CN1152345C

CN1152345C - 光扫描型触摸屏

Info

Publication number: CN1152345C
Application number: CNB981066852A
Authority: CN
Inventors: 佐野聪; 彦; 中沢文彦; 津夫; 饭田安津夫; 康; 山口伸康; 隆; 安部文隆
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2004-06-02
Anticipated expiration: 2018-04-20
Also published as: DE69838535D1; DE69838535T2; EP0897161A1; US6480187B1; CN1208190A; EP0897161B1

Abstract

在四边形状的显示画面的至少3个边的外侧设置再现性反射片，在显示画面的外侧上配置2个光发射接收单元，且该光发射接收单元具有：在和显示画面实际平行的面内有角度地扫描光的光扫描元件、及接收由该再现性反射片反射的反射光的接收光元件。根据在接收光元件的接收光电平的上升沿和下降沿的定时处的扫描光的角度，求出由作为指示物的手指形成的遮断范围，并对应所求得的遮断范围，计算出指示物的位置。

Description

光扫描型触摸屏

技术领域

本发明涉及用指示物在作为触摸对象区域规定的、如计算机的显示画面等平面上触摸从而输入信息的光扫描型触摸屏。

技术背景

在用触摸方式对显示在个人用计算机等画面上的信息进行输入操作时，需要高精度地检测出在其显示画面上的接触位置(指示位置)。作为检测显示画面上的指示位置的方法“加洛尔(Carol)方式”(美国专利4267443号)已众所周知。该方法通过在显示画面前面的框架上相对配置发光元件和接收光元件，在显示画面的前面构成光的矩阵，检测出利用手指或笔的接触而造成的光的遮断位置。用该方法可以获得高的S/N，故也可以扩展用于大型的显示装置，但因检测的分辨能力正比于发光元件及接收光元件的配置间隔，所以，要提高检测的分辨能力，必须使其配置间隔变窄。因此，要在用象笔尖之类的细小物体接触大画面时也能够精度良好地检测出其接触位置，必须增大应该配置的发光元件及接收光元件的数量，从而，在存在构成庞大的问题的同时，还存在信号处理复杂的问题。

此外，公开专利昭57-211637号公报还开示有其他的光学的位置检测方法。该方法由显示画面外侧有角度地扫描象激光线那样的变细的光线，根据来自具有反射体的专用笔的反射光中的2个定时分别求专用笔存在的角度，把求得的角度应用于三角测量原理，通过计算检测出座标位置。用该方法可以大幅度地削减部件个数，此外，还可以具有高的分辨能力。但是，该方法必须使用专用的反射笔等，在操作性上存在问题，此外，还不能检测出手指、任意的笔等的位置。

在公开专利昭62-5428号公开专利中曾提案有另外的光学的位置检测方法。该方法是在显示画面的两侧框上配置光再现性反射体，检测有角度地扫描的光线从该光再现性反射体返回的光，根据利用手指或笔遮断光线的定时求出手指或笔的存在角度，用三角测量原理由所求得的角度检测出座标位置。用该方法可以用较少的部件个数维持检测精度，也能够检测出手指、任意的笔等的位置。

但是，公开专利昭62-5428号公开专利所开示的方式有时受指示物的大小或位置的影响，所检测出的位置会偏离开实际接触的位置。另外，还存在在检测手指的接触位置时，对手指以外的手掌或肘突入的情况，会把该手或肘的位置误检测为接触位置，不能特定手指的位置的问题。

另外，在过去的方法中，多数情况是发出扫描光的发光元件被配置成其所发出的光的光轴平行于扫描面的状态，此外，接收反射回来的扫描光的接收光元件大多也是被配置成其接收的光的指向方向与扫描面成平行的状态。因此，因光的发射接收元件较大型化而妨碍装置整体的小型化的情况很多。

还有，显示画面一般都是矩形(长方形)的，扫描区域多数情况也是配合显示画面而设计的，因此，在该情况下大多是通过采用在显示画面的边缘平行地排列有发光元件、接收光元件、光扫描元件等的配置来谋求装置的小型化。但是，在采用这样的配置时，会出现光扫描元件所形成的扫描光因被发光元件、接收光元件等遮挡而不能获得足够的扫描角的问题。

在过去的方法中，存在因接收光元件的温度变化等对灵敏度的影响导致偏置电压变化而不能进行准确的测定的可能性。

再有，在过去的方法中，一次扫描中的接收光元件接收反射光的时间对应各个装置的多面体反射镜的旋转速度的偏差而各不相同，对制造者而言对各个装置进行调整的工作十分烦琐，且也无法对应出厂后的变动。

此外，在过去的方法中，还存在有在扫描面上存在2个或2个以上的指示物时不能进行准确的位置检测的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种通过判定指示物的大小，能够准确地检测出在作为触摸对象而规定的平面(下面只称为座标面)上进行过指示的指示物的位置的光扫描型触摸屏或者光扫描型输入装置。

本发明的另一个目的在于提供在使用手指或笔指示位置时，对手掌或肘突入的情况，通过确定其检测出的位置无效而能检测出使用手指或笔的正确的指示位置的光扫描型触摸屏。

本发明的再一个目的在于提供在一般的情况下通过采取接收光元件及光扫描元件比发光元件更远离矩形座标面的边缘的配置来防止光扫描元件的扫描光被发光元件、接收光元件等遮挡，而能够获得足够的扫描角的光扫描型触摸屏。

本发明的又一个目的在于提供通过把发射扫描光的发光元件配置成其所发出的光的光轴与扫描面交叉的状态，及把接收反射回来的扫描光的接收光元件也配置成其所接收的光的指向方向与扫描面交叉的状态，来小型化光发射接收部件、以及相关的小型化整体的光扫描型触摸屏。

本发明的再一个目的在于提供排除了使用半反射镜时的光分离器的缺点的光扫描型触摸屏。

本发明的又一个目的在于提供排除受接收光元件的温度变化等造成的灵敏度变化的影响并可进行准确的检测的光扫描型触摸屏。

本发明的另一个目的在于提供可自动地校正一次扫描中接收光元件接收反射光的时间在各个装置上的偏差，以及也能简单地对应出厂后的变动的光扫描型触摸屏。

本发明的再一个目的在于提供了一种因在扫描面内存在2个或2个以上指示物时，不能进行正确的位置检测的状态较多情况下只是临时的状态，故可确定在该种情况下不进行位置检测而避免无用的混乱的光扫描型触摸屏。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在被作为触摸对象的规定的平面范围内进行触摸从而进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：在上述平面的外侧上设置的光再现性反射装置；2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描光的光扫描装置、以及接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；比较装置，将由所述接收光装置的每一个所接收的光接收信号与一个预定的阀值进行比较，从而检测当该指示物存在于所述平面范围内时的遮断定时；测量装置，根据所述光扫描装置的每一个的扫描角度及所述比较装置的比较结果，测量在所述平面的范围内由所述指示物形成的扫描光的遮断范围；计算装置，根据所述测量装置的测量结果，计算在所述平面范围内所述指示物的位置和尺寸。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在平板显示器的显示画面上触摸并输入信息的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：配置在上述显示画面的3个边的外侧上的光再现性反射装置；配置在上述显示画面的没有配置上述光再现性反射装置的那个边的外侧的、至少2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有在和上述显示画面实际平行的面内有角度地进行光扫描的光扫描装置、以及接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；比较装置，为了检测指示物在上述显示画面内存在时的遮斯定时，将上述接收光装置各自的接收光信号与预定的阈值进行比较；测量装置，根据上述光扫描装置各自的扫描角度及上述比较装置的比较结果，测量在上述显示画面内上述指示物对扫描光的遮断范围；及计算装置，根据上述测量装置的测量结果，计算在上述显示画面内上述指示物的位置及大小。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：设置在上述平面的外侧的光再现性反射装置；2组分别具有下述装置的光发射接收装置：即具有发光装置、在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；比较装置，将由所述接收光装置的每一个所接收的光接收信号与一个预定的阀值进行比较，从而检测当该指示物存在于所述平面范围内时的遮断定时；测量装置，根据所述光扫描装置的每一个的扫描角度及所述比较装置的比较结果，测量在所述平面的范围内由所述指示物形成的扫描光的遮断范围；计算装置，根据所述测量装置的测量结果，计算在所述平面范围内所述指示物的位置和尺寸。其中，上述发光装置的配置状态是其发出的光的光轴与利用上述光扫描装置的光的扫描面相交叉，上述接收光装置的配置状态是其所接收的光的指向性方向与利用上述光扫描装置的光的扫描面相交叉。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：设置在上述平面的外侧的光再现性反射装置；2组分别具有下述装置的光发射接收装置：即具有发光装置、在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；比较装置，将由所述接收光装置的每一个所接收的光接收信号与一个预定的阀值进行比较，从而检测当该指示物存在于所述平面范围内时的遮断定时；测量装置，根据所述光扫描装置的每一个的扫描角度及所述比较装置的比较结果，测量在所述平面的范围内由所述指示物形成的扫描光的遮断范围；计算装置，根据所述测量装置的测量结果，计算在所述平面范围内所述指示物的位置和尺寸。其中，上述发光装置的配置状态是其发出的光的到上述光扫描装置的路线位于接近发光装置侧的部分并远离上述平面的边缘，上述接收光装置的配置状态是其所接收的光的指向性方向位于接近发光装置侧的部分并远离上述平面的边缘。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：设置在上述平面范围外围的2组光发射接收装置；设置在上述平面范围外围的光再现性反射装置；其中上述光发射接收装置包括：发光装置、在和上述平面的范围实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置、使上述发光装置发出的光通过上述光扫描装置并将被上述光再现性反射装置反射的反射光分离到上述接收光装置的光分离装置；上述光分离装置又包括：具有使上述光再现性反射装置反射的反射光反射到上述接收光装置方向的反射面、用于使上述发光装置发出的光通往上述光扫描装置的在上述反射面和其背面之间贯通有开口的反射体。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：设置在上述平面范围外围上的光再现性反射装置；2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有发光装置、在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；通过将上述接收光装置的接收光信号同规定的阈值进行比较，在上述平面的范围内存在指示物时检测由该指示物引起的遮断定时的比较装置；根据上述光扫描装置的扫描角度及上述比较装置的比较结果，测量在上述平面内由上述指示物所形成的扫描光的遮断范围的测量装置；根据利用该测量装置得到的测量结果计算在上述平面的范围内上述指示物的位置及大小的计算装置；检测上述接收光装置的接收光信号最低电平的信号电平检测装置；在利用该信号电平检测装置检测出的信号的电平上加上规定值的加法运算装置；将利用该加法运算装置获得的加法运算值作为阈值设定在上述比较装置上的阈值设定装置。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：设置在上述平面范围外围上的光再现性反射装置；2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有发光装置、在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；通过将上述接收光装置的接收光信号同规定的阈值进行比较，在上述平面的范围内存在指示物时检测由该指示物引起的遮断定时的比较装置；根据上述光扫描装置的扫描角度及上述接收光装置的接收光结果，测量在上述平面内由上述指示物所形成的扫描光的遮断范围的测量装置；根据利用该测量装置得到的测量结果计算在上述指示物的上述平面的范围内的位置及大小的计算装置；计时在上述平面上不存在指示物时的上述接收光装置的接收光信号电平的持续时间的计时装置；其中，上述测量装置在利用上述计时装置计时的时间内上述比较装置的比较结果发生了变化时进行测量。

本发明的再一个目的在于提供了一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：设置在上述平面范围外围上的光再现性反射装置；2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有发光装置、在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；通过将上述接收光装置的接收光信号同规定的阈值进行比较，在上述平面的范围内存在指示物时检测由该指示物引起的遮断定时的比较装置；根据上述光扫描装置的扫描角度及上述比较装置的比较结果，测量在上述平面内由上述指示物所形成的扫描光的遮断范围的测量装置；根据利用该测量装置得到的测量结果计算在上述指示物的上述平面的范围内的位置及大小的计算装置；每当上述比较装置检测出因上述平面上存在指示物而引起的遮断定时时，便计算其次数的计数装置；其中，上述测量装置在上述计数装置的计数值超过2时便不进行测量。

本发明的再一个目的在于提供了一种检测放置到预先规定的二维方形区域内的带有指示物的位置的信息的光扫描型输入装置，其特征在于具有：设置在上述方形区域的至少2个相邻的角落部并用光束扫描该方形区域内的2个光扫描器；设置在上述2个光扫描器之间的边以外的方形区域的其余3个边上，并改变来自光扫描器的光束的光路的光学装置；接收被上述光学装置改变了光路的光并将之变换成电信号的接收光装置；根据上述光扫描器的扫描角度及上述接收光装置的接收光结果，测量在上述方形区域内由上述指示物形成的扫描光的遮断范围的测量装置；比较装置，为了检测在上述方形区域内存在指示物时的遮断定时，将上述接收光装置的接收光信号与规定的阈值进行比较；测量装置，根据上述光扫描装置各自的扫描角度及上述比较装置的比较结果，测量上述方形区域内上述指示物对扫描光的遮断范围；及计算装置，根据上述测量装置的测量结果，计算在上述方形区域内上述指示物的位置及尺寸。

本发明之光扫描型触摸屏在矩形状座标面的至少3个边上设置光再现性反射部件，在座标面的外侧至少设置2个在与座标面实际平行的平面内有角度地扫描光的光扫描元件，以及2个具有检测利用光的光再现性反射元件反射的来自该光扫描元件的反射光的接收光元件的光发射接收单元，根据用接收光元件检测到的接收光量检测出指示物的存在和此时的扫描角度，对应该检测结果，测量被指示物遮断的光扫描的遮断范围，同时，计算出该指示物的位置，即指示位置。

另外，在扫描光的角速度恒定时，可以根据扫描时间的信息获得扫描角度的信息。另外，还可以根据测量出来的遮断范围和计算出来的指示位置，计算出指示物的截面长度，同时，也可以对应该计算出来的截面长度求出指示物的尺寸信息。这样，在本发明中，可以获得指示物的位置和大小的信息。

如果触摸座标面预先保存想定的各种物体的尺寸信息，便可以对实际求得的指示物的尺寸信息和该预先保存的尺寸信息进行比较，对应其比较的结果可判定现在的指示物的种类。进而，可判断该指示物是否是用于进行实际位置指定的指示物，且仅在该指示物确实是用于进行位置指定的指示物时，才确定其遮断范围的测量结果及指示位置的计算结果有效。因而，可以防止误检测错误的指示物给出的指示位置，并保证总是能够检测出利用正确的指示物所做的位置指示。

如果接近座标面的检测区域的两端部，在各个光发射接收单元上进一步各配置2个接收由光的光再现性反射部件反射的来自该光扫描元件的反射光的接收光元件，则可以把这些接收光元件的接收光信号作为扫描开始/结束的定时信号进行利用。此外，如果接近座标面的检测区域的两端部，在各个光发射接收单元上进一步各配置2个反射发光元件发出的光并使之入射到接收光元件的反射元件，则可以把由这些反射元件的反射光得到的接收光信号作为扫描开始/结束的定时信号进行利用。

如果在座标面和光再现性反射部件之间设置不放入指示物的区域，则无论指示物处于座标面上的任何位置，都可以准确地得到扫描开始/结束的定时并能准确地检测出指示位置。

还有，利用发光元件的扫描光是脉冲光，并控制该脉冲发光。例如，如果是足够短周期的脉冲光，则脉冲数和扫描角度可以一一对应。另外，通过或缩短每次的发光时间，或减小每次的发光强度，或加长发光周期等，可以降低发光元件发出的平均辐射能。再有，如果错开在各自的光扫描时的扫描开始定时，则即便发光周期变长也不会出现指示物的漏检。

发光元件及接收光元件的配置应该考虑由光扫描元件发出的扫描光不被辅助发光元件及接收光元件的构成要素遮挡。由此，可使光扫描元件发出的扫描光在扫描区域方向进行充分的扫描，并获得足够的扫描角。

另外，在配置发光元件时，要使发光元件的发光方向可以和光扫描元件的扫描面交叉，进而，在配置接收光元件时，要使接收光元件的接收光的指向性方向能和光扫描元件的扫描面交叉。由于是这样考虑的发光元件及接收光元件的配置，所以，可以实现光发射接收单元的小型化，以及与此相伴的装置整体的小型化。

此外，上述光发射接收单元具有让发光元件发出的光通向光扫描元件，进而还具有让光再现性反射部件反射的反射光分离到接收光元件方向的光分离元件，且该光分离元件具有让光再现性反射元件反射的反射光反射到接收光元件方向的反射面、及具有贯通用于使发光元件发出的光通过光扫描元件的反射面和其背面间的开口的反射体。并用该开口控制由发光元件通向光扫描元件的光。

在上述构成中，反射体的反射面和其背面是不平行的构成。利用反射体的反射面不与其背面平行，可降低发光元件发出的光直接被接收光元件接收的比例。

在上述构成中，还具有其反射面和座标面相交叉的反射镜，光扫描元件在发光元件发出的光和座标面相交叉的面内扫描，反射镜在和座标面平行的面内反射光扫描元件在和座标面交叉的面内扫描的光。因为是在发光元件发出的光和座标面相交叉的面内利用光扫描元件进行扫描，在反射镜和座标面平行的面内反射在光扫描元件和座标面相交叉的面内扫描的光，所以，可使装置构成小型化。此时，如果让反射镜的反射面相对座标面按45°交叉，则可在发光元件发出的光和座标面正交的面内利用光扫描元件扫描，进一步小型化装置构成。

本发明的其他的光扫描型触摸屏具有：上述的光再现性反射部件及至少2个的光发射接收部件；通过比较由接收光元件获得的接收光信号和规定的阈值，在座标面内存在指示物时检测出由指示物造成的遮断定时的比较器；根据光扫描元件形成的扫描角度及比较器的比较结果，测量由在座标面内的指示物造成的扫描光的遮断范围的测量器；根据该测量器的测量结果计算指示物在座标面内的位置及大小的计算器；检测接收光元件接收光信号的最低电平(level)的信号电平检测器；在利用该信号电平检测器检测出的信号的电平上加上规定值的加法器；把利用该加法器获得的相加值作为阈值设定在比较器上的阈值设定器。由于是检测出接收光元件接收光信号的最低电平，并在比较器上把在该检测出的信号电平上加上规定值后的值设定为阈值，所以，不会受到灵敏度变化等原因造成的接收光信号的电平变动的影响。

在上述构成中，信号电平检测器在检测接收光元件接收光信号的最低电平的同时，在座标面内不存在指示物的状态下检测接收到扫描光的接收光元件接收光信号的最低电平，加法器把利用信号电平检测器检测出来的二个值的中间值加到接收光元件接收光信号的最低电平上。由此，比较器的阈值可被设置成最佳值。

本发明的另外其他的光扫描型触摸屏具有上述的光再现性反射部件、至少2个的光发射接收单元、比较器、测量器及计算器、计时在座标面上不存在指示物时接收光元件的接收光信号的电平持续时间的计时器，且计时器在利用计时器计时的时间内比较器的比较结果发生变化时进行测量。因为是计时座标面上不存在指示物时接收光元件的输出信号的电平持续时间，且在该计时的时间内比较器的比较结果发生了变化时进行测量，所以，无需进行对各个装置的个别调整。

在上述构成中，利用计时器的计时是在起动时自动地运行，或者在给予了规定的指示时运行。因为是在起动时自动地、或者在给予了规定的指示时运行利用计时器的计时，所以，可以自动地校正每一次扫描时接收光元件接收反射光的时间在各个装置中的偏差。

本发明的另外其他的光扫描型触摸屏具有上述的光再现性反射部件、至少2个的光发射接收部件、比较器、测量器及计算器、及每当所检测的座标面上存在指示物造成的遮断定时时，便计算其次数的计数器，测量器在计数器的计数值超过2时不进行测量。由于在比较器2次以上检测出因座标面上存在指示物而造成的遮断定时时不进行利用测量器的测量，所以，可以预先避免陷入不能检测的状态而导致产生无法使用的混乱之类的事态。

在上述这样的本发明之光扫描型触摸屏中，如果用具有3至6个面的反射面的多面体反射镜构成光扫描元件，则可以减小构成光扫描元件的多面体反射镜的构成。

这里，本发明中的“触摸”，并非仅眼于指示物接触座标面的情况，也包括指示物不接触座标面的情况(非接触触摸)。换言之，本发明也适用于指示物不接触座标面而位于其上方的情况。

通过以下结合附图的实施例，本发明以上和进一步的目的和特征征清楚。

附图说明

图1所示是表示本发明之光扫描型触摸屏(第1实施例)的基本构成的原理图。

图2所示是表示光发射接收单元的内部构成及光路的原理图。

图3所示是表示光发射接收单元的构成例的原理平面图。

图4所示是表示光发射接收单元的构成例的原理侧面图。

图5所示是表示光发射接收单元的构成例的原理斜视图。

图6所示是本发明之光扫描型触摸屏(第1实施例)的方框图。

图7所示是表示本发明之光扫描型触摸屏(第1实施例)的实施状态的原理图。

图8A、8B是表示接收光信号的电平变化的时序图。

图9是表示用于进行座标检测的三角测量原理的原理图。

图10所示是表示指示物及遮断范围的原理图。

图11是表示接收光信号和扫描角度和扫描时间的关系的时序图。

图12所示是遮断时间测量算法的流程图。

图13所示是截面长度测量原理的原理图。

图14所示是指示物的种类确定算法的流程图。

图15所示是表示本发明之光扫描型触摸屏(第2实施例)的基本构成的原理图。

图16所示是本发明之光扫描型触摸屏(第2实施例)的方框图。

图17A～17E是用于说明本发明之光扫描型触摸屏(第2实施例)的动作的时序图。

图18所示是表示本发明之光扫描型触摸屏(第3施例)的基本构成的原理图。

图19所示是本发明之光扫描型触摸屏(第3施例)的方框图。

图20A～20C是用于说明本发明之光扫描型触摸屏(第3实施例)的动作的时序图。

图21A所示是表示本发明之光扫描型触摸屏(第4施例)的基本构成的原理平面图。

图21B所示是表示本发明之光扫描型触摸屏(第4施例)的基本构成的原理截面图。

图22A所示是表示再现性反射片的构成的原理图。

图22B所示是表示再观性反射片的入射角度和相对反射率之间的关系的图表。

图23A～23D是表示接收光信号的电平变化的时序图。

图24所示是本发明之光扫描型触摸屏(第5施例)的方框图。

图25A～25E是用于说明本发明之光扫描型触摸屏(第5实施例)的动作的时序图。

图26A、26B所示是表示脉冲发光的定时信号的时序图。

图27A、27B是表示扫描光的放射状态的原理图。

图28A～28C所示是表示脉冲发光的定时信号的时序图。

图29A、29B所示是脉冲发光的定时信号的时序图。

图30所示是扫描光的放射状态的原理图。

图31所示是扫描脉冲的频率数控制算法的流程图。

图32所示是用于恒定地控制接收光量的构成例的方框图。

图33所示是用于恒定地控制接收光量的构成例的方框图。

图34所示是恒定地控制接收光量时的时序图。

图35所示是用于恒定地控制接收光量的构成例的方框图。

图36所示是用于将接收光量和监视结果进行比较的构成例的方框图。

图37所示是用于将接收光量和监视结果进行比较的构成例的方框图。

图38所示是发光元件的驱动电路的构成的方框图。

图39A、39B是用于说明通过交替切换发光强度实现限界的增加(提高S/N)例的波形图。

图40所示是接收光信号检测电路构成例的方框图。

图41A、41B是接收光信号电平的时序图。

图42所示是光扫描遮断时间测量系统的时间设定耐间测量部构成例的方框图。

图43A～43C所示是关于一次光扫描的定时的时间关系的时序图。

图44所示是表示本发明之光扫描型触摸屏(第6实施例)中的光发射接收单元的内部构成及光路的原理图。

图45所示是光发射接收单元的构成例的原理平面图。

图46所示是光发射接收单元的构成例的原理侧面图。

图47所示是光束分离器的具体构成例的原理侧面图。

图48所示是本发明之光扫描型触摸屏(第6施例)的方框图。

图49所示是接收光信号检测电路的构成例的方框图。

图50所示是本发明之光扫描型触摸屏(第6施例)的实施状态的原理图。

图51A、51B所示是显示画面上不存在指示物时接收光信号及比较输出信号的状态的波形图。

图52A、52B所示是接收光信号的电平变化的时序图。

图53A、53B所示是接收光信号的处理算法的流程图。

图54A、54B所示是显示画面上存在2个指示物时接收光信号及比较输出信号的状态的波形图。

图55所示是光发射接收单元的其他构成例的原理图。

图56所示是光发射接收单元的其他构成例的原理图。

图57所示是多面体反射镜的面数和尺寸之间的关系的图表。

具体实施方式

下面，根据示出其实施例的图面详细叙述本发明。

(第1实施例)

图1所示是本发明之光扫描型触摸屏的基本构成的原理图。

图1中的参考标记10是个人计算机等电子机器的CRT或等离子显示板(PDP、LCD、EL等)、投射式图像显示装置等的显示画面，在本例中的构成是具有横方向92.0cm×纵方向51.8cm、对角线为105.6cm的显示尺寸的PDP(等离子显示板)的显示画面。如将在后面叙述的那样，在规定的作为用于触摸的目标区域的角形平面(座标面)的该长方形显示画面10的一个短边(本例中为右侧的边)的两角的外侧，分别设置有其内部具有包括发光元件、接收光元件、多面体反射镜等的光学系统的光发射接收单元1a、1b。另外，在除显示画面10的右侧边以外的其他3个边的外侧，即上下两侧的边及左侧的边的外侧则设置有再现性反射片7。这些部件被设置成用设置在机架前面侧的将在后面叙述的房檐状遮蔽体(没有图示)遮蔽的状态。

这里，参考标记70是光遮蔽部件。该光遮蔽部件被设置在连结两光发射接收单元1a、1b的连线上，以使在两光发射接收单元之间不入射直接光，具体言之就是不使由光发射接收单元1a投射的光入射到光发射接收单元1b上，或者反过来，不使由光发射接收单元1b投射的光入射到光发射接收单元1a上。此外，该光遮蔽部件70用光反射率在实用中是“0”的物体，构成和再现性反射片7的高度大致相同程度的高度。另外，参照符号S表示作为指示物(光遮断物)的人的手指的截面。

图2所示是光发射接收单元1a、1b的内部构成及光路的原理图。两光发射接收单元1a、1b具有：由发射近红外线激光的激光二极管组成的发光元件11a、11b；用于使由发光元件11a、11b发出的激光成为平行光的准直透镜12a、12b；接收来自再现性反射片7的反射光的接收光元件13a、13b；遮断入射到接收光元件13a、13b上的来自显示画面、照明灯等外部光源的可见光成分的可见光截止滤波器14a、14b；用于把反射光引导至接收光元件13a、13b上的半反射镜15a、15b；用于有角度地扫描来自发光元件11a、11b的激光的、在本例中是4角形的多面体反射镜16a、16b等。

由发光元件11a、11b发出的激光被准直透镜12a、12b准直成平行光并透过半反射镜15a、15b后，在和显示画面10实际平行的面内通过多面体反射镜16a、16b的旋转被有角度地扫描并投射到再现性反射片7上。进而，来自再现性反射片7的反射光被多面体反射镜16a、16b及半反射镜15a、15b反射后，通过可见光截止滤波器14a、14b并入射到接收光元件13a、13b。但是，由于在投射光的光路上存在指示物时投射光将被遮断，所以，此时反射光将不能入射到接收光元件13a、13b上。此外，通过多面体反射镜16a、16b的旋转，可以实现90度以上的有角度的激光扫描。

在各光发射接收单元1a、1b上，连接有驱动发光元件11a、11b的发光元件驱动电路2a、2b，以及把接收光元件13a、13b的接收光量变换成电信号的接收光信号检测电路3a、3b和控制多面体反射镜16a、16b的动作的多面体反射镜控制电路4。另外，参照符号5是计算并测量手指、笔等指示物S的位置、大小的，同时还控制装置整体的动作的MPU，6则是显示由MPU5给出的测量结果等的显示装置。

在这样的光扫描型触摸屏中，若象图1中所示的那样地，对光发射接收单元1b进行说明，则是：光发射接收单元1b发出的投射光首先从被光遮蔽部件70遮蔽的位置开始，在图1上按照逆时针方向被旋转地扫描，到达被再现性反射片7的最前端部反射的位置(Ps)即为扫描开始位置。进而，在到达指示物S的一端的位置(P1)之前由再现性反射片7反射，但在到达指示物S的另一端的位置(P2)之间则被指示物S遮断，此后直到扫描结束位置(Pe)又由再现性反射片7反射。

但是，对光发射接收单元1a而言，在图1中则是顺时针旋转地进行光的扫描。这里，对光发射接收单元1a在图1中顺时针旋转方向上以显示画面10的下边侧作为扫描开始方向，相反地，光发射接收单元1b在图1中逆时针旋转方向上以显示画面10的上边侧作为扫描开始方向的理由进行说明。

例如，对光发射接收单元1b的情况，尽管以显示画面10的上边侧或左边侧的哪一侧作为扫描开始方向都可以，但当从光发射接收单元1b来观察时，因在距离上显示画面10的上边侧比下边侧近从而反射光量大，以及因再现性反射片7的反射面在显示画面10的上边近乎是直角而反射光量大，所以，选择以显示画面10的上边侧为扫描开始方向。换言之，如果对光发射接收单元1b的情况以显示画面10的下边侧为扫描开始方向，则因在距离上显示画面10的下边侧比上边侧远而使扫描开始时刻的反射光量变小，此外，因再现性反射片7的反射面弯曲而使反射光量变小。不过，关于再现性反射片7的反射面弯曲并不是本质的问题，当然也可以采用不使其弯曲之类的构成。

因为上述的图2所示是用于说明两光发射接收单元1a、1b的光路及动作的原理图。所以，本发明之光扫描型触摸屏中，两光发射接收单元1a(1b)在实际中的构成是如图3的原理平面图、图4的原理侧面图以及图5的原理斜视图所示那样的构成。

光发射接收单元1a(1b)在机架10a(10b)内放置有半导体激光产生装置等发光元件11a(11b)和接收来自再现性反射片7的反射光的接收光元件13a(13b)，在其上面，发光元件11a(11b)的正上部分上配置有棱镜反射镜17a(17b)，接收光元件13a(13b)的正上部分上配置有半反射镜15a(15b)。进而，在与棱镜反射镜17a(17b)的相对部位上，与棱镜反射镜17a(17b)对挟机架10a(10b)上面的半反射镜15a(15b)地把多面体反射镜16a(16b)安装在没有图示的脉冲电机的轴上。

另外，在图3、4及5中省略了示于图2的准直透镜12a(12b)以及可见光截止滤光片14a、14b，在下面的说明中也一并省略。

利用上述这样的光发射接收单元1a(1b)的构成，由发光元件11a(11b)发出的激光被棱镜反射镜17a(17b)折射，通过半反射镜15a(15b)后被多面体反射镜16a(16b)反射，并投射到再现性反射片7上。被再现性反射片7反射的光线返回到多面体反射镜16a(16b)被再次反射，入射到半反射镜15a(15b)上，最后，被接收光元件13a(13b)接收。

因而，正如上述图3、4及5中所示出的那样，本发明之光扫描型触摸屏的光发射接收单元1a(1b)中，其发光元件11a(11b)和接收光元件13a(13b)在机架10a(10b)上的分另配置是：发光元件11a(11b)在机架10a(10b)上的配置是由发光元件到多面体反射镜16a(16b)的光路在发光元件11a(11b)侧离显示画面10的边缘更远一些；接收光元件13a(13b)在机架10a(10b)上的配置是由多面体反射镜16a(16b)到接收光元件的光路在接收光元件13a(13b)侧离显示画面10的边缘更远一些。

发光元件11a(11b)及接收光元件13a(13b)的这样的配置是用于解决来自多面体反射镜16a(16b)的扫描光被半反射镜15a(15b)及棱镜反射镜17a(17b)遮挡而不能对显示画面10方向进行足够的扫描的问题而采用的。

进而，本发明之光扫描型触摸屏的光发射接收单元1a(1b)中，发光元件11a(11b)是使其激光的发光方向和显示画面10正交地、换言之是和用多面体反射镜16a(16b)扫描所形成的扫描面正交地配置在机架10a(10b)内的，而接收光元件13a(13b)也是使其接收光的指向性方向和显示画面10正交地、换言之是和用多面体反射镜16a(16b)扫描所形成的扫描面正交地配置在机架10a(10b)内的。

采用这样的发光元件11a(11b)及接收光元件13a(13b)的配置，比起发光元件11a(11b)的让其激光的发光方向和显示画面10成平行地、换言之是和用多面体反射镜16a(16b)扫描所形成的扫描面成平行地配置在机架10a(10b)内，或者比起接收光元件13a(13b)的让使其接收光的指向性方向和显示画面10成平行地、换言之是和用多面体反射镜16a(16b)扫描所形成的扫描面成平行地配置在机架10a(10b)内来，更能在使光发射接收单元1a(1b)小型化方面收到效果。

进而，在本发明之光扫描型触摸屏中，如上所述，虽然分别是发光元件11a(11b)的使其激光的发光方向和用多面体反射镜16a(16b)扫描所形成的扫描面相正交地配置，及接收光元件13a(13b)的使其接收光的指向性方向和用多面体反射镜16a(16b)扫描所形成的扫描面相正交地配置，但若以某种程度的角度，如60°等角度交叉地进行配置当然也能够使其发挥出同样的效果。

此外，如图1中所示出的那样，再现性反射片7以配置有两光发射接收单元1a、1b的边为开口部，呈包围显示画面10的样子被配置成“U”字状。进而，如用参照符号7a、7b所示的那样，在从两光发射接收单元1a、1b到再现性反射片7的光投射角变小的部分，具体地说，是在远离与配置有两光发射接收单元1a、1b的边相正交的2边(在图1中是上侧的边和下侧的边)的两光发射接收单元1a(1b)的部分上以锯齿状地设置有再现性反射片。

利用这样的再现性反射片7的锯齿状部分7a、7b，如随着光发射接收单元1b发出的投射光从Ps的位置扫描前进到再现性反射片7的锯齿状部分7b的一端位置P3，因对再现性反射片7的入射角度逐渐减小将致使反射光量也与之相伴而低下。但是，因为在由再现性反射片7的锯齿状部分7b的一端位置P3到其他端位置P4之间光线是几乎成直角地入射到再现性反射片7的锯齿状部分7b上的，所以可避免再现性反射率进一步低下。

图6是表示MPU5和其他电路的关系的方框图。多面体反射镜控制电路4具有：使多面体反射镜16a、16b旋转的脉冲电机21；驱动脉冲电机21的脉冲电机驱动电路22；检测多面体反射镜16a、16b的旋转角度的代码信号的编码器23a、23b。

MPU5把驱动控制信号输送给发光元件驱动电路2a、2b，对应其驱动控制信号发光元件驱动电路2a、2b被驱动，并控制发光元件11a、11b的发光动作。接收光信号检测电路3a、3b把接收光元件13a、13b的反射光的接收光信号送入MPU5。此外，MPU5还把用于驱动脉冲电机21的驱动控制信号输送给脉冲电机驱动电路22。编码器23a、23b检测出多面体反射镜16a、16b的旋转角度的编码信号并送入MPU5。MPU5根据来自接收光元件13a、13b的接收光信号及来自编码器23a、23b的编码信号，测量指示物S的位置、大小，并在显示装置6上显示其测量结果。另，显示装置6也可兼作显示画面10。

另外，MPU5上内装有具有计时功能的2个计时器(第1计时器24a和第2计时器24b)、以及用于保存想定的指示物的尺寸信息的读出专用存储器(ROM)25和可写存储器(RAM)26。

下面，参照给出其原理的图7中的原理图，对利用本发明之光扫描型触摸屏的位置检测动作进行说明。不过，图7中省略了光发射接收单元1a、1b、再现性反射片7、显示画面10以外的构成部件。另外，作为指示物给出的是使用手指的情况。

MPU5通过控制多面体反射镜控制电路4，使光发射接收单元1a、1b内的多面体反射镜16a、16b旋转，并有角度地扫描发光元件11a、11b发出的激光。其结果，来自再现性反射片7的反射光入射到接收光元件13a、13b。这样一来，入射到接收光元件13a、13b的光的接收光量被以作为接收光信号检测电路3a、3b输出的接收光信号的方式得到。另外，在图17中，θ0、φ0表示由连结两光发射接收单元1a、1b的基准线到再现性反射片7的端部的角度，θ1、φ1表示由基准线到指示物的基准线侧端部的角度，θ2、φ2表示由基准线到和指示物的基准线相对一侧端部的角度。

在图8A、8B的时序图中，示出有接收光元件13a、13b的接收光信号的波形。在扫描光的光路上不存在指示物时，来自再现性反射片7的反射光将入射到接收光元件13a、13b上，而在其光路上存在指示物时，其反射光则不能入射到接收光元件13a、13b上。因此，在图7示出的那样状态中，扫描角度在0°到θ0之间接收光元件13a上没有反射光入射，扫描角度在θ0到θ1之间则反射光入射到接收光元件13a，扫描角度在θ1到θ2之间反射光不入射到接收光元件13a。

同样地，在扫描角度由0°到φ0之间接收光元件13b上没有反射光入射，在扫描角度由φ0到φ1期间反射光将入射到接收光元件13b上，在扫描角度由φ1到φ2期间反射光不入射到接收光元件13b。这样的角度可以由接收光信号的上升沿或下降沿的定时求出(参照图8A、8B)。因此，由作为指示物的人的手指所造成的遮断范围可用dθ＝θ2-θ1、dφ＝φ2-φ1求出。

此外，根据连结两光发射接收单元1a、1b的基准线和再现性反射片7的端部的位置关系可知，θ0及φ0是已知条件。

下面，根据经这样求得的遮断范围，对求指示物(本例中为手指)中心位置(指示位置)座标的处理进行说明。首先说明基于三角测量的由角度到正交座标的变换。如图9所示那样，设定光发射接收单元1a的位置为原点O、显示画面10的上边、左边为X轴、Y轴，并设基准线的长度(光发射接收单元1a、1b之间的距离)为L。另外，又设光发射接收单元1b的位置为B。在显示画面10上的指示物所指示的中心点P(Px、Py)相对X轴从光发射接收单元1a、1b看分别位于θ、φ的角度时，点P的X座标Px、Y座标Py的值可根据三角测量原理分别用下面的(1)、(2)两式求得。

Px＝(tanφ)÷(tanθ+tanφ)×L …(1)

Py＝(tanθ·tanφ)÷(tanθ+tanφ)×L …(2)

但是，因为指示物(手指)具有尺寸大小，所以，在采用由检测出的接收光信号的上升沿/下降沿的定时给出的检测角度时，如图10所示那样，将检测出指示物(手指)S的边缘部的4点(图10中的P1～P4)。这4个点哪一个所指示的中心点(图10中的Pc)均不同。因此，需要象下面这样，求中心点Pc的座标(Px、Py)。在假定Px＝Px(θ、φ)、Py＝Py(θ、φ)时，Pcx、Pcy可分别用下面的(3)、(4)两式表示。

Pcx＝Pcx(θ1+dθ/2、φ1+dφ/2) …(3)

Pcy＝Pcy(θ1+dθ/2、φ1+dφ/2) …(4)

那么，通过把用(3)、(4)两式表示θ1+dθ/2、φ1+dφ/2作为上述(1)、(2)两式的θ、φ代入，便可求出所指示的中心点Pc的座标。

另外，虽然在上述例中，最初是求角度的平均值，并把其角度的平均值代入三角测量的变换式(1)、(2)中，然后求出作为指示位置的中心点Pc的座标，但也可以在最初根据三角测量的变换式(1)、(2)由扫描角度求出4点P1～P4的正交座标，然后计算所求得的4点的座标值的平均，进而求出中心点Pc。另外，也可以考虑视差、及指示位置的易见性，进而确定作为指示位置的中心点Pc的座标。

如果多面体反射镜16a、16b的旋转的扫描角速度恒定，则因其扫描角度正比于旋转时间，故通过计时时间可以获得扫描角度的信息。图11所示是来自接收光信号检测电路3a的接收光信号和多面体反射镜16a的扫描角度θ及扫描时间T的关系的时序图。在多面体反射镜16a的扫描角速度恒定的情况下，如果设其扫描角速度为ω，则相对扫描角速度θ及扫描时间T有如下面(5)式所示这样的比例关系成立。

θ＝ω×T …(5)

由此，接收光信号的上升沿、下降沿时的角度θ1、θ2分别和扫描时间t1、t2存在有下面(6)、(7)两式所示的关系。

θ1＝ω×t1 …(6)

θ2＝ω×t2 …(7)

从而，在多面体反射镜16a、16b的扫描角速度恒定的情况下，利用时间信息可以测量指示物(手指)的遮断范围及座标位置。

图12所示是在使用内置于MPU5中的第1计时器24a及第2计时器24b测量反射光为低电平的时间间隔时的MPU5的算法之一例的流程图。MPU5检测出来自接收光信号检测电路3a、3b的接收光信号的变化，如果其电平低下，则使这些计时器24a、24b起动并开始计时动作，如果其电平恢复，则让这些计时器24a、24b停止而结束计时动作。

MPU5首先检查来自接收光信号检测电路3a、3b的接收光信号的变化(步骤S1)，判断来自接收光信号检测电路的接收光信号是否发生了变化(步骤S2)。如果不发生变化(在步骤S2为“NO”)，则处理前进到步骤S6。而在发生变化时(在步骤S2为“YES”)，MPU5则判断其接收光信号的电平是否低下(步骤S3)，在低下时(在步骤S3为“YES”)让第1计时器24a起动(步骤S4)，在较高时(在步骤S3为“NO”)则让第1计时器24a停止(步骤S5)，处理前进到步骤S6。在步骤S6，MPU5判断来自接收光信号检测电路3b的接收光信号是否发生变化。如果不发生变化(在步骤S6为“NO”)，则处理返回。而在发生变化时(在步骤S6为“YES”)，MPU5将判断其接收光信号的电平是否低下(步骤S7)，在低下时(在步骤S7为“YES”)让第2计时器24b起动(步骤S8)，在较高时(在步骤S7为“NO”)则让第2计时器24b停止(步骤S9)，处理返回。

此外，本发明之光扫描型触摸屏中，还可以由所测量的遮断范围求出指示物的截面长度。图13所示是该截面长度测量原理的原理图。图13中，D1、D2分别是从光发射接收单元1a、1b看到的指示物S的截面长度。首先可如下边的(8)、(9)式这样，求出由光发射接收单元1a、1b的位置O(0，0)，B(L，0)到指示物S的中心点Pc(Pcx、Pcy)的距离OPc(r1)、BPc(r2)。

OPc＝r1＝(Pcx²+Pcy²)^1/2 …(8)

BPc＝r2＝{(L-Pcx)²+Pcy²)}^1/2 …(9)

由于截面长度可以用距离和遮断角度的正弦值之积来近似，故可以按照下式(10)、(11)测量各截面长度D1、D2。

D1＝2r1·sin(dθ/2)

＝2(Pcx²+Pcy²)^1/2·sin(dθ/2) …(10)

D2＝2r2·sin(dφ/2)

＝2{(L-Pcx)²+Pcy²)}^1/2·sin(dφ/2) …(11)

进而，因为在θ、φ≈0时，可近似成sin dθ≈dθ≈tan dθ，sin dφ≈dφ≈tan dφ，所以，在(10)、(11)式中也可以代替sin dθ、sindφ，使用dθ或tan dθ、dφ或tan dφ。

但是，在用一根手指或笔进行位置指定时，有时会误把多个手指、手或者肘突入到显示画面10中。在这种情况下，需要进行误检测处理。因此，在本发明中，可由测得的截面长度求指示物的尺寸信息，并根据所求得的尺寸信息判断该指示物为何物。图14是判定指示物种类的算法之一例的流程图。通过比较实际算出的指示物的尺寸信息和预先想定的多个指示物的尺寸信息来判定指示物的种类。进而，在判定其指示物是一根手指或笔以外的物体时，设置警告标志。这里，想定的多个指示物的尺寸信息如前所述，被预先保存在内藏于MPU5中的ROM25及RAM26上。

首先，MPU5获取现在的指示物的尺寸信息(步骤S11)，判断其大小是否为10cm以下(步骤S12)。在比10cm大时(在步骤S12为“NO”)，MPU5判定其为手(步骤S16)，设置警告标志(步骤S21)，处理返回。在小于10cm时(在步骤S12为“YES”)，MPU5将判断其大小是否为5cm以下(步骤S13)。在比5cm大时(在步骤S13为“NO”)，MPU5判定指示物是攥起的拳头或肘(步骤S17)，设置警告标志(步骤S21)，处理返回。如果是5cm以下(在步骤S13为“YES”)，MPU5将判定其大小是否在2cm以下(步骤S14)。在大于2cm时(在步骤S14为“ NO”)，MPU5判定其为拼起的多个手指(步骤S18)，设置警告标志(‘步骤S21)，处理返回。如果是2cm以下(在步骤S14为“YES”)，MPU5将判定其大小是否在0.5cm以下(步骤S15)。MPU5在其大于0.5cm时(在步骤S15为“NO”)，判定其为一根手指(步骤S19)，在其小于0.5cm时(在步骤S15为“YES”)，则判定其为笔(步骤S20)，处理返回。

通过这样，可判定指示物的种类，如果判明进行位置指定的是一根手指或笔以外的指示物，则设置警告标志，并由MPU5把其标志信息传送给显示装置6。一旦传送该标志信息，则确定由MPU5传送给显示装置6的检测位置数据为无效，同时，在显示装置6的画面上显示警告标识。此外，也可以采用在显示装置6上显示所判定的种类结果这样的构成。

当然，也可以采用在设置警告标志时让蜂鸣器报警之类的构成。另外，作为使此时的检测位置数据的无效化的其他的手法，也可以在判定为是一根手指或笔以外的指示物时，控制系统不由MPU5向显示装置6输出检测位置的数据。

(第2实施例)

图15是本发明之第2实施例的光扫描型触摸屏基本构成的原理图。图16是该第2实施例的方框图。在图15、16中，和图1、6中加有同一标记的部分表示其为同一部件。另外，在图15中，省略了发光元件驱动电路2a、2b、接收光信号检测电路3a、3b、多面体反射镜控制电路4、显示装置6的图示。

在第2实施例中，显示画面10上的应该检测的扫描区域极为接近显示画面10，光发射接收单元1a分别设置有2个定时检测用接收光元件31a及32a，光发射接收单元1b分别设置有2个定时检测用接收光元件31b及32b。另外，接收光元件31a及32a的接收光面分别朝向发射接收单元1a一侧，接收光元件31b及32b的接收光面分别朝向发射接收单元1b一侧。

此外，还配备有把这些接收光元件31a、32a、31b、32b的接收光量变换成电信号的接收光信号检测电路33a、34a、33b、34b。并且，第2实施例中的多面体反射镜控制电路4由脉冲电机21及脉冲电机控制电路22构成，且不带有第1实施例那样的编码器23a、23b。

在进入应该检测的扫描区域前，来自光发射接收单元1a、1b的激光入射到位于扫描方向上层侧的检测用接收光元件31a、31b，另外，在从应该检测的扫描区域出来后，来自光发射接收单元1a、1b的激光入射到位于扫描方向下层侧的检测用接收光元件32a、32b。

这样，在第2实施例中，是利用2个一组的接收光元件确定位置检测的开始及结束的定时，即使没有象第1实施例那样的编码器23a、23b，也能够检测出激光的扫描角度。

图17A～17E是用于说明第2实施例之光扫描型触摸屏的动作的时序图，图17A给出光发射接收单元1a的发光元件11a的发光动作，图17B表示给出位于扫描方向上层侧的定时检测用接收光元件31a上的接收光量的接收光信号检测电路33a的接收光信号，图17C表示给出在光发射接收单元1a的发光元件13a上的接收光量的接收光信号检测电路3a的接收光信号，图17D表示给出在位于扫描方向下层侧的定时检测用接收光元件32a上的接收光量的接收光信号检测电路34a的接收光信号，图17E表示内藏于MPU5的计时器的计时动作。

时刻t0是启动电源并开始多面体反射镜16a的旋转的定时，时刻t1是让发光元件11a开始发光动作的定时，时刻t2是接收光元件31a接收激光结束的定时，时刻t3是接收光元件32a开始接收激光的定时。时刻t2、时刻t3分别为扫描开始、扫描结束的定时，从时刻t2开始接收光元件13a的接收光电平变高，在时刻t3其电平变低。另外，计时器在时刻t2开始计数并在时刻t3结束计数。还有，时刻t4是因指示物造成接收光元件13a的接收光电平迅速下降的定时，时刻t5是激光穿过遮断范围且接收光元件13a的接收光电平迅速上升的定时。

在多面体反射镜16a的旋转处于稳定的状态下驱动发光元件11a，在接收光元件31a的接收光定时(时刻t2)检测被光发射接收单元1a扫描的激光走到应该检测的区域的定时，该扫描激光从应该检测的区域穿出的定时被作为接收光元件32a的接收光定时(时刻t3)检测出来。因为接收光元件31a、32a的设置位置是已知的，所以，此间也可以检测出遮断扫描激光的手指或笔等指示物的位置。即，在图17中，在该时刻t2和时刻t3之间，通过从接收光元件13a的接收光电平迅速下降的定时(时刻t4)到下一次接收光电平迅速上升的定时(时刻t5)的计时器的计数值，可以测量出遮断区域及指示物的中心位置。

另外，因为光发射接收单元1b侧的处理动作和上述的光发射接收单元1a侧的处理动作一样，所以，这里省略其说明。

(第3实施例)

图18是本发明之第3实施例光扫描型触摸屏的基本构成图。图18中，和图1中加有同一标记的部分表示其为同一部件。另外，还省略了发光元件驱动电路2a、2b、接收光信号检测电路3a、3b、多面体反射镜控制电路4、MPU5、显示装置6的图示。

在第3实施例中，显示画面10上的应该检测的扫描区域极为接近显示画面10，光发射接收单元1a分别设置有2个定时检测用再现性反射体41a及42a，光发射接收单元1b分别设置有2个定时检测用再现性反射体41b及42b。这些再现性反射体41a、42a、41b、42b采用的是和再现性反射片7相同的材料。

在进入应该检测的扫描区域前，来自光发射接收单元1a、1b的激光被位于扫描方向上层侧的检测用再现性反射体41a及42a反射，其反射光入射到接收光元件13a、13b上，另外，在从应该检测的扫描区域出来后，来自光发射接收单元1a、1b的激光被位于扫描方向下层侧的检测用再现性反射体41b及42b反射，其反射光入射到接收光元件13a、13b上。

这样，第3实施例中，是利用2个一组的再现性反射片确定位置检测的开始及结束的定时，故即便没有象第1实施例那样的编码器23a、23b，其也能够检测出激光的扫描角度。此外，因此时这些再现性反射体41a、42a、41b、42b是被设置在临近光发射接收单元1a、1b处，所以，由这些再现性反射体反射的反射光与再现性反射片7的反射光相比，光的衰减要少，从而在接收光元件13a、13b上的接收光电平也就变大。

图19是第3实施例的方框图。参照符号43是遮断检测用的第1比较器，用来将来自表示接收光元件13a的接收光量的接收光信号检测电路3a的接收信号的电平和第1阈值电平进行比较，并用2值信号将其比较结果输出给MPU5。参照符号44是扫描开始/结束检测用的第2比较器，用来将来自接收光信号检测电路3a的接收信号的电平和比第1阈值电平高的第2阈值电平进行比较，并用2值信号将其比较结果输出给MPU5。

图20A～20C是用于说明第3实施例的动作的时序图，图20A表示来自给出接收光元件13a的接收光量的接收光信号检测电路3a的接收信号，图12B表示第1比较器43的输出信号，图12C表示第2比较器44的输出信号。另外，虚线W1表示第1阈值电平，虚线W2表示第2阈值电平。

时刻t0是开始接收来自再现性反射体41a的反射光的定时，时刻t1是结束接收来自再现性反射体41a的反射光并开始接收来自再现性反射片7的反射光的定时，时刻t2是结束接收来自再现性反射片7的反射光并开始接收来自再现性反射体42a的反射光的定时，时刻t3是结束接收来自再现性反射体42a的反射光的定时。另外，时刻t4是因指示物造成接收光元件13a的接收光电平迅速下降的定时，时刻t5是扫描激光穿过遮断范围且接收光元件13a的接收光电平迅速上升的定时。时刻t1、时刻t2分别为扫描开始、扫描结束的定时。这样的各个定时的检测根据接收光信号的电平与第1阈值电平W1及第2阈值电平W2的比较结果进行。

再有，尽管上面是对光发射接收单元1a侧的处理动作进行的说明，但因光发射接收单元1b侧的处理动作和上述的光发射接收单元1a侧的处理动作一样，故省略其说明。

另外，在上述例中，虽然对应因距离不同所形成的光衰减的差可以区别来自再现性反射体41a、42a、41b、42b的反射光和来自再现性反射片7的反射光，但若设定再现性反射体41a、42a、41b、42b的反射率比再现性反射片7的反射率高，则还可以更清楚地区别这些反射光。

在这样的第3实施例中，通过检查接收光元件13a、13b的接收光量的变化，可以生成扫描开始和扫描结束的定时的基准信号，即便不新增加检测元件也能保持恒定的分辨能力。

(第4实施例)

图21A是表示本发明之第4实施例光扫描型触摸屏的基本构成的平面图，图21B是图21A的A-A’线处的截面图。在图21A、21B中，和图1中加有同一序号的部分表示其为同一部件。另外，还省略了发光元件驱动电路2a、2b、接收光信号检测电路3a、3b、多面体反射镜控制电路4、MPU5、显示装置6的图示。

第4实施例中，在显示画面10的外侧，如覆盖再现性反射片7状地设置有房檐状遮蔽体51，其被一直设置到不妨碍显示画面10的视野的位置处。用此方法，可以在该房檐状遮蔽体51和再现性反射片7之间形成手指等指示物不能进入的不可遮断区域D。利用这样的构成，不管指示物存在于包括显示画面10的边缘部在内的任何位置上，都可以把来自该不可遮断区域D的反射光的接收光定时作为扫描开始/结束的基准定时。

另外，图21B中用参照符号P所表示的是由光发射接收单元1a投射过来的激光束的截面。如在此所示出的那样，在本发明之光扫描型触摸屏中，由光发射接收单元1a、1b投射过来的激光束在平行于显示画面10的表面的方向(扫描方向)上具有扁平的截面，如具有把平行于显示画面10的表面的方向作为长轴的椭圆形状的截面。其原因在于再现性反射片7的构成。

图22A是表示再现性反射片7反射面侧的构成的原理图。如此处所示的那样，再现性反射片7的反射面是多个球透镜700排列在与显示画面10的表面平行的方向、即排列在激光束的扫描方向构成的，由于这些球透镜700具有如图22B所示那样的入射角度和相对反射率的关系，所以，在由两光发射接收单元1a、1b投射过来的激光束扫描方向的宽度不大于某种程度以上时起到不能获得有效的反射光量的作用。

然而，在再现性反射片7的各个球透镜700足够小的时候，相反地，还可能因激光束扫描方向的宽度变小而提高分辨率。但是，因为在这样的情况下要获得足够的反射光量需要增大激光束的截面面积，所以，最好使用与扫描方向正交方向(与显示画面10正交的方向)的宽度较大的扁平截面的激光束。

图23A～23D是第4实施例中表示给出接收光元件13a的接收光量的接收光信号检测电路3a的接收信号例的时序图。

图23A表示指示物不存在时的接收信号，图23B表示指示物存在于显示画面10的边缘部(在图21A为C1区域)时的接收信号，图23C表示指示物存在于显示画面10的中央部(在图21A为C2区域)时的接收信号，图23D表示指示物存在于显示画面10的边缘部(在图21A为C3区域)时的接收信号。在指示物存在于显示画面10的边缘部时，还示出有在接收信号上确实存在有上升沿和下降沿的情况。此外，因具有发光元件13b的光发射接收单元1b侧的处理动作和具有发光元件13a的光发射接收单元1a侧的处理动作一样，故省略其说明。

另外，通过设置该第4实施例中所示那样的房檐状遮蔽体51，也可以达到降低来自再现性反射片7的乱反射光成分的效果，以及降低来自外部干扰光的乱反射光入射到接收光元件13a、13b的效果。

(第5实施例)

图24是本发明之第5实施例光扫描型触摸屏的方框图。图24中，在和图6、16同样的部分上加有同一标记并省略其说明。在接收光元件13a和接收信号检测电路3a之间、接收光元件13b和接收信号检测电路3b之间设置有AC连接器61a、61b。此外，在发光元件驱动电路2a和接收信号检测电路3a之间、发光元件驱动电路2b和接收信号检测电路3b之间设置有XOR(异或)电路62a、62b。

在第5实施例中，因为采用了把用接收光元件13a、13b检测出的反射光的接收光信号做成AC耦合的方式，所以，可以由该AC耦合去除恒定光成分，实现抗外部干扰干扰的构成。另外，因为采用了取发光脉冲信号和反射光的接收信号的XOR(异或)，所以，可以只检测遮断范围的接收脉冲信号，并可以计时该脉冲信号并测量遮断时间。

图25A～25E是用于说明第5实施例的动作的时序图。图25A是给出位于扫描方向上层侧的定时检测用接收光元件31a的接收光量的接收光信号检测电路33a的接收信号，图25B是给出位于扫描方向下层侧的定时检测用接收光元件32a的接收光量的接收光信号检测电路34a的接收信号，图25C是发光元件11a的发光脉冲信号，图25D是给出接收光元件13a的接收光量的接收光信号检测电路3a的接收光信号，图25E为XOR电路62a的输出信号。

对应接收光信号检测电路33a的接收信号的高电平，检测扫描开始的定时并开始脉冲驱动，计时其脉冲数。然后，对应接收光信号检测电路34a的接收信号的高电平，检测扫描结束的定时并停止脉冲驱动。进而，通过计时XOR电路62a的输出信号的脉冲数，可以测量遮断范围。

例如，在显示画面10的对角相当于40英寸时，对角线为100cm。如果设画面上的分辨能力为0.5cm左右，则所需要的角度分辨能力可用图9的公式来求。画面中央的角度分辨能力大约是5mrad。这里，对使用5角形多面体反射镜的情况，最大也只为144度的扫描角度。因而，每1次扫描的分割数应按下面的(12)式来求。

{(π/2)/0.005)×(144/90)＝502 …(12)进而，用于进行1秒中各200点的检测的最低频率数则按下面的(13)式来求。

502×200＝100400(Hz)＝100.4(kHz) …(13)如果满足该条件，则通过脉冲数和扫描角度一一对应，可以简化按期望的分辨能力进行的角度检测处理。

下面，对发光元件11a、11b的脉冲发光的控制进行说明。通过控制从MPU5输送给发光元件驱动电路2a、2b的驱动控制信号的脉冲的空白时间，可以减少发光元件11a、11b发出的平均辐射能。图26A，26B所示是脉冲发光的定时信号的时序图，示于图26A的例与示于图26B的例相比，其脉冲的空白时间较长。此外，在图27A、27B中给出有图26A、B各自的脉冲模式中的扫描激光的辐射状态。如果展宽脉冲发光的空白时间，则可以降低负荷比，减少平均辐射能。

另外，在图28A～28C中示出有可以减少发光元件11a、11b脉冲发光的平均辐射能的其他控制例的时序图。图28A表示标准状态脉冲发光的定时信号。图28B是周期不改变减少1次发光时间的例子。而图28C则是不改变周期而减小1次的发光强度的例子。

下面，参照图29A，29B的时序图对让发光元件11a、11b的脉冲发光开始定时错开的控制例进行说明。例如，在最初的激光束扫描中，按图29A所示那样的定时进行扫描，在其次的激光束扫描中，如图29B所示的那样，按周期虽然相同但却让开始定时较上一次只延迟dT分的定时进行扫描。在图30中，合成并示出了图29A，29B各自的脉冲模式中的扫描激光的辐射状态。因为在时间上只让其错开dT分，故在设多面体反射镜的扫描角速度为ω时，可以实现只偏离dθ＝ω×dT的扫描角度。通过设定这样的定时偏离，便可以在激光束的扫描呈稀疏状态时，也能没有不能进行指示物检测的区域地保持高的检测精度。

下面，与指示物存在的有无相对应地对使扫描脉冲的频率数动态地变化的控制例进行说明。在恒定时间内没有检测出存在指示物的过程中，边恒定地保持发光时间边让扫描脉冲的频率数降低到1/2。另一方面，一旦检测出指示物，则边恒定地保持发光时间边让扫描脉冲的频率数升高到2倍。通过重复这样的控制，可对应指示物的有无，让发光的占空比以1/2倍、1/2倍地或2倍、2倍地变化。但是，其变化不能超过最小频率数及最大频率数，即不能超过作为扫描脉冲的最小频率数的相当于最低分辨能力为8cm的6.25kHz、作为扫描脉冲的最大频率数的相当于最低分辨能力为0.25cm的200kHz。

图31是控制这样的扫描脉冲的频率数的算法的流程图。首先，判断在一定时间内是否检测到指示物(步骤S31)。在检测到时(在步骤S31为“YES”)，则在恒定地保持发光时间的状态下把现在的扫描脉冲频率数升高2倍(步骤S32)，处理进入步骤S34。另一方面，在没有检测到时(在步骤S31为“NO”)，仍在恒定地保持发光时间的状态下把现在的扫描脉冲频率数降低1/2倍(步骤S33)，处理进入步骤S34。判断变更后的频率数是否小于6.25kHz(步骤S34)。当其小于6.25kHz时(在步骤S34为“YES”)，设定频率数为6.25kHz(步骤S36)并返回。在其超过6.25kHz以上时(在步骤S34为“NO”)，判断变更后的频率数是否大于200kHz(步骤S35)，当其大于200kHz时(在步骤S35为“YES”)，设定频率数为200kHz(步骤S37)并返回。在其低于200kHz以下时(在步骤S35为“NO”)，则原样返回。

通过进行象上述这样的对发光元件11a、11b的脉冲发光的控制，本发明之光扫描型触摸屏能够对应需要达到相应的检测分辨能力，同时，还可以实现电能低消耗化。

作为上述各实施例中共同的构成，两光发射接收单元1a、1b是沿显示画面10的短边，且置于某种程度的距离地进行的配置。下面，对采用这种做法的理由进行说明。

众所周知，一般地在三角测量中，测量的基准线越长，就越能提高其测量精度。但是，在测量对象极远时或相反极近时，测量误差大也是事实。在测量对象极远时通过加长基准线可以提高精度，在测量对象极近时相反通过缩短基准线也可以提高精度。在本发明之光扫描型触摸屏中，鉴于这样的三角测量的缺点，让连结两光发射接收单元1a、1b的基准线某种程度地离开显示画面10的边缘，另外，因为不需要进行超过显示画面10的远处的测量，所以，以提高近的部分的测量精度为目的，沿显示画面10的短边配置两光发射接收单元1a、1b。

因此，连结两光发射接收单元1a、1b的基准线与显示画面10的一个边(在本例中为显示画面10的短边)之间的距离d的设定。应满足下面的(14)式。

dθ≤4δd(1/(L²+2δL)) …(14)

其中，dθ：测量精度

δ：检测精度(本例中为5mm)

L：基准线长(两光发射接收单元之间的距离)若关于d变形(14)式，则可得下述的(15)式。

d≥dθ×L²/4δ …(15)

本发明之光扫描型触摸屏中，检测精度δ为5mm左右，基准线长度L为500mm左右，测量精度dθ为由扫描角速度ω)和接收光信号的AD变换的时钟所决定的(dθ＝ω·dT)_o扫描角度为2.5毫弧度左右，在结果中d是10mm左右为最佳值。当然不用说，该值依赖于显示画面10的大小、光束的扩散角度，换言之，依赖于要求的是哪种程度的测量精度等。

如前所述这样，在本发明之光扫描型触摸屏中，在远离两光发射接收单元1a、1b且投射到再现性反射片7的投射光的入射角度变小的部分上设置有锯齿状部分7a、7b以谋求提高反射效率。但是，因从两光发射接收单元1a、1b到再现性反射片7的距离不是恒定的，且在上述那样的再现性反射片7上存在锯齿状部分7a、7b，进而还存在弯曲部分等原因，故两接收光元件13a、13b的接收光量不可能达到恒定。不过，因为在其后的信号处理中还有望使两接收光元件13a、13b的接收光量能有限地恒定。故从节减电力消耗上看也较理想。

从这样的观点出发，我们对用于使入射到接收光元件13a、13b上的接收光量恒定的构成进行说明。

图32所示是为恒定地控制接收光元件13a(13b)的接收光量而控制发光元件11a(11b)所产生的发光强度的构成例的方框图。具体言之，就是在反射光量多的扫描角上使发光元件11a(11b)所产生的发光强度变小，在反射光量少的扫描角上让发光元件11a(11b)所产生的发光强度变大。

在图32中，对应由接收光元件13a(13b)接收的反射光的光量的信号被接收光信号检测电路3a(3b)变换成数字信号并输入到MPU5。MPU5对由该接收光信号检测电路3a(3b)输入的数字信号值和预先确定好的阈值进行比较，当由接收光信号检测电路3a(3b)输入的数字信号的值比阈值大时，其输出使发光元件11a(11b)所产生的发光强度降低的控制信号CS，反之，在由接收光信号检测电路3a(3b)输入的数字信号的值比阈值小时，其输出使发光元件11a(11b)所产生的发光强度增大的控制信号CS。

由于从上述MPU5输出的控制信号CS肯定是数字信号，所以，要通过电流变换电路51a(51b)将之变换成模拟的驱动信号DC再提供给稳流电路52a(52b)稳流并让发光元件11a(11b)发光。进而，由电流变换电路51a(51b)及稳流电路52a(52b)构成发光元件11a(11b)的驱动电路50a(50b)。

通过上述这样的利用MPU5的控制，可以经常保持对发光元件11a(11b)发出的发光强度的控制而使接收光元件13a(13b)的接收光量成为一规定值。

图33是控制发光元件11a(11b)的发光强度的其他构成例的方框图。在该构成例中，由MPU5输出控制信号CS并控制驱动电路50a(50b)，进而控制发光元件11a(11b)的发光强度方面是一样的。但是，与在上述构成例中监视接收光信号检测电路3a(3b)的接收光量并进行反馈控制的方式相反，在该构成例中，是对应多面体反射镜16a(16b)的旋转角同步信号产生电路49a(49b)所产生的旋转角同步信号AS控制发光元件11a(11b)的发光强度。

具体言之就是，MPU5如图34中的时序图示出的那样，读入旋转角同步信号产生电路49a(49b)所产生的旋转角同步信号AS，在扫描远离光发射接收单元1a、1b的部分的角度期间输出使发光元件11a(11b)的发光强度变大的控制信号CS，在扫描接近光发射接收单元1a、1b的部分的角度期间输出使发光元件11a(11b)的发光强度变小的控制信号CS。通过这样的利用MPU5的控制，可以控制发光元件11a(11b)发出的发光强度使接收光元件13a(13b)的接收光量大致为一恒定值。

改变成上述这样的控制发光元件11a(11b)的发光强度的构成，也可以形成放大接收光元件13a(13b)的接收光量的构成。图35就是表示这种情况的构成例的方框图。

在该构成例中，采用的是利用放大器53a(53b)放大由接收光元件13a(13b)给出的接收光量的信号(模拟信号)并赋予给接收光信号检测电路3a(3b)的构成。另外，放大器53a(53b)的放大率可以利用由MPU5赋予的控制信号CS1予以控制。再有，在MPU5上，还赋予有旋转角同步信号产生电路49a(49b)输出的旋转角同步信号AS。

在这样的构成中，和示于上述的图34中的构成同样地，MPU5读入旋转角同步信号产生电路49a(49b)所产生的旋转角同步信号AS，在扫描远离光发射接收单元1a、1b的部分的角度期间输出使放大器53a(53b)的放大率变大的控制信号CS1，在扫描接近光发射接收单元1a、1b的部分的角度期间输出使放大器53a(53b)的放大率变小的控制信号CS1。通过这样的利用MPU5的控制，可以控制输入到接收光信号检测电路3a(3b)的接收光信号电平大致为一恒定值。

当然，虽然在上述图33、35示出的构成例中是使用如示于图34中那样的比较简单的模式控制发光元件11a(11b)的发光强度或放大器53a(53b)的放大率。但是，也可以通过监视显示画面10上无指示物S状态下接收光元件13a(13b)所给出的实际反射光量，模式化并预先保存其与多面体反射镜16a(16b)的旋转角的对应关系，而后，比较该保存的模式和接收光元件13a(13b)的实际反射光量，获得差分信息，进行指示物S的检测。

图36即为表示这样的构成例的方框图。在图36中，接收光元件13a(13b)所给出的接收光量被接收光信号检测电路3a(3b)变换成数字信号。MPU5将该接收光信号检测电路3a(3b)的变换结果与旋转角同步信号产生电路49a(49b)所产生的旋转角同步信号AS同步并使之保存在接收光量模式存储器54中。该接收光量模式存储器54也可以使用示于图6的RAM26。

在这样的构成中，以旋转角同步信号产生电路49a(49b)所产生的旋转角同步信号AS作为基准并以接收光元件13a(13b)的一次扫描期间的接收光量的数字数据作为接收光量模式来获得，这些模式被保存在接收光量模式存储器54中。因此，例如，把打开本发明之光扫描型触摸屏的电源等情况下的显示画面10上无指示物S状态中的接收光量模式保存在接收光量模式存储器54中，并同以后的用接收光信号检测电路3a(3b)把接收光元件13a(13b)的接收光量数字化后的数据进行比较及检测出差分信息，也可以检测出指示物S的存在。

进而，也可以采用示于图37中那样的构成。在该构成中，和上述的例同样地，例如，把打开本发明之光扫描型触摸屏的电源等情况下的显示画面10上无指示物S状态中的接收光量模式保存在接收光量模式存储器54中。并且，在将以后的接收光元件13a(13b)的接收光量赋予比较器55a(55b)的同时，MPU5利用D/A转换器56a(56b)把保存在接收光量模式存储器54中的接收光量模式的数据变换成模拟信号并赋予比较器55a(55b)。其结果，在比较器55a(55b)中，把来自接收光元件13a(13b)的接收光信号同将从接收光量模式存储器54读出的接收光量模式的数据变换成模拟信号后的信号进行比较，其所得的差分被输入到MPU5。

从而，MPU5可以按照比较器55a(55b)所给予的差分的信号检测指示物S的存在。

当然，虽然在本发明之光扫描型触摸屏中，如前所述那样具有来自再现性反射片7的反射光量少的扫描角度，但可以通过采用上述那样的控制发光元件11a、11b的发光强度的手法解决该问题。但是，也存在从安全性的问题出发不能提高发光元件11a、11b的发光强度的情况。因此，下面将对把发光元件11a、11b的发光强度切换成通常的状态和使其降低到通常状态的一半左右的状态的情况进行说明。

另外，如前面所述的图2所示那样，在本发明之光扫描型触摸屏中的光发射接收单元1a(1b)上，存在有从发光元件11a(11b)投射的激光束被多面体反射镜16a(16b)反射并直接输入到接收光元件13a(13b)的定时。通过利用这种方式，因其在扫描开始的检测时不需要特别的装置，所以，可以降低成本。

具体地，由于直接入射到接收光元件13a(13b)上的扫描光的光强度高，所以准备比较电平不同的2个以上的比较装置并比较接收光元件13a(13b)的输出，进而，利用较高比较电平的比较装置的比较输出结果作为扫描开始信号。为了测量扫描光被遮断的时间，设置有以扫描开始信号为时间测量的开始触发器的时间测量装置。或者，比较接收光元件13a(13b)的输出，并对应较低比较电平的比较装置的比较输出结果开始时间测量。

因为扫描速度的变动是构成误差的原因，故该问题的解决是个重要的课题。为了消除扫描速度变动的影响，设置有测量扫描开始信号的间隔的装置，通过将所测得的间隔作为基准校正扫描光的遮断时间来消除误差。

下面进行具体的说明。图38中示出了表示发光元件11a(11b)的驱动电路50a(50b)的构成的方框图。驱动电路50a(50b)由高电平驱动的驱动器50H、低电平驱动的驱动器50L及开关50S构成。MPU5把ON/OFF信号赋予两驱动器50H、50L，把发光强度切换信号SS赋予开关50S。利用这样的构成，可以控制发光元件11a(11b)的驱动电流的ON/OFF和发光强度的2阶段的切换。另外，示于该图38中的构成可以用众所周知的电路构成。

在图39A、39B中给出了用于说明利用发光强度的交替切换实现限界的增加(提高S/N比)例的波形图。图39A表示不进行发光元件11a(11b)的发光强度交替切换并保持用同一发光强度进行扫描时的接收光元件13a(13b)的接收信号的电平；图39B表示利用上述构成按2阶段进行发光元件11a(11b)的发光强度交替切换并进行扫描时的接收光元件13a(13b)的接收信号的电平。

示于不进行发光强度交替切换的图39A中的情况为来自再现性反射片7的反射光量逐渐降低，不久又上升。这里，在大致中央部位的大的电平的降低部分是起因于指示物S的波形。在此应该注意的是，虽然因指示物S使接收光元件13a(13b)的接收光信号的电平低下，但相对于其“0”电平的限界(margin)M1却是极小的(S/N比不好)。

另一方面，示于进行发光强度交替切换的图39B的情况中的来自再现性反射片7的反射光量逐渐降低，不久又上升的过程本身是一样的。在用反射光量下降达到最低的部分的L1表示的区间进行利用低电平驱动的驱动器50L的扫描，在用反射光量最低的H表示的区间进行利用高电平驱动的驱动器50H的扫描，在此后的用L2表示的区间进行利用低电平驱动的驱动器50L的扫描。从而，当用虽然是反射光量非常低但却利用高电平驱动的驱动器50H进行扫描的H所表示的区间上存在指示物S时，在利用高电平驱动的驱动器50H进行扫描的高接收光信号电平中产生和图39A大致相同程度的电平降低。但这里应该注意的是，在图39B中，相对于因指示物S引起接收光信号电平降低时的“0”电平的限界M2和图39A的情况相比却是相当大的(S/N好)。

图40中示出了接收光信号检测电路3a(3b)的构成例的方框图。来自接收光元件13a(13b)接收光信号在被接收光信号检测电路3a(3b)的放大器57放大后又被赋予给二个转换器58H、58L。这些转换器58H、58L的比较基准不同。转换器58H具有比较高的基准电压VH，其输出作为扫描开始信号SSS赋予MPU5。另一方面，转换器58L具有比较低的基准电压VL，其输出作为扫描遮断检测信号SCS也被赋予MPU5。

如前所述那样，也如图2所示的那样，在本发明之光扫描型触摸屏中，光发射接收单元1a、1b的配置具有各自的扫描光在扫描开始时不经由再现性反射片7而直接入射到本身的接收光元件13a、13b上的定时。因此，如图41A的接收光信号电平的时序图中所示的那样，在让多面体反射镜16a、16b旋转并进行光扫描时，扫描光在多面体反射镜16a、16b反射并直接入射到接收光元件13a、13b时的入射光量大致是由发光元件11a、11b发出的投射光量的80％。

与此相反，同样如在图41A所示的那样，在再现性反射片7一度反射之后再入射到接收光元件13a、13b时的入射光量大致是由发光元件11a、11b发出的投射光量的30％。从这样的观点来看，如果把转换器58H的基准电压VH设定在由发光元件11a、11b发出的投射光量的80％和30％之间，则因已设定了图41A中所示那样的阈值TH，所以通过检测比阈值TH高的电平部分，可以象图41B中所示的那样，能够把发光元件11a、11b发出的投射光的在多面体反射镜16a、16b的直接的反射光作为扫描开始信号。

图42所示是一个光扫描遮断时间测量系统的时间设定·时间测量部的构成例的方框图。在该例中，配备有3个时间测定用计时器(第1测定计时器59a、第2测定计时器59b、第3测定计时器59c)和2个时间设定用计时器(第1设定计时器59d、第2设定计时器59e)，MPU5分别与之相对应，进行测定时间的读出、时间设定等的控制。

扫描开始信号SSS被输入到第1测定计时器59a，测定扫描开始信号SSS的间隔时间。光扫描遮断检测信号SCS被输入到第2测定计时器59b及第3测定计时器59c，测定非遮断时间和遮断时间。第1设定计时器59d和第2设定计时器59e的输出如前面所述的图38中示出的那样被赋予驱动电路50a(50b)并成为发光强度切换信号SS。

图43A～43C所示是关于1次光扫描的定时的时间关系的时序图。此外，在原理上使用tx(x＝1、2…)并进行根据本发明之光扫描型触摸屏的种种测定，但也可以用tx′或tx″代用之。

(1)扫描开始周期(测定：t1)

为了校正多面体反射镜16a、16b的旋转变动，换言之是校正让其旋转的电机的旋转变动，要测定1次光扫描的周期。不过，测定t1、t1′或t1″中的任何一个都可以。

t1：扫描开始信号SSS的L电平的时间

t1′：扫描开始信号SSS的1个周期的时间

t1″：扫描光在再现性反射片7反射的从开始到结束的时间

(2)指示物S的位置(测定：t2)

测定由光扫描开始到到达指示物S的位置的时间。不过，测定t2或t2′中的任何一个都可以。

t2：扫描光在再现性反射片7开始反射后到到达指示物S的位置的时间

t2′：由扫描开始信号SSS开始到到达指示物S的位置的时间

(3)指示物S的宽度(测定：t3)

测定指示物S的宽度的时间。不过，测定t3、t3′或t3″中的任何一个都可以。

t3：扫描光被指示物S遮挡的时间

t3′：扫描光在再现性反射片7开始反射后到因指示物S造成的遮挡结束的时间

t3″：由扫描开始信号SSS开始到到达因指示物S造成的遮挡结束的时间

(4)激光功率上升(pwer up)(输出：t4)

测定由扫描开始到扫描光的功率(发光强度)上升到高电平时的时间。不过，可以测定t4或t4′中的任一个。

t4：由把扫描开始信号SSS作为触发器信号并开始测定后到功率上升的时间

t4′：把扫描光的由再现性反射片7形成的反射的开始作为触发器信号并开始测定后到功率上升的时间

(5)激光功率下降(power down)(输出：t5)

测定扫描光的功率(发光强度)上升到高电平之后到下降到低电平时的时间。不过，测定t5、t5′或t5″中的任何一个均可。

t5：把t4结束时作为触发器并开始测定后到功率下降的时间

t5′：把扫描光的由再现性反射片7形成的反射的开始作为触发器并开始测定后到功率下降的时间

t5″：把扫描开始信号SSS作为触发器信号并开始测定之后到功率下降的时间

关于多面体反射镜16a、16b的旋转变动用下面示出的方法进行校正。

(1)从扫描开始到检测出指示物S的时间

t2(t2′)/t1(t1′或t1″)×k(常数)

(2)指示物S的宽度的时间

t3((t3′-t2)或(t3″-t2′))/t1(t1′或t1″)×k(常数)

如上这样，在本发明之光扫描型触摸屏中，无需使用检测扫描开始的特别的装置便可以得到种种的时间信息，由这些信息可以求出因指示物S而造成的遮断区域、大小等。

(第6实施例)

图44所示是本发明之光扫描型触摸屏第6实施例中的光发射接收单元1a、1b的内部构成及光路的原理图。另外，第6实施例的整体构成和图1一样。再有，在图44中，在和图2相同的部分上附加有同一标记。

参照符号19a、19b是用于把准直透镜12a、12b出射的平行光导向多面体反射镜16a、16b，并把来自多面体反射镜16a、16b的反射光导向接收光元件13a、13b的光束分离器。还有，参照符号18a、18b是定时检测用接收光元件，通过其接收在各个扫描的开始时刻由多面体反射镜16a、16b扫描的激光束，可确定同步信号的定时，此外，其还被利用于生成校正多面体反射镜16a、16b的旋转速度的信息。

由发光元件11a、11b发出的激光被准直透镜准直成平行光，在通过后述的光束分离器19a、19b的开口(孔径)193a、193b(参照图47)之后，在和显示画面10实际平行的面内被多面体反射镜16a、16b的旋转有角度地进行扫描并被投射到再现性反射片7上。并且，来自再现性反射片7的反射光在被多面体反射镜16a、16b和光束分离器19a、19b反射后，经由可见光滤光片14a、14b，入射到接收光元件13a、13b上。

从发光元件11a、11b到多面体反射镜16a、16b的光路和从多面体反射镜16a、16b到接收光元件13a、13b的光路是同一光路，在其途中配置有半反射镜等光分离器时，由于存在从发光元件11a、11b到接收光元件13a、13b的可直接接收光的光，所以，存在着其作为干扰影响到测定结果的可能性，但因在第6实施例中，设置有作为光分离器的光束分离器19a、19b，所以，不会产生这样的问题。

在第6实施例之光扫描型触摸屏中，如果举例对光发射接收单元1b进行说明的话，来自光发射接收单元1b的投射光首先从入射到定时检测用接收光元件18b的位置开始，经过被光遮蔽部件70遮蔽的位置在图1上被逆时针转动地扫描，到达被再现性反射片7的最前端部分反射的位置并以此为扫描开始位置。并且，该光束在到达指示物S的一端位置(P1)之前被再现性反射片7反射，但在由指示物S的一端(P1)到达指示物S的另一端位置(P2)之间则被指示物S遮断，此后，一直到扫描结束位置(Pe)又被再现性反射片7反射。

图45、图46分别是第6实施例之光扫描型触摸屏的两光发射接收单元1a、1b的平面图、侧面图。在这些图45、图46中，在和图3、图4相同的部分上附加有同一标记。在发光元件11a(11b)和棱镜反射镜17a(17b)之间配置有准直透镜12a(12b)，在光束分离器19a(19b)和接收光元件13a(13b)之间配置有可见光滤光片14a(14b)。

图47所示是光束分离器19a(19b)的具体构成的侧面图。光束分离器19a(19b)的反射体190a(190b)相对于棱镜反射镜17a(17b)和多面体反射镜16a(16b)之间的激光路形成有V字状的侧截面，其中：面对多面体反射镜16a(16b)的反射面(以下称为主反射面)191a(191b)呈45°的角度，面对棱镜反射镜17a(17b)的反射面(以下称为副反射面)192a(192b)不是45°的角度(在图47所示的例中是50°)。进而，在反射体190a(190b)上相对于主反射面191a(191b)，45°角度的开口193a(193b)被设置在棱镜反射镜17a(17b)和多面体反射镜16a(16b)之间的激光路上。该开口193a(193b)的直径在本例中为1毫米左右。

利用上述这样的光发射接收单元1a(1b)的构成，发光元件11a(11b)发出的激光束被准直透镜12a(12b)准直为平行光，经棱镜反射镜17a(17b)折射后通过光束分离器19a(19b)的开口193a(193b)并被多面体反射镜16a(16b)反射，投射到再现性反射片7上。

但是，激光内的不通过开口193a(193b)的部分被光束分离器19a(19b)的副反射面192a(192b)反射。此时，由于副反射面192a(192b)相对于由棱镜反射镜17a(17b)投射过来的激光的光轴被设置成不是45°的角度，所以，即使在副反射面192a(192b)反射的激光，被譬如光束分离器19a(19b)的框架的顶面所反射，其再入射到接收光元件13a(13b)的可能性也非常少。如此，可具有防止接收光元件13a(13b)的接收光信号混入干扰的效果。

被再现性反射片7反射的光线返回到多面体反射镜16a(16b)并再被反射，入射到光束分离器19a(19b)的主反射面191a(191b)并反射到接收光元件13a(13b)侧，通过可见光滤光片14a(14b)并最后被接收光元件13a(13b)接收。此时，入射到主反射面191a(191b)的开口193a(193b)的部分的光原样不动地通过棱镜反射镜17a(17b)并没有反射到接收光元件13a(13b)上。但是，因为原样不动地通过开口193a(193b)的光只是一点点，所以不存在实用上的问题。

图48是表示第6实施例之光扫描型触摸屏中的MPU5和其他电路的关系的方框图。在图48中，和图6附加有同一标记的部件具有同样的功能。在第6实施例中，接收光信号检测电路3a、3b把在接收光元件13a、13b及定时检测用接收光元件18a、18b的反射光的接收光信号传送给MPU5。

图49是表示图48中的接收光信号检测电路3a(3b)的构成例的方框图。由于两接收光元件13a、18a(13b、18b)是把接收光量作为使之比例于电流值的接收光信号进行输出的，所以，利用电流/电压(I/V)变换器80a(80b)可把来自两接收光元件13a、18a(13b、18b)的输出信号(电流)变换成电压信号。电流/电压变换器80a(80b)输出的电压信号通过低通滤波器81a(81b)并作为比较对象的信号被从放大器82a(82b)输入到转换器83a(83b)一例的输入端子上。该转换器83a(83b)的输出被输入给第1计时器84a(84b)，其输出被输入到MPU5。放大器82a(82b)的输出还被赋予A/D变换器86a(86b)，被变换成数字信号并输入到MPU5。另外，利用D/A变换器85a(85b)把由MPU5输出的数字信号变换成模拟信号并作为比较的阈值输入到转换器83a(83b)的其他侧的输入端子上。

进而，低通滤波器81a(81b)的输出经由放大器87a(87b)作为比较对象的信号被输入到转换器88a(88b)一侧的输入端子上。该转换器88a(88b)的输出被输入到第2计时器89a(89b)，而其输出又被输入到MPU5中。此外，转换器88a(88b)的比较阈值被设定在定时检测用接收光元件18a(18b)的最大输出和接收光元件13a(13b)的最大输出之间的合适的阈值TH上。因此，转换器88a(88b)在定时检测用接收光元件18a(18b)接收来自光发射接收单元1a(1b)的扫描光期间只输出信号“1”，在其以外的期间则输出“0”。还有，第2计时器89a(89b)通过计时如转换器88a(88b)的输出信号从“0”上升到“1”的时间间隔，监视多面体反射镜16a(16b)的旋转状态。

利用这样的接收光信号检测电路3a(3b)的构成，MPU5可以进行以下这样的处理。

由于放大器82a(82b)的输出信号被A/D变换器86a(86b)变换成数字信号并被输入到MPU5，所以，MPU5可以把在某一定期间的两接收光元件13a、18a(13b、18b)的输出信号的合成波作为数字信号来监视。另外，MPU5根据第2计时器89a(89b)的计时结果可以检测出多面体反射镜16a(16b)的旋转状态，换言之就是可以检测出各个扫描的开始定时。因此，MPU5可以根据从A/D变换器86a(86b)输入的信号检测出各个扫描之间的接收光信号的最小值。

另一方面，MPU5在向D/A变换器85a(85b)输出数字信号并将其变换成模拟信号的过程中，还可以作为阈值的信号赋予给转换器83a(83b)的其他侧的输入端子。因此，转换器83a(83b)可以把由MPU5赋予的任意值作为阈值来对放大器82a(82b)的输出进行限幅(在放大器82a(82b)的输出超过阈值时输出“1”，在不是此种情况时输出“0”)。第1计时器84a(84b)计时该转换器83a(83b)的“1”输出及“0”输出的持续时间。

下面，参照给出其原理的图50的原理图对利用第6实施例之光扫描型触摸屏的位置检测动作进行说明。但在图50中省略了光发射接收单元1a、1b，再现性反射片7，显示画面10以外的构成部件的图示。另外，给出的是指示物使用手指的情况。

MPU5通过控制多面体反射镜控制电路4，驱动旋转光发射接收单元1a、1b内的多面体反射镜16a、16b并有角度地扫描发光元件11a、11b发出的激光。其结果是，来自多面体反射镜16a、16b的光直接入射到定时检测用接收光元件18a、18b，同时，经由多面体反射镜16a、16b的来自再现性反射片7的反射光入射到接收光元件13a、13b。这样，可以把入射到定时检测用接收光元件18a、18b及接收光元件13a、13b的光的接收光量作为是接收光信号检测电路3a、3b的输出的接收光信号获得。

另外，在图50中，θ00、φ00表示从连结两光发射接收单元1a、1b的基准线到两定时检测用接收光元件18a、18b的角度；θ0、φ0表示从连结两光发射接收单元1a、1b的基准线到再现性反射片7的端部的角度；θ1、φ1表示从基准线到指示物的基准线侧端部的角度；θ2、φ2表示从基准线到与指示物的基准线相对一侧端部的角度。

图51A、51B给出了指示物不存在时的接收光元件13a、13b及定时检测用接收光元件18a、18b的接收光信号的波形(51A)，以及该波形的经由转换器83a(83b)的比较输出信号的波形(图51B)。

该情况下，扫描角度在θ00、φ00的定时检测用接收光元件18a、18b直接接收来自多面体反射镜16a、16b的光。该状态下，转换器88a(88b)的输出信号被作为从“0”变化成为“1”的定时检测出来，进而，利用第2计时器89a(89b)计时其周期。利用该方法，因为MPU5可以监视多面体反射镜16a、16b的旋转周期，所以，可以对应需要通过控制多面体反射镜控制电路4进行使多面体反射镜16a、16b旋转的脉冲电机21的旋转的校正。

另外，在象本例这样，多面体反射镜16a(16b)为4面的正多角形情况时，在第2计时器89a(89b)进行计时的1个周期中，多面体反射镜16a(16b)旋转了1/4。

在扫描光的光路不存在指示物S时，在示于图51A的θ00、φ00的定时中，在直接入射到定时检测用接收光元件18a、18b后，由再现性反射片7反射的反射光又入射到接收光元件13a(13b)。再现性反射片7反射的反射光量如图51A所示的那样，因在最初的θ0(φ0)角度上所接收的是来自离再现性反射片7的最近的部分的反射光，故反射光量为最大，此后连续渐减地在再现性反射片7的最远的对角线的角落部一度达到最小，再后又渐增到90°的角度并结束1个周期的扫描。

MPU5至少由A/D变换器86a(86b)作为数字信号读取这样的1个周期的对接收光元件13a(13b)的入射光量，并求出最小值(最低电压)。然后，MPU5在所求得的最小值上加上规定的值(限界电压)，并把其结果的数字值输出到D/A变换器85a(85b)。D/A变换器85a(85b)把由MPU5输出的数字信号变换成模拟信号并作为用于由转换器83a(83b)进行的比较输出的阈值(基准电压Ref)设定之。

另外，虽然上述的限界电压可以根据接收光元件13a(13b)的接收光特性及再现性反射片7的反射特性预先设定好适当的值，但是，也可以检测再现性反射片7的反射光量中的最低值，具体言之就是检测由再现性反射片7的最远的对角线方向的角落部反射的反射光得来的电压，并把该值和最低电压的中间值，如其1/2值作为限界电压。

这样，在第6实施例之光扫描型触摸屏中，由于可以根据在至少1次的扫描中的从接收光元件13a(13b)的接收光量得来的最低电压设定转换器83a(83b)的阈值(基准电压Ref)，所以可以排除因接收光元件13a(13b)的温度变化等造成的灵敏度变化的影响而获得更准确的检测。

当然，虽然在上述例中是在1次的扫描中设定转换器83a(83b)的基准电压Ref，但也可以根据多次的扫描结果设定该基准电压Ref。

因此，象上述这样，如果在转换器83a(83b)上设定了阈值(基准电压Ref)，则MPU5接着将计时转换器83a(83b)的输出信号是“1”的时间，换言之，就是计时提供给转换器83a(83b)的输入信号的电压超过基准电压的时间。在功能正常的情况下，作为转换器83a(83b)的输出信号可得到起因于对定时检测用接收光元件18a(18b)的入射光的较短时间的“1”输出和起因于对再现性反射片7的入射光的较长时间的“1”输出。但是，因为起因于对定时检测用接收光元件18a(18b)的入射光的较短时间的“1”输出同步于第2计时器89a(89b)的计时周期，所以，如图51B所示的那样，MPU5只把起因于对再现性反射片7的入射光的较长时间的“1”输出的持续时间作为基准时间RT保存在RAM26中。

MPU5在显示画面10上不存在指示物S的情况的起动时，或者在规定的定时，如由外部给予了规定的指示的定时时，执行上述这样的初始化处理。

如果上述这样的初始化处理结束，则可开始光扫描型触摸屏的实际的使用。

在图52A、52B的时序图中，给出了在存在指示物S时的接收光元件13a、13b及定时检测用接收光元件18a、18b的接收光信号的波形。首先，在扫描角度为θ00、φ00，定时检测用接收光元件18a、18b直接接收来自多面体反射镜16a、16b的光。由此，从接收光信号检测电路3a、3b输出的信号可以用于进行多面体反射镜16a、16b的，换言之是进行驱动多面体反射镜16a、16b旋转的脉冲电机21的旋转的校正。另外，在本例中，因为多面体反射镜16a(16b)是4面的正多角形，所以，每4次来自定时检测用接收光元件18a、18b的输出信号对应多面体反射镜16a、16b的一圈的旋转。

在显示画面10上存在指示物S时，对由光发射接收单元1a、1b发出的扫描光的光路上不存在指示物S的情况，再现性反射片7的反射光入射到接收光元件13a、13b上，对由光发射接收单元1a、1b发出的扫描光的光路上存在指示物S的情况，则来自再现性反射片7的反射光及来自指示物S的反射光都不能入射到接收光元件13a、13b上。

因此，在图50所示的这样的状态下，在扫描角度从0°到θ0(从0°到φ0)之间反射光不入射到接收光元件13a(13b)；在扫描角度从θ0到θ1(从φ0到φ1)之间反射光入射到接收光元件13a(13b)；在扫描角度从θ1到θ2(从φ1到φ2)之间反射光不入射到接收光元件13a(13b)。这样的角度可根据接收光信号的上升沿或下降沿的定时求出(参照图52A、52B)。因此，由作为指示物的人的手指所造成的遮断范围可以用dθ＝θ2-θ1，dφ＝φ2-φ1求解。

此后，可根据这样求得的遮断范围求出指示物S(在本例中为手指)的中心位置(指示位置)的座标及指示物S(在本例中为手指)的截面长度。另外，因为求该座标及截面长度的处理和上述的第1实施例(参照图9～13)一样，故省略其说明。

图53A、53B所示是基于第1计时器84a(84b)的计时值的利用MPU5进行接收光信号的处理的算法流程图。图54A、54B所示分别是在显示画面上存在2个指示物S时接收光元件13a(13b)及定时检测用接收光元件18a、18b的接收光信号的波形(图54A)和转换器83a(83b)的比较输出信号的波形(图54B)。

首先，利用描光直接入射到定时检测用接收光元件18a、18b来开始1次扫描(步骤S41)。此后，如果接收光元件13a(13b)的接收光信号由“1”变化成“0”(在步骤S42为“YES”)，则计数器27的计数值C被清“O”(步骤S43)。但在接收光元件13a(13b)的接收光信号没有从“1”变化成“0”的状态(在步骤S42为“NO”)下经过了规定时间时(在步骤S81为“YES”)，则进行错误处理(步骤S82)。

进而，如果再现性反射片7的反射光开始入射到接收光元件13a(13b)，则因来自接收光元件13a(13b)接收光信号由“0”变化成“1”(在步骤S44为“YES”)，故第1计数器84a(84b)开始计时(步骤S45)，计数器i被初始化为“1”(步骤S46)。另外，设第1计时器84a(84b)的计时值为tc。但在接收光元件13a(13b)的接收光信号没有从“0”变化成“1”的状态(在步骤S44为“NO”)下，换言之就是再现性反射片7的反射光没入射到接收光元件13a(13b)地经过了规定时间时(在步骤S91为“YES”)，则进行错误处理(步骤S92)。

此后，在显示画面10上不存在指示物S时，因接收光元件13a(13b)的接收光信号没有变化，所以，步骤S47为“NO”，步骤S48也为“NO”，并判断第1计时器84a(84b)的计时值tc是否达到了在前面的初始化处理中保存在RAM26的基准时间tref(步骤S52)。当第1计时器84a(84b)的计时值tc达到基准时间tref时(在步骤S52为“YES”)，因1次扫描完了，故处理进入步骤S61。

但是，在显示画面10上存在指示物S时，通常，在第1计时器84a(84b)的计时值tc达到基准时间tref之前，接收光元件13a(13b)的接收光信号从“1”变化到“0”，进而，从“0”变化到“1”。具体言之，如果扫描光被指示物S遮断则接收光元件13a(13b)的接收光信号首先从“1”变化到“0”(在步骤S47为“YES”)。该情况下，如图54所示那样，计数器27的计数值C被增量“1”(步骤S49)，该时刻的第1计时器84a(84b)的计时值tc被作为数据ti(最初为t1)保存在RAM26中(步骤S50)。

此后，计数值i被增量“1”(步骤S51)，通常，因为第1计时器84a(84b)的计时值tc没有达到基准时间tref(在步骤S52为“NO”)，故处理返回步骤S47。不久，接收光元件13a(13b)的接收光信号从“0”变化到“1”(在步骤S47为“NO”、S48为“YES”)。这时，该时刻的第1计时器84a(84b)的计时值tc被作为数据ti(因为是第2次故为t2)保存在RAM26中(步骤S50)。此后，计数值i被增量“1”(步骤S51)，通常，因为第1计时器84a(84b)的计时值tc没有达到基准时间tref，所以处理返回步骤S47。

因为通常指示物S是一个，所以，不久，第1计时器84a(84b)的计时值tc将达到基准时间tref，处理则进入步骤S61。但是，在显示画面10上存在多个指示物S时要反复上述的处理而计数器27的计数值C将达到2以上，并得到3个以上的第1计时器84a(84b)的计时值tc的数据ti。

如果第1计时器84a(84b)的计时值tc达到基准时间tref，则首先检查计数器27的计数值C(步骤S61)。如上述的那样，因为通常显示画面10上所存在的指示物S是一个，故计数器27的计数值C是“1”(在步骤S61为“YES”)，以及计数器i的值是“2”(在步骤S62为“YES”)。在该情况下，可进行前述那样的座标计算(步骤S63)。但是，如图54中所示的那样，在计数器27的计数值C不是“1”的时候(在步骤S61为“NO”，但在该情况中也包括显示画面10上不存在指示物S的情况)，或者计数器i不是“2”的时候(在步骤S62为“NO”，但在该情况中也包括显示画面10上不存在指示物S的情况)，不进行座标计算且处理返回步骤S41。

通过以上这样的处理，可排除由接收光元件13a(13b)的周围温度造成的影响，并根据多面体反射镜16a(16b)的实际的旋转速度，进一步在显示画面10上只检测出1个指示物S时进行座标计算。因此，在显示画面10上检测出多个指示物S而不能进行正确的座标计算之类的情况下不进行座标计算，避免了无用的混乱。但因多数情况下这样的状态是极短的时间，故不产生实用上的问题。当然，不必多说，在不进行座标计算的状态持续到某种程度以上的时间时也可以发出某些错误显示信息。

另外，如上述这样，可以求出指示物S的截面长度，这意味着在如用笔在显示画面10上书写了文字的时，可以原样不变地再现微妙变化的线的粗细、不清楚的字型等的墨水痕迹。但是，正因为如此，需要尽量地在接近显示画面10的位置上扫描激光。换言之，则是因为在超过某种程度地在离开显示画面10的表面的位置上扫描激光时将检测出笔的根部的粗细不变化的部分。

从这样的观点出发，本发明人使用各种市场销售的笔进行了测试，判明了需要在从显示画面10的表面开始到5毫米的位置，最好是到3毫米的位置上扫描激光束。另外，还判明了从分辨率方面看，所使用的激光束的理想的宽度(和显示画面10的表面平行方向的尺寸)应是高度(和显示画面10的表面垂直方向的尺寸)的1/2以下。

此外，虽然上述由本发明人的测试是使用市场销售的笔进行的，但并非仅限于此，不用说，对应同样的性质，即对应于笔压使用与接触面的接触面积发生变化的器具，或者模仿笔而作成的本发明之光扫描型触摸屏专用的器具等也可以获得同样的效果。

(第7实施例)

图55、56给出了本发明之光扫描型触摸屏第7实施例中的光发射接收单元1a(1b)的构成例，图56是图55的A-A箭头方向的截面图。

在第7实施例的光发射接收单元1a(1b)中，发光元件11a(11b)、接收光元件13a(13b)、光束分离器19a(19b)及多面体反射镜16a(16b)等都被设置在比显示画面10低的位置上，且多面体反射镜16a(16b)的旋转轴的配置与显示画面10相平行。另外，发光元件11a(11b)和光束分离器19a(19b)之间的光路的配置是与多面体反射镜16a(16b)的旋转轴相垂直且与显示画面10相平行。进而，在多面体反射镜16a(16b)和显示画面10之间，还配置有其表面与显示画面10的表面成45°角度的反射镜20a(20b)。

在这样的构成中，由发光元件11a(11b)投射过来的激光通过光束分离器19a(19b)由多面体反射镜16a(16b)在与显示画面10相正交的面内扫描，进而，又由反射镜20a(20b)在平行于显示画面10的表面的面内扫描。另外，来自其再现性反射片7的反射光在进一步被多面体反射镜16a(16b)及束分离器19a(19b)反射后，入射到接收光元件13a(13b)。

在脉冲电机21a(21b)使用扁平的圆板状的电机时，这样的图56、57所示出的第7实施例的光发射接收单元1a(1b)的构成对光发射接收单元1a(1b)的小型化非常有效。

最后，对本发明之光扫描型触摸屏的多面体反射镜16a(16b)的面数进行说明。如前所述，为了根据2处场所的光发射接收单元1a(1b)对显示画面10进行三角测量，最低需要对各自的90°的扫描。从该观点出发，相对于显示画面10进行90°的扫描时的多面体反射镜16a(16b)的面数和尺寸的关系将如图57的图表所示的那样。另外，多面体反射镜16a(16b)当然是正多角形。如果考虑该结果和本例的显示画面10的尺寸，则光发射接收单元1a(1b)上实际具备的可能的多面体反射镜16a(16b)的尺寸是30～40毫米左右，所以，多面体反射镜16a(16b)最好为3～6个面。

如以上详述的那样，在本发明之光扫描型触摸屏中，由于是测量由指示物产生的扫描光的遮断范围，所以，本发明可以高精度地检测出考虑了指示物的大小的正确的指示位置，判定指示物的种类，及防止因不是规定的指示物的物体造成的误检测等，具有优异的效果。

另外，按照本发明之光扫描型触摸屏，因为对发光元件和接收光元件的配置考虑了利用光扫描元件扫描的扫描光不能被辅助发光元件及接收光元件的构成要素遮挡，所以，利用光扫描元件扫描的扫描光可以充分地扫描到扫描区域方向。

进而，按照本发明之光扫描型触摸屏，因为对发光元件和接收光元件的配置同时考虑了将发光元件配置成其发光方向与光扫描元件的扫描面相交叉，以及接收光元件也配置成其接收光的指向性方向与光扫描元件的扫描面相交叉，故对光发射接收部件的小型化效果明显。

还有，按照本发明之光扫描型触摸屏，通过将构成光扫描元件的多面体反射镜的反射面的面数做成3至6个面，可以使光扫描元件小型化。

在不偏离本发明的实质精神下可对其作种种修改。由于本发明的保护范围在所附的权利要求书中而不是由以上的描述所限定的，因此，在本发明权利要求范围内可有种种变形和等价物。

Claims

1.一种用指示物在被作为触摸对象的规定的平面范围内进行触摸从而进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

在上述平面的外侧上设置的光再现性反射装置；

2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描光的光扫描装置、以及接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；

比较装置，将由所述接收光装置的每一个所接收的光接收信号与一个预定的阀值进行比较，从而检测当该指示物存在于所述平面范围内时的遮断定时；

测量装置，根据所述光扫描装置的每一个的扫描角度及所述比较装置的比较结果，测量在所述平面的范围内由所述指示物形成的扫描光的遮断范围；

计算装置，根据所述测量装置的测量结果，计算在所述平面范围内所述指示物的位置和尺寸。

2.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述平面是四边形的显示画面；

上述光再现性反射装置被配置在上述显示画面的3个边的外侧，且相对上述光的扫描面其光的反射面实际上为垂直方向；

上述2组光发射接收装置被配置在上述显示画面的没有配置上述光再现性反射装置的那个边的外侧。

3.权利要求2所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

连结上述2组光发射接收装置的中心的线段和配置有上述2组光发射接收装置的上述平面的上述那个边之间的距离d的设定满足下述公式：

d≥dθ×L²/4δ

其中，dθ：测量精度

δ：检测精度

L：基准线长，表示上述2组光发射接收装置之间的距离。

4.权利要求2所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述光再现性反射装置的一部分或全部被配置成锯齿状从而由上述2组光发射接收装置向其垂直投射光线。

5.权利要求2所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述平面为长方形，上述2组光发射接收装置沿上述平面的某一个短边配置。

6.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

根据上述光扫描装置的扫描时间的信息获得上述扫描角度的信息。

7.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

利用上述测量装置测量到的遮断范围上的特定点计算上述指示物所指示的指示位置的指示位置计算装置。

8.权利要求7所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

根据上述测量装置测量到的遮断范围和上述指示位置计算装置计算出来的指示位置，计算出上述指示物的截面长度的截面长度计算装置。

9.权利要求8所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于还具有：

保存多个种类物体的尺寸信息的尺寸信息保存装置；

对由截面长度计算装置计算出来的截面长度获得的上述指示物的尺寸信息及上述尺寸信息保存装置所保存的多个种类物体的尺寸信息进行比较的尺寸比较装置；

根据该尺寸比较装置的比较结果判定上述指示物的种类的判定装置。

10.权利要求9所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

在利用上述判定装置判定为是特定的指示物以外的指示物时，使由上述测量装置测量到的遮断范围及上述指示位置计算装置计算出来的指示位置为无效的无效化装置。

11.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

接收来自上述光扫描装置的扫描光的2个的接收光元件；

其中，把该接收光元件接收有上述扫描光的定时作为相对上述平面的光扫描的开始及/或结束的定时。

12.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

设置在上述平面的附近，使来自上述光扫描装置的扫描光朝向并反射到上述接收光装置的反射装置；

其中，把用上述接收光装置接收的被该反射装置反射的反射光的定时作为相对上述平面的光扫描的开始及/或结束的定时。

13.权利要求2所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

把临近上述平面的没有配置上述光再现性反射装置那一边的、在上述光再现性反射装置的端部的反射光量的变化作为相对上述平面的光扫描的1个周期的开始及/或结束的定时。

14.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

在上述平面周围的该平面与上述光再现性反射装置之间设置有指示物不能进入的区域。

15.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述扫描光是脉冲光；

上述光扫描装置包括控制脉冲发光的控制装置。

16.权利要求15所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述扫描光相对于所需要的分辨率是周期比预定的时间短的脉冲光。

17.权利要求15所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述控制装置包括调整上述扫描光的每一次的发光时间、每一次的发光强度及发光周期中的至少1个参数的装置。

18.权利要求15所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述控制装置包括调整光扫描开始的定时的装置。

19.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

利用上述光扫描装置进行扫描的光束的截面形状是扁平的。

20.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

利用上述光扫描装置进行扫描的光束的截面形状在与上述平面平行的方向上是扁平的。

21.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

设置在所述2组光发射接收装置之间用于不使来自上述2组光发射接收装置一方的被光扫描装置扫描的光直接入射到另一方的接收光装置的遮光部件。

22.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

恒定地控制上述2组光发射接收装置各自的接收光装置的接收光量的接收光量控制装置。

23.权利要求22所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述接收光量控制装置控制被上述光扫描装置扫描的光的强度，以恒定地控制上述接收光装置的接收光量。

24.权利要求22所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述接收光量控制装置控制上述接收光装置的接收光信号电平的放大率，以恒定地控制上述接收光装置的接收光量。

25.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

保存上述2组光发射接收装置各自的接收光装置的初始状态的接收光量信息的存储装置；

对保存在该存储装置的接收光量信息和上述接收光装置的接收光量进行比较的光量比较装置。

26.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

用数字信号保存上述2组光发射接收装置各自的接收光装置的初始状态的接收光量信息的存储装置；

把保存在该存储装置中的数字信号变换成模拟信号的变换装置；

对上述接收光装置的接收光量和作为上述变换装置的变换结果的模拟信号进行比较的模拟比较装置。

27.权利要求1所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

用2个阶段切换利用上述光扫描装置扫描的光的强度的切换装置。

其中，对应利用上述光扫描装置扫描的光的扫描角度控制上述切换装置。

28.权利要求27所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

利用上述光扫描装置扫描的光在扫描开始时不经由上述再现性反射装置而直接入射到上述接收光装置，

配备有将上述接收光装置的接收光量信号同较大的第1基准值进行比较的第1比较装置和将上述接收光装置的接收光量信号同较小的第2基准值进行比较的第2比较装置，

把上述第1比较装置的比较结果输出作为扫描开始的定时。

29.权利要求28所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

至少2个以上的计时装置；

其中，把作为上述第1比较装置的比较结果输出的扫描开始的定时作为上述计时装置的起动触发器，在上述计时装置计时了规定的时间后的时刻切换上述切换装置。

30.权利要求28所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

至少4个把作为上述第1比较装置的比较结果输出的扫描开始定时作为起动触发条件的计时装置；

其中，设当接收光量信号比第2基准值大时，上述第2比较装置输出真，当接收光量信号比第2基准值小时，上述第2比较装置输出伪，则在上述第2比较装置的输出由真变成伪的定时让上述4个计时装置中的2个计时装置停止，在上述第2比较装置的输出由伪变成真的定时让上述4个计时装置中的其他的2个计时装置停止。

31.权利要求30所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

至少2个对作为上述第1比较装置的比较结果输出的扫描开始的定时的间隔进行计时的计时装置；

其中，利用加上上述至少2个的计时装置的计时结果来校正利用上述至少4个的计时装置的计时结果。

32.权利要求28所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于进一步具有：

4个把上述第2比较装置的输出从伪变换成真的定时作为起动触发条件的计时装置；

33.权利要求32所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

至少2个的计时作为上述第1比较装置的比较结果输出的扫描开始的定时的间隔的计时装置；

其中，利用上述至少2个的计时装置的计时结果校正利用上述4个的计时装置的计时结果。

34.一种用指示物在平板显示器的显示画面上触摸并输入信息的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

配置在上述显示画面的3个边的外侧上的光再现性反射装置；

配置在上述显示画面的没有配置上述光再现性反射装置的那个边的外侧的、至少2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有在和上述显示画面实际平行的面内有角度地进行光扫描的光扫描装置、以及接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；

比较装置，为了检测指示物在上述显示画面内存在时的遮断定时，将上述接收光装置各自的接收光信号与预定的阈值进行比较；

测量装置，根据上述光扫描装置各自的扫描角度及上述比较装置的比较结果，测量在上述显示画面内上述指示物对扫描光的遮断范围；及

计算装置，根据上述测量装置的测量结果，计算在上述显示画面内上述指示物的位置及大小。

35.权利要求34所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述平板显示器是等离子显示器。

36.一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

设置在上述平面的外侧的光再现性反射装置；

2组分别具有下述装置的光发射接收装置：即具有发光装置、在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；

计算装置，根据所述测量装置的测量结果，计算在所述平面范围内所述指示物的位置和尺寸，

其中，上述发光装置的配置状态是其发出的光的光轴与利用上述光扫描装置的光的扫描面相交叉，上述接收光装置的配置状态是其所接收的光的指向性方向与利用上述光扫描装置的光的扫描面相交叉。

37.一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

设置在上述平面的外侧的光再现性反射装置；

其中，上述发光装置的配置状态是其发出的光的到上述光扫描装置的路线位于接近发光装置侧的部分并远离上述平面的边缘，上述接收光装置的配置状态是其所接收的光的指向性方向位于接近发光装置侧的部分并远离上述平面的边缘。

38.一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

设置在上述平面范围外围的2组光发射接收装置；

设置在上述平面范围外围的光再现性反射装置；

其中上述光发射接收装置包括：发光装置、在和上述平面的范围实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置、使上述发光装置发出的光通过上述光扫描装置并将被上述光再现性反射装置反射的反射光分离到上述接收光装置的光分离装置；

上述光分离装置又包括：具有使上述光再现性反射装置反射的反射光反射到上述接收光装置方向的反射面、用于使上述发光装置发出的光通往上述光扫描装置的在上述反射面和其背面之间贯通有开口的反射体。

39.权利要求38所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述反射体采用上述反射面和其背面不是平行的状态的构成。

40.权利要求38所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

其反射面和上述平面的范围相交叉的反射镜；

其中，上述光扫描装置在和上述平面的范围相交叉的面内扫描上述发光装置发出的光、上述反射镜在与上述平面的范围平行的面内反射在使上述发光装置和上述平面的范围相交叉的面内扫描的光。

41.权利要求40所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述反射镜的反射面以45°的角度相对于上述平面的范围交叉，上述光扫描装置的配置使得可以在与上述平面的范围相正交的面内扫描上述发光装置发出的光。

42.一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

设置在上述平面范围外围上的光再现性反射装置；

2组具有下述装置的光发射接收装置：即具有发光装置、在和上述平面实际平行的面内有角度地扫描该发光装置所发出的光的光扫描装置、接收被上述光再现性反射装置反射的由上述光扫描装置扫描的光的反射光的接收光装置；

通过将上述接收光装置的接收光信号同规定的阈值进行比较，在上述平面的范围内存在指示物时检测由该指示物引起的遮断定时的比较装置；

根据上述光扫描装置的扫描角度及上述比较装置的比较结果，测量在上述平面内由上述指示物所形成的扫描光的遮断范围的测量装置；

根据利用该测量装置得到的测量结果计算在上述平面的范围内上述指示物的位置及大小的计算装置；

检测上述接收光装置的接收光信号最低电平的信号电平检测装置；

在利用该信号电平检测装置检测出的信号的电平上加上规定值的加法运算装置；

将利用该加法运算装置获得的加法运算值作为阈值设定在上述比较装置上的阈值设定装置。

43.权利要求42所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述信号电平检测装置在检测上述接收光装置的接收光信号的最低电平的同时，还检测在上述平面的范围内不存在指示物的状态下上述接收光装置接收了扫描光时的接收光信号的最低电平；

上述加法运算装置在上述接收光装置的接收光信号的最低电平上加上利用上述信号电平检测装置检测出的二个电平的中间值。

44.一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

设置在上述平面范围外围上的光再现性反射装置；

根据上述光扫描装置的扫描角度及上述接收光装置的接收光结果，测量在上述平面内由上述指示物所形成的扫描光的遮断范围的测量装置；

根据利用该测量装置得到的测量结果计算在上述指示物的上述平面的范围内的位置及大小的计算装置；

计时在上述平面上不存在指示物时的上述接收光装置的接收光信号电平的持续时间的计时装置；

其中，上述测量装置在利用上述计时装置计时的时间内上述比较装置的比较结果发生了变化时进行测量。

45.权利要求44所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

利用上述计时装置的计时在起动时自动地执行。

46.权利要求44所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

利用上述计时装置的计时在给予了规定的指令时开始执行。

47.一种用指示物在被作为触摸对象规定的平面的范围内进行触摸以进行信息输入的光扫描型触摸屏，其特征在于具有：

设置在上述平面范围外围上的光再现性反射装置；

通过将上述接收光装置的接收先信号同规定的阈值进行比较，在上述平面的范围内存在指示物时检测由该指示物引起的遮断定时的比较装置；

每当上述比较装置检测出因上述平面上存在指示物而引起的遮断定时时，便计算其次数的计数装置；

其中，上述测量装置在上述计数装置的计数值超过2时便不进行测量。

48.权利要求47所记载的光扫描型触摸屏，其特征在于：

上述光扫描装置由具有3至6个反射面的多面体反射镜构成。

49.一种检测放置到预先规定的二维方形区域内的带有指示物的位置的信息的光扫描型输入装置，其特征在于具有：

设置在上述方形区域的至少2个相邻的角落部并用光束扫描该方形区域内的2个光扫描器；

设置在上述2个光扫描器之间的边以外的方形区域的其余3个边上，并改变来自光扫描器的光束的光路的光学装置；

接收被上述光学装置改变了光路的光并将之变换成电信号的接收光装置；

根据上述光扫描器的扫描角度及上述接收光装置的接收光结果，测量在上述方形区域内由上述指示物形成的扫描光的遮断范围的测量装置；

比较装置，为了检测在上述方形区域内存在指示物时的遮断定时，将上述接收光装置的接收光信号与规定的阈值进行比较；

测量装置，根据上述光扫描装置各自的扫描角度及上述比较装置的比较结果，测量上述方形区域内上述指示物对扫描光的遮断范围；及

计算装置，根据上述测量装置的测量结果，计算在上述方形区域内上述指示物的位置及尺寸。