CN103959213A

CN103959213A - 输入系统

Info

Publication number: CN103959213A
Application number: CN201280058289.1A
Authority: CN
Inventors: 冈田训明; 藤原恒夫; 三上谦一郎; 芝直树
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-07-30
Also published as: JP2013149231A; WO2013094376A1

Abstract

本发明提供具备全平面的坐标输入装置和发光笔的、即使手等接近或者接触装置表面也不被误识别的输入系统。本发明的一方式的输入系统(50)具备笔输入装置(40)和发光的笔(3)，笔输入装置(40)具有：透明导光板(1)，其能使笔(3)接触表面，且能使笔(3)的光耦合并在内部传播；以及摄像单元(10、20)，其在相互不同的部位捕捉在透明导光板(1)内传播的光束的一部分光束。笔(3)的接触坐标位置基于各摄像单元拍摄的像而求得。

Description

输入系统

技术领域

本发明涉及使用具有发光部的笔的输入系统。

背景技术

已知将触摸笔、手写笔等棒状的操作部件(以下记载为笔)和接收该笔的坐标输入的小平板、触摸面板等坐标输入装置(位置检测装置)组合的输入系统。使笔接近或者接触坐标输入装置的坐标输入区域，坐标输入装置求出笔接近或者接触(以下记载为触摸)的位置的坐标。所求出的坐标用于在例如与坐标输入装置分体的液晶显示器、或者与坐标输入装置一体层叠的液晶面板等的显示画面上显示点图像、直线图像等图像等。

如图13所示，专利文献1所公开的位置检测装置配置有：板状的导光体101，其相互隔开距离地平行配置有多个在内部吸收光的多个板状的光学吸收体或者遮蔽光的光学遮蔽体102；以及光检测单元103，其在垂直于板状的光学吸收体或者光学遮蔽体的导光体端面检测光，在使发出光的被测定物104(例如笔)接触上述导光体表面时，由上述光检测单元接收在上述导光体内在与板状的光学吸收体或者光学遮蔽体平行的方向全反射传播的光，检测被检测物的位置。

另外，专利文献2记载的光学触摸屏如图14所示，显示器130包含PSD1000－1、1000－2、光源1010、1020、导光部1030、1040。在图14中如利用来自导光部1030的线所示的那样，导光部1030使来自光源1010的光均匀分布，横穿显示器130引导到PSD1000－1。同样，导光部1040在图14中如利用来自导光部1040的线所示的那样，使光均匀分布，可横穿显示器130引导到PSD1000－2。并且，当用户在图14的点1050使触针720接触显示器130的上表面时，如图14所示，从导光部1030引导的光的一部分被妨碍到达PSD1000－1。同样，来自导光部1040的光的一部分被妨碍到达PSD1000－2。并且，PSD1000－1和1000－2生成与显示器130上的接触点1050的X、Y坐标对应的值x1和y1。图15示出图14的显示器130的侧面。显示器130包含背光源1110、反射镜1120、1130、PSD1140、导光部1150、有源矩阵板1160、液晶1170以及滤光片1180。如图15所示，来自光源1110的光通过与导光部1150同样的、包含与导光部1150内的外部耦合结构1155同样的一系列的外部耦合结构的导光部传播。外部耦合结构1155妨碍光的全内部反射，将来自导光部1150的光引导到液晶1170或者耦合到液晶1170，并且为了朝向用于向1个以上的PSD反射的1个以上的反射镜引导光的一部分而分布在导光部1150的长度方向上。

另外，专利文献3记载的坐标输入装置如图16所示，在含有荧光染料的平板部件202的周围的凹面200a～d配置有受光器203a～d，由各受光器接收在来自光源部205的光照射到平板部件时产生的荧光，根据由各受光器测定的荧光强度求得光的照射点的坐标。此外，在平板部件202的周围的凹面200a～d以外的边配置有用于防止杂光的光吸收部件204a～d。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2004－338168号公报(2004年12月2日公开)

专利文献2：特表2011－522303号公报(2011年7月26日公表)

专利文献3：特开平11－327769号公报(1999年11月30日公开)

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述的专利文献1的位置检测装置中，具备使光学吸收体或者光学遮蔽体102相互隔开距离地平行配置有多个的复杂结构的导光体101，且相对于各个导光区域具备光检测单元103。因此，装置复杂化，增加成本。另外，在图13中，仅仅能确定二维坐标(x坐标、y坐标)中的一个坐标。如果要求得二维坐标，则除了图13的结构之外，必须以导光方向成为正交的方向的方式配置与图13结构相同的结构。这样装置大型化，进一步增加成本。

另外，上述的专利文献2的光学触摸屏通过阻断扩展到显示器130的上表面的光而进行位置检测。因此，即使是笔以外的物体，但在检测区域内触摸时，其附近的红外光被阻断，因此误识别为笔输入。特别是当手掌偶尔接触检测区域时，不能识别被手掌遮光的光路上的笔触摸。另外，在将专利文献2的光学触摸屏应用到桌面型终端的情况下，假设书本、纸质资料、盘子、杯子等放置在桌面上，在遮光方式下，由于上述的理由，难以应对。即，有如下课题：在遮光方式下，当一个笔以外的物体触摸检测区域时，容易产生误识别。另外，在专利文献2的光学触摸屏中，沿着显示器130的上表面使光传播，因此如图15所示，反射镜1120、1130从上表面突出到上部而配置。因此，在应用于桌面型终端的情况下，成为周围如土堤那样隆起的形状，不能将桌面设为完全平坦。另外，有如下课题：在遮光方式中，在包含太阳光的杂光入射到光检测器时，由于该杂光的影响，不能探测笔的接触，难以在室外、窗口放置装置。

另外，上述的专利文献3的坐标输入装置根据4个部位的测定点的荧光强度之差求得荧光的产生点的坐标，但是容易受到外界光的影响，位置坐标检测的精度不充分。因此，例如在应用于笔输入装置的情况下，产生不能画细线等的课题。

用于解决问题的方案

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供如下输入系统：其具备全平面的坐标输入装置和发光笔，是简易的结构，且即使手等接近或者接触该装置表面也不误识别。

因此，为了解决上述的课题，本发明的输入系统的特征在于的特征在于，

具备：

导光部件；

操作部件，其具有通过接触上述导光部件而使光入射到该导光部件中的发光部；

至少2个探测单元，其位于没有突出到上述导光部件的上表面的上方的位置，且位于相互离开的部位，探测从上述发光部入射到上述导光部件并在该导光部件的内部传播的传播光，

上述探测单元根据上述探测到的传播光探测该传播光的行进方向，由此探测上述发光部接触上述导光部件的点的位置坐标。

根据上述的构成，在导光部件的相互离开的至少两个部位捕捉传播的光，由此求得位置坐标。即，即使在各部位放置上述探测单元，探测单元的总数也只要是2个即可，根据情况，能从各部位利用反射镜等聚集于1个探测单元，所以不必如专利文献1那样在各导光区域配置受光元件(摄像元件)。因此，不会使装置复杂化、大型化，成本也不增加。

另外，根据上述的构成，导光部件不需要复杂结构，不增加成本。

另外，根据上述的构成，是在没有突出到导光部件的上表面的上方的位置设有探测单元，利用该探测单元在导光部件的端部的相互离开的多个部位分别捕捉在导光部件的内部传播的光的构成，所以导光部件的上表面能设为坐标输入装置的最上面，不会从导光部件突出到上部。因此，即使是将本输入装置应用于桌面型终端的情况，周围也不会如土堤那样隆起，能将桌面设为完全平坦。

另外，根据上述的构成，不必如专利文献1那样为了求得二维位置坐标而需要准备多片导光部件，能有助于装置的小型化。

另外，根据上述的构成，不是如上述的遮光方式，而使用在导光部件的内部传播的光，所以不担心由于包含太阳光的杂光而发生误识别，能实现准确的位置检测，因此，也能在室外、窗口放置装置。

另外，根据上述的构成，在如专利文献3的坐标输入装置中使用光强度变化进行位置坐标检测，因此受到外界光的影响，检测精度不充分，相对于此，能根据两个部位以上的观测点精度良好地得到传播光的行进方向，因此能准确地求得传播光产生的点、即发光部接触导光部件的点。

因此，具备上述的构成的本发明能提供全平面的且即使手等接触该装置表面也不被误识别的通用性高的输入装置。

另外，本发明的输入系统的一方式除了上述的构成之外，

优选上述发光部接触上述导光部件而使光在上述导光部件中扩散辐射。

根据上述的构成，能与上述发光部的状况无关地精度良好地求得传播光产生的点的位置坐标。

另外，本发明的输入系统的一方式除了上述的构成之外，

优选上述导光部件具有一边，

上述探测单元至少设于上述导光部件的上述一边的两端。

根据上述的构成，捕捉在导光部件的内部传播的光的位置是上述一边的两端，该捕捉的位置彼此比较分离，因此能精度良好地检测位置坐标。

另外，本发明的输入系统的一方式除了上述的构成之外，

优选在上述导光部件的端部设有向上述探测单元引导上述传播光的圆锥形的光路转换部。

根据上述的构成，通过设置上述光路转换部，能将上述探测单元配置于期望的位置。

例如，在上述至少两个部位设置上述光路转换部(例如反射镜)，上述探测单元利用光路转换部接收被引导到上述导光部件的上述上表面的下方的光并进行光电转换。关于该构成和假设没有光路转换部的比较构成，在没有光路转换部的构成中，在导光板的内部传播的光具有从导光板的端部沿着扩大导光板的上表面面积的方向的光轴，因此需要使摄像元件直接接收该光。在该情况下，必须在扩大导光板的上表面面积的方向配设摄像元件，输入装置在扩大导光板的上表面面积的方向大型化。另一方面，如果是如上所述具有光路转换部的构成，能将在导光部件的内部传播的光引导到导光部件的上表面的下方，所以能将受光部(探测单元)配设于该下方，能避免如上所述的大型化。

另外，本发明的输入系统的一方式除了上述的构成之外，

优选还具备具有多个像素的图像显示面板，

基于利用上述探测单元探测到的上述位置坐标驱动上述图像显示面板的上述像素。

根据上述的构成，能构成为：能驱动并视觉识别图像显示面板的与上述位置坐标对应的像素。

发明效果

如上所述，通过本发明，能实现全平面的简易的结构，且能实现即使手等接近或者接触该装置表面也不被误识别的输入系统。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的输入系统的构成的立体图。

图2是图1所示的切断线A－A’的向视截面图。

图3是示出本发明的一实施方式的输入系统的笔的构成的图。

图4是在本发明的一实施方式的输入系统的笔输入装置所具备的摄像元件中取得的取得图像的图。

图5是示出本发明的其它实施方式的输入系统的构成的立体图。

图6是示出本发明的其它实施方式的输入系统的一部分的构成的俯视图。

图7是示出本发明的其它实施方式的输入系统的一部分的概略构成的立体图。

图8是示出本发明的其它实施方式的输入系统的一部分的构成的立体图。

图9是示出图8所示的构成的变形例的俯视图。

图10是示出本发明的其它实施方式的输入系统的一部分构成的俯视图。

图11是示出本发明的其它实施方式的输入系统的一部分概略构成的截面图。

图12是图10和图11所示的一部分构成的立体图。

图13是现有构成的图。

图14是现有构成的图。

图15是现有构成的图。

图16是现有构成的图。

具体实施方式

〔实施方式1〕

参照图1～图4对本发明的输入系统的一实施方式进行说明。

图1是示出本实施方式的输入系统的构成的立体图，图2是图1所示的切断线A－A’的向视截面图。

(输入系统的构成)

如图1所示，本实施方式的输入系统50具备笔输入装置40(坐标输入装置)和笔3(操作部件)，当笔3触摸(接触)作为笔输入装置40的表面的触摸面(上表面)时，能求得触摸面的触摸位置坐标。

●笔输入装置40

如图1所示，笔输入装置40具有：液晶显示面板2(图像显示面板)；四边形的透明导光板1(导光部件)，其重叠配置于液晶显示面板2的显示面侧；以及摄像单元10、20(探测单元)，其分别配设于透明导光板1的某一边的两端。

液晶显示面板2在一对基板间夹持液晶层，各基板至少设有用于通过电压施加来改变该液晶层的液晶分子的取向的各种电极。并且，通过电压施加使液晶分子的取向变化，由此调整透射过各像素的液晶层的光的透射量，进行期望的显示。液晶显示面板2的构成能使用现有公知的液晶显示面板。

透明导光板1是包含透光性材料的一片平板。如图1所示，重叠配设于液晶显示面板2的显示面侧。透明导光板1的大小能构成为与液晶显示面板大致相同。在本实施方式中，如图1所示，配设摄像单元10、20的一边侧构成为大于液晶显示面板2。由此，能将摄像单元10、20的至少一部分配设于透明导光板1的背面侧。由此，抑制笔输入装置40的沿着触摸面扩展的方向的尺寸的大型化，有助于小型尺寸的实现。

透明导光板1的与液晶显示面板2相反一侧的表面是利用笔3触摸的触摸面。

另外，透明导光板1中的配设摄像单元10、20的端部(角)分别设有凹型的圆锥面状的切口1a(光路转换部)。该切口1a的圆锥面和透明导光板1背面所成的角度(图2所示的γ)是45度以下，可选择30度、45度。对圆锥面状的切口1a实施镜面涂层6(光路转换部)。由此，如图2所示，利用切口1a使在透明导光板1的内部传播到达切口1a的光的光路朝向透明导光板1的下方、即透明导光板1的背面变化。此外，即使没有镜面涂层6，也能利用切口1a的圆锥面使光路向透明导光板1的下方变化。即，透明导光板1不必是完整的四边形，如上所述，可以是角被切掉或者角被实施了R加工等的实质性四边形。

透明导光板1的厚度主要使用1～3mm。作为透明导光板1的材料可使用例如丙烯酸树脂，也可以是聚碳酸酯、玻璃。另外，透明导光板1的厚度主要使用1～3mm，但是也可以比这厚。另外，透明导光板1的尺寸(触摸面的尺寸)能设为约1m见方，但是并不限于此。

摄像单元10、20是对从笔3的发光部30入射到透明导光板1并在透明导光板1的内部传播的传播光进行探测的单元，配置于透明导光板1的圆锥面状的切口1a的正下方。即，摄像单元10、20配设于透明导光板1的端部的相互分离的两个部位。另外，摄像单元10、20没有比透明导光板1的触摸面更向上方突出。摄像单元10具有透镜11、可见光截止滤光片12以及摄像元件13。另外，摄像单元20也同样，具有透镜21和可见光截止滤光片22、摄像元件23。摄像单元10、20连接到透明导光板1，成为在透明导光板1中传播的光不耦合到摄像元件13、23的结构。

此外，在本实施方式中，切口1a构成为圆锥面状，但是本发明并不限于此，也可以构成为多棱面状。

●笔3

另一方面，与笔输入装置40对应的笔3是被称为所谓的触摸笔、手写笔的操作部件。关于笔3的详情，使用图3进行说明。

图3示出笔3的构成的图，为了说明便利，将壳体的一部分卸下，使内部结构露出。笔3在成为外形的壳体35的内部收纳有：发光部30，其具有出射红外光的发光元件31和将该红外光向笔3的尖端引导的导光部件32；电源装置33；以及控制装置34。并且，作为本实施方式的笔3的特征性构成有如下方面：成为在笔3的尖端配置有发光部30的构成，并且在发光部30的光出射侧安装有使光扩散的光扩散部件36。

该光扩散部件36包含树脂，上述树脂含有光扩散材料。作为上述光扩散材料能使用玻璃珠。另外，作为上述树脂，能使用氟树脂(作为具体例是聚四氟乙烯)、硅橡胶，优选构成为具有弹性。通过使用弹性材料，在使笔3的尖端、即光扩散部件36接触笔输入装置40的透明导光板1而使用的情况下，不会损伤透明导光板1表面，且由于接触，接触部分稍微变形，能增大与透明导光板1表面的接触面积，所以能增多耦合到透明导光板1表面的光量。

如图3所示，光扩散部件36的光出射面具有锥形，更具体地具有曲面。即，光扩散部件36是大致半球体，直径为2.5～5.5mm。当直径小于2.5时，有可能不能形成充分扩散的光，且在用光扩散部件36接触笔输入装置40的透明导光板1的情况下，有可能能确保充分的接触面积的光不充分地耦合到透明导光板1表面。另外，在直径超过5.5mm的情况下，扩散光过于分散，有可能难以进行准确的位置检测，且在使光扩散部件36接触笔输入装置40的透明导光板1的情况下接触面积过宽，摩擦阻力过大，有可能损坏操作性。因此，如果将直径设为2.5～5.5mm，能使光扩散，并且能精度良好地检测位置坐标，而且能实现顺畅的书写(触感)。此外，该曲面不必包括均匀的曲率，可以在成为笔3的最尖端部的区域和包围其的区域使曲率不同。

而且，可以在该曲面的表面设有微细的凹凸形状。能利用该微细凹凸使光扩散。另外，在使光扩散部件36接触笔输入装置40的透明导光板1使用的情况下，由于该微细凹凸，与透明导光板1的接触面积减少，滑动时的摩擦力减少，所以能实现顺畅的书写(触觉)。此外，在这样设置微细凹凸的状态的情况下，光扩散部件36不包含光扩散材料，而包含树脂单体，还通过在该树脂中的与透明导光板1的相对区域设置微细凹凸，也能起到光扩散效果。换言之，如果除了包含光扩散材料之外还形成微细凹凸，能更加提高光扩散效果。微细凹凸能利用模具成型来形成，但是并不限于该方法。此外，通过设置微细凹凸，与透明导光板1的接触面积减少，但是由其引起的耦合光量的减少是5％程度，因此对位置坐标的检测不带来大的影响。

另外，优选对光扩散部件36的光出射面实施耐磨耗加工。在光扩散部件36包含聚四氟乙烯的情况下不需要，但是在光扩散部件36自身包含耐磨耗不优良的其他材料的情况下，对其光出射面实施耐磨耗加工是有效的。所谓耐磨耗加工没有特别限制，可列举例如将聚四氟乙烯涂敷于光扩散部件36的光出射面的加工。

而且，该光扩散部件36构成为相对于笔3能装卸。即使是光扩散部件36出于某种原因损坏的情况(包含随时间劣化)，也仅是更换光扩散部件36，能继续笔3的使用。与整个笔3更换的构成相比，能以低成本继续使用。为了能装卸，安装有光扩散部件36的一侧的部件(在本实施方式中为导光部件32)在与光扩散部件36接触的部分设有槽结构、咬合的结构、或者嵌合的结构(未图示)，光扩散部件36设有与该结构配合的结构(未图示)。此外，在本实施方式中，是导光部件32安装有光扩散部件36的方式，但是本发明并不限于此，可以是壳体35安装有光扩散部件36的方式，也可以是其他方式。

上述发光元件31能使用发出红外光的LED(light emittingdiode：发光二极管)或者LD(laser diode：激光二极管)。此外，LED或者LD不限于相对于1个笔3仅设有1个的构成，也可以安装多个。

来自从上述电源装置33接受电源而发光的发光元件31的红外光经由上述导光部件32入射到该光扩散部件36，利用该光扩散部件36的上述光扩散材料和上述微细凹凸进行漫反射。并且，从光扩散部件36的光出射面成为扩散光出射。

电源装置33除了能设为例如内置电池的构成之外，也可以构成为充电式。

上述控制装置34控制发光元件31的发光。例如，发光元件31采用仅在接触透明导光板1时发光的机构等。该机构通过使用压敏开关等而构成，能控制发光时间，因此能减少消耗电力，能延长电池寿命。

如上所述，笔3设有出射红外光的光源(发光部)，成为从笔尖扩散辐射红外光的构成。当笔3的笔尖接触透明导光板1时，从笔尖辐射的红外光的一部分耦合到透明导光板1，在透明导光板1内传播。笔3从笔尖扩散辐射红外光，因此耦合到透明导光板1的光在透明导光板1内扩散辐射。由此，能精度良好地求得位置坐标。

并且，摄像单元10、20分别捕获在透明导光板1的内部传播的红外光(以下记载为传播光4a、4b)，根据从摄像元件13得到的各图像求得该接触的二维位置坐标。摄像元件13的受光面以与透明导光板1的表面平行的方式配设。以下对笔输入的检测原理详述。

(笔输入的检测原理)

在笔3的笔尖接触笔输入装置的触摸面(透明导光板表面)时，从光笔辐射的红外光的一部分入射到折射率N的透明导光板1内。该入射光中，透明导光板1内的传播角θ_P满足式：

sin(90°－θ_P)＞1/N

所示的条件的光束如图2所示，被封闭在透明导光板1内，反复进行透明导光板1的表面和里面的反射，在透明导光板1内行进。

从笔3发出的红外光以笔尖为中心呈辐射状扩散，在透明导光板1内传播，该光束中的一部分光束4a、4b也被引导到圆锥面状的切口1a的端面，该端面的反射光由摄像单元10、20接收。具体地，该端面的反射光在透镜11、21聚光，接着通过可见光截止滤光片12、22，最后被摄像元件13、23接收。可见光截止滤光片12、22起到使从笔辐射的红外光透射并阻挡除此以外的波段的光的作用。利用可见光截止滤光片12、22，太阳光、液晶显示面板背光源的光等的杂光被阻挡，能提高SN比。

如图4(a)所示，从笔3发出并在透明导光板1内传播，出射的光经由透镜11在摄像元件13中形成线状像15。线状像15的位置根据笔3的位置而变化，通过分析摄像单元的取得图像，分别求得光束4a、4b和透明导光板的一边所成的角度α、β，使用三角测量的原理求得成为发光源的笔尖接触的点的位置坐标。在图4(a)中，在笔位于3a的位置时，可形成线状像15。在该笔移动到3b的位置时，可形成线状像17。

图4(b)中示出摄像元件13的取得图像。在处于照射红外线的状态的笔3的笔尖接触透明导光板1时，摄像元件13的取得图像上什么都没有出现。另一方面，当处于从发光部照射红外线的状态的笔3的笔尖接触透明导光板1，红外光耦合到透明导光板1时，如图2所示，该光束中的一部分光束4a被引导到摄像元件13，在摄像元件13的摄像面上形成线状像，在取得图像上出现线状像15。

图4所示的线状像15的位置根据笔3的笔尖的接触点的位置而变化，当改变笔尖的接触点的位置时，线状像如虚线所示的线状像17那样变化。该线状像的轨迹成为单点划线所示的扇形状16。连接该扇形的中心和线状像的线段的旋转角度α₁’(以圆弧的中心为旋转中心)成为与连接笔3和摄像元件13的线段和透明导光板1的上述某一边所成的角度α₁相同的角度。根据摄像元件的取得图像求得α₁’，根据α₁’求得α₁。同样，当笔移动到3b的位置时，可形成线状像17，通过求得该线状像17的倾角α₂‘，可求得α₂。

关于摄像元件23也同样根据取得图像的分析确定发光点的位置，求得连接笔3和摄像元件23的线段与透明导光板1的上述某一边所成的角度β。

并且，当将摄像元件间的间隔设为L，将从摄像元件13读取图像求得的亮点的移位角度设为α，将从摄像元件23读取取得图像求得的亮点的移位角度设为β时，亮点的坐标(X、Y)满足下述关系公式(1)和(2)；

Y＝tanα·X …(1)

Y＝tanβ·(L－X) …(2)

。当对其求解时，亮点的坐标(X、Y)表示为：

X＝tanβ·L/(tanα+tanβ) …(3)

Y＝(tanα·tanβ)·L/(tanα+tanβ) …(4)

，利用如上所述求得的α、β和能预先求得的L，可求得笔尖接触的地点的坐标X、Y。其中，L是摄像元件13与摄像元件23之间的间隔，是固定值。通过求得α、β，能求得笔输入坐标X、Y(位置坐标)。

此外，所谓摄像元件间的间隔L是指透镜11的光轴中心与透镜21的光轴中心之间的距离。

为了用以上的方法求得笔3的位置坐标，输入系统50设有未图示的位置坐标检测部。位置坐标检测部能设于笔输入装置40。

另外，基于用以上的方法求得的笔3的位置坐标，驱动位于与液晶显示面板2的该位置坐标对应的位置的像素，能使得用户能视觉识别笔3的触摸位置。因此，控制液晶显示面板2的驱动的控制部(未图示)取得由位置坐标检测部求得的位置坐标的信息，只要基于该信息驱动液晶显示面板2即可。

(本实施方式的作用效果)

如上所述，本实施方式的输入系统50在透明导光板1的端部的相互离开的至少两个部位捕捉传播的光，由此能求得笔3的位置坐标。即，摄像元件的总数如图1所示，只要是摄像元件13和摄像元件23共2个即可。因此，不必如专利文献1那样在各导光区域配置摄像元件，不会使装置复杂化、大型化，也不增加成本。

另外，根据上述的构成，透明导光板是一片单纯的板，不需要如专利文献1那样的复杂的导光体成本。

另外，根据本实施方式的笔输入装置40的构成，在没有突出到透明导光板1的触摸面的上方的位置设有摄像元件13、23，所以透明导光板1的触摸面成为笔输入装置40的最上面，摄像元件未突出到触摸面的上方。因此，即使是将本实施方式的输入系统50的笔输入装置40应用于桌面型终端的情况，周围也不会如土堤那样隆起，能将桌面设为完全平坦。

另外，本实施方式的输入系统50成为不是遮光方式而在导光板的内部传播的光由摄像元件接收的构成，所以不会担心由于包含太阳光的杂光而产生误识别，能实现准确的位置检测，因此，能在室外、窗口放置装置。

另外，本实施方式的输入系统50的笔输入装置40的接收来自笔3的尖的辐射光的摄像单元10、20连接到透明导光板1，不在透明导光板1中传播的光成为不耦合到摄像元件13、23的结构。因此，即使从透明导光板1的触摸面的法线方向照射照明光，该光也不耦合到透明导光板1，因此杂光不会被引导到摄像元件13、23。因此，笔输入装置40难以受到外界光的影响，能配置在室外、窗口。

另外，根据上述的构成，能根据各图像求得二维位置坐标，所以不必如专利文献1那样为了求得二维位置坐标而准备多片导光板，能有助于装置的小型化。

综上所述，具备上述构成的本发明能提供如下通用性高的输入系统：其实现全平面的坐标输入装置，且即使手等接触该装置表面也不被误识别。

此外，在本实施方式中，对使用摄像元件13和摄像元件23共2个摄像元件的构成进行了说明，但是本发明并不限于此，也可以从透明导光板1的端部的各部位使用反射镜和快门汇集到1个摄像元件。

还需要注意的是，在本实施方式中，对使用了1个笔3的构成进行了说明，但是本发明不限于此，即使是使用多个笔的情况，如果例如使各笔的发光时间不同等，则即使多个笔同时接触透明导光板1的触摸面，也能求得各个位置坐标。

还需要注意的是，在本实施方式中，对从透明导光板1的一边的两端取得光的构成进行了说明，但是本发明不限于此，可以设为从该一边上的不同的2个部位取得光的构成。

还需要注意的是，在本实施方式中，对从透明导光板1的一边的两端取得光的构成进行了说明，但是本发明不限于此，也可以在透明导光板1的相邻的两边分别设置取得光的部位，根据该部位之间的距离和从各该部位得到的图像求得笔3的位置坐标。

另外，在本实施方式中，成为从笔3的尖出射的光被设于笔3的尖的光扩散部件36扩散的构成。由此，能与笔3的倾斜角度无关地使充分的光量耦合到透明导光板1。因此，能实现准确的位置检测。

〔实施方式2〕

对本发明的其它实施方式进行说明。此外，在本实施方式中，对与上述实施方式1的不同点进行说明，因此为便于说明，对具有与在实施方式1中说明的部件相同的功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。

使用图5对本发明的输入系统的其它实施方式进行说明。图5是示出本实施方式的输入系统的构成的立体图。本实施方式和上述的实施方式1的不同点在于透明导光板1的某一边的两端部的构成。

具体而言，在实施方式1中，对透明导光板1的切口1a的圆锥面实施镜面涂层6。与此相对，在本实施方式的输入系统中在如下方面不同：笔输入装置40’(坐标输入装置)的透明导光板1的切口1a构成与透明导光板1的背面垂直或者大致呈直角的角度的圆柱面，不对该切口1a’的圆柱面实施镜面涂层，取而代之，与切口1a’相邻地配设有反射镜元件14、24。

即，透明导光板1的端面与实施方式1同样以设置圆弧状的切口的方式被加工，但是与实施方式1不同，具有垂直的面。

并且，摄像单元10’具有反射镜元件14、透镜11、可见光截止滤光片12、摄像元件13。另外，摄像单元20’具有反射镜元件24、透镜21、可见光截止滤光片22、摄像元件23。

反射镜元件14、24包含圆筒面14b、24b和圆锥面14a、24a，对圆锥面14a、24a实施镜面涂层。

在透明导光板1内传播、被引导到导光板的四角的光束透射过透明导光板1的具有凹型圆筒面的切口1a’并从透明导光板1出射，被引导到反射镜元件14、24的圆锥面14a、24a，由圆锥面14a、24a反射的光束被引导到透明导光板1的背面的方向。然后，在透镜11、12处聚光，经由可见光截止滤光片12、22，由摄像元件13、23接收，根据拍摄像的线状像的倾斜角，以与上述的实施方式1相同的手法求得光束的方位角α、β。

假设透明导光板1的尺寸达到约1m见方的情况。在该情况下，如实施方式1那样对透明导光板1的四角的圆锥面施行镜面涂层在工序上困难，成为高成本。另一方面，如本实施方式那样，通过另外设置反射镜元件14、24，从而只要对与透明导光板1相比远远小型的反射镜元件14、24的圆锥面实施镜面涂层即可，操作容易，另外能一次对光学元件完成镜面涂层，因此反射镜元件的成本也能廉价。通过使用将圆锥面设为反射镜的反射镜元件，在圆锥面处折射并出射到导光板外部的光也反射，被引导到摄像单元侧，由此能提高光利用效率。

〔实施方式3〕

基于图6和图7对本发明的输入系统的其它实施方式进行说明。

图6是示出设于本实施方式的输入系统所具备的笔输入装置40中的透明导光板1的其它方式的图。另外，图7是示意性示出设于该笔输入装置40的透明导光板1和摄像单元10的配置的立体图。

本实施方式的透明导光板1的切口1a”设于比透明导光板1的端部更靠内侧的位置。如图6所示，该切口1a”成为形成于透明导光板1的如漏斗的结构。并且，切口1a”在圆锥状的尖端形成贯通于透明导光板1的背面的孔1b。

而且，如图7所示，该切口1a”与圆锥状且在其尖端设有孔的遮光用部件60嵌合，构成为外界光不侵入切口1a”。另外，该遮光用部件60的与切口1a”的相对面成为使光反射的构成。

并且，成为如下构成：在透明导光板1内部传播的光到达切口1a”而转换光路，从孔1b的附近被引导到比透明导光板1的背面更靠下方，入射到摄像单元10。此外，在本实施方式中，为便于说明，对在实施方式1中说明的另一个摄像单元20省略说明，但是摄像单元20也能设为以与本实施方式相同的方式入射光的构成。

〔实施方式4〕

对本发明的其它实施方式进行说明。此外，在本实施方式中，对与上述实施方式1的不同点进行说明，为便于说明，对具有与在实施方式1中说明的部件相同的功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。

如果基于图8和图9对本发明的其它实施方式进行说明则如下。

上述实施方式1的输入系统所具备的笔输入装置40设有作为探测单元的2个摄像单元10、20，与此相对，在本实施方式中，如图8所示，在设有3个摄像单元10、20、70(探测单元)的方面不同。

通过具备该构成，如图8所示，即使是作为被检测体的笔3A、3B(操作部件)是2个的情况，也能检测各笔的坐标位置。

例如，假设在仅具备2个摄像单元，2个笔3A、3B中的一个笔的传播光的行进方向(朝向摄像单元的传播光的光路)和另一个笔的传播光的行进方向重叠的情况下，线状像也重叠，所以不能确定2个笔3A、3B中的哪个是否存在于近前。但是，在本实施方式中，如图8所示，如果存在3个作为受光单元的摄像单元10、20、70，则能对各笔3A、3B使用基于不重叠的2个光路的摄像单元10、20、70求得各笔3A、3B的接触位置。此外，摄像单元70与摄像单元10、20相同，包括单元透镜71、可见光截止滤光片72、摄像元件73。

详细地，例如，在图8中，在笔3B存在于点P₃的情况下，通向摄像单元10的笔3A的光路和笔3B的光路重叠。在该情况下，笔3A的检测使用摄像单元20、70两者，而笔3B的检测使用摄像单元10、70。由此，光路不会重叠。

因此，即使2个笔3A、3B接触透明导光板1的任一场所，也能可靠地确定笔3A、3B的接触点的位置坐标。

此外，一般在存在M个作为被检测体的笔3的情况下，所需的探测单元的数量N成为：

N＝M+1。

另外，在设有至少3个作为探测单元的摄像单元10、20、70的情况下，也存在以下所示的优点。

即，在摄像单元是2个的情况下，当笔接触设有2个摄像单元的透明导光板1的边的附近时成为死角，有可能在2个摄像单元中探测不到。在该情况下，如果存在3个摄像单元，将其配设于例如三角形的顶点，则不会产生死角，即使笔接触透明导光板1的任一场所，也能可靠地确定该笔的接触点的位置坐标。

这样，在本实施方式中设有3个摄像单元。由此，关于2个笔各自，能使用不重叠的2个光路的摄像单元20、摄像单元70的组合、和摄像单元10、摄像单元70的组合求得各笔的接触位置。另外，在三角形的顶点配设3个摄像单元，由此不会产生死角，即使笔接触透明导光板1的任一场所，也能可靠地确定笔的接触点的位置坐标。

(变形例)

在本实施方式中，说明了具备3个摄像单元的构成，但是本发明可以具备4个以上的摄像单元。

在设置4个摄像单元的情况下，例如，如图9所示，考虑到配设于透明导光板1的四角。在具备4个摄像单元的情况下也与本实施方式同样，能准确地检测来自2个笔的输入。

并且，在本变形例中，例如当进行1个笔的检测时，能使用4个摄像单元10、20、70、80中的任2个摄像单元。这是因为也考虑到如下：例如在沿着透明导光板1的一边仅配置2个摄像单元的情况下，在笔的接触点离这些摄像单元远的情况下，信号质量劣化。因此，如本变形例那样在透明导光板1的四角配设摄像单元，由此在笔3的接触点离摄像单元10、20远的情况下，由接近笔3的摄像单元70、80检测，从而能不会导致信号质量劣化地进行检测。

此外，接近的判断能根据信号衰减量大或者小来判断。即，可以说信号衰减量越大越接近。

〔实施方式5〕

对本发明的其它实施方式进行说明。此外，在本实施方式中，对与上述实施方式1的不同点进行说明，因此为了便于说明，对与在实施方式1中说明的部件具有相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其说明。

如果基于图10至图12对本发明的其它实施方式进行说明则如下。

设于本实施方式的输入系统50’的笔输入装置40”如图10所示，在具备紧贴固定于透明导光板1’的背面的光学部件90(光路转换部)的方面和透明导光板1’的形状不同的方面与实施方式1的笔输入装置40不同。并且，本实施方式的笔输入装置40”的摄像单元10、20配设于光从光学部件90出射的位置。

另外，本实施方式的笔输入装置40”利用后述的光学部件90从透明导光板1’的背面向比透明导光板1’的背面更靠下方取出在透明导光板1’中传播的传播光的一部分。因此，不必如实施方式1那样在导光板中设置切口。即，透明导光板1’只要是能使光在内部传播的构成(结构)即可，不需要其他的加工。

光学部件90是配设于透明导光板1’的背面与后述的摄像单元10、20之间的透光材料。

图11是图10所示的切断线A－A’的向视截面图。图12是示出光学部件90的外形的图，

光学部件90的上表面(相邻面)平坦，如图11所示，粘接固定于透明导光板1’的背面。光学部件90为如下构成：从透明导光板1’的背面取出在透明导光板1’的内部传播的光，使取出的光向自身入射，耦合到内部而在内部传播。光学部件90和透明导光板1’的粘接方法没有特别限定，但是如上所述，从透明导光板1’取出光而使其向光学部件90入射，所以使用不妨碍上述光的方法或者材料来粘接固定。

光学部件90包含折射率与透明导光板1’相同或者比透明导光板1’高的材料。由此，能防止在透明导光板1’的内部传播的光在光学部件90和透明导光板1’的边界面反射而再次返回到透明导光板1’的内部，能提高来自透明导光板1’的光的取出效率。在本实施方式中，透明导光板1’包含玻璃，因此光学部件60包含折射率比玻璃高的高折射率玻璃、聚碳酸酯。由此，能从透明导光板1’有效地取出光，能使其入射到光学部件90内部。

此外，如上所述，本发明能由玻璃以外的材料构成透明导光板，例如在透明导光板是丙烯酸树脂的情况下，同样光学部件能包含丙烯酸树脂、高折射率玻璃、聚碳酸酯。

此外，在本实施方式中，光学部件90包含折射率比透明导光板1’高的材料，但是只要使得在透明导光板1’的内部传播的光不会在光学部件90和透明导光板1’的边界面反射而再次返回到透明导光板1’的内部即可，光学部件90可以包含具有与透明导光板1’相同的折射率的材料。

如图2和图3所示，光学部件90在与上表面相邻的端面的、接近透明导光板1’的角部的区域设有凹型的圆锥面状的切口90a。该切口90a的圆锥面和光学部件90的背面所成的角度(图2所示的γ)是45度以下，可选择30度、45度。可以对圆锥面状的切口90a实施镜面涂层(光路转换部)。

并且，如图11所示，在光学部件90的内部传播到达切口90a的光利用切口90a使其光路朝向光学部件90的下方、即光学部件90的背面变化。即，在透明导光板1’的内部传播的光朝向透明导光板1’的下表面的下方。

此外，在本实施方式中，切口90a构成为圆锥面状，但是本发明并不限于此，也可以构成为双曲面状或者多棱面状。

另外，在本实施方式中，光学部件90的形状从上表面侧观看时如图12所示，成为近似扇形的形状，但是并不限于此。

另外，光学部件90的制造方法并不特别限定，当进行塑料成型、玻璃成型时，能廉价地制造。

如图10所示，光学部件90配设于矩形的透明导光板1’的四角中的相邻的两角附近的背面。光学部件90的配设位置并不限于此。为了实现后述的检测方法，将2个摄像单元10、20相互分离地配设，所以只要与该摄像单元10、20的配设位置对应地将光学部件90配置于在透明导光板1’的内部传播的光最终分别入射到摄像单元的光的路径的中途即可。

摄像单元10、20配置于光学部件90的圆锥面状的切口90a的正下方，并配设于透明导光板1’的端部的相互分离的两个部位。另外，摄像单元10、20没有比透明导光板1’的触摸面更向上方突出。摄像单元10、20成为在透明导光板1’中不传播的光不耦合到摄像元件13、23的结构。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述的实施方式。在本权利要求所示的范围内能进行各种变更，使在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。

工业上的可利用性

本发明能提供给使用发光笔求得笔的坐标位置的所有种类的输入系统。

附图标记说明

1、1’ 透明导光板(导光部件)

1a、1a’、1a” 切口(光路转换部)

1b 孔

2 液晶显示面板(图像显示面板)

3、3A、3B 笔(发光部)

4a、4b 光束、

6 镜面涂层(光路转换部)

10、20、10’、20’、70、80 摄像单元(探测单元)

11、21 透镜

12、22 可见光截止滤光片

13、23 摄像元件

14、24 反射镜元件

14a、24a 圆锥面

14b、24b 圆筒面

15 线状像

16 扇形状

17 线状像

30 发光部

31 发光元件

32 导光部件

33 电源装置

34 控制装置

35 壳体

36 光扩散部件

40、40’、40” 笔输入装置(输入装置)

50 输入系统

60 遮光用部件

90 光学部件

90a 切口

Claims

1.一种输入系统，其特征在于，

具备：

导光部件；

2.根据权利要求1所述的输入系统，其特征在于，上述发光部接触上述导光部件而使光在上述导光部件中扩散辐射。

3.根据权利要求1或2所述的输入系统，其特征在于，上述导光部件具有一边，

上述探测单元至少设于上述导光部件的上述一边的两端。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的输入系统，其特征在于，在上述导光部件的端部设有向上述探测单元引导上述传播光的圆锥形的光路转换部。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的输入系统，其特征在于，

还具备具有多个像素的图像显示面板，