JP2012243201A - Display device with input function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力機能付表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device with an input function.
近年、タッチパネル入力やペン入力可能な携帯電子機器が広く普及している。これら入力方式はキーボードを廃し、表示領域を最大化するとともに表示の切り替えに対応しながら、誰もが簡便な操作で入力可能な装置となっている。したがって、小型でかつ多機能が要求される昨今の携帯電子機器には必須の入力技術となっている。特に、ペン入力方式は、日常で使い慣れたペンと紙の感覚で、指よりも正確で高速な入力操作が可能であることから、表示領域にサインや絵を描く際には不可欠な手段である。そのニーズはゲームや電子書籍等のパーソナル市場から、タブレット、CAD等のビジネス市場に至るまで多岐に渡る。 In recent years, portable electronic devices capable of touch panel input and pen input have become widespread. These input methods eliminate the keyboard, maximize the display area, and support display switching while allowing anyone to input with simple operations. Therefore, it has become an indispensable input technology for recent portable electronic devices that are small and require many functions. In particular, the pen input method is an indispensable means for drawing a sign or a picture in the display area because it can be input and operated more accurately and faster than a finger with a pen and paper feel that is familiar to everyday use. . The needs range from personal markets such as games and electronic books to business markets such as tablets and CAD.
また、今後、電子教科書のように、学校教育の現場でも大いに利用が期待されている。ペン入力方式の従来技術には、抵抗膜式、光学式、超音波式、電磁式等多くの種類があるが、それらの性能は夫々に一長一短がある。共通する課題はそれらの検出手段や実装構造が、表示体の配置に制約を与えたり、本体の厚みが増す(大型化する)ことである。また、将来、携帯電子機器は益々薄型化が進展するとともにフレキシブル化を目指す中で、従来の技術ではこれに応えて行くことが難しい。 In the future, it is expected to be used much in the field of school education like electronic textbooks. There are many types of conventional pen input systems, such as a resistive film type, an optical type, an ultrasonic type, and an electromagnetic type, but their performance has advantages and disadvantages. The common problem is that the detection means and the mounting structure limit the arrangement of the display body and increase the thickness of the main body (enlargement). In the future, portable electronic devices are becoming thinner and more flexible, and it is difficult to respond to them with conventional technology.
タッチパネルやペン入力の一般的な従来技術として、透明電極を用いた抵抗膜式と容量検出式がある。しかし、その透明電極の透過率や反射率によって表示コントラストが10%前後低下する。特に、携帯機器においては、電池寿命を延ばす目的から低消費電力の反射型表示体を使用することが多く、数%の透過率減少が表示品位を大きく低下させてしまう。 As a general prior art of touch panel and pen input, there are a resistance film type using a transparent electrode and a capacitance detection type. However, the display contrast is reduced by about 10% depending on the transmittance and reflectance of the transparent electrode. In particular, in portable devices, a reflective display with low power consumption is often used for the purpose of extending the battery life, and a decrease in transmittance of several percent greatly reduces the display quality.
表示性能の低下を防止する従来技術として、複数のLED光源とフォトセンサーを用いてペン入力位置を検出する光学式がある。しかし、この光学式は表示体の周辺にLEDやフォトセンサーを実装して光路を確保する必要があるため、表示領域が狭くなるとともに装置の厚みが増加してしまう。その他にも、超音波の戻り時間を計測して位置検出を行う超音波式もあるが、光学式と同様に、表示領域の狭小化と装置の厚みが増加する点に課題がある。 As a conventional technique for preventing a decrease in display performance, there is an optical type that detects a pen input position using a plurality of LED light sources and a photosensor. However, since this optical type needs to secure an optical path by mounting LEDs and photosensors around the display body, the display area becomes narrow and the thickness of the apparatus increases. In addition, there is an ultrasonic type that detects the position by measuring the return time of the ultrasonic wave. However, like the optical type, there is a problem in that the display area is narrowed and the thickness of the apparatus is increased.
特許文献1には、電磁式の位置検出装置の基本技術が開示されている。この技術は入力ペンから発生する磁界を複数のループアンテナで検出するもので、表示体の下部にアンテナ基板が設けられている。特許文献2には、入力ペンに内蔵した撮像素子と印刷された位置情報パターンを用いた光学式手段のドットパターン形成方法、そのデコード方法が記載されている。また、特許文献3には、符号化された位置情報パターンを形成した書き込み面と起動アイコンを有するノートパッド・シートの例が記載されている。
上記した従来技術において、表示領域(書き込み領域)上の座標位置を表す位置情報パターンは、表示領域と同一の領域に設けられている。このため、入力ペンを用いて表示領域に手書き入力を行う場合、その表示領域の周縁部分では入力ペンの撮像範囲から位置情報パターンが一部欠けてしまい、表示領域の周縁部分において位置情報の取得精度が低下するという問題がある。また、平面的な位置ずれだけでなく、表示面に対する入力ペンの傾き角度も大きく読み取りに影響する。入力ペンを表示面に対して大きく傾けてしまうと、所定領域の位置情報パターンを撮像することができず、正確な座標位置を検出することができなくなってしまう。 In the above-described conventional technology, the position information pattern indicating the coordinate position on the display area (writing area) is provided in the same area as the display area. For this reason, when handwritten input is performed on the display area using the input pen, a part of the position information pattern is missing from the imaging range of the input pen at the peripheral part of the display area, and the position information is acquired at the peripheral part of the display area. There is a problem that accuracy decreases. In addition to the planar positional deviation, the tilt angle of the input pen relative to the display surface greatly affects reading. If the input pen is greatly tilted with respect to the display surface, the position information pattern of the predetermined area cannot be imaged, and an accurate coordinate position cannot be detected.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、ペン入力(手書き入力)における表示領域周辺部の位置情報検出精度を向上することのできる入力機能付表示装置を提供することを目的の一つとしている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a display device with an input function that can improve the position information detection accuracy in the periphery of the display area in pen input (handwriting input). This is one of the purposes.
本発明の入力機能付表示装置は、平面上の座標位置を表す位置情報パターンを光学的に読み取る撮像素子を備えた位置情報読取手段と、複数の画素からなる表示領域に前記位置情報パターンが記録され、該位置情報パターンから読み取った符号に基づいて表示を行う表示手段と、を備え、前記位置情報パターンが、少なくとも前記表示領域からその周辺領域に拡張して設けられていることを特徴とする。 In the display device with an input function of the present invention, the position information pattern is recorded in a display area including a plurality of pixels, and a position information reading unit including an image sensor that optically reads a position information pattern representing a coordinate position on a plane. Display means for performing display based on a code read from the position information pattern, wherein the position information pattern is extended from at least the display area to its peripheral area. .
これによれば、位置情報パターンが少なくとも表示領域とその周辺領域に拡張して設けられていることから、位置情報読取手段により位置情報パターンを撮像して座標位置を読み取る際に、表示領域の周縁部分における位置情報パターンが途切れてしまうことが防止されるので、表示領域の周縁部分に対する位置情報読取手段による正確な位置情報を得ることができる。また、従来のように、表示手段の周辺にLEDやフォトセンサーを実装して光路を確保する必要がないので、表示領域の狭小化を防止することができるとともに、表示体の下部にアンテナ基板を設ける必要もないので装置の薄型化も図れる。 According to this, since the position information pattern is provided at least in the display area and its peripheral area, when the position information pattern is captured by the position information reading means and the coordinate position is read, the peripheral edge of the display area is displayed. Since the position information pattern in the portion is prevented from being interrupted, it is possible to obtain accurate position information by the position information reading means for the peripheral portion of the display area. Further, unlike the conventional case, it is not necessary to secure an optical path by mounting LEDs or photosensors around the display means, so that the display area can be prevented from being narrowed, and an antenna substrate is provided below the display body. Since it is not necessary to provide the device, the apparatus can be thinned.
また、前記位置情報パターンが、前記表示領域を有する表面以外の側面あるいは裏面、及びその両方に設定されたコマンド領域に設けられており、当該コマンド領域が位置情報パターンの座標点を少なくとも1つ含んでいる構成としてもよい。
これによれば、コマンド領域が位置情報パターンの座標点を少なくとも1つ含んでいることから、コマンド領域の選択位置ズレに対応することができる。
The position information pattern is provided in a command area set on a side surface or a back surface other than the front surface having the display area, and both, and the command area includes at least one coordinate point of the position information pattern. It is good also as the structure which has come out.
According to this, since the command area includes at least one coordinate point of the position information pattern, it is possible to cope with the selected position deviation of the command area.
また、前記位置情報読取手段が、前記位置情報パターンを撮像する撮像素子と、前記位置情報パターンに向けて光を照射する発光素子と、前記撮像素子により読み取った検出データを撮像素子により前記位置情報パターンを光学的に読み取る構成としてもよい。
これによれば、位置情報読取手段が撮像素子により位置情報パターンを光学的に読み取ることにより得た符号に基づいて、表示手段に手書き入力された表示領域への入力が行える。光学的に位置情報パターンを読み取ることにより、表示手段に位置情報読取手段が接触していない状態でも位置情報パターンを読み取ることが可能である。
In addition, the position information reading unit picks up the position information pattern by using the image pickup element, the light emitting element that emits light toward the position information pattern, and the detection information read by the image pickup element by the image pickup element. It is good also as a structure which reads a pattern optically.
According to this, based on the code obtained by the position information reading means optically reading the position information pattern with the image sensor, it is possible to input to the display area handwritten to the display means. By reading the position information pattern optically, the position information pattern can be read even when the position information reading means is not in contact with the display means.
また、前記位置情報パターンがM平面と呼ばれる2次元系列のパターンであって、第1仮想線パターンとこれに直交する第2仮想線パターンとのマトリクス交点の任意の位置に設けられたドットパターンによって構成されていてもよい。
これによれば、M平面の特性(一意な値)を利用して表示領域の位置を正確に把握することができる。
Further, the position information pattern is a two-dimensional pattern called an M plane, and is a dot pattern provided at an arbitrary position of a matrix intersection of the first virtual line pattern and the second virtual line pattern orthogonal thereto. It may be configured.
According to this, the position of the display area can be accurately grasped using the characteristic (unique value) of the M plane.
また、前記位置情報パターンが可視光を透過するとともに赤外光を吸収する構成としてもよい。
これによれば、表示手段の背景光(表示領域の画像)を除いて、位置情報パターンのみを検出することができるので、正確な位置情報を得ることができる。また、周囲の環境光(可視光など)によるSN比の低下を回避して位置情報パターンを読み取ることができる。
The position information pattern may transmit visible light and absorb infrared light.
According to this, since only the position information pattern can be detected except for the background light (image of the display area) of the display means, accurate position information can be obtained. Further, it is possible to read the position information pattern while avoiding a decrease in the SN ratio due to ambient ambient light (such as visible light).
また、前記位置情報パターンが、前記表示領域に表示される画像とは異なる波長領域の光を反射する構成としてもよい。
これによれば、表示手段の背景光(表示領域の画像)の影響を除いて位置情報パターンのみを検出することができるため、表示領域に対する位置情報読取手段の正確な位置情報を得ることができる。
The position information pattern may reflect light in a wavelength region different from that of the image displayed in the display region.
According to this, since only the position information pattern can be detected without the influence of the background light (image of the display area) of the display means, accurate position information of the position information reading means for the display area can be obtained. .
また、前記位置情報パターンが偏光反射により識別される構成としてもよい。
これによれば、例えば、それぞれ異なる反射率で反射する右円偏光や左円偏光、あるいはp偏光やs偏光を識別することにより、表示手段の背景光(表示領域の画像)を除いて、位置情報パターンのみを検出することができるので、正確な位置情報を得ることができる。
The position information pattern may be identified by polarized reflection.
According to this, for example, by identifying right circularly polarized light, left circularly polarized light, p-polarized light, and s-polarized light that are reflected with different reflectivities, the position of the display means is excluded except for the background light (image of the display area). Since only the information pattern can be detected, accurate position information can be obtained.
また、前記位置情報パターンが、凹凸状のドットパターンにより構成されていてもよい。
これによれば、凹凸状のドットパターンとそれ以外の平面領域とで位置情報読取手段から照射された光の反射光の戻り量が異なる。ドットパターンでは殆どの光が拡散するが、平面領域では殆どの光が透過する。このため、ドットパターン部分での反射光が多くなり、位置情報読取手段によって明るく良好な撮像が行える。
Further, the position information pattern may be constituted by an uneven dot pattern.
According to this, the return amount of the reflected light of the light irradiated from the position information reading means is different between the uneven dot pattern and the other planar region. Most of the light diffuses in the dot pattern, but most of the light passes through the planar area. For this reason, the reflected light increases at the dot pattern portion, and bright and good imaging can be performed by the position information reading means.
また、前記表示手段が電気泳動表示素子である構成としてもよい。
これによれば、外部からの給電を停止しても表示内容を維持することができるので、消費電力化が可能な入力機能付表示装置が得られる。
The display means may be an electrophoretic display element.
According to this, since the display content can be maintained even when power supply from the outside is stopped, a display device with an input function capable of reducing power consumption can be obtained.
また、前記表示手段が不揮発性表示素子である構成としてもよい。
これによれば、外部からの給電を停止しても表示内容を維持することができるので、消費電力化が可能な入力機能付表示装置が得られる。
The display means may be a nonvolatile display element.
According to this, since the display content can be maintained even when power supply from the outside is stopped, a display device with an input function capable of reducing power consumption can be obtained.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
[第1実施形態]
図1は、本発明の入力機能付表示装置の全体構成を示す平面図である。図2は、入力機能付表示装置の全体構成を示す斜視図である。
図1及び図2に示すように、入力機能付表示装置100は、電子ペン(位置情報読取手段)110と、表示本体(表示手段)120とを備え、表示本体120の表示面に対して電子ペン110を用いた手書き入力が可能な表示装置である。ここでは、表示本体120に電子ペン110の位置情報(時間変動における座標値)を検出する手段として位置情報パターン16を用いて、表示本体120の表示面に対する電子ペン110の接点の時系列データにより手書き情報を取得して表示する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a display device with an input function according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the overall configuration of the display device with an input function.
As shown in FIGS. 1 and 2, the display device with an
表示本体120は、表示体10とこれを保持するハウジング11とを備える。表示体10としては、記憶性表示素子である電気泳動素子を有する電気泳動ディスプレイ(Electrophoretic Display、以下「EPD」という)や、液晶装置、OLED等から適宜選択することができる。上記した各種表示体は、そのシール構造や駆動ICの実装等から、額縁と呼ばれる外周スペースが必要となる。図示は省略しているが、ハウジング11内には、表示体10の無線通信部、制御部、駆動制御部等が実装されている。
The display
表示体10は、その表示面を露出させた状態でハウジング11にはめ込まれており、表示面において複数の画素をマトリクス状に配列してなる表示領域5に対して電子ペン110により手書き入力が行えるように構成されている。表示体10には、表示領域5上での2次元的な座標を定義する位置情報パターン16が設けられている。位置情報パターン16は、黒丸で表す第1ドット16Aと線状部で表す第2ドット16Bとから構成されており、X方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線(第1仮想線パターン)17Aと、Y方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線(第2仮想線パターン)17Bとの交点に任意に設けられた上記ドット16A,16Bによって座標値を示すことで、表示領域5内での位置情報を得るためのパターンとされている。これにより、電子ペン110でハウジング11の各壁面上での任意の箇所を指定した際に、位置情報パターン16に基づいて指定位置の座標が得られる。
The
本実施形態では、表示体10の表示領域5に対応する部分だけでなく、表示領域5からその周辺領域にあたるハウジング11の表面11aまで拡張して位置情報パターン16が設けられている。つまり、表示体10の表示面と同一面上のハウジング11の表面11aにも、表示領域5上の位置情報パターン16が延長されて設けられている。
In the present embodiment, not only the portion corresponding to the
第1ドット16Aは符号「0」を示し、第2ドット16Bは符号「1」を示す。第1ドット16Aおよび第2ドット16Bからなる位置情報パターン16は、例えば7行×9列=63ドットのM平面(全体平面)を構成しており、各ドット16A,16BのピッチがXY座標の分解能となる。M平面における微小単位領域Aは、電子ペン110における撮像領域に対応し、この微小単位領域A内に散在する複数の第1ドット16A及び第2ドット16Bからなる部分パターン16aを電子ペン110で光学的に読み取ることで、任意の座標位置の位置情報が得られるようになっている。ここでは、微小単位領域A内に、縦3ドット、横2ドットの合計6ドットにより部分パターン16aが構成されている。この微小単位領域A内でのドット16A,16Bのぞれぞれの数や並びは任意であり、これらの数や位置関係によって得られる、M平面上において1つしかないこの数値を演算することで座標位置を導き出すことができる。
The
位置情報パターン16の形成方法としては、表示体10の表示面(表示領域5)やハウジング11の各壁面に直接印刷することによって形成してもよいし、PET等の材料からなる透明な樹脂フィルム12の一面側に位置情報パターン16が形成された透明導電膜を貼り付けるようにしてもよい。
The
このとき、表示品質に影響を与えないことと、表示画像や外装表面が背景ノイズとなって、電子ペン110において位置情報パターン16に基づく符号の読み取りエラーを生じさせないようにすることが重要である。その対策としては、後述する電子ペン110の光源(発光素子43)にLEDやレーザーダイオードを用い、さらに、可視光を透過するとともに赤外線帯域の光を吸収するインクを用いて位置情報パターン16を形成することで、可視光領域の透過率を下げることなく撮像画像のコントラストを高めることが可能である。これにより、表示体10の画像(背景光)の影響を除いて位置情報パターンのみを検出することが可能となるため、正確な位置情報を得ることができる。
At this time, it is important not to affect the display quality and to prevent the display image or the exterior surface from becoming background noise and causing the reading error of the code based on the
次に、位置情報パターン16について詳述する。
位置情報パターン16は、図1及び図2に示すごとく、M平面と呼ばれる2次元系列のパターンであり、互いに交差する方向に延在する仮想ラスター線17A,17Bの所定の交点位置に配置された複数のドット16A,16Bによって構成されている。つまり、位置情報パターン16内での微小単位領域Aにおけるドット16A,16Bの数や配置状態によって得られる2次元コードから、その2次元位置を一意的に定義するものである。ここで、M平面の微小単位領域Aにおける部分パターン16aから取得されるコード、つまりドット16A,16Bの数や配置位置等によって決定される電気信号によって、電子ペン110による指定位置(入力位置)が位置情報パターン16上のいずれの位置であることが一意的に決定される。
Next, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
具体的に、位置情報パターン16は、表示領域5に対応する15×17ビットからなるM平面を構成しており、各仮想ラスター線17A,17Bの交点の位置が表示体10の座標(各画素)と一致する。M平面では、電子ペン110における撮像領域(ウィンドウ)に対応する微小単位領域Aごとに、4×2ビットの部分パターン16aが付与されている。この部分パターン16aは位置情報パターン16の位置に応じてドットパターン(ドット16A,16Bのそれぞれの数、配置位置等)が異なるので、所定の微小単位領域Aの部分パターン16aを電子ペン110によって読み取ると、M平面全体において1つしかない値(座標位置)が得られる。
Specifically, the
ここで、M平面の平面サイズ(15×17ビット)について述べる。
有限体GF(q)で、最大周期長:n、平面サイズ:n1×n2、ウィンドウサイズ:k1×k2のM平面とすると、
Here, the plane size (15 × 17 bits) of the M plane will be described.
When the finite field GF (q) is an M plane having a maximum period length: n, a plane size: n 1 × n 2 , and a window size: k 1 × k 2 ,
したがって、本実施形態の位置情報パターン16では、GF(2)(符号[0]、[1])なので、
Therefore, in the
したがって、15×17ビットのM平面となる。
Therefore, the M plane is 15 × 17 bits.
このように、本実施形態では位置情報パターン16を設けることで、表示領域5内での座標ごとにその座標のみに対応した一意な座標情報が割り当てられている。座標情報は、表示領域5内での微小単位領域A(図1)内に散在させた複数のドット16A,16Bに符号化して割り当てられており、これら複数のドット16A,16Bからなる部分パターン16aを電子ペン110(図3)で光学的に読み取ることで、任意の座標位置情報が得られるようになっている。ここで、微小単位領域A内には第1ドット16Aのみ存在する場合や、第2ドット16Bのみが存在する場合もある。
Thus, in this embodiment, by providing the
具体的には、後述する電子ペン110を用いて位置情報パターン16の所定の微小単位領域Aを撮像し、当該領域における任意の交点位置に配置されたドット16A,16Bのそれぞれの数や配置状態から所定のビット数をとってデジタルコードを取得する。これは、M平面上の位置を表す部分コードであるので、これをテーブル変換によって対応する座標に変換する。図1では、3箇所の微小単位領域Aの位置を点線で囲って示してある。したがって、この値を逆算あるいは参照テーブルを対比することで、一意的に指定位置の座標が決定する。そして、電子ペン110で読み取ったデータを無線あるいは光通信等で、電子ペン110から表示体10側の電子回路部品(無線回路、制御部)に送信して、表示体10における対応画素を点灯すれば手書き入力が可能である。
Specifically, a predetermined minute unit area A of the
次に、電子ペンの概略構成について述べる。
図3は、本発明に係る電子ペンの概略構成を示す図である。
図3に示すように、電子ペン110は、細棒状のペン型ケース41の内部にコリメータレンズ42、発光素子43、撮像素子44、電子回路部品45、電池46等を具備して構成されている。発光素子43としては、発光ダイオード(LED)あるいはレーザーダイオード(半導体レーザー)が適する。撮像素子44としては、位置情報パターン16の微小単位領域Aの部分パターン16aを撮像して記録することのできるCCDカメラあるいはCMOSセンサーが用いられる。これら半導体センサーの光感度は600nm付近にピークがあり、外光や表示画像の光の影響を抑えるために赤外領域の発光素子43を使用してもよい。この場合は、赤外光線を透過して可視光線を遮光する赤外光透過フィルタをコリメータレンズ42とともに配置することにより、位置情報パターン16以外の背景光(表示画像)を除去することができる。その結果、表示体10における表示領域5上での電子ペン110による正確な位置情報を得ることができる。
また、焦電効果によって赤外線を含む光を検出する焦電素子を使用しても良い。
Next, a schematic configuration of the electronic pen will be described.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the electronic pen according to the present invention.
As shown in FIG. 3, the
A pyroelectric element that detects light including infrared rays by the pyroelectric effect may be used.
電子回路部品45は、発光、撮像および検出演算処理を実行するCPUなどの画像処理手段、検出データを本体に送信する無線回路等を備える。
電子ペン110の電源は、ペン型ケース41内に取り付けられる電池46から供給されるようになっている。
発光素子43は常に点灯させておく必要はなく、電子ペン110の走査スピードや撮像素子44による撮像タイミングなどから、表示体10の表示領域5に向けてパルス的に照明し、表示体10の照明(背景輝度)に応じて発光時間や消費電力を制御する。
ここで、前回の照明時における撮像素子44によって得た情報を次回の照明時にフィードバックすれば、さらにSN比が改善する。
The
The power of the
The
Here, if the information obtained by the
以上述べたように、本実施形態では、表示領域5からその周辺領域のハウジング11の表面11aにまで位置情報パターン16が拡張されて設けられていることから、表示領域5の周縁における所定箇所を電子ペン110で指定した場合には、表示領域5の周縁とその外側の領域に亘って存在する位置情報パターン16の所定領域(電子ペン110の撮像領域に対応する微小単位領域A内の部分パターン)を読み取ることにより座標を算出する。
つまり、電子ペン110によって表示領域5の周縁位置を指定(撮像)する際、その部分での位置情報パターン16が一部欠けることがなく、表示領域5の周縁における正確な座標位置情報を取得することができる。この結果、表示領域5の周縁部分を含む全体で、電子ペン110によって一定の位置検出精度が得られる。
As described above, in the present embodiment, since the
That is, when the peripheral position of the
したがって、電子ペン110で表示領域5上の微小単位領域A内の部分パターン16aを読み取りながら座標を算出し、その情報を無線等の手段で表示本体120に送り、電子ペン110から入力された位置情報に基づいて表示領域5にペン先の軌跡を表示することで、手書き入力が可能となる。
Therefore, the coordinates are calculated while reading the
また、電子ペン110が傾いてペン先が表示体10側ではなく外側のハウジング11側に向いた場合でも、表示領域5の周縁とその外周を含む微小単位領域Aにおける部分パターン16aを読み取って、正確な座標位置情報を得ることができる。
Further, even when the
また、本実施形態によれば、表示領域5の周辺にまで位置情報パターン16が拡張されて設けられているので、表示領域5の枠外まで電子ペン110を走査することで仮想入力領域を形成することが可能である。これは、画像をズームアップ表示したときに大変有効な機能である。
Further, according to the present embodiment, since the
このように、表示領域5全体での位置検出精度を高めるとともにハウジング11全体に入力機能を持たせることにより、入力機能付表示装置100としての携帯機器の用途や応用市場を拡大させることに寄与する。手書きの利便性を生かしつつ、機器本体の薄型化を損なわずに高機能な装置が得られる。また、デジタルコンテンツの情報入出力システムに対してアナログ的な情報入出力を容易にし、情報処理の可能性を拡大することができる。
In this way, by increasing the position detection accuracy in the
なお、本実施形態では、位置情報パターン16を構成するドット16A,16Bの数を、説明上少ないドット数で示したが、実際には数百×数百ドットのドットパターンからなるM平面が必要であり、微小単位領域A内の部分パターン16aでも少なくとも数十×数十ドットを有する。
In the present embodiment, the number of
具体的に、実際の表示領域5では、256×256以上の画素数、6×6ドット以上の微小単位領域Aが必要である。必要な画素数は、微小単位領域Aのドット数に対応する。また、1つの画素に対して位置情報パターン16により多くのビット数情報を付与することができれば、微小単位領域Aの大きさ、つまり、電子ペン110による撮像領域の大きさをより小さくすることができる。こうすることで電子ペン110の小型化が図れる。
Specifically, in the
また、符号[0]、「1」を示すドットパターンは、一例であり、様々な形状や組み合わせを選択可能である。例えば、ドット16A,16Bの大きさや形状の違い、ドット16A,16Bの向きによって符号[0]、「1」を識別したり、三角形状のドットを利用して、その向きや大きさ等によって符号[0]、「1」を識別しても良い。また、仮想ラスター線とドットとの相対位置で符号化するなどの方法を利用することも可能である。こうしたドットパターンの形状や種類、デコード方法については本実施形態では特に言及しない。
Further, the dot patterns indicating the codes [0] and “1” are merely examples, and various shapes and combinations can be selected. For example, the codes [0] and “1” are identified by the difference in size and shape of the
図4は、実施例1における位置情報パターンの概略構成を示す図であって、コマンドキーに対応する位置情報パターンを示す。図5は、実施例1における入力機能装置の概略構成を示す斜視図である。図6は、実施例1における入力機能付表示装置の湾曲状態を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the position information pattern in the first embodiment, and shows the position information pattern corresponding to the command key. FIG. 5 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the input function device according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a curved state of the display device with an input function according to the first embodiment.
図4及び図5に示すように、本実施例では、ハウジング11の表面11a以外の各壁面(Y側面11b、X側面11c、裏面11d)にも、各壁面上での2次元的な座標を定義する位置情報パターン16が設けられている。ここで、各壁面において位置情報パターン16が全て一連のパターンとなっていてもいいし、壁面ごとに個別の位置情報パターン16が設けられていても良い。このため、表示領域5上の位置情報パターン16と同一工程で形成してもいいし、別工程で形成することもできる。
As shown in FIGS. 4 and 5, in this embodiment, two-dimensional coordinates on each wall surface are also applied to each wall surface (
位置情報パターン16が設けられたハウジング11の各壁面上には、実行機能別に複数のコマンドキーC(C1〜C4)が設定されている。具体的には、ハウジング11の表面11aにはコマンドキーC1、Y側面11bにはコマンドキーC2、X側面11cにはコマンドキーC3、裏面11dにはコマンドキーC4が設定されている。各コマンドキーC1〜C4の実行機能としては、例えば、コマンドキーC1が電源スイッチ、コマンドキーC2が上下カーソルキー、コマンドキーC3が画面輝度調整キー、コマンドキーC4が検索等のファンクションキーなどのように割り当てることができる。使用頻度の少ないコマンドキーCをハウジング11の側面11b、11cや裏面に配置することで、表面11aのスペース効率が向上する。
On each wall surface of the
電子ペン110で各コマンドキーC1〜C4上での任意の箇所を指定した場合には、それぞれに設けられた位置情報パターン16に基づいて指定位置の座標が得られる。ここで、の各壁面上の位置情報パターン16が存在する任意の領域に設定されたコマンドキーC1〜C4は、位置情報パターン16の座標点を少なくとも1つ含んでいれば良い。コマンド領域が位置情報パターンの座標点を少なくとも1つ含んでいれば、コマンド領域の選択位置ズレに対応することができる。
また、コマンドキーC1〜C4は機械的接点が不要であるため、印刷やシール等の貼り付け等により自由な形状に容易に形成することができる。
When an arbitrary place on each of the command keys C1 to C4 is designated with the
Further, since the command keys C1 to C4 do not require mechanical contacts, they can be easily formed into a free shape by printing, pasting a seal or the like.
また、位置情報パターン16と、コマンドキーC1〜C4の外観との識別は、反射波長の異なるインクの選定や光学フィルタ等を用いる方法がある。また、コマンドキーC1〜C4の代わりに、更なる表示体を配置してアイコンにすることも可能である。電子ペン110でコマンドキーCやアイコンを入力できる構成とすることで、手書き入力中に電子ペンを置いたり持ち替えたりすることなく、スムーズな入力操作をすることができる。これは、ユーザーの思考や作業スピードを損なわないという効果も高い。
The
また、裏面11dにペン入力すると、表示領域5に表示された映像に登場する対象物の背面へ入力したことにする等の機能拡張が考えられる。例えば、表示本体120でサッカーゲームの実行中、後方の人物がシュートするなどの3次元的なマンマシンインターフェイスが実現する。こうした入力手段を、従来のタッチパネルやペン入力手段を用いて実現するには、部材の配置スペースの確保やコスト増加の点で課題があったが、本実施形態の構成であれば、機械的な追加部品がほとんどなく、製造工程の最終段階で位置情報パターン16を追加することができるため、薄型、低コストで製造管理も容易となる。
In addition, when a pen input is made on the
また、図6に示すように、表示本体120がフレキシブル性を有する構成とされていてもよく、湾曲姿勢で使用したい場合に好適である。
Moreover, as shown in FIG. 6, the display
また、位置情報パターン16に偏光や散乱等の光学的処理を施すことで、表示領域5の映像と位置情報パターン16とを識別することができる。偏光や散乱等の光学的処理は、多層膜、フォトニック結晶、MOSアイ構造等を選択できる。
以下に偏光処理、散乱処理を施した位置情報パターンの各実施例について述べる。
Further, by performing optical processing such as polarization and scattering on the
Examples of position information patterns subjected to polarization processing and scattering processing will be described below.
図7は、実施例2における位置情報パターンの概略構成を示す図である。
図7に示すように、本実施例における位置情報パターン18は、偏光特性を有する点において先の実施形態と異なっている。
本実施例における位置情報パターン18は、X方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線17Aと、Y方向へ所定ピッチで配列された複数の仮想ラスター線17Bとの交点のうち、任意の箇所に、第1ドット18Aおよび第2ドット18Bが配置されている。第1ドット18Aは、右円偏光を反射する偏光パターンであって符号[1]を表している。第2ドット18Bは、左円偏光を反射する偏光パターンであって符号[0]を表している。これら第1ドット18Aおよび第2ドット18Bによって構成される位置情報パターン18は、表示領域5に表示される画像とは異なる波長領域の光を反射するもので、コレステリック材料を用いた印刷によって形成することが可能である。または、雲母のような複屈折を有する物質、材料を貼り付けることによって形成してもよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a position information pattern in the second embodiment.
As shown in FIG. 7, the
The
電子ペン110に設けられた発光素子43からの光50は、発光素子43の前面側に設けられた偏光フィルタ51により右偏光となって位置情報パターン18を照射し、第1ドット18Aにて反射される。この反射光52は、右偏光のまま電子ペン110に戻り、撮像素子44に読み取られる。
The light 50 from the
一方、位置情報パターン18の存在しない領域に照射された光50は、鏡面反射して左偏光に変化する。この反射光53は偏光フィルタ51でカットされて、撮像素子44には達しない。このようにして、表示面と位置情報パターン18との識別が可能である。
On the other hand, the light 50 irradiated to the region where the
また、表示面に対する電子ペン110の角度が指定されれば、円偏光を使用せず、P偏光、S偏光を用いても識別が可能である。この場合、フォトニック結晶や誘電体多層膜で位置情報パターンを形成することができる。
また、ワイヤグリッド等による反射偏光パターンも同様のパターニングで形成することが可能である。
In addition, if the angle of the
Further, a reflective polarization pattern using a wire grid or the like can be formed by the same patterning.
図8は、実施例3における位置情報パターンの概略構成を示す図である。
図8に示すように、本実施例における位置情報パターン19は、凹凸面からなるドットにより構成されている点において先の実施形態と異なっている。
ドット19Aは、表示体10の表示面やハウジング11の表面に、化学研磨等を用いて形成された数十ミクロン〜数百ミクロンの凹凸面からなる。ドット19A以外の表面は平面(平面62)となっている。したがって、この凹凸面からなるドット19Aに対して電子ペン110の発光素子43からの光60が照射されると、位置情報パターン19のドット19Aにおいてその大部分が拡散し、一部が透過する。ここで、ドット19Aにおける反射光がガウシアン分布に近くなるような凹凸面にすることが好ましい。
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of a position information pattern in the third embodiment.
As shown in FIG. 8, the
The
一方、電子ペン110から平面62に照射された光60の大部分は透過し、一部が入射角と対称方向に反射される。ただし、位置情報パターン19が形成された面の法線方向に対して、電子ペン110から照射された光60の入射角度が大きいと、平面62において全反射する場合もある。このため、入射光60の照射方向に反射して戻る全反射光、つまり、電子ペン110へと戻る光の光量はドット19Aと平面62とでは大きく異なり、ドット19Aからの反射光の方が平面62からの反射光よりも多くなる。したがって、位置情報パターン19のドット19Aが上記した電子ペン110における撮像素子44において明るい画像として検出(撮像)される。
On the other hand, most of the light 60 irradiated on the
上記した実施例1,2では、新たな部材を設けることなく、位置情報パターン18,19をパターニングやエッチング等を用いて容易に形成することができる。このため、表示領域とその周辺領域に形成する位置情報パターン18,19をシームレスにパターン形成することができる。位置情報パターン18,19のパターニングは、表示体10の表示領域5やハウジング11の表面11aだけでなく、ハウジング11の側面11b、11cや裏面11dにも延長して形成することが可能であり、位置情報パターン16の形成領域(入力範囲)をハウジング11の全表面にまで拡張させることができる。
In the first and second embodiments described above, the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
例えば、先の実施形態では、電気泳動素子を用いた電気泳動表示装置を表示体10として採用していたが、これに限定されることはなく、不揮発性表示装置を用いることが可能である。これにより、外部からの給電を停止しても表示内容を維持することができるので、消費電力化が可能な入力機能付表示装置が得られる。
For example, in the previous embodiment, an electrophoretic display device using an electrophoretic element has been adopted as the
5…表示領域、10…表示体、11a…表面、11b…側面、11d…裏面、16,18,19…位置情報パターン、16A,19A…ドット、17A…仮想ラスター線(第1仮想線パターン)、17B…仮想ラスター線(第2仮想線パターン)、43…発光素子、44…撮像素子、50,60…光、52,53…反射光、62…平面、100…入力機能付表示装置、110…電子ペン(位置情報読取手段)、120…表示本体(表示手段) 5 ... display area, 10 ... display body, 11a ... front surface, 11b ... side surface, 11d ... back surface, 16, 18, 19 ... position information pattern, 16A, 19A ... dot, 17A ... virtual raster line (first virtual line pattern) , 17B ... virtual raster line (second virtual line pattern), 43 ... light emitting element, 44 ... imaging element, 50, 60 ... light, 52, 53 ... reflected light, 62 ... plane, 100 ... display device with input function, 110 ... Electronic pen (position information reading means), 120 ... Display body (display means)
Claims (10)
複数の画素からなる表示領域に前記位置情報パターンが記録され、該位置情報パターンから読み取った符号に基づいて表示を行う表示手段と、を備え、
前記位置情報パターンが、少なくとも前記表示領域からその周辺領域に拡張して設けられている
ことを特徴とする入力機能付表示装置。 Position information reading means including an image pickup device that optically reads a position information pattern representing a coordinate position on a plane;
The position information pattern is recorded in a display area composed of a plurality of pixels, and includes display means for performing display based on a code read from the position information pattern,
The display device with an input function, wherein the position information pattern is extended from at least the display area to a peripheral area thereof.
ことを特徴とする請求項1に記載の入力機能付表示装置。 The position information pattern is provided in a command area set on a side surface or a back surface other than the front surface having the display area, and both, and the command area includes at least one coordinate point of the position information pattern. The display device with an input function according to claim 1.
前記位置情報パターンを撮像する撮像素子と、
前記位置情報パターンに向けて光を照射する発光素子と、
前記撮像素子により読み取った検出データを撮像素子により前記位置情報パターンを光学的に読み取る
ことを特徴とする請求項1または2に記載の入力機能付表示装置。 The position information reading means is
An image sensor that images the position information pattern;
A light emitting element that emits light toward the position information pattern;
3. The display device with an input function according to claim 1, wherein the position information pattern is optically read by the image pickup device based on the detection data read by the image pickup device.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 The position information pattern is a two-dimensional pattern called an M plane, and is constituted by a dot pattern provided at an arbitrary position of a matrix intersection between a first virtual line pattern and a second virtual line pattern orthogonal to the first virtual line pattern. The display device with an input function according to claim 1, wherein the display device has an input function.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 5. The display device with an input function according to claim 1, wherein the position information pattern transmits visible light and absorbs infrared light.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the position information pattern reflects light in a wavelength region different from that of an image displayed in the display region.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 The display device with an input function according to claim 1, wherein the position information pattern is identified by polarization reflection.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 The display device with an input function according to any one of claims 1 to 6, wherein the position information pattern is configured by an uneven dot pattern.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 The display device with an input function according to any one of claims 1 to 8, wherein the display means is an electrophoretic display device.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の入力機能付表示装置。 The display device with an input function according to claim 1, wherein the display unit is a non-volatile display device.
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