサ部１０４及び第２センサ部１０６の位置との関係から決定することが好ましい。 Also in the first and second embodiments, similarly to FIG. 11, the first sensor unit 104 is rotated by a predetermined angle (for example, 45 °) to the right when viewed from the touch surface side of the light guide plate 102. May be. Similarly, the second sensor unit 106 may be arranged to be rotated by a predetermined angle (for example, 45 °) to the left side when viewed from the touch surface side of the light guide plate 102. When the first sensor unit 104 is disposed by being rotated by about 45 °, the lens unit 120 and the sensor 124 are preferably disposed so that the optical axis of the lens unit 120 passes through the center of the detection unit of the sensor 124. The same applies to the case where the second sensor unit 106 is rotated by about 45 °. In order to effectively use the sensor detection units of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106, the positional relationship between the optical axis of the lens unit 120 and the detection unit of the sensor 124 is determined based on the first sensor unit 104 and the first sensor unit 104. It is preferable to determine from the relationship between the range of the touch position on the light guide plate to be detected by the two sensor units 106 and the positions of the first sensor unit 104 and the second sensor unit 106.

なお、円弧状曲面１３０又は傾斜面１４０の中心角は、図３、図７及び図１１のように、１８０°に限定されない。導光板１０２に対して検出光学板１２６及びセンサ部を配置する位置は、導光板１０２の角部又はその近傍に配置する場合、円弧状曲面１３０又は傾斜面１４０の中心角は９０°以上であればよい。 The central angle of the arcuate curved surface 130 or the inclined surface 140 is not limited to 180 ° as shown in FIGS. The position where the detection optical plate 126 and the sensor unit are arranged with respect to the light guide plate 102 may be 90 ° or more when the arcuate curved surface 130 or the inclined surface 140 is 90 ° or more when arranged at or near the corner of the light guide plate 102. That's fine.

導光板１０２に対して検出光学板１２６及びセンサ部を配置する位置は、導光板１０２の角部又はその近傍に限定されない。導光板１０２の長辺又は短辺の中央部分に、検出光学板１２６及びセンサ部を配置してもよい。その場合、円弧状曲面１３０の円弧の中心角、又は、外側円弧１４２の中心角は、約１８０°であることが好ましい。 The position where the detection optical plate 126 and the sensor unit are arranged with respect to the light guide plate 102 is not limited to the corner of the light guide plate 102 or the vicinity thereof. The detection optical plate 126 and the sensor unit may be arranged at the central portion of the long side or the short side of the light guide plate 102. In that case, the center angle of the arc of the arcuate curved surface 130 or the center angle of the outer arc 142 is preferably about 180 °.

上記では、レンズ部１２０にｆθレンズを使用する場合を説明したが、これに限定されない。光の入射角度θと、その光のセンサによる検出位置（中心からの距離Δ）とが１対１に対応するレンズであればよい。また、入射角度θと検出位置Δとの関係が非線形であってもよい。採用したレンズの特性（θ及びΔの対応関係）を、テーブル又は関数として予め記憶しておけば、検出位置Δから光の入射角度θを算出することができる。 Although the case where an fθ lens is used for the lens unit 120 has been described above, the present invention is not limited to this. Any lens may be used as long as the incident angle θ of light and the detection position (distance Δ from the center) of the light have a one-to-one correspondence. Further, the relationship between the incident angle θ and the detection position Δ may be nonlinear. If the characteristics of the adopted lens (corresponding relationship between θ and Δ) are stored in advance as a table or function, the incident angle θ of light can be calculated from the detection position Δ.

各センサ部のレンズ部１２０に、アイリス（絞り機構）を備えていてもよい。アイリスを備えることにより、センサに入射する光の輪郭をより明瞭にすることができ、検出精度をさらに向上することができる。 The lens unit 120 of each sensor unit may include an iris (aperture mechanism). By providing the iris, the outline of the light incident on the sensor can be made clearer, and the detection accuracy can be further improved.

また、センサはラインセンサに限定されない。２次元センサであってもよい。 The sensor is not limited to a line sensor. A two-dimensional sensor may be used.

また、光源部から放射される光の散乱光又はＬＥＤペンから放射される光を、バックグラウンド光によるノイズレベルと区別可能なレベルで、センサにより検出可能であれば、バンドパスフィルタはなくてもよい。 If the sensor can detect the scattered light of the light emitted from the light source or the light emitted from the LED pen at a level that can be distinguished from the noise level by the background light, there is no need for a band-pass filter. Good.

上記では、第２の実施の形態に係るタッチパネル装置の導光板に、図１１に示した反射板１５０を形成する場合を説明したが、これに限定されない。反射板は、第１の実施の形態に係るタッチパネル装置の導光板の表面に配置されてもよい。 Although the case where the reflecting plate 150 shown in FIG. 11 is formed on the light guide plate of the touch panel device according to the second embodiment has been described above, the present invention is not limited to this. The reflection plate may be disposed on the surface of the light guide plate of the touch panel device according to the first embodiment.

以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更して実施することができる。 The present invention has been described above by describing the embodiment. However, the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is implemented with various modifications. be able to.

１００タッチパネル装置
１０２導光板
１０４第１センサ部
１０６第２センサ部
１０８光源部
１１０ＬＥＤアレイ部
１１２三角プリズム
１１４センサ制御部
１１６光源制御部
１１８主制御部
１２０レンズ部
１２２バンドパスフィルタ
１２４センサ
１２６検出光学板
１２８検出光学板の背面
１３０内側円弧状曲面
１３２、１４６軸
１３４外側円弧状曲面
１４０傾斜面
１４２外側円弧
１４４内側円弧
１５０反射板
１７０光学接合部
１７２カバー
１７４隙間
２００表示パネル
２０２表示制御部
２０４ホスト装置
２２０指
２２２ＬＥＤペン DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Touch panel apparatus 102 Light guide plate 104 1st sensor part 106 2nd sensor part 108 Light source part 110 LED array part 112 Triangular prism 114 Sensor control part 116 Light source control part 118 Main control part 120 Lens part 122 Band pass filter 124 Sensor 126 Detection optics Plate 128 Back surface of detection optical plate 130 Inner arc-shaped curved surface 132, 146 Axis 134 Outer arc-shaped curved surface 140 Inclined surface 142 Outer arc 144 Inner arc 150 Reflecting plate 170 Optical joint 172 Cover 174 Gap 200 Display panel 202 Display controller 204 Host Device 220 Finger 222 LED pen

Claims

光を伝搬させる平板状の導光手段と、
前記導光手段の表面が接触されたことにより生じる、前記導光手段を伝搬する光の散乱光、又は、前記導光手段の表面に入力手段が接触することにより、前記入力手段が発し、前記導光手段の内部に入射した光を検出する、前記導光手段の背面側に配置された２つの検出手段と、
前記導光手段の背面側に配置された２つの光学手段と、
前記検出手段により検出された光に関する情報に基づいて、前記導光手段上の接触された接触位置を算出する算出手段とを含み、
２つの前記検出手段は、前記導光手段の相互に異なる端部に配置され、
２つの前記光学手段と２つの前記検出手段とは、１対１に対応し、
２つの前記光学手段のそれぞれは、前記導光手段に所定部分で接合され、対応する前記検出手段に対向し、且つ前記導光手段の表面に垂直な円弧状曲面を持ち、
２つの前記検出手段のそれぞれは、前記導光手段を伝搬して前記所定部分を通過した後に前記光学手段を伝搬して前記円弧状曲面から前記光学手段の外部に放射される光の前記検出手段への入射角度に応じた位置情報を、前記検出手段により検出された光に関する前記情報として出力する、タッチパネル装置。 A planar light guide means for propagating light;
The scattered light of the light propagating through the light guide means generated when the surface of the light guide means is contacted or the input means comes into contact with the surface of the light guide means, Two detection means arranged on the back side of the light guide means for detecting light incident inside the light guide means;
Two optical means arranged on the back side of the light guiding means;
Calculation means for calculating a contact position on the light guide means based on information on the light detected by the detection means,
The two detection means are arranged at different ends of the light guide means,
The two optical means and the two detection means correspond one-to-one,
Each of the two optical means is bonded to the light guide means at a predetermined portion, has a circular curved surface facing the corresponding detection means, and perpendicular to the surface of the light guide means,
Each of the two detection means propagates through the light guide means, passes through the predetermined portion, and then propagates through the optical means to detect the light emitted from the arcuate curved surface to the outside of the optical means. A touch panel device that outputs position information corresponding to an incident angle to the light as the information related to the light detected by the detection means.

光を伝搬させる平板状の導光手段と、
前記導光手段の表面が接触されたことにより生じる、前記導光手段を伝搬する光の散乱光、又は、前記導光手段の表面に入力手段が接触することにより、前記入力手段が発し、前記導光手段の内部に入射する光を検出する、前記導光手段の背面側に配置された２つの検出手段と、
前記導光手段の背面側に配置された２つの光学手段と、
前記検出手段により検出された光に関する情報に基づいて、前記導光手段上の接触された接触位置を算出する算出手段とを含み、
２つの前記検出手段は、前記導光手段の相互に異なる端部に配置され、
２つの前記光学手段と２つの前記検出手段とは、１対１に対応し、
２つの前記光学手段のそれぞれは、前記導光手段に所定部分で接合され、対応する前記検出手段に対向し、且つ中心軸が前記導光手段の前記表面に垂直である円錐面の一部を形成する形状の傾斜面を持ち、
２つの前記検出手段のそれぞれは、前記導光手段を伝搬して前記所定部分を通過した後に前記光学手段を伝搬して前記傾斜面から前記光学手段の外部に放射される光の前記検出手段への入射角度に応じた位置情報を、前記検出手段により検出された光に関する前記情報として出力する、タッチパネル装置。 A planar light guide means for propagating light;
The scattered light of the light propagating through the light guide means generated when the surface of the light guide means is contacted or the input means comes into contact with the surface of the light guide means, Two detection means arranged on the back side of the light guide means for detecting light incident inside the light guide means;
Two optical means arranged on the back side of the light guiding means;
Calculation means for calculating a contact position on the light guide means based on information on the light detected by the detection means,
The two detection means are arranged at different ends of the light guide means,
The two optical means and the two detection means correspond one-to-one,
Each of the two optical means is bonded to the light guide means at a predetermined portion, faces a corresponding detection means, and has a part of a conical surface whose central axis is perpendicular to the surface of the light guide means. Has an inclined surface of the shape to form,
Each of the two detection means propagates through the light guide means and passes through the predetermined portion, and then propagates through the optical means to the detection means for light emitted from the inclined surface to the outside of the optical means. A touch panel device that outputs position information corresponding to the incident angle of the light as the information related to the light detected by the detection means.

２つの前記検出手段のそれぞれは、レンズとセンサとを含み、
前記レンズは、前記円弧状曲面から離隔して配置され、
前記レンズは、前記円弧状曲面から放射される光を、当該光の前記検出手段への入射角度に１対１に対応する、前記センサ上の位置に導く、請求項１に記載のタッチパネル装置。 Each of the two detection means includes a lens and a sensor,
The lens is disposed away from the arcuate curved surface;
The touch panel device according to claim 1, wherein the lens guides light emitted from the arcuate curved surface to a position on the sensor corresponding to an incident angle of the light to the detection unit on a one-to-one basis.

２つの前記検出手段のそれぞれは、レンズとセンサとを含み、
前記レンズは、前記傾斜面から離隔して配置され、
前記レンズは、前記傾斜面から放射される光を、当該光の前記検出手段への入射角度に１対１に対応する、前記センサ上の位置に導く、請求項２に記載のタッチパネル装置。 Each of the two detection means includes a lens and a sensor,
The lens is spaced apart from the inclined surface;
The touch panel device according to claim 2, wherein the lens guides light emitted from the inclined surface to a position on the sensor corresponding to an incident angle of the light to the detection unit on a one-to-one basis.

前記光学手段及び前記導光手段の接合は、密着接合である、請求項１から４の何れか１項に記載のタッチパネル装置。 The touch panel device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical unit and the light guide unit are bonded together.

前記導光手段の表面上の、前記光学手段に対応する位置に配置された反射手段をさらに含む、請求項１から５の何れか１項に記載のタッチパネル装置。 The touch panel device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a reflection unit disposed on a surface of the light guide unit at a position corresponding to the optical unit.

前記光学手段の背面側に、前記光学手段の背面から離隔して配置されたカバーをさらに含む、請求項１から６の何れか１項に記載のタッチパネル装置。 The touch panel device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a cover disposed on a back surface side of the optical means so as to be separated from a back surface of the optical means.

前記中心軸を含む平面において、前記傾斜面が前記導光手段の前記表面と成す角度は、１０°以上４０°以下である、請求項２又は４に記載のタッチパネル装置。
5. The touch panel device according to claim 2, wherein an angle formed between the inclined surface and the surface of the light guide unit in a plane including the central axis is 10 ° or more and 40 ° or less.