JP2010287225A - タッチ式入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、タッチ式入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のタッチ式入力装置は、赤外光を出射する赤外光源モジュールと、第一偏光板と、応力感知プレートと、第二偏光板と、赤外カメラモジュールと、影像プロセッサーと、備え、第一偏光板は赤外光を第一偏光光に変換し、応力感知プレートは、接触による外力によって内部応力が発生し、内部応力が発生した応力感知プレートに入射する第一偏光を複屈折させ、第二偏光板は、第一偏光板の偏光方向に直交する偏光方向を有し、赤外カメラモジュールは、第二偏光板を介して干渉ストライプを撮像し、影像プロセッサーは、赤外カメラモジュールに接続されると共に赤外カメラモジュールからの撮像された影像信号を受信し、且つ影像信号に対して処理することにより、応力感知プレート上の接触位置及び接触軌跡を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチ式入力装置に関するものである。

情報機器にタッチパネルを備えることで入力操作が容易になるため、携帯電話、カメラ、パソコン、撮像装置などのタッチパネル付きの情報機器が普及しつつある。

タッチパネルは、作動原理によって抵抗式、静電容量式、光学式、超音波式等の種類に分類される。従来の通常のタッチパネルは、抵抗式及び静電容量式であるので、全てのパネルに感応回路を設置する必要がある一方、多点同時接触が検出できず、且つ周辺電界の影響を受け易いので、感応精確度が低下する。

本発明の目的は、前記問題点を解決し、多点同時接触を検出することができ、且つ高い感応精確度を有するタッチ式入力装置を提供することである。

本発明に係るタッチ式入力装置は、赤外光を出射する赤外光源モジュールと、前記赤外光源モジュールから遠ざかる方向に前記赤外光の出射方向に沿って順次に配置される第一偏光板及び応力感知プレートと、第二偏光板と、赤外カメラモジュールと、影像プロセッサーと、備え、前記第一偏光板は、前記赤外光を第一偏光光に変換し、前記応力感知プレートは、前記第一偏光板と前記第二偏光板との間に配置され、接触による外力によって内部応力が発生し、内部応力が発生した前記応力感知プレートに入射する前記第一偏光を複屈折させ、前記第二偏光板は、前記第一偏光板の偏光方向に直交する偏光方向を有し、前記赤外カメラモジュールは、前記第二偏光板を介して前記応力感知プレートにおける前記応力発生の箇所に対応する位置で干渉ストライプを撮像、前記影像プロセッサーは、前記赤外カメラモジュールに接続されていると共に、前記赤外カメラモジュールからの撮像された影像信号を受信し、且つ前記影像信号を処理することにより、前記応力感知プレート上の前記接触の位置及び前記接触の軌跡を検出することを特徴とする。

本発明に係るタッチ式入力装置においては、第一偏光板により偏光された赤外光が、接触による外力によって内部応力が発生した応力感知プレートに入射して、複屈折し、赤外カメラモジュールが、前記第一偏光板の偏光方向に直交する偏光方向を有する第二偏光板を介して、前記接触点に対応する位置で干渉ストライプを有する影像信号を呈し、影像プロセッサーが、前記赤外カメラモジュールからの影像信号を処理して、前記応力感知プレート上の具体的な前記接触の位置及び前記接触の軌跡を識別することによって、タッチ式入力が実現される。本発明に係るタッチ式入力装置によれば、接触位置及び接触軌跡を正確に検出することができ、且つ多点接触を実現することができる。

本発明の第一実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図である。 図１に示すタッチ式入力装置の平面図である。 本発明の第二実施形態に係るタッチ式入力装置の断面図である。 図３に示すタッチ式入力装置の平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明の第一実施形態に係るタッチ式入力装置１００は、赤外光源モジュール１１０と、第一偏光板１２０と、応力感知プレート１３０と、２つの赤外カメラモジュール１４０と、２つの第二偏光板１５０と、影像プロセッサー１６０と、を備える。

前記赤外光源モジュール１１０は、赤外光を出射する。本実施形態において、前記赤外光源モジュール１１０は、四つの赤外光源１１１及び１つの導光板１１２を備える。前記赤外光源１１１は、例えば、赤外発光ダイオード又は赤外レーザーダイオードである。前記導光板１１２は、直方体であって、互いに対向する出射面１１２１及び底面１１２２と、前記出射面１１２１と前記底面１１２２とを連結する入射面１１２３と、を備える。前記底面１１２２には、光を乱反射させるドットパターンが設けられる。前記四つの赤外光源１１１は、前記入射面１１２３に平行するように配置され、各々の赤外光源１１１の出射面は、前記入射面１１２３に対向する。前記導光板１１２の形状は、直方体に限定されるものではなく、円柱、多角柱又は円錐台などであることができる。

前記赤外光源１１１の出射面から出射する赤外光は、前記導光板１１２の前記入射面１１２３に入射し、且つ前記底面１１２２のドットパターンのドット部分によって乱反射されて、前記出射面１１２１から均一に外部に出射する。

前記赤外光源モジュール１１０は、前記第一実施形態の構造に限定されるものではなく、各々の赤外光源の出射面が前記第一偏光板１２０に対向するならば、複数のアレイに配列される複数の赤外光源を備えることができる。

前記第一偏光板１２０は、前記赤外光源モジュール１１０と前記応力感知プレート１３０との間に配置されて、前記導光板１１２の出射面１１２１から出射する赤外光を偏光赤外線に変えることに用いられる。

前記応力感知プレート１３０は、接触による外力によって内部応力が発生するプラスチックシート又はガラスなどの等方性の透光材料からなり、前記第一偏光板１２０の前記赤外光源モジュール１１０から離間する片側に配置される。本実施形態において、前記応力感知プレート１３０は、矩形であって、互いに対向する接触面１３１及び背面１３２を備え、前記背面１３２は、前記第一偏光板１２０に対向する。物体が前記接触面１３１に接触すると、前記接触面１３１に印加される圧力によって、前記応力感知プレート１３０内部の前記接触が発生した点に対応する位置に応力が発生するため、前記応力感知プレート１３０は一時的に異方性を示し、光の複屈折が起こる。

前記２つの赤外カメラモジュール１４０は、前記接触面１３１の同じ側の２つの頂角の上方に設置される。前記２つの赤外カメラモジュール１４０の視野１４１はスーパーインポーズして前記接触面１３１全体を覆う。前記赤外カメラモジュール１４０と前記接触面１３１との間の距離は、前記接触面１３１の面積によって決まる。前記接触面１３１の面積が大きければ大きいほど、前記距離も大きい。前記赤外カメラモジュール１４０の数量は、２つに限定されるものではなく、２つ以上であることができ、具体的な数量は、前記接触面１３１の面積及び前記赤外カメラモジュール１４０の視野１４１の広さによって決まる。前記接触面１３１の面積が大きければ大きいほど、必要とする赤外カメラモジュール１４０の数量も多くなり、前記赤外カメラモジュール１４０の視野１４１が狭ければ狭いほど、必要とする赤外カメラモジュール１４０の数量も多くなる。前記赤外カメラモジュール１４０は、例えば、広角タイプの赤外カメラモジュールであって、その視野は９０度〜１２０度である。

前記２つの第二偏光板１５０は、それぞれ対応する赤外カメラモジュール１４０と前記接触面１３１との間に配置され、具体的には、それぞれ対応する赤外カメラモジュール１４０の前に配置される。前記第二偏光板１５０の偏光方向と前記第一偏光板１２０の偏光方向は互いに直交する。他の実施形態において、前記第二偏光板１５０は、前記赤外カメラモジュール１４０の内部に取り付けることもできる。

前記赤外光源モジュール１１０から出射する赤外光は、前記第一偏光板１２０を介して前記第一偏光板１２０の偏光方向と同じ偏光方向の偏光赤外線に変換され、該偏光赤外線が応力が発生しなかった前記応力感知プレート１３０を通過しているときは、光線の複屈折が起こらないため、前記赤外カメラモジュール１４０は前記第二偏光板１５０を介して干渉ストライプを撮像する。しかし、前記接触面１３１に接触による外力が印加されて、前記応力感知プレート１３０内部の前記接触点に対応する位置に応力が発生すると、前記応力感知プレート１３０に入射した前記偏光赤外線は、応力によって複屈折され、且つ異なる振動方向を有する２つの光線に分かれ、前記２つの光線が前記第二偏光板１５０を通して偏光干渉を発生させ、前記赤外カメラモジュール１４０は、前記第二偏光板１５０を介して前記接触点に対応する位置で干渉ストライプを撮像する。

前記影像プロセッサー１６０は、前記２つの赤外カメラモジュール１４０に接続され、前記２つの赤外カメラモジュール１４０からの影像信号を受信する。前記影像プロセッサー１６０は、前記影像信号を処理することにより、前記接触面１３１上の具体的な接触位置を検出することができ、且つ接触位置が移動する際、接触軌跡も検出することができる。従って、前記タッチ式入力装置１００は、多点同時接触及び接触軌跡を識別することができる。

図３及び図４を参照すると、前記第一実施形態に係るタッチ式入力装置１００に比べて、本発明の第二実施形態に係るタッチ式入力装置２００では、赤外光源モジュール２１０の導光板２１２の底面２１２２に、前記底面２１２２から出射する光線を反射するために用いられる反射板２１３が設けられ、前記導光板２１２は、その出射面２１２１と底面２１２２とを連結しており且つ互いに対向する２つの入射面２１２３を有し、前記２つの入射面２１２３には、それぞれ四つの赤外光源２１１が対向して配置され、１つの赤外カメラモジュール２４０は、応力感知プレート２３０の接触面２３１の中心軸線上に配置され、１つの第二偏光板２５０は、前記応力感知プレート２３０と前記赤外カメラモジュール２４０との間に配置され、前記赤外カメラモジュール２４０の視野は前記接触面２３１の全体を覆う。

本発明のタッチ式入力装置においては、第一偏光板により偏光化された赤外光が、接触による外力によって内部応力が発生した応力感知プレートに入射して、複屈折され、赤外カメラモジュールが、前記第一偏光板の偏光方向に直交する偏光方向を有する第二偏光板を介して、前記接触の箇所に対応する位置で干渉ストライプを有する影像信号を呈し、影像プロセッサーが、前記赤外カメラモジュールからの影像信号を処理して、前記応力感知プレート上の具体的な接触位置及び接触軌跡を識別することによってタッチ式入力が実現される。本発明のタッチ式入力装置は、接触位置及び接触軌跡を正確に検出することができ、且つ多点接触を実現することができる。

以上本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種種変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１００，２００ タッチ式入力装置
１１０，２１０ 赤外光源モジュール
１１１，２１１ 赤外光源
１１２，２１２ 導光板
１２０ 第一偏光板
１３０，２３０ 応力感知プレート
１３１，２３１ 接触面
１３２ 背面
１４０，２４０ 赤外カメラモジュール
１４１ 視域
１５０，２５０ 第二偏光板
１６０ 影像プロセッサー
１１２１，２１２１ 出射面
１１２２，２１２２ 底面
１１２３，２１２３ 入射面

Claims (5)

1. 赤外光を出射する赤外光源モジュールと、前記赤外光源モジュールから遠ざかる方向に前記赤外光の出射方向に沿って順次に配置される第一偏光板及び応力感知プレートと、第二偏光板と、赤外カメラモジュールと、影像プロセッサーと、を備えるタッチ式入力装置であって、
   前記第一偏光板は、前記赤外光を第一偏光光に変換し、
   前記応力感知プレートは、前記第一偏光板と前記第二偏光板との間に配置され、接触による外力によって内部応力が発生し、前記内部応力が発生した前記応力感知プレートに入射する前記第一偏光光を複屈折させ、
   前記第二偏光板は、前記第一偏光板の偏光方向に直交する偏光方向を有し、
   前記赤外カメラモジュールは、前記第二偏光板を介して前記応力感知プレートにおける前記内部応力の発生箇所に対応する位置で干渉ストライプを撮像し、
   前記影像プロセッサーは、前記赤外カメラモジュールに接続されると共に、前記赤外カメラモジュールから撮像された影像信号を受信し、且つ前記影像信号を処理することにより、前記応力感知プレート上の前記接触の位置及び前記接触の軌跡を検出することを特徴とするタッチ式入力装置。
2. 前記応力感知プレートは、互いに対向する接触面及び背面を備え、前記背面は、前記第一偏光板に対向し、前記接触面の上方には前記赤外カメラモジュールが配置され、前記第二偏光板は、前記接触面と前記赤外カメラモジュールとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のタッチ式入力装置。
3. 前記赤外カメラモジュールの数量は１つであって、前記１つの赤外カメラモジュールは、前記接触面の中心軸線上に配置され、前記１つの赤外カメラモジュールの視野は、前記接触面の全体を覆うことを特徴とする請求項２に記載のタッチ式入力装置。
4. 前記赤外カメラモジュールの数量は複数であって、前記複数の赤外カメラモジュールの視野はスーパーインポーズして前記接触面の全体を覆うことを特徴とする請求項２に記載のタッチ式入力装置。
5. 前記接触面は矩形であって、前記赤外カメラモジュールの数量は２つであって、前記２つの赤外カメラモジュールは、前記接触面の同じ側の２つの頂角の上方にそれぞれ設置されることを特徴とする請求項４に記載のタッチ式入力装置。

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