JP2014021789A - Input device, and input system including the same - Google Patents

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章子 小林
Noriaki Okada
訓明 岡田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input device without malfunction and having a new constitution in which a light receiving element can be installed while avoiding a display area, and an input system including the same.SOLUTION: A coordinate input system 1 includes: a coordinate input device having an operation pen 8 and a coordinate input module 3A; and a liquid crystal display module 2. In the operation pen 8, a pen tip (specifically, a light diffusion portion) of the operation pen 8 causes a part of light propagating through a light guide plate 10 of the coordinate input module 3A to be incident from a contact surface in contact with an upper surface of the light guide plate 10 and cause the incident light to be diffused and be incident on the light guide plate 10 again through the contact surface in contact with the upper surface of the light guide plate 10.

Description

本発明は、入力位置の座標検出をおこなう入力装置、および、当該入力装置を具備する入力システムに関する。   The present invention relates to an input device that performs coordinate detection of an input position, and an input system including the input device.

タッチペン、スタイラスペン等の棒状の操作部材(以下、ペンと記載する)と、当該ペンによる座標入力を受け付けるタブレット、タッチパネル等の座標入力装置とを組み合わせた入力システムが知られている。ペンを、座標入力装置の座標入力領域に接触させ、座標入力装置は、ペンが接触(以下、タッチと記載する)した位置の座標を求める。求められた座標は、例えば座標入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、または座標入力装置に一体的に積層されている液晶パネル等の表示画面に点画像、直線画像等のオブジェクトを表示するため等に用いられる。   There is known an input system in which a bar-shaped operation member (hereinafter referred to as a pen) such as a touch pen or a stylus pen is combined with a coordinate input device such as a tablet or a touch panel that accepts coordinate input by the pen. The pen is brought into contact with the coordinate input area of the coordinate input device, and the coordinate input device obtains the coordinates of the position where the pen is in contact (hereinafter referred to as touch). The obtained coordinates are, for example, for displaying an object such as a point image or a straight line image on a display screen such as a liquid crystal display separate from the coordinate input device, or a liquid crystal panel laminated integrally with the coordinate input device. Used for.

図21は、特許文献2に開示されている情報入力装置としての液晶表示装置を示す構成概略図である。図21に示す液晶表示装置は、赤外(IR)光源301bと、表示面200Aから出力されたIR光が再入射されたときに当該再入射された光を検出する複数の受光素子210と、を有する光学パネル200と、スタイラスペン201と、を有している。スタイラスペン201は、ペン先部203の表面が、透過率が高いため光の損失が殆どない第1材料で覆われ、第1材料で覆われているペン先部203の内部に、IR光に対する透過率が第1材料より低く、IR光に対する反射率が第1材料より高い第2材料からなる反射部204が形成されている。スタイラスペン201を、光学パネル200の表面に接触または近接させると、光学パネル200のIR光源301bで発生したIR光が、ペン先部203を透過して内部の反射部204に到達する。反射部204で、当該光が反射されて再度、光学パネル200の外面に戻される。光学パネル200の外面に達した反射光は、光学パネル200内に再入射され、受光素子210で受光され、位置検出や操作指令検出など、所定の目的のための処理に供される。   FIG. 21 is a schematic configuration diagram showing a liquid crystal display device as an information input device disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. The liquid crystal display device shown in FIG. 21 includes an infrared (IR) light source 301b, a plurality of light receiving elements 210 that detect the re-entered light when the IR light output from the display surface 200A is re-entered, An optical panel 200 having a stylus, and a stylus pen 201. The stylus pen 201 is covered with a first material that has almost no loss of light because the surface of the pen tip portion 203 has a high transmittance, and the inside of the pen tip portion 203 covered with the first material has a resistance against IR light. A reflection portion 204 made of a second material having a transmittance lower than that of the first material and having a higher reflectivity for IR light than that of the first material is formed. When the stylus pen 201 is brought into contact with or close to the surface of the optical panel 200, IR light generated by the IR light source 301b of the optical panel 200 passes through the pen tip portion 203 and reaches the internal reflection portion 204. The light is reflected by the reflection unit 204 and returned to the outer surface of the optical panel 200 again. The reflected light that has reached the outer surface of the optical panel 200 is re-entered into the optical panel 200, received by the light receiving element 210, and subjected to processing for a predetermined purpose such as position detection and operation command detection.

特開2010−26693号公報(2010年2月4日公開)JP 2010-26693 A (published February 4, 2010)

上述の特許文献1の構成は、スタイラスペン201のペン先部203を光学パネル200の表面に接触させなくても受光素子210において光を受光する。そのため、スタイラスペン使用者の意に反して受光素子が光を検出する虞、つまり誤動作を招来する虞がある。   In the configuration of Patent Document 1 described above, light is received by the light receiving element 210 without the pen tip portion 203 of the stylus pen 201 being in contact with the surface of the optical panel 200. For this reason, the light receiving element may detect light contrary to the intention of the stylus pen user, that is, it may cause a malfunction.

また、特許文献1のペン先部203の内部に設けられた反射部204は、平面や凹面の反射面を有しているが、このような形状の反射面では反射した反射光は導光板に再結合し難い。つまり、反射光は、そのほとんどがスタイラスペン201の接触または近接する領域(タッチ面)から入射してその反対側の面(背面)に抜ける。そのため、受光素子は、タッチ面におけるスタイラスペン201の接触または近接領域のちょうど背面側に配設するしかなく、受光素子の設置箇所が限られる。また、スタイラスペン201の接触または近接領域は、特許文献2に示すように表示領域も兼ねているので、其処に受光素子が配設されることによる表示品位の低下が避けられない。   Moreover, although the reflection part 204 provided in the inside of the pen point part 203 of patent document 1 has a reflective surface of a plane or a concave surface, the reflected light reflected in the reflective surface of such a shape is sent to a light guide plate. Hard to recombine. That is, most of the reflected light enters from the contact or proximity area (touch surface) of the stylus pen 201 and exits to the opposite surface (back surface). Therefore, the light receiving element can only be disposed on the touch surface of the stylus pen 201 on the touch surface or just on the back side of the proximity region, and the installation location of the light receiving element is limited. Further, since the contact or proximity region of the stylus pen 201 also serves as a display region as shown in Patent Document 2, the display quality is inevitably deteriorated due to the light receiving element disposed there.

本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、誤動作がなく、受光素子を表示領域から外して設置することができる新規な構成の入力装置、およびそれを具備する入力システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an input device having a novel configuration in which a light receiving element can be set off from a display area without malfunctioning, and the input device. To provide an input system.

すなわち、上記の課題を解決するために、本発明に係る入力装置は、
内部を光が伝搬する導光板と、
上記導光板の上面に接触する操作部材と、
上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、導光板を伝搬する光の一部を取り出す複数の光取り出し部と、
各上記光取り出し部によって取り出された光を受光する受光手段と、
上記導光板における互いに離れた二箇所の光取り出し部から取り出した光の進行方向を上記受光手段の受光結果から求めて、当該進行方向と、当該二箇所の光取り出し部の離間距離とから、前記導光板の上記上面に接触した接触物の位置座標を検出する検出手段と、を備え、
上記操作部材は、上記導光板の上記上面に接触する接触面が設けられた先端部を有しており、上記先端部は、導光板の上面に接触した上記接触面から導光板を伝搬する光の一部を入射させて、当該入射させた光を散乱させて当該導光板の上面に接触した当該接触面から再び導光板に入射させる構成であり、
上記複数の光取り出し部は、上記導光板の上面に接触した上記接触面から当該導光板に入射した散乱光が導光板の内部を伝搬する伝搬光の一部を取り出すことを特徴としている。
That is, in order to solve the above-described problem, the input device according to the present invention includes:
A light guide plate through which light propagates;
An operation member in contact with the upper surface of the light guide plate;
A plurality of light extraction portions for extracting a part of the light propagating through the light guide plate at a plurality of locations apart from each other in the light guide plate;
A light receiving means for receiving the light extracted by each of the light extraction units;
The traveling direction of the light extracted from the two light extraction portions separated from each other in the light guide plate is obtained from the light reception result of the light receiving means, and from the traveling direction and the separation distance of the two light extraction portions, Detecting means for detecting the position coordinates of the contact object in contact with the upper surface of the light guide plate,
The operation member has a tip portion provided with a contact surface that comes into contact with the upper surface of the light guide plate, and the tip portion transmits light that propagates through the light guide plate from the contact surface in contact with the upper surface of the light guide plate. Is incident on the light guide plate again from the contact surface that is in contact with the upper surface of the light guide plate by scattering the incident light,
The plurality of light extraction portions are characterized in that scattered light incident on the light guide plate is extracted from the contact surface in contact with the upper surface of the light guide plate to extract part of the propagation light propagating in the light guide plate.

上記の構成によれば、操作部材の先端部は、導光板の上面に接触した接触面から導光板を伝搬する光の一部を入射させて、入射させた光を散乱させて導光板の上面に接触した当該接触面から再び導光板に入射させる。すなわち、操作部材(例えばペンのような構造物)は、導光板の上面に接触した状態で、光(散乱光)を再び導光板に入射させる。そのため、従来構成のような誤作動は生じない。   According to the above configuration, the distal end portion of the operation member causes a part of the light propagating through the light guide plate to be incident from the contact surface in contact with the upper surface of the light guide plate, and scatters the incident light to cause the upper surface of the light guide plate to The light is incident on the light guide plate again from the contact surface in contact with the light guide. That is, the operation member (for example, a structure such as a pen) causes light (scattered light) to enter the light guide plate again in a state where it is in contact with the upper surface of the light guide plate. For this reason, the malfunction does not occur as in the conventional configuration.

また、上記の構成によれば、操作部材の先端部の接触面から再び導光板に入射する光は散乱光であるため、導光板において再結合する。そのため、再結合した光は導光板の内部を伝搬することができるので、例えば導光板の端部まで伝搬させることができる。これにより、導光板の端部に受光手段を配設することが可能である。つまり、従来構成のようにスタイラスペンの接触または近接する領域のちょうど背面に受光手段を配設する必要がなく、受光手段の配設位置に自由度がある。そのため、例えば表示領域にタッチ機能を兼ね備えた入力装置の場合であっても受光手段を表示領域から外した位置に配設することができ、表示品位が損なわれることがない。   Moreover, according to said structure, since the light which injects into a light guide plate again from the contact surface of the front-end | tip part of an operation member is scattered light, it recombines in a light guide plate. Therefore, since the recombined light can propagate through the inside of the light guide plate, it can be propagated to the end portion of the light guide plate, for example. Thereby, it is possible to arrange the light receiving means at the end of the light guide plate. In other words, unlike the conventional configuration, it is not necessary to dispose the light receiving means just behind the area where the stylus pen touches or is close to the stylus pen. Therefore, for example, even in the case of an input device having a touch function in the display area, the light receiving means can be disposed at a position removed from the display area, and display quality is not impaired.

また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記先端部には、上記入射させた光を散乱させる、上記接触面が設けられた光散乱部と、光を反射する光反射部とが設けられていることが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
The tip portion is preferably provided with a light scattering portion provided with the contact surface for scattering the incident light and a light reflecting portion for reflecting the light.

上記の構成によれば、光反射部が設けられていることにより、上記光散乱部において散乱した光が接触面を介して導光板に入射する入射光量を、光反射部が設けられていない構成に比べて増加させることができる。これにより、より一層正確な接触位置の座標検出が可能となる。   According to said structure, the light reflection part is provided, and the light quantity which the light scattered in the said light scattering part injects into a light-guide plate through a contact surface is not provided with a light reflection part Can be increased compared to Thereby, it is possible to detect the coordinates of the contact position more accurately.

また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記光反射部は、光反射側に向けて凸となった凸曲面を有しており、
上記光散乱部は、上記凸曲面と、上記接触面との間に位置していることが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
The light reflecting portion has a convex curved surface that is convex toward the light reflecting side,
The light scattering portion is preferably located between the convex curved surface and the contact surface.

上記の構成によれば、凸曲面と接触面との間に光散乱部が設けられていることから、凸曲面に入射する前の光と、凸曲面において反射した反射光との双方について散乱させることができる。   According to the above configuration, since the light scattering portion is provided between the convex curved surface and the contact surface, both the light before entering the convex curved surface and the reflected light reflected on the convex curved surface are scattered. be able to.

これにより、操作部材の先端部の接触面から再び導光板に入射する光は十分に散乱した状態となっており、導光板への結合効率を高めることができ、よって、より一層正確な接触位置の座標検出が可能となる。   As a result, the light incident on the light guide plate again from the contact surface at the tip of the operation member is sufficiently scattered, and the coupling efficiency to the light guide plate can be increased, so that a more accurate contact position. It is possible to detect the coordinates.

また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記先端部は、上記接触面が導光板の上面に接触する際の押圧により当該接触面の面積が広がる材料から構成されていることが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
It is preferable that the said front-end | tip part is comprised from the material which the area of the said contact surface spreads by the press at the time of the said contact surface contacting the upper surface of a light-guide plate.

上記の構成によれば、操作部材から導光板への光結合効率を高めることができるため、位置検出精度を向上させることができる。   According to said structure, since the optical coupling efficiency from an operation member to a light-guide plate can be improved, position detection accuracy can be improved.

また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記光散乱部は、上記接触面に向けて凸となった容器状の構造体であり、当該容器状の構造体が光散乱性を有する樹脂から構成されており、
上記光反射部は、上記容器状の構造体に収容された球形の構造物であり、金属から構成されていることが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
The light scattering portion is a container-like structure that is convex toward the contact surface, and the container-like structure is made of a resin having light scattering properties,
The light reflecting portion is a spherical structure housed in the container-like structure, and is preferably made of metal.

上記の構成によれば、上記容器状の構造体である光散乱部によって光散乱を実現し、球形の金属によって光を反射させることができる。   According to said structure, light scattering can be implement | achieved by the light-scattering part which is the said container-shaped structure, and light can be reflected with a spherical metal.

また本発明に係る入力システムは、上記の課題を解決するために、
上記構成を具備した入力装置と、
複数の画素を有する画像表示パネルと、を備え、
上記検出手段によって検出された上記位置座標に基づいて、上記画像表示パネルの上記画素を駆動することを特徴としている。
Moreover, in order to solve said subject, the input system which concerns on this invention
An input device having the above configuration;
An image display panel having a plurality of pixels,
The pixel of the image display panel is driven based on the position coordinates detected by the detection means.

上記の構成によれば、画像表示パネルにおける上記位置座標に対応した画素を駆動して視認することができるように構成することができる。   According to said structure, it can comprise so that the pixel corresponding to the said position coordinate in an image display panel can be driven and visually recognized.

本発明によれば、誤動作がなく、受光素子を表示領域から外して設置することができる新規な構成の入力装置、およびそれを具備する入力システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an input device having a novel configuration in which a light receiving element can be set off from a display area without malfunction and an input system including the input device.

本発明における座標入力システムの一実施形態の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of one Embodiment of the coordinate input system in this invention. (a)は座標入力システムの構成を示す平面図であり、(b)は座標入力システムの構成を示す側面断面図である。(A) is a top view which shows the structure of a coordinate input system, (b) is side sectional drawing which shows the structure of a coordinate input system. (a)は座標入力システムの構成を示す側面図であり、(b)は座標入力システムの縁部の構成を拡大して示す要部側面図である。(A) is a side view which shows the structure of a coordinate input system, (b) is a principal part side view which expands and shows the structure of the edge part of a coordinate input system. 座標入力システムの構成を示すものであって、図7のA−A線矢視断面図である。FIG. 8 shows a configuration of a coordinate input system, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 7. 1個のLEDにおける導光板への照射領域を示す平面図である。It is a top view which shows the irradiation area | region to the light-guide plate in one LED. (a)および(b)は、導光板とLEDとの間に設けられた光結合部材の構成を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the structure of the optical coupling member provided between the light-guide plate and LED. 導光板に指をタッチしたときの散乱光の光路を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the optical path of scattered light when a finger touches a light-guide plate. 図1の座標入力システムに具備される操作ペンの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the operation pen with which the coordinate input system of FIG. 1 is equipped. 操作ペンの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of an operation pen. 操作ペンの光反射部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the light reflection part of an operation pen. (a)は座標入力装置の検出原理を示す平面図であり、(b)は座標入力装置の撮像ユニットにおける撮像素子の光信号を示す波形図である。(A) is a top view which shows the detection principle of a coordinate input device, (b) is a wave form diagram which shows the optical signal of the image pick-up element in the imaging unit of a coordinate input device. (a)は導光板の表面における各所に指が接触された場合の接触位置を示す平面図であり、(b)は該指の接触位置に対応して撮像素子の検出画像に現れる画素番号と信号強度との関係を示す波形図である。(A) is a top view which shows the contact position when a finger | toe contacts the various places in the surface of a light-guide plate, (b) is the pixel number which appears in the detection image of an image pick-up element corresponding to the contact position of this finger | toe It is a wave form diagram which shows the relationship with signal strength. (a)は上記座標入力装置における撮像ユニットでの撮像状況を示す斜視図であり、(b)は上記撮像ユニットの撮像素子での像を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows the imaging condition in the imaging unit in the said coordinate input device, (b) is a top view which shows the image in the image pick-up element of the said imaging unit. 上記座標入力装置における光源ユニットの点灯制御方法を示す平面図である。It is a top view which shows the lighting control method of the light source unit in the said coordinate input device. 本発明における座標入力装置の他の実施形態を示すものであって、指が撮像ユニットの近接位置に接触された状態を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing another embodiment of the coordinate input device according to the present invention and showing a state where a finger is brought into contact with a proximity position of an imaging unit. 導光板の一方の第1の端部に2つの撮像ユニットが設けられている場合に、指が同時に2箇所に接触された場合の不具合を示す平面図である。It is a top view which shows the malfunction when a finger | toe is simultaneously contacted at two places when two imaging units are provided in one 1st edge part of the light-guide plate. 上記他の実施の形態における座標入力装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the coordinate input device in said other embodiment. 上記他の実施の形態における座標入力装置の光源ユニットの点灯制御方法を示す平面図である。It is a top view which shows the lighting control method of the light source unit of the coordinate input device in said other embodiment. 上記他の実施の形態における座標入力装置において、指が撮像ユニットの近接位置に接触された場合の検出方法を示す平面図である。In the coordinate input device in the other embodiment, it is a plan view showing a detection method when a finger is brought into contact with the proximity position of the imaging unit. 上記他の実施の形態における座標入力装置において、複数の指が導光板に接触された場合の検出方法を示す平面図である。It is a top view which shows the detection method when the several finger | toe is contacted with the light-guide plate in the coordinate input device in the said other embodiment. 従来構成の図である。It is a figure of a conventional structure.

〔実施形態1〕
本発明に係る入力装置の一実施形態である座標入力装置と、本発明に係る入力システムの一実施形態である座標入力システムとについて、図1〜図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
Embodiment 1
A coordinate input device that is an embodiment of the input device according to the present invention and a coordinate input system that is an embodiment of the input system according to the present invention will be described with reference to FIGS. It is.

(1)座標入力システムの構成
本実施形態の座標入力システム(入力システム)は、操作ペン(操作部材)および座標入力モジュールを具備する座標入力装置(入力装置)と、液晶表示モジュール(画像表示モジュール)とを備えて成る。
(1) Configuration of Coordinate Input System A coordinate input system (input system) according to the present embodiment includes a coordinate input device (input device) including an operation pen (operation member) and a coordinate input module, and a liquid crystal display module (image display module). ) And comprising.

本実施形態の座標入力システムの一部の構成について、図1、図2に基づいて説明する。図1は、座標入力システムの一部の構成を示す分解斜視図である。また、図2(a)は、座標入力システムの一部の構成を示す平面図であり、図2(b)は、その側面断面図である。なお、図1におけるZ方向を座標入力システム(座標入力モジュール)の前側(タッチ側)とする。また、図1におけるX方向を座標入力モジュールの長辺方向とし、図1におけるY方向を座標入力モジュールの短辺方向とする。   A part of the configuration of the coordinate input system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a part of the coordinate input system. Moreover, Fig.2 (a) is a top view which shows the structure of a part of coordinate input system, FIG.2 (b) is the side sectional drawing. 1 is the front side (touch side) of the coordinate input system (coordinate input module). 1 is the long side direction of the coordinate input module, and the Y direction in FIG. 1 is the short side direction of the coordinate input module.

(1−1)液晶表示モジュール
本実施形態の座標入力システム1に構成される液晶表示モジュール2は、図1に示すように座標入力モジュールの前側とは反対側に配設された画像表示モジュールである。
(1-1) Liquid Crystal Display Module The liquid crystal display module 2 configured in the coordinate input system 1 of the present embodiment is an image display module disposed on the opposite side to the front side of the coordinate input module as shown in FIG. is there.

液晶表示モジュール2は、図2に示すように、一対の図示しない基板間に液晶層を挟持し、かつ各基板には、電圧印加によって当該液晶層の液晶分子の配向を変えるための各種電極が設けられた液晶表示パネル2aを備えている。液晶表示パネル2aは、電極間に電圧を印加することにより液晶分子の配向を変化させることによって、各画素の液晶層を透過する光の透過量を調整して所望の表示を行う。液晶表示パネル2aはシャーシ2bに支持されていると共に、液晶表示パネル2aの前面には保護ガラス2cが設けられている。なお、液晶表示モジュール2は、上述の構成に限定されるものではなく、従来周知の液晶表示モジュールを用いることができる。   As shown in FIG. 2, the liquid crystal display module 2 has a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates (not shown), and each substrate has various electrodes for changing the orientation of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage. A liquid crystal display panel 2a is provided. The liquid crystal display panel 2a performs desired display by adjusting the amount of light transmitted through the liquid crystal layer of each pixel by changing the alignment of liquid crystal molecules by applying a voltage between the electrodes. The liquid crystal display panel 2a is supported by the chassis 2b, and a protective glass 2c is provided on the front surface of the liquid crystal display panel 2a. The liquid crystal display module 2 is not limited to the above-described configuration, and a conventionally known liquid crystal display module can be used.

本実施形態の座標入力システム1の使用者は、液晶表示パネル2aに表示された画面を見ながら、液晶表示パネル2aの前側に設けられた座標入力モジュール3Aの導光板10上に操作ペンを接触させる。   The user of the coordinate input system 1 of the present embodiment touches the operation pen on the light guide plate 10 of the coordinate input module 3A provided on the front side of the liquid crystal display panel 2a while looking at the screen displayed on the liquid crystal display panel 2a. Let

(1−2)座標入力モジュール
本実施形態の座標入力システム1では、液晶表示パネル2aの前側に設けられた座標入力モジュール3Aの導光板10上に操作ペンを接触させて、その接触位置の座標が座標入力モジュール3Aにより特定され、所望のデータ入力ができるようになっている。そこで、続いて座標入力モジュール3Aの構成について、図4〜図7に基づいて説明する。図4は座標入力システム1の一部の構成を示すものであって、図7のA−A線矢視断面図である。図3(a)は座標入力システム1の一部の構成を示す側面図であり、図3(b)は座標入力システム1の一部の構成の縁部の構成を拡大して示す要部側面図である。図5は1個のLEDにおける導光板10への照射領域を示す平面図である。図6は、導光板10とLED4aとの間に設けられた光結合部材の構成を示す断面図である。図7は導光板10に操作ペン8をタッチしたときの散乱光の光路を示す斜視図である。
(1-2) Coordinate Input Module In the coordinate input system 1 of the present embodiment, the operation pen is brought into contact with the light guide plate 10 of the coordinate input module 3A provided on the front side of the liquid crystal display panel 2a, and the coordinates of the contact position are obtained. Is specified by the coordinate input module 3A so that desired data can be input. Therefore, the configuration of the coordinate input module 3A will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a partial configuration of the coordinate input system 1, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3A is a side view showing a part of the configuration of the coordinate input system 1, and FIG. 3B is an enlarged side view showing the configuration of the edge of the part of the configuration of the coordinate input system 1. FIG. FIG. 5 is a plan view showing an irradiation area to the light guide plate 10 in one LED. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical coupling member provided between the light guide plate 10 and the LED 4a. FIG. 7 is a perspective view showing an optical path of scattered light when the operation pen 8 is touched on the light guide plate 10.

座標入力モジュール3Aは、図1および図2(a)に示すように、長方形の導光板10と、長方形の導光板10の隅角部にそれぞれ配設された受光手段としての撮像ユニット20,30,40,50と、導光板10の長辺方向における両辺の各背面側に設けられた光源としての光源ユニット4A,4Bと、光源ユニット4A,4Bからの光を導光板10に結合させる光結合部材5と、検出部6(検出手段)(図4)とを備えている。また、図2(b)に示すように、導光板10における縁部における光源ユニット4A,4Bが配設された箇所の前面側および背面側には、光吸収部材7が設けられている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2A, the coordinate input module 3A includes a rectangular light guide plate 10 and imaging units 20 and 30 as light receiving means respectively disposed at corner portions of the rectangular light guide plate 10. , 40, 50 and light source units 4A, 4B as light sources provided on the back sides of both sides in the long side direction of the light guide plate 10, and optical coupling for coupling light from the light source units 4A, 4B to the light guide plate 10 The member 5 and the detection part 6 (detection means) (FIG. 4) are provided. Further, as shown in FIG. 2B, light absorbing members 7 are provided on the front side and the back side where the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B are disposed at the edge of the light guide plate 10.

導光板10は、透光性材料からなる一枚の長方形の平板からなっており、液晶表示モジュール2における液晶表示パネル2aの表示面側に重ねて配設されている。なお、導光板10は、完全な長方形である必要はなく、後述するように、隅角部に貫通孔11が形成されていたり、角が切り欠かれていたり、又は角が曲面加工されていたりする等の実質的な四角形であってよい。   The light guide plate 10 is made of a single rectangular flat plate made of a translucent material, and is disposed on the display surface side of the liquid crystal display panel 2 a in the liquid crystal display module 2. The light guide plate 10 does not have to be a complete rectangle, and as will be described later, through holes 11 are formed in the corners, corners are notched, or the corners are curved. It may be a substantially quadrangular shape.

導光板10の大きさは、例えば図2に示すように、4つの辺の周辺が液晶表示パネル2aよりも大きく構成されている。これにより、撮像ユニット20,30,40,50を、導光板10の背面側に配設することができる。この結果、座標入力モジュール3Aのタッチ面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、座標入力モジュール3Aのコンパクトサイズの実現に寄与している。長方形の導光板10の大きさは、例えば、対角線が例えば60インチとすることができるが、これに制限されるものではない。例えば、60インチ、70インチ、80インチ、…とさらに大きくてもよく、または60インチ以下でもよい。   For example, as shown in FIG. 2, the size of the light guide plate 10 is configured such that the periphery of the four sides is larger than the liquid crystal display panel 2a. Thereby, the imaging units 20, 30, 40, 50 can be arranged on the back side of the light guide plate 10. As a result, an increase in size in the direction extending along the touch surface of the coordinate input module 3A is suppressed, contributing to the realization of a compact size of the coordinate input module 3A. The size of the rectangular light guide plate 10 may be, for example, a diagonal of 60 inches, but is not limited thereto. For example, it may be 60 inches, 70 inches, 80 inches,... Or larger, or 60 inches or less.

導光板10の厚さは1〜3mmが主に用いられる。ただし、これより厚くてもよい。本実施形態では、厚さは例えば3mmとなっている。導光板10の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネートまたはガラスでもよい。   The thickness of the light guide plate 10 is mainly 1 to 3 mm. However, it may be thicker than this. In the present embodiment, the thickness is 3 mm, for example. As a material of the light guide plate 10, for example, acrylic is used, and polycarbonate or glass may be used.

また、導光板10における撮像ユニット20,30,40,50を配設する4箇所の隅角部には、図3に示すように、凹型の円錐面状の光路変換部としての貫通孔11(光取り出し部)がそれぞれ形成されている。なお、本実施形態では、貫通孔11が円錐面状に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、双曲面状又は多角面状に構成されていてもよい。また、貫通孔11の中央部は必ずしも貫通している必要はない。導光板10の厚さの途中まで斜面が形成されていてもよい。この場合は、撮像ユニット20,30,40,50が密閉されるので、撮像ユニット20,30,40,50の内部に異物が混入することがなくなる。   Further, as shown in FIG. 3, through-holes 11 (as concave conical surface-shaped optical path conversion portions) are formed at four corners of the light guide plate 10 where the imaging units 20, 30, 40, 50 are disposed. Each light extraction portion is formed. In addition, in this embodiment, although the through-hole 11 is comprised by the conical surface shape, this invention is not limited to this, You may be comprised by the hyperboloid shape or the polygonal surface shape. Further, the central portion of the through hole 11 does not necessarily have to penetrate. The slope may be formed up to the middle of the thickness of the light guide plate 10. In this case, the imaging units 20, 30, 40, 50 are sealed, so that no foreign matter is mixed into the imaging units 20, 30, 40, 50.

図4に示すように、貫通孔11の円錐面の壁面11a(光取り出し部)と導光板10の背面とがなす角度γは、45度以下であり、例えば30度または24度が選ばれる。貫通孔11における円錐面状の壁面11aにはミラーコーティングが施されている。これにより、図4に示すように、導光板10の内部を伝搬して貫通孔11に至った光の光路を、貫通孔11によって導光板10の下方、つまり導光板10の背面に向けて変化させる。尚、壁面11aにミラーコーティングが施されていなくても、貫通孔11の円錐面によって、光路を導光板10の下方に変化させることが可能である。また、本実施形態では、光路変換部を導光板10の隅角部の貫通孔11として設けたため、導光板10から光路変換部が突出するのを回避している。   As shown in FIG. 4, the angle γ formed between the conical wall surface 11a (light extraction portion) of the through hole 11 and the back surface of the light guide plate 10 is 45 degrees or less, and for example, 30 degrees or 24 degrees is selected. A mirror coating is applied to the conical surface wall surface 11 a in the through hole 11. As a result, as shown in FIG. 4, the optical path of the light propagating through the inside of the light guide plate 10 and reaching the through hole 11 is changed by the through hole 11 below the light guide plate 10, that is, toward the back surface of the light guide plate 10. Let Even if the wall surface 11 a is not mirror-coated, the optical path can be changed below the light guide plate 10 by the conical surface of the through hole 11. In the present embodiment, since the optical path conversion unit is provided as the through hole 11 at the corner of the light guide plate 10, the optical path conversion unit is prevented from protruding from the light guide plate 10.

次に、撮像ユニット20,30,40,50は、導光板10における4箇所の隅角部における円錐面状の貫通孔11の直下に配置されている。これにより、撮像ユニット20,30,40,50は、導光板10の表面よりも上方には突出していない構造となっている。   Next, the imaging units 20, 30, 40, 50 are arranged immediately below the conical surface through holes 11 at the four corners of the light guide plate 10. Thus, the imaging units 20, 30, 40, 50 have a structure that does not protrude above the surface of the light guide plate 10.

また、座標入力モジュール3Aでは、撮像ユニット20,30,40,50は、導光板10における縁部の互いに離れた4箇所の隅角部に設けられている。ただし、本発明においては、撮像ユニット20,30,40,50の設置箇所は、必ずしも隅角部に限らない。例えば、導光板10における長手方向に沿う一方の第1の縁部には、少なくとも2箇所に撮像ユニット20,30が設けられており、導光板10における該第1の縁部に対向する他方の第2の縁部にも少なくとも2箇所に撮像ユニット40,50が設けられているとすることができる。この理由は、後述するように、座標入力モジュール3Aでは、導光板10における一方の第1の縁部の撮像ユニット20,30と、導光板10における他方の第2の縁部の撮像ユニット40,50とは、互いに交互に使用されるためである。すなわち、三角測量法においては少なくとも2個の受光手段が必要となるため、各第1の縁部および第2の縁部には、それぞれ2以上の撮像ユニット20,30および撮像ユニット40,50を設けておく必要がある。   In the coordinate input module 3 </ b> A, the imaging units 20, 30, 40, 50 are provided at four corners of the light guide plate 10 that are separated from each other. However, in the present invention, the installation locations of the imaging units 20, 30, 40, and 50 are not necessarily limited to the corners. For example, imaging units 20 and 30 are provided in at least two locations on one first edge along the longitudinal direction of the light guide plate 10, and the other of the other edges of the light guide plate 10 facing the first edge. It can be assumed that the imaging units 40 and 50 are also provided in at least two places on the second edge. The reason for this is that, as will be described later, in the coordinate input module 3A, the imaging units 20 and 30 at one first edge of the light guide plate 10 and the imaging units 40 and 30 at the other second edge of the light guide plate 10 50 is used alternately. In other words, since triangulation requires at least two light receiving means, two or more imaging units 20 and 30 and imaging units 40 and 50 are provided on each of the first edge and the second edge. It is necessary to provide it.

撮像ユニット20,40は、図4に示すように、レンズ21,41と光学フィルタ22,42と撮像素子23,43とを有している。また、撮像ユニット30も、同様に、図7に示すように、レンズ31と光学フィルタ32と撮像素子33とを有している。さらに、撮像ユニット50も図示しないが、同様の構成を有している。   As shown in FIG. 4, the imaging units 20 and 40 include lenses 21 and 41, optical filters 22 and 42, and imaging elements 23 and 43. Similarly, the imaging unit 30 also includes a lens 31, an optical filter 32, and an imaging element 33, as shown in FIG. Furthermore, although the imaging unit 50 is not shown, it has the same configuration.

図4に示す光学フィルタ22,42等は、操作ペン8から放射される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断する役割を果たす。光学フィルタ22,42等により、太陽光や、液晶表示パネル用バックライト光等の迷光が遮断され、SN比を高くすることができる。ただし、操作ペン8の接触による散乱光の検出においては、バックグラウンドとなる映像信号との差分をとれば足りるため、必ずしも光学フィルタは必要ではない。   The optical filters 22 and 42 shown in FIG. 4 play a role of transmitting light in the wavelength band emitted from the operation pen 8 and blocking light in other wavelength bands. The optical filters 22, 42 and the like block sunlight and stray light such as backlight light for liquid crystal display panels, thereby increasing the SN ratio. However, in the detection of scattered light due to the touch of the operation pen 8, it is sufficient to take a difference from the background video signal, and therefore an optical filter is not necessarily required.

また、撮像素子23,33,43等は、例えば2次元のイメージセンサからなっている。ただし、必ずしも2次元に限らず、1次元のイメージセンサであってもよい。また、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体)カメラであってもよい。   The imaging elements 23, 33, 43, etc. are made up of, for example, a two-dimensional image sensor. However, the image sensor is not necessarily limited to two dimensions, and may be a one-dimensional image sensor. Alternatively, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera may be used.

撮像素子23,33,43等の受光面は、それぞれ、導光板10の表面と平行であるように配設されている。   The light receiving surfaces of the imaging elements 23, 33, 43 and the like are arranged so as to be parallel to the surface of the light guide plate 10.

撮像ユニット20,30,40,50は、導光板10に接続されており、導光板10を伝搬しない光は撮像素子23,33,43等に結合しない構造になっている。   The imaging units 20, 30, 40, 50 are connected to the light guide plate 10, and have a structure in which light that does not propagate through the light guide plate 10 is not coupled to the imaging elements 23, 33, 43, and the like.

次に、導光板10における長手方向の両辺の縁部に設けられた光源ユニット4A,4Bは、図2(a)に示すように、それぞれ、直列に複数並べられたLED4a…を備えており、各LED4aは、例えば赤外光等の光を発するようになっている。ただし、必ずしも赤外光に限らず、可視光、紫外光であってもよい。また、必ずしもLED4aを使用する必要はなく、LD(laser diode)等を用いることもできる。   Next, the light source units 4A and 4B provided at the edges of both sides in the longitudinal direction of the light guide plate 10 are each provided with a plurality of LEDs 4a... Arranged in series, as shown in FIG. Each LED 4a emits light such as infrared light. However, it is not necessarily limited to infrared light, and may be visible light or ultraviolet light. Further, it is not always necessary to use the LED 4a, and an LD (laser diode) or the like can also be used.

ここで、光源ユニット4A,4Bは、導光板10における長手方向の両辺の縁部に設けられている。すなわち、座標入力モジュール3Aでは、撮像ユニット20,30および光源ユニット4Aは、導光板10における長手方向に沿う一方の第1の縁部に設けられていると共に、撮像ユニット40,50および光源ユニット4Bは、該第1の縁部に対向する他方の第2の縁部にそれぞれ設けられている。この場合、光源ユニット4A,4Bおよび撮像ユニット20,30,40,50は、いずれも導光板10の背面側に設けられているので、光源ユニット4A,4Bは、撮像ユニット20,30または撮像ユニット40,50は、両者が重ならないように、撮像ユニット20と撮像ユニット30との間または撮像ユニット40と撮像ユニット50との間に設けられている。また、図4に示すように、光源ユニット4Aの方が、撮像ユニット20に比べて、導光板10の外周端に設けられており、光源ユニット4Bの方が、撮像ユニット40に比べて、導光板10の外周端に設けられている。したがって、撮像ユニット20,30,40,50においては、光源ユニット4A,4Bからの直接光が撮像ユニット20,30,40,50の信号検出有効エリア内に入射しないようになっている。さらに、導光板10の信号検出有効エリア外の部分に切り込みを入れるか若しくは光吸収部材7を貼り付ける、又は信号検出有効エリア外には光路変換部である貫通孔11を形成しないようにする。これにより、確実に不要光が遮断できるようになるので好ましい。   Here, the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B are provided at the edges of both sides in the longitudinal direction of the light guide plate 10. That is, in the coordinate input module 3A, the imaging units 20 and 30 and the light source unit 4A are provided on one first edge portion along the longitudinal direction of the light guide plate 10, and the imaging units 40 and 50 and the light source unit 4B. Are respectively provided on the other second edge opposite to the first edge. In this case, since the light source units 4A and 4B and the imaging units 20, 30, 40, and 50 are all provided on the back side of the light guide plate 10, the light source units 4A and 4B are the imaging units 20 and 30 or the imaging unit. 40 and 50 are provided between the imaging unit 20 and the imaging unit 30 or between the imaging unit 40 and the imaging unit 50 so that they do not overlap. Further, as shown in FIG. 4, the light source unit 4 </ b> A is provided at the outer peripheral end of the light guide plate 10 as compared with the imaging unit 20, and the light source unit 4 </ b> B is guided as compared with the imaging unit 40. It is provided at the outer peripheral end of the optical plate 10. Therefore, in the imaging units 20, 30, 40, 50, direct light from the light source units 4 </ b> A, 4 </ b> B does not enter the signal detection effective area of the imaging units 20, 30, 40, 50. Further, the light guide plate 10 is not cut or attached to the portion outside the signal detection effective area, or the light absorbing member 7 is attached, or the through hole 11 that is an optical path changing portion is not formed outside the signal detection effective area. This is preferable because unnecessary light can be reliably blocked.

上述したように、光源ユニット4A,4Bは、導光板10における長辺方向に沿う両辺の第1の縁部および第2の縁部に設けられていることが好ましい。この理由は、図5に示すように、LED4aが導光板10における長辺方向に沿う両辺に設けられている方が、導光板10における短辺方向に沿う両辺の縁部に設けられている場合よりも、導光板10内でのLED4aの光の到達距離が短いためである。すなわち、これにより、光源ユニット4A,4Bからの光量が大きくなり、かつ導光板10に接触された操作ペン8から撮像ユニット20,30,40,50への距離も小さくなるため、導光板10に接触された操作ペン8からの散乱光における撮像ユニット20,30,40,50での検出強度が大きくなるためである。   As described above, the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B are preferably provided on the first edge and the second edge on both sides of the light guide plate 10 along the long side direction. The reason for this is that, as shown in FIG. 5, the LED 4 a is provided on both sides along the long side direction of the light guide plate 10 at the edges of both sides along the short side direction of the light guide plate 10. This is because the light reaching distance of the LED 4a within the light guide plate 10 is shorter. That is, this increases the amount of light from the light source units 4A and 4B and also reduces the distance from the operation pen 8 in contact with the light guide plate 10 to the imaging units 20, 30, 40, and 50. This is because the detection intensity of the imaging units 20, 30, 40, and 50 in the scattered light from the touched operation pen 8 increases.

ここで、操作ペン8からの散乱光を撮像素子23,33,43等にて検出するときに、撮像素子23,33,43等での散乱光の出力をできるだけ大きくする必要がある。そのためには、LED4aからの導光板10の内部での伝搬光の光量が大きい方が好ましい。そこで、図5に示すように、1個のLED4aの放射角度δが小さくなるようにしている。LED4aの放射角度δが大きいと1個のLED4aにおける照射領域の光量密度が減少するためである。   Here, when the scattered light from the operation pen 8 is detected by the imaging devices 23, 33, 43, etc., it is necessary to increase the output of the scattered light from the imaging devices 23, 33, 43, etc. as much as possible. For this purpose, it is preferable that the amount of propagating light from the LED 4a inside the light guide plate 10 is larger. Therefore, as shown in FIG. 5, the radiation angle δ of one LED 4a is made small. This is because when the radiation angle δ of the LED 4a is large, the light amount density of the irradiation region in one LED 4a decreases.

ここで、本実施形態では、光源ユニット4A,4Bを導光板10の背面側に配設している。この場合、光源ユニット4A,4Bの各LED4aの光を導光板10に対して垂直に入射させたのでは、入射光は導光板10の内部を導光せず、そのまま、導光板10の前面に抜けていく。そこで、本実施形態では、図1に示すように、導光板10と光源ユニット4A,4Bとの間に光結合部材5を設けており、図6に示すように、光源ユニット4A,4BのLED4a…からの光は、この光結合部材5を介して導光板10に対して斜めに入射されるようになっている。   Here, in the present embodiment, the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B are disposed on the back side of the light guide plate 10. In this case, if the light of each LED 4a of the light source units 4A and 4B is vertically incident on the light guide plate 10, the incident light does not guide the inside of the light guide plate 10 and remains on the front surface of the light guide plate 10 as it is. Go through. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, an optical coupling member 5 is provided between the light guide plate 10 and the light source units 4A and 4B, and as shown in FIG. 6, the LEDs 4a of the light source units 4A and 4B. The light from... Is incident on the light guide plate 10 through the optical coupling member 5 at an angle.

上記光結合部材5は、詳細には、図6(a)に示すように、例えば、三角柱のプリズム5aからなっているとすることができる。このプリズム5aは導光板10に対して例えば両面テープ5bまたは接着剤を用いて接着することができる。そして、このプリズム5aの傾斜面にLED4aを接着することにより、図6(a)に示すように、導光板10に対して斜めに光を入射させることができるものとなる。   Specifically, as shown in FIG. 6A, the optical coupling member 5 may be composed of, for example, a triangular prism 5a. The prism 5a can be bonded to the light guide plate 10 using, for example, a double-sided tape 5b or an adhesive. Then, by adhering the LED 4a to the inclined surface of the prism 5a, light can be incident on the light guide plate 10 obliquely as shown in FIG.

なお、図6(b)に示すように、LED4aとして砲弾型のLED4aを使用することもできる。この場合には、光結合部材5として、砲弾型のLED4aを導光板10に対して斜めに固定できる透明ブロック5cを用いることができる。これによっても、導光板10に対して斜めに光を入射させることができるものとなる。   As shown in FIG. 6B, a bullet-type LED 4a can be used as the LED 4a. In this case, as the optical coupling member 5, a transparent block 5 c that can obliquely fix the bullet-type LED 4 a with respect to the light guide plate 10 can be used. This also allows light to enter the light guide plate 10 at an angle.

座標入力モジュール3Aには、更に、図4および図7に示す検出部6が設けられている。検出部6は、操作ペン8による光散乱に基づく撮像素子での出力を検知して、操作ペン8における導光板10の表面への接触位置の座標を求めるものである。具体的には、CPUからなっている。   The coordinate input module 3A is further provided with a detection unit 6 shown in FIGS. The detection unit 6 detects the output of the imaging device based on light scattering by the operation pen 8 and obtains the coordinates of the contact position of the operation pen 8 on the surface of the light guide plate 10. Specifically, it consists of a CPU.

また、導光板10における第1の縁部および第2の縁部には、光源ユニット4A,4Bおよび撮像ユニット20,30,40,50に重ならないように光吸収部材7が設けられている。この光吸収部材7は、例えば黒色ポリエステルフィルム等からなる高遮光フィルムを導光板10に貼着してなっており、導光板10の端部での反射光が反対側の端部に戻らないように、該反射光を吸収するものとなっている。   A light absorbing member 7 is provided on the first edge and the second edge of the light guide plate 10 so as not to overlap the light source units 4A, 4B and the imaging units 20, 30, 40, 50. The light absorbing member 7 has a high light shielding film made of, for example, a black polyester film or the like attached to the light guide plate 10 so that the reflected light at the end of the light guide plate 10 does not return to the opposite end. In addition, the reflected light is absorbed.

(1−3)操作ペン
図8は、本実施形態の座標入力システム1に具備される操作ペン8の構成を示す断面図である。なお、説明の便宜上、図8には導光板10も図示している。
(1-3) Operation Pen FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the operation pen 8 provided in the coordinate input system 1 of the present embodiment. For convenience of explanation, the light guide plate 10 is also shown in FIG.

操作ペン8は、棒状の形状を有しており、その長手方向に沿って、導光板10と接触する側に近いペン先部81(先端部)と、操作ペンの使用者が持つ部分である持ち手部82とを有している。   The operation pen 8 has a rod-like shape, and is a portion held by the user of the operation pen and a pen tip portion 81 (tip portion) close to the side in contact with the light guide plate 10 along the longitudinal direction thereof. And a handle portion 82.

ここで、本発明の特徴の一つは、この操作ペン8のペン先部81の構成である。具体的には、ペン先部81は、導光板10と接触する接触面85を有する光散乱部83を有しており、この光散乱部83が、導光板10に接触した接触面85から導光板10を伝搬する光(つまり、光源ユニット4Aから出射して導光板10を導光される光)の一部を入射させて、当該入射させた光を散乱させる。散乱した光は、導光板10と接触した接触面85から再び導光板10に入射し、導光板10を導光し、撮像ユニット20によって受光される。   Here, one of the features of the present invention is the configuration of the pen tip portion 81 of the operation pen 8. Specifically, the pen tip 81 has a light scattering portion 83 having a contact surface 85 that contacts the light guide plate 10, and the light scattering portion 83 is guided from the contact surface 85 that contacts the light guide plate 10. A part of light propagating through the light plate 10 (that is, light emitted from the light source unit 4A and guided through the light guide plate 10) is incident, and the incident light is scattered. The scattered light enters the light guide plate 10 again from the contact surface 85 in contact with the light guide plate 10, guides the light guide plate 10, and is received by the imaging unit 20.

光散乱部83は、光散乱性を有する樹脂から構成することができるが、光散乱部83を構成する材料はこれに限定されるものではない。光散乱部83は、微細粒子が混合されていたり、微細構造を形成していたりなどして、散乱性の高められたものが好ましい。   The light scattering portion 83 can be made of a resin having a light scattering property, but the material constituting the light scattering portion 83 is not limited to this. The light scattering portion 83 is preferably one that has improved scattering properties, for example, by mixing fine particles or forming a fine structure.

光散乱部83は、使用者が操作ペン8を導光板10に接触させた衝撃により光散乱部83としての機能を維持する範囲内で変形する柔軟性を有した材料から構成することが好ましい。変形により接触面85の面積が広がり、光源ユニットから出射して導光板10内部を伝搬する光の伝搬条件を崩して光散乱部83に当該伝搬光を入射させ易くなり、且つ、散乱させた光を効果的に導光板10内部に入射、結合させ易くなる。光散乱部83を構成する材料の具体例としては、シリコンが挙げられる。あるいは、アクリルなどの樹脂のフォーム剤でもよい。アクリル系のフォーム剤も上記と同様で、微細構造を形成されているため、光散乱性が高い。   The light scattering portion 83 is preferably made of a flexible material that deforms within a range in which the function of the light scattering portion 83 is maintained by the impact of the user bringing the operation pen 8 into contact with the light guide plate 10. Due to the deformation, the area of the contact surface 85 is widened, the propagation conditions of the light emitted from the light source unit and propagating through the light guide plate 10 are broken, and the propagating light is easily incident on the light scattering portion 83, and the scattered light Can be effectively incident and coupled to the inside of the light guide plate 10. A specific example of the material constituting the light scattering portion 83 is silicon. Alternatively, a foaming agent of resin such as acrylic may be used. The acrylic foam agent is also similar to the above, and has a light scattering property because it has a fine structure.

なお、本実施形態では光散乱部83の先端は、光散乱部83を導光板10に接触させていない状態で、曲面を有しているが、この構造に限定されるものではない。   In the present embodiment, the tip of the light scattering portion 83 has a curved surface in a state where the light scattering portion 83 is not in contact with the light guide plate 10, but is not limited to this structure.

光散乱部83は、更に、ペン先部81が導光板10の上面を摺動するときに摩擦力を低減させるため、表面にコーティング加工がなされていてもよい。コーティング材料としては摩擦低減を実現できるものであれば特に制限はないが、例えばフッ素樹脂などを採用することができる。なお、光散乱部83自体が耐磨耗性を有する材料から構成することも可能である。   Further, the light scattering portion 83 may be coated on the surface in order to reduce the frictional force when the pen tip portion 81 slides on the upper surface of the light guide plate 10. The coating material is not particularly limited as long as it can realize friction reduction. For example, a fluororesin can be used. The light scattering portion 83 itself can be made of a material having wear resistance.

ここで、光散乱部83は、光反射部84および持ち手部82に対して脱着可能に構成されている。これにより、光散乱部83に損傷が発生した場合に損傷していない別の光散乱部83に交換可能である。光散乱部83は、光反射部84に接続する側に凹部が設けられており、この凹部を光反射部84の先端に形成された凸部と嵌合させる構成とすればよい。この場合、光反射部84の凸部の先端面が平坦面となっていて、操作ペン8を導光板10の上面で摺動させている間は光散乱部83が光反射部84から外れないようになっている。   Here, the light scattering portion 83 is configured to be removable from the light reflecting portion 84 and the handle portion 82. As a result, when the light scattering portion 83 is damaged, it can be replaced with another light scattering portion 83 that is not damaged. The light scattering portion 83 is provided with a concave portion on the side connected to the light reflecting portion 84, and the concave portion may be configured to fit with a convex portion formed at the tip of the light reflecting portion 84. In this case, the front end surface of the convex portion of the light reflecting portion 84 is a flat surface, and the light scattering portion 83 does not come off the light reflecting portion 84 while the operation pen 8 is slid on the upper surface of the light guide plate 10. It is like that.

また、図8に示すように、ペン先部81には更に、光散乱部83の内部に配設される光反射面86を有した光反射部84も設けられている。光散乱部83によって散乱光となった光は、光反射面86によって反射され、接触面85へと向かい、接触面85から導光板10へと放射される。なお、図8では光反射面86は平面状に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図9に示すように、接触面85に向けて凸となった凸曲面状の光反射面86´であってもよく、または、他の表面形状を有していてもよい。   As shown in FIG. 8, the pen tip portion 81 is further provided with a light reflecting portion 84 having a light reflecting surface 86 disposed inside the light scattering portion 83. The light that has been scattered by the light scattering portion 83 is reflected by the light reflecting surface 86, travels toward the contact surface 85, and is emitted from the contact surface 85 to the light guide plate 10. In FIG. 8, the light reflecting surface 86 is formed in a flat shape, but the present invention is not limited to this, and a convex curved surface that is convex toward the contact surface 85 as shown in FIG. It may be a light reflecting surface 86 ′ or may have another surface shape.

光反射部84は、持ち手部82と一体的に構成することができる。例えば光反射部84自体は光反射性を有さず、光反射部84における光散乱部83の内部に配設される部分、つまり光反射面86を含む部分のみに光反射加工を施した構成としてもよい。しかし、光反射部84全体を光反射性の材料から構成してもよい。光反射部84もしくは光反射面86は、例えばアルミニウムから構成することができる。アルミニウム以外でも金や銀でもよい。導光板を伝搬している光の波長に対する反射率の高い材質を選択することが好ましい。   The light reflecting portion 84 can be configured integrally with the handle portion 82. For example, the light reflecting portion 84 itself does not have light reflectivity, and only the portion disposed inside the light scattering portion 83 in the light reflecting portion 84, that is, the portion including the light reflecting surface 86 is subjected to light reflecting processing. It is good. However, you may comprise the light reflection part 84 whole from a light reflective material. The light reflecting portion 84 or the light reflecting surface 86 can be made of aluminum, for example. Other than aluminum, gold or silver may be used. It is preferable to select a material having a high reflectance with respect to the wavelength of light propagating through the light guide plate.

なお、光反射部84の変形例として図10に示す構成を採用することができる。図10は、椀状の容器である光散乱部83´に、球状の光反射部84´が収容されたペン先部81´を有した操作ペンの先端部分を示している。球状の光反射部84´の表面が凸曲面の光反射面86´を構成し、光散乱部83´が持ち手部82に対して脱着可能に配設されている。   Note that the configuration shown in FIG. 10 can be adopted as a modification of the light reflecting portion 84. FIG. 10 shows a tip portion of an operation pen having a pen tip portion 81 ′ in which a spherical light reflecting portion 84 ′ is accommodated in a light scattering portion 83 ′ that is a bowl-shaped container. The surface of the spherical light reflecting portion 84 ′ constitutes a light reflecting surface 86 ′ having a convex curved surface, and the light scattering portion 83 ′ is disposed so as to be detachable from the handle portion 82.

(2)座標検出原理
座標入力モジュール3Aにおける、操作ペン8が導光板10に接触したときの座標検出原理について、図4、図7、図11、図12に基づいて説明する。図11(a)は座標入力モジュール3Aの検出原理を示す平面図であり、図11(b)は座標入力モジュール3Aの撮像ユニットにおける撮像素子の光信号を示す波形図である。図12(a)は導光板の表面における各所に操作ペンが接触した場合の接触位置を示す平面図であり、図12(b)は当該操作ペンの接触位置に対応して撮像素子の検出画像に現れる画素番号と信号強度との関係を示す波形図である。
(2) Coordinate detection principle The coordinate detection principle when the operation pen 8 contacts the light guide plate 10 in the coordinate input module 3A will be described with reference to FIGS. 4, 7, 11, and 12. FIG. FIG. 11A is a plan view showing the detection principle of the coordinate input module 3A, and FIG. 11B is a waveform diagram showing an optical signal of the image sensor in the imaging unit of the coordinate input module 3A. FIG. 12A is a plan view showing a contact position when the operation pen comes into contact with various places on the surface of the light guide plate, and FIG. 12B shows a detection image of the image sensor corresponding to the contact position of the operation pen. It is a wave form diagram which shows the relationship between the pixel number which appears in, and signal strength.

まず、座標入力モジュール3Aでは、図4に示すように、導光板10における少なくとも一辺の縁部に沿って設けられた光源ユニット4Aの複数の前記LED4a…から導光板10に光が斜めに入射される。   First, in the coordinate input module 3A, as shown in FIG. 4, light is incident on the light guide plate 10 obliquely from the plurality of LEDs 4a ... of the light source unit 4A provided along at least one edge of the light guide plate 10. The

導光板10に入射された光は、図4に示すように、導光板10の内部の全面に伝搬光として導光する。すなわち、導光板10の屈折率と空気の屈折率との相違により導光板10の内部では光が全反射を繰り返す。この全反射される光は、導光板10の端面から出射される。なお、導光板10の端面にて反射されて戻ろうとする光は導光板10の表面および背面の光吸収部材7にて吸収され、撮像ユニット20,30側に戻ってくることはない。   As shown in FIG. 4, the light incident on the light guide plate 10 is guided as propagating light to the entire inner surface of the light guide plate 10. That is, light repeats total reflection inside the light guide plate 10 due to the difference between the refractive index of the light guide plate 10 and the refractive index of air. The totally reflected light is emitted from the end face of the light guide plate 10. The light that is reflected by the end face of the light guide plate 10 and returned is absorbed by the light absorbing members 7 on the front and back surfaces of the light guide plate 10 and does not return to the imaging units 20 and 30 side.

ここで、図4に示すように、導光板10の表面に操作ペン8が接触つまりタッチすると、導光板10の内部における全反射条件が崩れ、操作ペン8にて屈折率nの導光板10内を導光する赤外光の一部が散乱される。この散乱光のうち、導光板10内の伝搬角θが、
sin(90°−θ)>1/n
に示す条件を満たす光束は、導光板10の表面および裏面での反射を繰り返し、導光板10内を進行する。
Here, as shown in FIG. 4, when the operation pen 8 touches or touches the surface of the light guide plate 10, the total reflection condition inside the light guide plate 10 is broken, and the operation pen 8 causes the inside of the light guide plate 10 having a refractive index n. Part of the infrared light that guides the light is scattered. Of this scattered light, the propagation angle θ P in the light guide plate 10 is
sin (90 ° −θ P )> 1 / n
The light beam satisfying the conditions shown in (2) repeats reflection on the front and back surfaces of the light guide plate 10 and travels in the light guide plate 10.

ここで、図7に示すように、操作ペン8の散乱光である赤外光は導光板10の2次元平面に対して放射状に拡散され、導光板10内を伝搬する。そして、その光束のうちの一部の伝搬光13a,14aは、円錐面状の貫通孔11の壁面11aにも導かれ、該壁面11aの反射光が撮像ユニット20,30にて受光される。具体的には、貫通孔11の壁面11aの反射光は、撮像ユニット20,30におけるレンズ21,31にて集光され、続いて、光学フィルタ22,32を通って、最後に撮像素子23,33に受光される。これにより、図11(b)に示すように、各撮像素子23,33における画素番号のところに発光ピークが現れる。したがって、検出部6は、各撮像素子23,33から得られる各画像における画素番号を角度に換算することにより、図11(a)に示すように、操作ペン8が接触した箇所における導光板10の二次元平面内での撮像ユニット20,30からの視認角度である角度α,βを求める。   Here, as shown in FIG. 7, infrared light that is scattered light of the operation pen 8 is diffused radially with respect to the two-dimensional plane of the light guide plate 10 and propagates in the light guide plate 10. Then, a part of the propagation light 13a, 14a of the light flux is guided to the wall surface 11a of the conical surface through-hole 11, and the reflected light of the wall surface 11a is received by the imaging units 20, 30. Specifically, the reflected light of the wall surface 11a of the through-hole 11 is collected by the lenses 21 and 31 in the imaging units 20 and 30, and then passes through the optical filters 22 and 32, and finally the imaging element 23 and 33 receives light. As a result, as shown in FIG. 11B, a light emission peak appears at the pixel number in each of the image sensors 23 and 33. Therefore, the detection unit 6 converts the pixel number in each image obtained from each of the image sensors 23 and 33 into an angle, and thereby, as shown in FIG. 11A, the light guide plate 10 at the place where the operation pen 8 is in contact. The angles α and β, which are the viewing angles from the imaging units 20 and 30 in the two-dimensional plane, are obtained.

例えば、図12(a)に示すように、操作ペン8が導光板10上の点P〜点Pにそれぞれ接触された場合、撮像ユニット40の撮像素子43には、図12(b)に示すように、点P〜点Pに対応する画素番号の位置に各ピークが現れる。この画素番号を角度に変換することにより、点P〜点Pの角度を求めることができる。図12(b)においては、概ね、画素番号100≒角度80度、画素番号200≒角度60度、画素番号300≒角度40度、画素番号400≒角度20度とみることができる。 For example, as shown in FIG. 12A, when the operation pen 8 is brought into contact with the points P 1 to P 9 on the light guide plate 10, the image pickup device 43 of the image pickup unit 40 has the image pickup element 43 shown in FIG. As shown, each peak appears at the position of the pixel number corresponding to the points P 1 to P 9 . By converting this pixel number into an angle, the angles of the points P 1 to P 9 can be obtained. In FIG. 12B, it can be roughly seen that pixel number 100≈angle 80 degrees, pixel number 200≈angle 60 degrees, pixel number 300≈angle 40 degrees, pixel number 400≈angle 20 degrees.

(3)2次元座標位置の算出方法
次に、操作ペン8が接触した箇所における導光板10の2次元座標位置の算出方法について、図13に基づいて説明する。なお、この処理は、検出部6が行う。ここで、図13(a)は座標入力モジュール3Aにおける撮像ユニット20での撮像状況を示す斜視図であり、図13(b)は撮像ユニット20の撮像素子23での像を示す平面図である。なお、図13においては、撮像ユニット20についてのみ説明するが、撮像ユニット30においても同様の処理が行われる。
(3) Calculation Method of Two-Dimensional Coordinate Position Next, a calculation method of the two-dimensional coordinate position of the light guide plate 10 at the place where the operation pen 8 is in contact will be described based on FIG. This processing is performed by the detection unit 6. Here, FIG. 13A is a perspective view illustrating an imaging state of the imaging unit 20 in the coordinate input module 3 </ b> A, and FIG. 13B is a plan view illustrating an image of the imaging unit 20 of the imaging unit 20. . In FIG. 13, only the imaging unit 20 will be described, but the same processing is performed in the imaging unit 30.

図4および図13(a)に示すように、撮像ユニット20に入射した光は、レンズ21を経て、撮像素子23に線状の像25を形成する。線状の像25の位置は操作ペン8の位置によって変化し、撮像素子23の取得画像を分析することにより、伝搬光13aと導光板10の一辺とがなす角度αがそれぞれ求められる。また、撮像ユニット30に入射した光によっても、同様にして、レンズ31を経て、撮像素子33に線状の像25を形成する。そして、撮像素子33の取得画像を分析することにより、前記伝搬光14aと導光板10の一辺とがなす角度βが求められる。この角度α,βにより、三角測量法を用いて操作ペン8が接した点の位置座標が求められる。   As shown in FIGS. 4 and 13A, the light incident on the imaging unit 20 forms a linear image 25 on the imaging element 23 through the lens 21. The position of the linear image 25 changes depending on the position of the operation pen 8, and the angle α formed between the propagation light 13 a and one side of the light guide plate 10 is obtained by analyzing the acquired image of the image sensor 23. Similarly, a linear image 25 is formed on the image pickup device 33 through the lens 31 by the light incident on the image pickup unit 30. Then, by analyzing the acquired image of the image sensor 33, an angle β formed by the propagation light 14a and one side of the light guide plate 10 is obtained. Based on the angles α and β, the position coordinates of the point touched by the operation pen 8 can be obtained using the triangulation method.

詳細には、図13(a)において、操作ペン8が点Pの位置にあるとき、図13(b)にも示すように、線状の像25が形成される。また、この操作ペン8が点Pの位置に移動したとき、線状の像27が形成される。 Specifically, in FIG. 13 (a), the case where the operation pen 8 is in the position of point P 1, as shown in FIG. 13 (b), the linear image 25 is formed. Further, when the operation pen 8 is moved to the position of the point P 2, the image 27 of the line shape is formed.

光源ユニット4Aからの光を照射している状態において、操作ペン8が導光板10に接触していないとき、撮像素子23,33の取得画像には何も変化が起こらない。一方、操作ペン8が導光板10に接触して散乱光が発生すると、その光束のうちの一部における伝搬光13a,14aが撮像素子23,33に導かれ、撮像素子23,33の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状の像25が現れる。   When the operation pen 8 is not in contact with the light guide plate 10 in the state of irradiating light from the light source unit 4A, no change occurs in the acquired images of the image sensors 23 and 33. On the other hand, when the operation pen 8 comes into contact with the light guide plate 10 and scattered light is generated, the propagation lights 13a and 14a in a part of the light flux are guided to the imaging elements 23 and 33, and the imaging surfaces of the imaging elements 23 and 33 are detected. A linear image is formed, and a linear image 25 appears on the acquired image.

図13(b)に示す線状の像25の位置は、操作ペン8における接触点の位置に依存して変化し、操作ペン8の接触点の位置を変えると、線状の像25は線状の像27のように変化する。その線状の像25,27の軌跡は一点鎖線で示した扇形状26になる。その扇形の中心と線状の像25を結ぶ線分の傾き角度α’(円弧の中心を回転中心とする)は、操作ペン8と撮像素子23を結ぶ線分と導光板10の上記或る一辺とがなす角度αと同じ角度になる。したがって、撮像素子の取得画像から傾き角度α’が求められ、この傾き角度α’から角度αが求められる。同様に、操作ペン8が点Pの位置に移動すると、線状の像27が形成され、その線状の像27の傾き角度α’を求めることにより、角度αが求められる。 The position of the linear image 25 shown in FIG. 13B changes depending on the position of the contact point on the operation pen 8, and when the position of the contact point of the operation pen 8 is changed, the linear image 25 becomes a line. It changes like the image 27. The trajectories of the linear images 25 and 27 have a fan shape 26 indicated by a one-dot chain line. The inclination angle α 1 ′ of the line segment connecting the fan-shaped center and the line-shaped image 25 (with the center of the arc as the rotation center) is the above-described value of the line segment connecting the operation pen 8 and the image sensor 23 and the light guide plate 10. The angle is the same as the angle α 1 formed by one side. Therefore, the inclination angle α 1 ′ is obtained from the acquired image of the image sensor, and the angle α 1 is obtained from the inclination angle α 1 ′. Similarly, when the operation pen 8 is moved to the position of the point P 2, a linear image 27 is formed, and the angle α 2 is obtained by obtaining the inclination angle α 2 ′ of the linear image 27.

撮像素子33についても同様に取得画像の分析から発光点の位置が特定され、操作ペン8と撮像素子33とを結ぶ線分と導光板10の上記或る一辺とがなす角度βが求められる。   Similarly, for the image sensor 33, the position of the light emitting point is specified from the analysis of the acquired image, and an angle β formed by a line segment connecting the operation pen 8 and the image sensor 33 and the certain side of the light guide plate 10 is obtained.

そして、撮像素子23と撮像素子33との間の間隔をL、撮像素子23からの画像を読み取り求めた輝点の角度をα、撮像素子23からの取得画像を読み取り求めた輝点の角度をβとしたとき、輝点の座標(X、Y)は下記の関係式(1)および関係式(2)
Y=tanα・X …関係式(1)
Y=tanβ・(L−X) …関係式(2)
を満足する。これを解くと、輝点の座標(X、Y)は、
X=tanβ・L/(tanα+tanβ) …式(3)
Y=(tanα・tanβ)・L/(tanα+tanβ) …式(4)
と表され、上述のように求めた角度α,βと、予め求めることができる間隔Lとにより、操作ペン8が接触した地点の座標X,Yを求めることができる。このうち間隔Lは撮像素子23と撮像素子33との間の間隔であり、固定の値である。角度α,βを求めることにより、座標入力モジュール3Aでの座標X,Yを求めることができる。
The distance between the image sensor 23 and the image sensor 33 is L, the angle of the bright spot obtained by reading the image from the image sensor 23 is α, and the angle of the bright spot obtained by reading the acquired image from the image sensor 23 is When β is defined, the coordinates (X, Y) of the bright spot are the following relational expressions (1) and (2).
Y = tan α · X (1)
Y = tan β · (L−X) ... Relational expression (2)
Satisfied. Solving this, the coordinates (X, Y) of the bright spot are
X = tan β · L / (tan α + tan β) Equation (3)
Y = (tan α · tan β) · L / (tan α + tan β) (4)
The coordinates X and Y of the point where the operation pen 8 is in contact can be obtained from the angles α and β obtained as described above and the interval L that can be obtained in advance. Among these, the space | interval L is a space | interval between the image pick-up element 23 and the image pick-up element 33, and is a fixed value. By obtaining the angles α and β, the coordinates X and Y in the coordinate input module 3A can be obtained.

尚、撮像素子23と撮像素子33との間の間隔Lとは、レンズ21の光軸中心とレンズ31の光軸中心との間の距離である。   The distance L between the image sensor 23 and the image sensor 33 is a distance between the optical axis center of the lens 21 and the optical axis center of the lens 31.

また、以上の方法にて求められた操作ペン8の位置座標に基づいて、液晶表示パネル2aの位置座標に対応する位置にある画素を駆動して、使用者が、操作ペン8のタッチ位置を視認することができるようにすることが可能である。そのためには、液晶表示パネル2aの駆動を制御する図示しない制御部が、検出部6で求めた位置座標の情報を取得して、該情報に基づいて液晶表示パネル2aを駆動すればよい。   Further, based on the position coordinate of the operation pen 8 obtained by the above method, the pixel located at the position corresponding to the position coordinate of the liquid crystal display panel 2a is driven, and the user determines the touch position of the operation pen 8. It is possible to make it visible. For this purpose, a control unit (not shown) that controls the driving of the liquid crystal display panel 2a may acquire information on the position coordinates obtained by the detection unit 6 and drive the liquid crystal display panel 2a based on the information.

(4)複数の操作ペンにおける接触位置の座標検出方法
本実施形態の座標入力モジュール3Aにおいては、複数の操作ペン8が導光板10に接触された場合においても、支障なく、それぞれの操作ペン8の座標位置を検出することができるようになっている。そのための構成を図14に基づいて説明する。図14は本実施形態の座標入力モジュール3Aにおいて、複数の操作ペン8の導光板10への接触においても検出可能とするための構成を示す説明図である。
(4) Coordinate detection method of contact position in a plurality of operation pens In the coordinate input module 3A of the present embodiment, even when a plurality of operation pens 8 are in contact with the light guide plate 10, each operation pen 8 is not affected. The coordinate position of can be detected. A configuration for this will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a configuration for enabling detection even when the plurality of operation pens 8 touch the light guide plate 10 in the coordinate input module 3A of the present embodiment.

前述したように、座標入力モジュール3Aは、板状の導光板10と、導光板10に光を入射させる光源ユニット4A,4Bと、少なくとも2つの撮像ユニット20,30,40,50と、導光板10の表面に操作ペン8等の被検出体を接触したときの当該操作ペン8による光散乱を検知した撮像ユニット20,30,40,50の出力に基づいて、操作ペン8における導光板10の表面への接触位置の座標を検出する検出部6とを備えている。   As described above, the coordinate input module 3 </ b> A includes the plate-shaped light guide plate 10, the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B that allow light to enter the light guide plate 10, at least two imaging units 20, 30, 40, and 50, Based on the output of the imaging units 20, 30, 40, 50 that detect the light scattering by the operation pen 8 when the object to be detected such as the operation pen 8 comes into contact with the surface of the operation pen 8, And a detection unit 6 that detects the coordinates of the position of contact with the surface.

このような座標入力モジュール3Aでは、撮像ユニット20,30,40,50の受光変化量を0に維持した状態において、操作ペン8等の被検出体の存在による散乱光の受光ピークを検知する。   In such a coordinate input module 3 </ b> A, the light reception peak of the scattered light due to the presence of the detection object such as the operation pen 8 is detected in a state where the light reception change amount of the imaging units 20, 30, 40, 50 is maintained at 0.

本実施形態の座標入力モジュール3Aでは、撮像ユニット20,30および光源ユニット4Aは、導光板10における長手方向に沿う第1の縁部に設けられ、撮像ユニット40,50および光源ユニット4Bは、長手方向に沿う第1の縁部に対向する第2の縁部とにそれぞれ設けられている。   In the coordinate input module 3A of the present embodiment, the imaging units 20 and 30 and the light source unit 4A are provided at the first edge along the longitudinal direction of the light guide plate 10, and the imaging units 40 and 50 and the light source unit 4B are longitudinal. And a second edge facing the first edge along the direction.

ところで、このような構成とした場合において、第1の縁部の光源ユニット4Aと該第1の縁部に対向する第2の縁部の光源ユニット4Bとを同時に点灯した場合には、撮像ユニット20,30または撮像ユニット40,50には互いの対向する光源ユニット4A,4Bからの光が入射するので、操作ペン8の接触による散乱光を検出することができない。そこで、本実施形態では、図14に示すように、第1の縁部の光源ユニット4Aと第2の縁部の光源ユニット4Bとは交互に点灯される。すなわち、光源ユニット4Aが点灯している期間は光源ユニット4Bは消灯され、光源ユニット4Bが点灯している期間は光源ユニット4Aは消灯される。点滅速度は、例えば、60Hzにて交互に点灯される。ただし、必ずしもこれに限らず、点滅速度として、例えば、240Hzとすることが可能であり、60Hzよりも遅くすることも可能である。   By the way, when it is set as such a structure, when the light source unit 4A of the 1st edge part and the light source unit 4B of the 2nd edge part facing this 1st edge part are lighted simultaneously, an imaging unit Since the light from the light source units 4A and 4B facing each other is incident on the 20, 30 or the imaging units 40 and 50, the scattered light due to the contact of the operation pen 8 cannot be detected. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, the light source unit 4A at the first edge and the light source unit 4B at the second edge are alternately turned on. That is, the light source unit 4B is turned off while the light source unit 4A is turned on, and the light source unit 4A is turned off while the light source unit 4B is turned on. The blinking speed is alternately turned on at 60 Hz, for example. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the blinking speed can be set to 240 Hz, for example, and can be slower than 60 Hz.

そして、導光板10における第1の縁部の光源ユニット4Bが点灯している期間に該第1の縁部に設けられた撮像ユニット20,30にて操作ペン8における導光板10の表面への接触位置の座標を検出する。一方、導光板10における第2の縁部の光源ユニット4Bが点灯している期間に該第2の縁部に設けられた撮像ユニット40,50にて操作ペン8における導光板10の表面への接触位置の座標を検出する。   And in the period when the light source unit 4B of the 1st edge in the light-guide plate 10 is lighting, the imaging unit 20 and 30 provided in this 1st edge to the surface of the light-guide plate 10 in the operation pen 8 The coordinates of the contact position are detected. On the other hand, during the period when the light source unit 4B at the second edge of the light guide plate 10 is lit, the imaging units 40 and 50 provided at the second edge are used to access the surface of the light guide plate 10 in the operation pen 8. The coordinates of the contact position are detected.

これにより、撮像ユニット20,30には対向する光源ユニット4Bからの光が入射しないようにされ、かつ撮像ユニット40,50には光源ユニット4Aからの光が入射しないようにされる。このため、操作ペン8の接触による散乱光を検出することができる。   Thus, the light from the light source unit 4B facing the imaging units 20 and 30 is prevented from entering, and the light from the light source unit 4A is prevented from entering the imaging units 40 and 50. For this reason, the scattered light by the contact of the operation pen 8 can be detected.

この結果、例えば、第1の被検出体としての操作ペン8Aと第2の被検出体としての操作ペン8Bとが同時に導光板10に接触される場合、撮像ユニット20,30,40,50の検出信号を用いて分離検出することができる。厳密には、上辺である第2の縁部における撮像ユニット40,50の信号検出と下辺である第1の縁部における撮像ユニット20,30の信号検出とは交互になるので同時ではない。しかし、点滅周期を短くしたり、前後データから動きを補間する信号処理を適用したりすることによって、同時検出している場合と同等の扱いをすることが可能である。また、補間データは誤認識点の除去のみに利用すれば、実際の接触点からのずれを小さく抑えることが可能になる。   As a result, for example, when the operation pen 8A as the first object to be detected and the operation pen 8B as the second object to be detected are simultaneously brought into contact with the light guide plate 10, the imaging units 20, 30, 40, and 50 Separation can be detected using the detection signal. Strictly speaking, since the signal detection of the imaging units 40 and 50 at the second edge which is the upper side and the signal detection of the imaging units 20 and 30 at the first edge which is the lower side are alternated, they are not simultaneous. However, by shortening the blinking cycle or applying signal processing that interpolates movement from the preceding and following data, it is possible to handle the same as in the case of simultaneous detection. Further, if the interpolation data is used only for removing the erroneous recognition point, it is possible to suppress the deviation from the actual contact point.

例えば、撮像ユニット20,30には先に接触した操作ペン8Aと後に接触した操作ペン8Aとの両方が検出される。しかし、光源ユニット4Aの先の点灯により検出した操作ペン8のデータを除くことにより、後の光源ユニット4Aの点灯による操作ペン8Aを検出することができる。このため、3以上の操作ペン8の導光板10への接触においても各操作ペン8の接触位置の座標を求めることができる。   For example, the imaging units 20 and 30 detect both the operation pen 8A that has contacted first and the operation pen 8A that has contacted later. However, by removing the data of the operation pen 8 detected by the previous lighting of the light source unit 4A, the operation pen 8A due to the subsequent lighting of the light source unit 4A can be detected. Therefore, the coordinates of the contact position of each operation pen 8 can be obtained even when three or more operation pens 8 contact the light guide plate 10.

また、後述する実施形態2にて説明するように、受光手段を増加することによっても、3以上の操作ペン8の同時検出が可能である。   Further, as will be described in the second embodiment described later, it is possible to simultaneously detect three or more operation pens 8 by increasing the number of light receiving means.

(5)本実施形態の作用効果
このように本実施形態における座標入力装置は、座標入力モジュール3Aと、操作ペン8とを備えて成り、操作ペン8のペン先部81,81´(具体的には光散乱部83,83´)は、導光板10の上面に接触した接触面85から導光板10を伝搬する光の一部を入射させて、入射させた光を散乱させて導光板10の上面に接触した当該接触面85から再び導光板10に入射させる。すなわち、操作ペン8は、導光板10の上面に接触した状態で、光(散乱光)を再び導光板に入射させる。そのため、従来構成のような誤作動は生じない。
(5) Effects of this Embodiment As described above, the coordinate input device according to this embodiment includes the coordinate input module 3A and the operation pen 8, and includes pen tip portions 81 and 81 ′ (specifically, the operation pen 8). The light scattering portions 83 and 83 ′) make a part of the light propagating through the light guide plate 10 incident from the contact surface 85 in contact with the upper surface of the light guide plate 10 and scatter the incident light to scatter the light guide plate 10. The light is incident on the light guide plate 10 again from the contact surface 85 in contact with the upper surface of the light guide plate. That is, the operation pen 8 makes light (scattered light) incident on the light guide plate again while in contact with the upper surface of the light guide plate 10. For this reason, the malfunction does not occur as in the conventional configuration.

また、操作ペン8のペン先部81,81´(具体的には光散乱部83,83´)の接触面85から再び導光板10に入射する光は散乱光であるため、導光板10において再結合して導光板の内部を伝搬することができるので、例えば導光板10の端部に設けた光取り出し部である貫通孔11まで伝搬させることができる。これにより、導光板10の端部に受光手段(撮像ユニット)を配設することが可能である。つまり、従来構成のようにスタイラスペンの接触または近接する領域のちょうど背面に受光手段を配設する必要がなく、受光手段の配設位置に自由度がある。そのため、例えば表示領域にタッチ機能を兼ね備えた入力装置の場合であっても受光手段を表示領域から外した位置に配設することができ、表示品位が損なわれることがない。   Further, since light incident on the light guide plate 10 again from the contact surface 85 of the pen tip portions 81 and 81 ′ (specifically, the light scattering portions 83 and 83 ′) of the operation pen 8 is scattered light, Since it can recombine and can propagate the inside of a light-guide plate, it can propagate to the through-hole 11 which is the light extraction part provided in the edge part of the light-guide plate 10, for example. Thereby, the light receiving means (imaging unit) can be disposed at the end of the light guide plate 10. In other words, unlike the conventional configuration, it is not necessary to dispose the light receiving means just behind the area where the stylus pen touches or is close to the stylus pen. Therefore, for example, even in the case of an input device having a touch function in the display area, the light receiving means can be disposed at a position removed from the display area, and display quality is not impaired.

また、操作ペン8には、光反射部84,84´が設けられていることにより、光散乱部83,83´において散乱した光が接触面85を介して導光板10に入射する入射光量を、光反射部84,84´(光反射面86,86´)が設けられていない構成に比べて増加させることができる。例えば、椀状の光散乱部83´をシリコンゴムで構成し、ここに球体の金属を収容してその金属表面を光反射面86´とした構成においては、シリコンゴムから構成した椀状の光散乱部に透明樹脂の球体を収容した比較構成の操作ペンに比べて、受光素子によって取得された信号の強さ(階調)を1.2倍とすることができる。   Further, since the operation pen 8 is provided with the light reflecting portions 84 and 84 ′, the incident light amount that the light scattered by the light scattering portions 83 and 83 ′ enters the light guide plate 10 through the contact surface 85 can be reduced. , The light reflecting portions 84 and 84 ′ (light reflecting surfaces 86 and 86 ′) can be increased compared to the configuration in which the light reflecting portions 84 and 84 ′ (light reflecting surfaces 86 and 86 ′) are not provided. For example, in a configuration in which the bowl-shaped light scattering portion 83 ′ is made of silicon rubber, and a spherical metal is accommodated therein and the metal surface is the light reflecting surface 86 ′, the bowl-shaped light made of silicon rubber is used. Compared with an operation pen having a comparative configuration in which a sphere of transparent resin is accommodated in the scattering portion, the intensity (gradation) of the signal acquired by the light receiving element can be increased to 1.2 times.

このように光反射部84,84´(光反射面86,86´)を設けて導光板10に放射して結合する光量を増加させることにより、つまり結合効率を高めることができることにより、接触位置の座標検出をより精度よく行うことが可能となる。   Thus, by providing the light reflecting portions 84 and 84 '(light reflecting surfaces 86 and 86') and increasing the amount of light that is radiated and coupled to the light guide plate 10, that is, the coupling efficiency can be increased, the contact position It is possible to perform the coordinate detection of more accurately.

また、本実施形態の座標入力システム1は、本実施形態の座標入力モジュール3Aを備えた座標入力システムであって、液晶表示モジュール2を備えている。   The coordinate input system 1 of the present embodiment is a coordinate input system including the coordinate input module 3A of the present embodiment, and includes a liquid crystal display module 2.

この構成によれば、座標入力モジュール3Aを、液晶表示モジュール2の画像を見ながら操作ペン8等の被検出体にて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力モジュール3Aにおいて、大型タッチパネルに適用した場合においても、操作ペン8等の被検出体の座標位置を検出し得る座標入力モジュール3Aを備えた座標入力システム1を提供することができる。   According to this configuration, the coordinate input module 3 </ b> A can be functioned as a touch panel that is input by a detected object such as the operation pen 8 while viewing the image of the liquid crystal display module 2. Therefore, in the optical coordinate input module 3A that uses the light guide plate 10, even when applied to a large touch panel, the coordinate input module 3A that can detect the coordinate position of the detection object such as the operation pen 8 is provided. A system 1 can be provided.

〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について図15〜図20に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、前記実施形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

前記実施形態1の座標入力モジュール3Aでは、撮像ユニット20,30および光源ユニット4Aは、導光板10における長辺方向に沿う第1の縁部に設けられ、撮像ユニット40,50および光源ユニット4Bは、長辺方向に沿う第1の縁部に対向する第2の縁部にそれぞれ設けられていた。   In the coordinate input module 3A of the first embodiment, the imaging units 20 and 30 and the light source unit 4A are provided on the first edge along the long side direction of the light guide plate 10, and the imaging units 40 and 50 and the light source unit 4B are , And provided on the second edge facing the first edge along the long side direction.

これに対して、本実施形態の座標入力システムに具備される座標入力モジュール3Bにおいては、導光板10における長辺方向に沿う第1の縁部には3つ以上の受光手段が設けられていると共に、導光板10における長辺方向に沿う第1の縁部に対向する第2の縁部にも3つ以上の受光手段が設けられている点が異なっている。   On the other hand, in the coordinate input module 3B provided in the coordinate input system of the present embodiment, three or more light receiving means are provided on the first edge portion along the long side direction of the light guide plate 10. In addition, a difference is that three or more light receiving means are also provided on the second edge portion of the light guide plate 10 facing the first edge portion along the long side direction.

座標入力モジュール3Bの構成について、図15〜図20に基づいて説明する。図15は、実施形態1の座標入力モジュール3Aにおいて操作ペンが撮像ユニットの近接位置に接触された状態を示す平面図である。図16は実施形態1の座標入力モジュール3Aにおいて操作ペンが同時に2箇所に接触された場合の不具合を示す平面図である。図17は、本実施形態における座標入力モジュール3Bの構成を示す斜視図である。図18は、座標入力モジュール3Bの光源ユニット4A,4Bの点灯制御方法を示す平面図である。図19は、座標入力モジュール3Bにおいて、操作ペンが撮像ユニットの近接位置に接触された場合の検出方法を示す平面図である。図20は座標入力モジュール3Bにおいて、複数の操作ペンが導光板に接触された場合の検出方法を示す平面図である。   The configuration of the coordinate input module 3B will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a plan view illustrating a state in which the operation pen is in contact with the proximity position of the imaging unit in the coordinate input module 3A of the first embodiment. FIG. 16 is a plan view showing a problem when the operation pen is simultaneously touched at two places in the coordinate input module 3A of the first embodiment. FIG. 17 is a perspective view showing the configuration of the coordinate input module 3B in the present embodiment. FIG. 18 is a plan view showing a lighting control method for the light source units 4A and 4B of the coordinate input module 3B. FIG. 19 is a plan view illustrating a detection method when the operation pen is brought into contact with the proximity position of the imaging unit in the coordinate input module 3B. FIG. 20 is a plan view illustrating a detection method when a plurality of operation pens are in contact with the light guide plate in the coordinate input module 3B.

すなわち、導光板10における長辺方向に沿う第1の縁部に、受光手段として2つの撮像ユニット20,30が設けられている場合には、以下のように、検出に支障を来たす場合がある。例えば、図15に示すように、導光板10において、撮像ユニット20,30から離れた操作ペン8の接触位置Pの座標位置については容易に検出することが可能である。しかしながら、図15に示すように、導光板10において、撮像ユニット20,30に近接した操作ペン8の接触位置Pの座標については、各撮像ユニット20,30からの視認方向への角度が小さいので、位置変化に対する角度変化が小さい。この結果、検出精度が悪くなるという問題がある。また、図16に示すように、例えば、導光板10の表面に2つの操作ペン8A,8Bが点Pおよび点Pに同時に接触された場合、撮像ユニット20,30では、2つの操作ペン8A,8Bが点Pおよび点Pに存在していると誤認識する可能性がある。そこで、本実施形態の座標入力モジュール3Bでは、図17に示すように、受光手段としての6つの撮像ユニット20,30,40,50,60,70が設けられている。 That is, when the two imaging units 20 and 30 are provided as light receiving means at the first edge along the long side direction of the light guide plate 10, detection may be hindered as follows. . For example, as shown in FIG. 15, in the light guide plate 10, it is possible to easily detect the coordinate position of the contact position P 1 of the operation pen 8 away from the imaging units 20 and 30. However, as shown in FIG. 15, the light guide plate 10, for the coordinate contact position P 2 of the operation pen 8 in proximity to the imaging units 20 and 30, a small angle to the viewing direction from the imaging units 20 and 30 Therefore, the angle change with respect to the position change is small. As a result, there is a problem that detection accuracy is deteriorated. Further, as shown in FIG. 16, for example, two operation pen 8A on the surface of the light guide plate 10, if 8B is simultaneously contacted to the point P 1 and point P 2, the imaging units 20 and 30, two operating pens 8A, 8B is likely to erroneously recognize that the present point P 3 and the point P 4. Therefore, in the coordinate input module 3B of the present embodiment, as shown in FIG. 17, six imaging units 20, 30, 40, 50, 60, and 70 are provided as light receiving means.

具体的には、導光板10における長手方向に沿う一方の第1の縁部には3つの撮像ユニット20,60,30が設けられていると共に、導光板10における長手方向に沿う第1の縁部に対向する第2の縁部には、3つの撮像ユニット40,70,50が設けられている。   Specifically, three imaging units 20, 60, and 30 are provided on one first edge along the longitudinal direction of the light guide plate 10, and the first edge along the longitudinal direction of the light guide plate 10. Three imaging units 40, 70, and 50 are provided on the second edge facing the part.

この場合、中央の撮像ユニット60,70が配置される箇所には、光源ユニット4A,4Bを配置しないようにする。これにより、LED4aの光が中央の撮像ユニット60,70に入射されるのを防止することができる。   In this case, the light source units 4A and 4B are not arranged at the place where the central imaging units 60 and 70 are arranged. Thereby, it can prevent that the light of LED4a injects into the center imaging unit 60,70.

そして、本実施形態の座標入力モジュール3Bにおいても、図18に示すように、第1の縁部の光源ユニット4Aと第2の縁部の光源ユニット4Bとは交互に点灯される。   Also in the coordinate input module 3B of the present embodiment, as shown in FIG. 18, the light source unit 4A at the first edge and the light source unit 4B at the second edge are alternately turned on.

これにより、図19に示すように、撮像ユニット20,30に近接した操作ペン8の接触位置Pの座標について、撮像ユニット30からの視認方向への角度βが小さい場合であっても、中央の撮像ユニット70を用いることによって、撮像ユニット30からの視認方向への角度βよりも大きい撮像ユニット70からの視認方向への角度β’を得ることができる。 Thus, as shown in FIG. 19, the coordinate contact position P 2 of the operation pen 8 in proximity to the imaging units 20 and 30, even when the angle β in the viewing direction from the imaging unit 30 is small, the central By using the imaging unit 70, an angle β ′ in the viewing direction from the imaging unit 70 larger than the angle β in the viewing direction from the imaging unit 30 can be obtained.

これにより、撮像ユニット20,30に近接した操作ペン8の接触位置の検出精度が悪くなるという問題を解消することができる。   Thereby, the problem that the detection accuracy of the contact position of the operation pen 8 close to the imaging units 20 and 30 is deteriorated can be solved.

また、図20に示すように、導光板10の表面に2つの操作ペン8A,8Bが点Pおよび点Pに同時に接触された場合について、撮像ユニット60を用いて2つの操作ペン8A,8Bの点Pおよび点Pへの視認角度を求める。その結果、撮像ユニット20と撮像ユニット60を用いた場合、点Pおよび点Pとは別に、2つの操作ペン8A,8Bが点Pおよび点Pとに設けられている可能性が検出される。この場合、図16に示す撮像ユニット20,30にて求めた点Pおよび点Pと、図20に示す撮像ユニット20,60にて求めた点Pおよび点Pとは一致する。この結果、2つの操作ペン8A,8Bに対して3つの撮像ユニット20,30,60を用いることにより、導光板10における2つの操作ペン8A,8Bの接触位置である点Pおよび点Pを正確に求めることができる。なお、この方式においては、一般的に、導光板10におけるN(Nは2以上の整数)点の同時接触に対して、N+1個の受光手段が存在すれば、N(Nは2以上の整数)点の同時接触を正確に検出することが可能である。また、本実施形態のように、6つの撮像ユニット20,30,40,50,60,70を用いて、光源ユニット4A,4Bを交互に点滅制御することにより、操作ペン8の5点の同時検出が可能である。 In addition, as shown in FIG. 20, when two operating pens 8 </ b> A and 8 </ b> B are simultaneously in contact with the points P < b > 1 and P <b> 2 on the surface of the light guide plate 10, the two operating pens 8 </ b> A, 8 </ b> A, obtaining the viewing angle of the P 1 and point P 2 point 8B. As a result, when using the imaging unit 20 and the imaging unit 60, apart from the point P 1 and point P 2, 2 single operation pen 8A, 8B may have provided to the point P 5 and the point P 6 Detected. In this case, the points P 1 and P 2 obtained by the imaging units 20 and 30 shown in FIG. 16 coincide with the points P 1 and P 2 obtained by the imaging units 20 and 60 shown in FIG. As a result, by using the three imaging units 20, 30, 60 for the two operation pens 8 </ b> A, 8 </ b> B, the point P 1 and the point P 2 that are the contact positions of the two operation pens 8 </ b> A, 8 </ b> B on the light guide plate 10. Can be obtained accurately. In this method, generally, if N + 1 light receiving means are present for simultaneous contact of N (N is an integer of 2 or more) points on the light guide plate 10, N (N is an integer of 2 or more). ) It is possible to accurately detect simultaneous contact of points. In addition, as in the present embodiment, the light source units 4A and 4B are alternately controlled to blink using the six imaging units 20, 30, 40, 50, 60, and 70, thereby simultaneously operating the five points of the operation pen 8. Detection is possible.

このように、座標入力モジュール3Bでは、導光板10における第1の縁部および第2の縁部には、それぞれ少なくとも3つ以上の受光手段としての撮像ユニット20,60,30および撮像ユニット40,70,50が設けられている。   As described above, in the coordinate input module 3B, the first and second edge portions of the light guide plate 10 are provided with at least three or more imaging units 20, 60, 30 and imaging units 40, respectively, as light receiving means. 70, 50 are provided.

この結果、操作ペン8が導光板10のどの場所に存在する場合においても、接触位置の検出精度の低下を防止することができる。また、複数の操作ペン8の同時接触においても、各操作ペン8の接触位置を正確に検出することができる。   As a result, even when the operation pen 8 is present at any location on the light guide plate 10, it is possible to prevent the contact position detection accuracy from being lowered. In addition, the contact position of each operation pen 8 can be accurately detected even in simultaneous contact of a plurality of operation pens 8.

また、座標入力モジュール3Bでは、導光板10における第1の縁部および第2の縁部には、それぞれ少なくとも2つの光源ユニット4A,4Aおよび光源ユニット4B,4Bが備えられていることが好ましい。これにより、3つ以上の撮像ユニット20,60,30および撮像ユニット40,70,50のそれぞれにおいて充分な検出強度を得るべく、光源ユニット4A,4Aおよび光源ユニット4B,4Bを増やすことにより、光量増加を図り、検出精度を高めることができる。   In the coordinate input module 3B, it is preferable that at least two light source units 4A and 4A and light source units 4B and 4B are provided on the first edge and the second edge of the light guide plate 10, respectively. Thereby, in order to obtain sufficient detection intensity in each of the three or more imaging units 20, 60, 30 and the imaging units 40, 70, 50, the light amount is increased by increasing the light source units 4A, 4A and the light source units 4B, 4B. It is possible to increase the detection accuracy.

なお、本実施形態の座標入力システムでは、被検出体として操作ペン8が使用されているが、操作ペン8に加えて指等の別の被検出体を併せて用いることも可能である。   In the coordinate input system according to the present embodiment, the operation pen 8 is used as the detection object. However, in addition to the operation pen 8, another detection object such as a finger can be used together.

尚、本発明は、各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   It should be noted that the present invention is not limited to each embodiment, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and an implementation obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each embodiment. The form is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、例えばタッチペンなどの操作部材(および指)を用いてタッチ機能を実現するタッチパネルとしての座標入力システムに好適に用いることができる。   The present invention can be suitably used for a coordinate input system as a touch panel that realizes a touch function using an operation member (and a finger) such as a touch pen.

1 座標入力システム
2 液晶表示モジュール(画像表示モジュール)
2a 液晶表示パネル
2b シャーシ
2c 保護ガラス
3A,3B 座標入力モジュール
4A,4A 光源ユニット
4a LED
5 光結合部材
5a プリズム
5b 両面テープ
5c 透明ブロック
6 検出部(検出手段)
7 光吸収部材
8,8A,8B 操作ペン(操作部材)
10 導光板
11 貫通孔
11a 壁面
13a,14a 伝搬光
20,30,40,50,60,70 撮像ユニット(受光手段)
21,31,41レンズ
22,32,42 光学フィルタ
23,33,43 撮像素子
81,81´ ペン先部
82 持ち手部
83,83´ 光散乱部
84,84´ 光反射部
85 接触面
86,86´ 光反射面
L 間隔
1 Coordinate input system 2 Liquid crystal display module (image display module)
2a Liquid crystal display panel 2b Chassis 2c Protective glass 3A, 3B Coordinate input module 4A, 4A Light source unit 4a LED
5 optical coupling member 5a prism 5b double-sided tape 5c transparent block 6 detector (detection means)
7 Light absorbing member 8, 8A, 8B Operation pen (operation member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light guide plate 11 Through-hole 11a Wall surface 13a, 14a Propagation light 20, 30, 40, 50, 60, 70 Imaging unit (light-receiving means)
21, 31, 41 Lenses 22, 32, 42 Optical filters 23, 33, 43 Image sensor 81, 81 'Pen tip portion 82 Handle portion 83, 83' Light scattering portion 84, 84 'Light reflecting portion 85 Contact surface 86, 86 'light reflecting surface L interval

Claims (6)

内部を光が伝搬する導光板と、
上記導光板の上面に接触する操作部材と、
上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、導光板を伝搬する光の一部を取り出す複数の光取り出し部と、
各上記光取り出し部によって取り出された光を受光する受光手段と、
上記導光板における互いに離れた二箇所の光取り出し部から取り出した光の進行方向を上記受光手段の受光結果から求めて、当該進行方向と、当該二箇所の光取り出し部の離間距離とから、前記導光板の上記上面に接触した接触物の位置座標を検出する検出手段と、を備え、
上記操作部材は、上記導光板の上記上面に接触する接触面が設けられた先端部を有しており、上記先端部は、導光板の上面に接触した上記接触面から導光板を伝搬する光の一部を入射させて、当該入射させた光を散乱させて当該導光板の上面に接触した当該接触面から再び導光板に入射させる構成であり、
上記複数の光取り出し部は、上記導光板の上面に接触した上記接触面から当該導光板に入射した散乱光が導光板の内部を伝搬する伝搬光の一部を取り出すことを特徴とする入力装置。
A light guide plate through which light propagates;
An operation member in contact with the upper surface of the light guide plate;
A plurality of light extraction portions for extracting a part of the light propagating through the light guide plate at a plurality of locations apart from each other in the light guide plate;
A light receiving means for receiving the light extracted by each of the light extraction units;
The traveling direction of the light extracted from the two light extraction portions separated from each other in the light guide plate is obtained from the light reception result of the light receiving means, and from the traveling direction and the separation distance of the two light extraction portions, Detecting means for detecting the position coordinates of the contact object in contact with the upper surface of the light guide plate,
The operation member has a tip portion provided with a contact surface that comes into contact with the upper surface of the light guide plate, and the tip portion transmits light that propagates through the light guide plate from the contact surface in contact with the upper surface of the light guide plate. Is incident on the light guide plate again from the contact surface that is in contact with the upper surface of the light guide plate by scattering the incident light,
The input device characterized in that the plurality of light extraction units extract part of the propagation light propagating in the light guide plate from the scattered light incident on the light guide plate from the contact surface in contact with the upper surface of the light guide plate. .
上記先端部には、上記入射させた光を散乱させる、上記接触面が設けられた光散乱部と、光を反射する光反射部とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。   The light emitting portion provided with the contact surface that scatters the incident light and the light reflecting portion that reflects the light are provided at the tip portion. Input device. 上記光反射部は、光反射側に向けて凸となった凸曲面を有しており、
上記光散乱部は、上記凸曲面と、上記接触面との間に位置していることを特徴とする請求項2に記載の入力装置。
The light reflecting portion has a convex curved surface that is convex toward the light reflecting side,
The input device according to claim 2, wherein the light scattering portion is located between the convex curved surface and the contact surface.
上記先端部は、上記接触面が導光板の上面に接触する際の押圧により当該接触面の面積が広がる材料から構成されていることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の入力装置。   The said front-end | tip part is comprised from the material which the area of the said contact surface spreads by the press at the time of the said contact surface contacting the upper surface of a light-guide plate, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The input device described. 上記光散乱部は、上記接触面に向けて凸となった容器状の構造体であり、当該容器状の構造体が光散乱性を有する樹脂から構成されており、
上記光反射部は、上記容器状の構造体に収容された球形の構造物であり、金属から構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の入力装置。
The light scattering portion is a container-like structure that is convex toward the contact surface, and the container-like structure is made of a resin having light scattering properties,
The input device according to claim 2, wherein the light reflecting portion is a spherical structure housed in the container-like structure, and is made of metal.
請求項1から5までの何れか1項に記載の入力装置と、
複数の画素を有する画像表示パネルと、を備え、
上記検出手段によって検出された上記位置座標に基づいて、上記画像表示パネルの上記画素を駆動することを特徴とする入力システム。
An input device according to any one of claims 1 to 5,
An image display panel having a plurality of pixels,
An input system for driving the pixels of the image display panel based on the position coordinates detected by the detection means.
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