JP2014021790A - Coordinate input device, coordinate detection method and coordinate input system - Google Patents

Coordinate input device, coordinate detection method and coordinate input system Download PDF

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Nobuo Ogata
伸夫 緒方
Noriaki Okada
訓明 岡田
Tsuneo Fujiwara
恒夫 藤原
Makoto Horiyama
真 堀山
Naoki Shiba
直樹 芝
Akiko Kobayashi
章子 小林
Masaki Nakano
正貴 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coordinate input device, a coordinate detection method and a coordinate input system using a light guide member capable of efficiently detecting the coordinate positions of a non-light emitting object to be detected such as the finger and a light emitting object to be detected such as a light emitting pen.SOLUTION: A coordinate input device 3A includes: a light guide plate 10; a light guide unit 4A connected to the edge of the light guide plate 10 for illuminating the inside of the light guide plate 10; and two imaging units 20 and 30 for detecting the traveling direction of propagating lights propagating inside the light guide plate 10 generated when a finger 8 and a light emitting pen 9 are brought into contact with the light guide plate 10, in which the position coordinates of a contact point are obtained by a triangulation method on the basis of the detection of the traveling direction of the propagating lights by the imaging units 20 and 30. The coordinate input device 3A includes: an illumination light source lighting control section 15 for periodically blinking the light source unit 4A; and a detection section 6 for detecting the position of the finger 8 in the lighting period of the light source unit 4A, and for detecting the position of the light emitting pen 9 in the lighting-out period of the light source unit 4A.

Description

本発明は、導光部材を用いて三角測量法により接触点の位置座標を求める光学式の座標入力装置、座標検出方法、及び座標入力システムに関するものであり、詳細には、効率的に、指と発光ペンとを併用することに関する。   The present invention relates to an optical coordinate input device, a coordinate detection method, and a coordinate input system for obtaining a position coordinate of a contact point by a triangulation method using a light guide member. And using a light-emitting pen together.

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)又は指等による座標入力を受け付ける導光部材とからなる光学式の座標入力装置又は位置検出装置、並びに座標入力装置又は位置検出装置と表示パネルとを組み合わせたタブレット、タッチパネル等の座標入力システムが知られている。   An optical coordinate input device or position detection device comprising a bar-shaped operation member (hereinafter referred to as “pen”) such as a touch pen or a stylus pen, or a light guide member that receives coordinate input by a finger or the like, and a coordinate input device or A coordinate input system such as a tablet or a touch panel in which a position detection device and a display panel are combined is known.

上記座標入力システムでは、上記ペン又は指を座標入力装置の座標入力領域に接近又は接触させることにより、座標入力装置又は位置検出装置が該ペン又は指における接近又は接触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、又は該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又は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。   In the coordinate input system, the coordinate input device or the position detection device obtains the coordinates of the approached or touched position of the pen or finger by causing the pen or finger to approach or contact the coordinate input area of the coordinate input device. The obtained coordinates are 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 integrally laminated on the coordinate input device. Used for etc.

例えば、特許文献1に開示されているタッチパネル100は、図23に示すように、ディスプレイ101上に導光板102を備え、導光板102上に接触された発光ペン103の位置を図示しない少なくとも2つの検出器にて求めるようになっている。   For example, as shown in FIG. 23, the touch panel 100 disclosed in Patent Document 1 includes a light guide plate 102 on a display 101, and at least two positions (not shown) of the light-emitting pen 103 in contact with the light guide plate 102. It is determined by a detector.

また、特許文献2に開示されている座標入力装置200は、図24(a)に示すように、長方形からなる平板部材201の4隅角部にそれぞれ受光器202…を配している。そして、平板部材201に発光ペン203にてタッチしたときの座標位置(x、y)を、図24(b)に示すように、各発光ペン203にてタッチ位置から受光器202…までの距離r1〜r4により求めるようになっている。尚、距離r1〜r4は、受光器202…での受光強度に比例するとして求めることができる。   In addition, as shown in FIG. 24A, the coordinate input device 200 disclosed in Patent Document 2 has light receivers 202... Arranged at four corners of a flat plate member 201 made of a rectangle. Then, the coordinate position (x, y) when the flat plate member 201 is touched with the light-emitting pen 203 is the distance from the touch position to the light receivers 202... It is determined by r1 to r4. The distances r1 to r4 can be obtained as being proportional to the received light intensity at the light receivers 202.

さらに、例えば、特許文献3の第1の実施形態に開示されているタッチパネル300は、図25(a)(b)に示すように、導光板301と、導光板301に光を入射する光源302と、導光板301の側面の一部に配置された受光素子304・305と、導光板301の側面と受光素子304・305との間に被検出体310により散乱した光源302からの光を受光素子304・305に結像する結像手段307とを備えている。また、受光素子304・305が配置された導光板301の側面には光吸収手段308が配置され、受光素子304・305は、図25(b)に示すように、光源302の照射範囲外に配置されている。   Further, for example, the touch panel 300 disclosed in the first embodiment of Patent Document 3 includes a light guide plate 301 and a light source 302 that makes light incident on the light guide plate 301 as illustrated in FIGS. And the light receiving elements 304 and 305 arranged on a part of the side surface of the light guide plate 301, and the light from the light source 302 scattered by the detected object 310 between the side surface of the light guide plate 301 and the light receiving elements 304 and 305. An image forming unit 307 for forming an image on the elements 304 and 305 is provided. In addition, light absorbing means 308 is disposed on the side surface of the light guide plate 301 on which the light receiving elements 304 and 305 are disposed, and the light receiving elements 304 and 305 are outside the irradiation range of the light source 302 as shown in FIG. Has been placed.

上記タッチパネル300の座標検出原理は、以下のとおりである。   The principle of coordinate detection of the touch panel 300 is as follows.

導光板301の側面に配置された光源302から照射された光は導光板301の内部で全反射を繰り返しながら伝播する。導光板301に指等の被検出体310がタッチされない状態では、受光素子304・305は光源302の照射範囲外に配置されているため、導光板301の内部を伝搬する伝搬光を受光しない。一方、透明の導光板301上に指等の被検出体310がタッチされると、被検出体310のタッチ位置にて、導光板301内の伝搬光が乱され、散乱光が発生する。散乱光の一部は受光素子304・305の方向にも伝搬して、図26(a)(b)に示すように、受光素子304・305で受光される。これにより、その方位角が測定され、三角測量法により散乱光が発生した点、つまり、指等の被検出体310がタッチされたポイントが特定される。   Light emitted from the light source 302 disposed on the side surface of the light guide plate 301 propagates while repeating total reflection inside the light guide plate 301. In a state where the detection target 310 such as a finger is not touched on the light guide plate 301, the light receiving elements 304 and 305 are disposed outside the irradiation range of the light source 302, and thus do not receive the propagation light propagating inside the light guide plate 301. On the other hand, when the detection object 310 such as a finger is touched on the transparent light guide plate 301, the propagation light in the light guide plate 301 is disturbed at the touch position of the detection object 310, and scattered light is generated. A part of the scattered light also propagates in the direction of the light receiving elements 304 and 305 and is received by the light receiving elements 304 and 305 as shown in FIGS. Thus, the azimuth angle is measured, and the point where the scattered light is generated by the triangulation method, that is, the point where the detected object 310 such as a finger is touched is specified.

また、特許文献3の第3の実施形態には、図27(a)(b)に示すように、光源302a及び受光素子304aと光源302b及び受光素子304bとを導光板301の向かい合う端面にそれぞれ配置し、光源302a・302bを交互に点灯させることにより、受光素子304a・304bに直接到達する光の影響をなくすことができるタッチパネル300’が記載されている。これにより、光源302a・302bと受光素子304a・304bの配置の自由度を増すことが可能となるとしている。   Moreover, in 3rd Embodiment of patent document 3, as shown to Fig.27 (a) (b), the light source 302a, the light receiving element 304a, the light source 302b, and the light receiving element 304b are each on the end surface which the light-guide plate 301 faces. There is described a touch panel 300 ′ that can be arranged and light sources 302a and 302b are alternately turned on to eliminate the influence of light directly reaching the light receiving elements 304a and 304b. As a result, the degree of freedom of arrangement of the light sources 302a and 302b and the light receiving elements 304a and 304b can be increased.

ところで、このようなタッチパネル300’においては、指等の被検出体を複数存在させたい場合がある。このような場合、受光素子が二つしかないときには、指等の被検出体における接触位置の取り得る組み合わせが複数存在することになり、接触位置を確定できない。この場合、受光素子を少なくとも3つ用いることによって、複数の指等の被検出体における接触位置を決定することができる。   By the way, in such a touch panel 300 ′, there are cases where it is desired to have a plurality of detected bodies such as fingers. In such a case, when there are only two light receiving elements, there are a plurality of possible combinations of the contact position on the detection object such as a finger, and the contact position cannot be determined. In this case, by using at least three light receiving elements, it is possible to determine the contact position on the detection object such as a plurality of fingers.

上述したように、座標入力装置においては、被検出体としてペンと指とに大別される。そして、ペン入力では、光源を内蔵した発光ペンを使用して、導光板との接触点で光結合した散乱光をイメージセンサ等の受光手段にて検出する。指入力では、指入力用の照明光源にて導光板内に全反射光を導光して、指接触点で発生する散乱光の導光成分をイメージセンサで検出する。   As described above, in the coordinate input device, the detected body is roughly divided into a pen and a finger. For pen input, a light-emitting pen with a built-in light source is used to detect scattered light that is optically coupled at a contact point with the light guide plate by a light receiving means such as an image sensor. In finger input, total reflected light is guided into the light guide plate by an illumination light source for finger input, and a light guide component of scattered light generated at the finger contact point is detected by an image sensor.

ここで、ペンと指との双方を用いることにより、ペン入力に細かい文字や絵を入力し、指入力にて縮小、拡大、回転、ページ送り等のジェスチャー動作を行うという用途が考えられる。   Here, by using both a pen and a finger, it is conceivable that a fine character or picture is input to the pen input, and gesture operations such as reduction, enlargement, rotation, and page feed are performed by the finger input.

特表2005−520239号公報(2005年7月7日公表)JP 2005-520239 Gazette (announced July 7, 2005) 特開平11−327769号公報(1999年11月30日公開)Japanese Patent Laid-Open No. 11-327769 (published on November 30, 1999) 特開2009−258967号公報(2009年11月5日公開)JP 2009-258967 A (published on November 5, 2009)

しかしながら、上記従来の特許文献1〜3に開示された座標入力装置では、ペンと指との双方入力については開示されていない。   However, the conventional coordinate input devices disclosed in Patent Documents 1 to 3 do not disclose both pen and finger inputs.

ここで、指入力とペン入力との両方を使用すべく、指入力とペン入力とを分離するために、指照明光源の波長と発光ペン光源の波長とを変え、イメージセンサの前に特定波長のみを透過させる波長フィルタを設置することが考えられる。   Here, in order to use both finger input and pen input, in order to separate finger input and pen input, the wavelength of the finger illumination light source and the wavelength of the light emitting pen light source are changed, and a specific wavelength is set before the image sensor. It is conceivable to install a wavelength filter that only transmits light.

例えば、指照明の光源波長を第1波長λ1とし、ペンに内蔵された光源の光源波長を第2波長λ2とし、第1波長λ1を選択的に透過させるフィルタを有する指用撮像ユニットと、第2波長λ2を選択的に透過させるフィルタを有するペン用撮像ユニットを別個に設置すればよい。   For example, a finger imaging unit having a filter that selectively transmits the first wavelength λ1 with the light source wavelength of finger illumination as the first wavelength λ1, the light source wavelength of the light source built in the pen as the second wavelength λ2, A pen imaging unit having a filter that selectively transmits two wavelengths λ2 may be separately provided.

しかしながら、このように個別の種類のフィルタを有する撮像ユニットを追加する構成では、撮像ユニット数が増加し、装置サイズが大きくなりコストアップするという問題点を有している。   However, such a configuration in which imaging units having individual types of filters are added has a problem in that the number of imaging units increases, the apparatus size increases, and the cost increases.

ここで、座標入力システムでは、ディスプレイ表面にタッチパネル(導光板)を重ねて設置するので、画面表示品位に影響を与えないよう指照明光源は赤外光を使用することが好ましい。この場合、イメージセンサの赤外線感度は長波長側で低下する。また、特殊な波長の光源を使用するとコストアップになる。したがって、光源波長の使用数はできるだけ少ない方がよい。   Here, in the coordinate input system, since a touch panel (light guide plate) is placed on the display surface, it is preferable that the finger illumination light source uses infrared light so as not to affect the screen display quality. In this case, the infrared sensitivity of the image sensor decreases on the long wavelength side. In addition, the use of a light source with a special wavelength increases the cost. Therefore, it is better that the number of light source wavelengths used is as small as possible.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、指等の非発光被検出体、及び発光ペン等の発光被検出体との両方の座標位置を効率よく検出し得る座標入力装置、座標検出方法、及び座標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-described conventional problems, and an object thereof is an optical coordinate input device using a light guide member, such as a non-light-emitting object to be detected such as a finger, and a light-emitting pen. It is an object of the present invention to provide a coordinate input device, a coordinate detection method, and a coordinate input system that can efficiently detect both coordinate positions of a light emitting target.

本発明の座標入力装置は、上記課題を解決するために、導光部材と、導光部材の縁部に結合されて該導光部材の内部を照明する照明光源と、非発光被検出体と発光被検出体とが上記導光部材に接触したときに発生する該導光部材の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段とを備え、上記方向検知手段による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求める座標入力装置において、上記照明光源を周期的に点滅させる照明光源点滅手段と、上記照明光源の点灯期間に上記非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に上記発光被検出体の位置検出を行う検出手段とが設けられていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a coordinate input device of the present invention includes a light guide member, an illumination light source that is coupled to an edge of the light guide member and illuminates the inside of the light guide member, and a non-light-emitting detection target. Propagation by the direction detecting means, comprising at least two direction detecting means for detecting the traveling direction of the propagating light propagating through the inside of the light guide member that is generated when the light emitting target comes into contact with the light guide member. In a coordinate input device for obtaining a position coordinate of a contact point by triangulation based on detection of a traveling direction of light, an illumination light source blinking means for periodically blinking the illumination light source, and the non-light emission during a lighting period of the illumination light source Detection means for detecting the position of the detected object and detecting the position of the light-emitting detected object during the extinguishing period of the illumination light source is provided.

本発明の座標検出方法は、上記課題を解決するために、上記記載の座標入力装置を用いた座標検出方法であって、照明光源を周期的に点滅させ、上記照明光源の点灯期間に非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に発光被検出体の位置検出を行うことを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, the coordinate detection method of the present invention is a coordinate detection method using the coordinate input device described above, wherein the illumination light source is periodically blinked and no light is emitted during the lighting period of the illumination light source. The position of the detected object is detected, and the position of the light emitting detected object is detected during the extinguishing period of the illumination light source.

上記の発明によれば、座標入力装置は、導光部材と、導光部材の縁部に結合されて該導光部材の内部を照明する照明光源と、非発光被検出体と発光被検出体とが上記導光部材に接触したときに発生する該導光部材の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段とを備え、上記方向検知手段による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求める。   According to the above invention, the coordinate input device includes a light guide member, an illumination light source that is coupled to the edge of the light guide member and illuminates the inside of the light guide member, a non-light-emitting detection object, and a light-emitting detection object. And at least two direction detection means for detecting the traveling direction of propagating light propagating through the inside of the light guiding member generated when the light guiding member comes into contact with the light guiding member, and the traveling direction of the propagating light by the direction detecting means Based on this detection, the position coordinates of the contact point are obtained by triangulation.

ところで、このような座標入力装置において、例えば指等の非発光被検出体と、発光ペン等の発光被検出体との両方が用いられた場合に、両者を分離すべく、非発光被検出体の照明光源と発光被検出体の発光波長とを異ならせ、かつ方向検知手段に両者を区別するためのフィルタを設けたのでは部品点数が増加し、コスト高となる。   By the way, in such a coordinate input device, for example, when both a non-light emitting object to be detected such as a finger and a light emitting object to be detected such as a light emitting pen are used, the non-light emitting object to be separated is used. If the illumination light source and the light emission wavelength of the light emitting detection object are made different and the direction detecting means is provided with a filter for distinguishing the two, the number of parts increases and the cost increases.

そこで、本発明では、照明光源を周期的に点滅させる照明光源点滅手段と、照明光源の点灯期間に上記非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に上記発光被検出体の位置検出を行う検出手段とが設けられている。これにより、照明光源点滅手段にて、照明光源を周期的に点滅させる。そして、検出手段にて、照明光源の点灯期間に非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に発光被検出体の位置検出を行う。   Therefore, in the present invention, the illumination light source blinking means for periodically blinking the illumination light source, the position of the non-light emitting detection object is detected during the lighting light source lighting period, and the light emission detection object is detected during the lighting light source extinguishing period. Detection means for performing position detection is provided. Thereby, the illumination light source blinks periodically by the illumination light source blinking means. Then, the detection means detects the position of the non-light emitting detection object during the lighting period of the illumination light source, and detects the position of the light emission detection object during the extinguishing period of the illumination light source.

この結果、照明光源の発光波長と発光被検出体の発光波長とが同じであっても、検知時間をずらすことによって、容易に、両者を区別して検知することができる。尚、照明光源における点滅の周期を例えば100Hz以上とすることによって、実質的には、同一時間に両者を検知していると看做せる。   As a result, even if the light emission wavelength of the illumination light source and the light emission wavelength of the light emission detection target are the same, they can be easily distinguished and detected by shifting the detection time. Note that, by setting the blinking period of the illumination light source to, for example, 100 Hz or more, it can be considered that both are detected substantially at the same time.

したがって、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、指等の非発光被検出体、及び発光ペン等の発光被検出体との両方の座標位置を効率よく検出し得る座標入力装置を提供することができる。   Therefore, in an optical coordinate input device that uses a light guide member, a coordinate input device that can efficiently detect the coordinate positions of both a non-light emitting target such as a finger and a light emitting target such as a light emitting pen. Can be provided.

本発明の座標入力装置では、前記照明光源は第1照明光源及び第2照明光源からなり、前記方向検知手段は一対の第1方向検知手段及び一対の第2方向検知手段からなり、前記導光部材における第1の縁部には上記第1照明光源及び一対の第1方向検知手段が設けられ、上記導光部材における上記第1の縁部に対向する第2の縁部には上記第2照明光源及び一対の第2方向検知手段が設けられており、上記第1方向検知手段は第1照明光源の照射範囲外に設置され、かつ上記第2方向検知手段は第2照明光源の照射範囲外に設置されており、上記第1照明光源及び第2照明光源は、互いに異なる波長の光を出射し、前記発光被検出体は、第1照明光源又は第2照明光源のうちのいずれか一方と同じ波長の光を出射し、上記第1方向検知手段には、第1照明光源からの光を選択的に透過させる第1照明光源用フィルタが設けられ、上記第2方向検知手段には、第2照明光源からの光を選択的に透過させる第2照明光源用フィルタが設けられ、前記照明光源点滅手段は、上記第1の縁部の第1照明光源と第2の縁部の第2照明光源とを交互に点灯すると共に、前記検出手段は、第1照明光源又は第2照明光源の点灯期間に、該第1照明光源又は第2照明光源が点灯している側の一対の第1方向検知手段又は第2方向検知手段を用いて非発光被検出体の位置検出を行う一方、一対の第1方向検知手段又は一対の第2方向検知手段を用いて発光被検出体の位置検出を行うとすることができる。   In the coordinate input device of the present invention, the illumination light source includes a first illumination light source and a second illumination light source, the direction detection unit includes a pair of first direction detection units and a pair of second direction detection units, and the light guide. The first edge of the member is provided with the first illumination light source and a pair of first direction detecting means, and the second edge of the light guide member facing the first edge is the second edge. An illumination light source and a pair of second direction detection means are provided, the first direction detection means is installed outside the irradiation range of the first illumination light source, and the second direction detection means is an irradiation range of the second illumination light source. The first illumination light source and the second illumination light source that are installed outside emit light having different wavelengths, and the light emission detection target is either the first illumination light source or the second illumination light source. Emits light of the same wavelength as the first direction detecting means. The first illumination light source filter that selectively transmits light from the first illumination light source is provided, and the second direction light detector selectively transmits the light from the second illumination light source. The illumination light source blinking means alternately turns on the first illumination light source at the first edge and the second illumination light source at the second edge, and the detection means Non-light-emitting detection target using a pair of first direction detection means or second direction detection means on the side where the first illumination light source or the second illumination light source is lit during the lighting period of the illumination light source or the second illumination light source On the other hand, it is possible to detect the position of the light emitting detection object using the pair of first direction detection means or the pair of second direction detection means.

これにより、導光部材の対向する二辺である第1の縁部及び第2の縁部に、波長の異なる第1照明光源及び第2照明光源を備え、これらを交互に点灯させる。そして、例えば、第1波長の第1照明光源が発光しているときに、第1照明光源側の第1照明光源用フィルタ(第1波長を透過、後述する第2波長を遮断)を備えた一対の第1方向検知手段にて、非発光被検出体と発光被検出体との位置検出を行う。発光被検出体の信号は常時検出されるが、非発光被検出体の信号は第1照明光源の点灯期間だけ検出される。この結果、発光被検出体の信号の除去処理を行うことによって、非発光被検出体の信号を確実に検出することができる。   Thus, the first and second illuminating light sources having different wavelengths are provided on the first edge and the second edge, which are the two opposite sides of the light guide member, and these are lit alternately. For example, when the first illumination light source having the first wavelength emits light, a first illumination light source filter on the first illumination light source side (transmitting the first wavelength and blocking the second wavelength described later) is provided. The pair of first direction detection means detects the positions of the non-light emitting target and the light emitting target. The signal of the light emission target is always detected, but the signal of the non-light detection target is detected only during the lighting period of the first illumination light source. As a result, it is possible to reliably detect the signal of the non-light emitting target by performing the signal removal processing of the light emitting target.

一方、第2波長の第2照明光源が発光しているときに、第2照明光源側の第2照明光源用フィルタ(第1波長を遮断、第2波長を透過)を備えた一対の第2方向検知手段にて、非発光被検出体の位置検出を行う。発光被検出体の信号と、第1照明光源からの直接光は第2照明光源用フィルタにて遮断される。尚、この場合、第2波長の発光被検出体を使用すれば発光被検出体の信号を検出することができる。   On the other hand, when the second illumination light source having the second wavelength emits light, the second illumination light source filter on the second illumination light source side is provided with a second illumination light source filter (blocking the first wavelength and transmitting the second wavelength). The direction detection means detects the position of the non-light emitting target. The signal of the light emission target and the direct light from the first illumination light source are blocked by the second illumination light source filter. In this case, the signal of the light emission target can be detected by using the light emission target of the second wavelength.

この結果、共通光学系、つまり第1照明光源、第1照明光源用フィルタ及び一対の第1方向検知手段、又は第2照明光源、第2照明光源用フィルタ及び一対の第2方向検知手段を用いて非発光被検出体の信号と発光被検出の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、第1照明光源用フィルタ及び第2照明光源用フィルタの作用効果により、非発光被検出体からの光が対向する側の一対の第2方向検知手段に直接入射することが無い。   As a result, the common optical system, that is, the first illumination light source, the first illumination light source filter and the pair of first direction detection means, or the second illumination light source, the second illumination light source filter and the pair of second direction detection means is used. Thus, it is possible to separate and detect the signal of the non-light emitting target and the signal of the light emitting target. In this case, the light from the non-light emitting detection object is not directly incident on the pair of second direction detecting means on the opposite side due to the operational effects of the first illumination light source filter and the second illumination light source filter.

したがって、対向する二辺である第1の縁部及び第2の縁部に、第1照明光源、第1照明光源用フィルタ及び一対の第1方向検知手段、又は第2照明光源、第2照明光源用フィルタ及び一対の第2方向検知手段を配置するので、非発光被検出体と発光被検出体とのマルチタッチを確実に検出することが可能になる。   Therefore, the first illumination light source, the first illumination light source filter and the pair of first direction detection means, or the second illumination light source, the second illumination are provided on the first edge and the second edge, which are two opposite sides. Since the light source filter and the pair of second direction detection means are arranged, it is possible to reliably detect multi-touch between the non-light emitting target and the light emitting target.

本発明の座標入力装置では、前記発光被検出体は、前記照明光源から発光される光と同じ第1波長の光を発光する第1発光被検出体と、上記第1波長の光とは異なる第2波長の光を発光する第2発光被検出体とからなっていると共に、前記少なくとも2つの方向検知手段は、上記第1波長の光を選択的に透過する選択領域と、上記第1波長の光及び第2波長の光の両方を透過する非選択領域とに分割された併合フィルタをそれぞれ備えているとすることができる。   In the coordinate input device of the present invention, the light emission target is different from the first light emission target that emits light of the same first wavelength as the light emitted from the illumination light source, and the light of the first wavelength. The at least two direction detection means includes a selection region that selectively transmits the light having the first wavelength, and the first wavelength. And a non-selection region that transmits both light of the second wavelength and light of the second wavelength.

これにより、少なくとも2つの方向検知手段において、それぞれ、1つの併合フィルタを備えるだけで、非発光被検出体としての1つの指と、第1発光被検出体及び第2発光被検出体との座標位置の検出が可能となる。   Thereby, in at least two direction detection means, only one merge filter is provided, respectively, and the coordinates of one finger as the non-emission detected object and the first emission detected object and the second emission detected object are provided. The position can be detected.

したがって、方向検知手段を増加させることがないので、部品点数の増加、及びコスト高を抑制して、1つの非発光被検出体と2つの発光被検出体との併用を可能とする座標入力装置を提供することができる。   Therefore, since the number of direction detection means is not increased, the coordinate input device can be used in combination with one non-light emitting detection object and two light emission detection objects while suppressing an increase in the number of parts and cost. Can be provided.

本発明の座標入力システムは、上記課題を解決するために、前記記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示モジュールを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a coordinate input system according to the present invention is a coordinate input system including the coordinate input device described above, and includes an image display module.

上記の発明によれば、座標入力装置を、画像表示モジュールの画像を見ながら指等の非発光被検出体及び発光ペン等の発光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、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、大型タッチパネルに適用した場合においても、非発光被検出体である指及び発光被検出体である発光ペンの両方の座標位置を検出し得る座標入力装置を備えた座標入力システムを提供することができる。   According to said invention, a coordinate input device can be functioned as a touch panel which inputs with non-light-emission detected bodies, such as a finger, and light-emission detected bodies, such as a light-emitting pen, seeing the image of an image display module. Therefore, even when applied to a large touch panel in an optical coordinate input device using a light guide member, the coordinate positions of both the finger that is a non-light emitting target and the light emitting pen that is a light emitting target are detected. It is possible to provide a coordinate input system including a coordinate input device.

本発明の座標入力装置は、以上のように、照明光源を周期的に点滅させる照明光源点滅手段と、上記照明光源の点灯期間に上記非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に上記発光被検出体の位置検出を行う検出手段とが設けられているものである。   As described above, the coordinate input device according to the present invention performs illumination light source blinking means for periodically blinking the illumination light source, detects the position of the non-light-emitting detection target during the illumination light source lighting period, and turns off the illumination light source. Detecting means for detecting a position of the light emitting detection object during the period.

本発明の座標検出方法は、以上のように、上記記載の座標入力装置を用いた座標検出方法であって、照明光源を周期的に点滅させ、上記照明光源の点灯期間に非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に発光被検出体の位置検出を行う方法である。   As described above, the coordinate detection method of the present invention is a coordinate detection method using the coordinate input device described above, wherein the illumination light source is periodically blinked, and the non-light emitting target is detected during the lighting period of the illumination light source. This is a method of detecting the position of the light emitting detection object during the extinguishing period of the illumination light source.

本発明の座標入力システムは、以上のように、前記記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示モジュールを備えているものである。   As described above, the coordinate input system of the present invention is a coordinate input system including the coordinate input device described above, and includes an image display module.

それゆえ、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、指等の非発光被検出体、及び発光ペン等の発光被検出体との両方の座標位置を効率よく検出し得る座標入力装置、座標検出方法、及び座標入力システムを提供するという効果を奏する。   Therefore, in an optical coordinate input device that uses a light guide member, a coordinate input device that can efficiently detect the coordinate positions of both a non-light emitting target such as a finger and a light emitting target such as a light emitting pen. There is an effect that a coordinate detection method and a coordinate input system are provided.

本発明における座標入力装置、及び座標入力システムの実施の一形態を示すものであって、座標入力装置を備えた座標入力システムの全体構成を示す斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view illustrating an overall configuration of a coordinate input system including a coordinate input device according to an embodiment of a coordinate input device and a coordinate input system according to the present invention. 上記座標入力システム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 the said coordinate input system. (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8のA−A線矢視断面図である。FIG. 9 illustrates a configuration of a coordinate input system, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 8. 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)(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) (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. (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発光被検出体としての発光ペンの構成を筐体の一部を取り外して示す平面図である。It is a top view which removes a part of housing | casing and shows the structure of the light emission pen as a light emission to-be-detected body in the said coordinate input device. 導光板に発光ペンをタッチしたときの伝搬光の光路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical path of the propagation light when a light emission pen is touched to the light-guide plate. (a)は光源ユニットの点灯時の構成を示す平面図であり、(b)は光源ユニットの点灯時における指及び発光ペンの検出信号を示す波形図であり、(c)は光源ユニットの消灯時の構成を示す平面図であり、(d)は光源ユニットの消灯時における発光ペンの検出信号を示す波形図である。(A) is a top view which shows the structure at the time of lighting of a light source unit, (b) is a wave form diagram which shows the detection signal of a finger | toe and a light emission pen at the time of lighting of a light source unit, (c) is light extinction of a light source unit. It is a top view which shows the structure at the time, (d) is a wave form diagram which shows the detection signal of the light emission pen at the time of light extinction of a light source unit. 本発明における座標入力装置の他の実施の形態を示すものであって、4個の撮像ユニットが設けられた座標入力装置及び座標入力システムの構成を示す斜視図である。The other embodiment of the coordinate input device in this invention is shown, It is a perspective view which shows the structure of the coordinate input device provided with four imaging units, and a coordinate input system. (a)は導光板に指をタッチしたときの伝搬光の光路を示す断面図であり、(b)は導光板に発光ペンをタッチしたときの伝搬光の光路を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the optical path of propagation light when a finger touches a light-guide plate, (b) is sectional drawing which shows the optical path of propagation light when a light emission pen is touched to a light-guide plate. 1つの指と1個の発光ペンとを併用するときの各撮像ユニットでの信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the signal in each imaging unit when using one finger and one light emitting pen together. 2つの指と1個の発光ペンとを併用するときの各撮像ユニットでの信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the signal in each imaging unit when using two fingers and one light emitting pen together. 1つの指と2個の発光ペンとを併用するときの各撮像ユニットでの信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the signal in each imaging unit when using one finger and two light emitting pens together. 本発明における座標入力装置のさらに他の実施の形態を示すものであって、6個の撮像ユニットが設けられた座標入力装置にて、1つの指と2個の発光ペンとを併用するときの各撮像ユニットでの信号を示す説明図である。14 shows still another embodiment of the coordinate input device according to the present invention, in which one finger and two light-emitting pens are used in combination in a coordinate input device provided with six image pickup units. It is explanatory drawing which shows the signal in each imaging unit. 本発明における座標入力装置のさらに他の実施の形態を示すものであって、2個の撮像ユニットが設けられた座標入力装置にて、1つの指と2個の発光ペンとを併用するときの各撮像ユニットでの信号を示す説明図である。FIG. 10 shows still another embodiment of the coordinate input device according to the present invention, in the case where one finger and two light-emitting pens are used together in a coordinate input device provided with two imaging units. It is explanatory drawing which shows the signal in each imaging unit. (a)は光源ユニットの点灯時における撮像素子での検出状況を示す説明図であり、(b)は光源ユニットの消灯時における撮像素子での検出状況を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the detection condition in an image pick-up element at the time of lighting of a light source unit, (b) is explanatory drawing which shows the detection condition in an image pick-up element at the time of light extinction of a light source unit. 従来の座標入力システムの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional coordinate input system. (a)(b)は、従来の他の座標入力システムの構成を示す平面図である。(A) and (b) are top views which show the structure of the other conventional coordinate input system. (a)は従来の座標入力装置としての位置検出装置の構成を示す斜視図であり、(b)は上記位置検出装置の要部の構成を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows the structure of the position detection apparatus as a conventional coordinate input device, (b) is a top view which shows the structure of the principal part of the said position detection apparatus. (a)は上記従来の座標入力装置としての位置検出装置の検出原理を示す平面図であり、(b)は上記位置検出装置における受光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 the position detection apparatus as the said conventional coordinate input device, (b) is a wave form diagram which shows the optical signal of the light receiving element in the said position detection apparatus. (a)(b)は上記従来の座標入力装置としての位置検出装置における変形例の構成を示すものであって、光源の点灯制御方法を示す平面図である。(A) and (b) are the top views which show the structure of the modification in the position detection apparatus as said conventional coordinate input device, and show the lighting control method of a light source.

〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

(座標入力システムの構成)
本実施の形態の座標入力装置を備えた座標入力システムの構成について、図2及び図3(a)(b)に基づいて説明する。図2は、上記座標入力システムの構成を示す分解斜視図である。図3(a)は座標入力システムの構成を示す平面図であり、図3(b)は座標入力システムの構成を示す側面断面図である。尚、本明細書においては、図2におけるZ方向を座標入力システムの前側とする。また、図2におけるX方向を座標入力システムの長手方向とし、図2におけるY方向を座標入力システムの短手方向とする。
(Configuration of coordinate input system)
A configuration of a coordinate input system including the coordinate input device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3A and 3B. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the coordinate input system. FIG. 3A is a plan view showing the configuration of the coordinate input system, and FIG. 3B is a side sectional view showing the configuration of the coordinate input system. In this specification, the Z direction in FIG. 2 is the front side of the coordinate input system. 2 is the longitudinal direction of the coordinate input system, and the Y direction in FIG. 2 is the short direction of the coordinate input system.

本実施の形態の座標入力システム1は、図2に示すように、画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール2と、この液晶表示モジュール2の前面側に設けられた座標入力装置3Aとを備えている。   As shown in FIG. 2, the coordinate input system 1 according to the present embodiment includes a liquid crystal display module 2 as an image display module and a coordinate input device 3 </ b> A provided on the front side of the liquid crystal display module 2. .

上記液晶表示モジュール2は、図3(a)(b)に示すように、図示しない一対の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とを備えている。この液晶表示パネル2aでは、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。上記液晶表示パネル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。尚、液晶表示モジュール2の構成は、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 FIGS. 3A and 3B, the liquid crystal display module 2 has a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates (not shown), and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are aligned by applying a voltage to each substrate. And a liquid crystal display panel 2a provided with various electrodes for changing. In the liquid crystal display panel 2a, a desired display is performed by adjusting the amount of light transmitted through the liquid crystal layer of each pixel by changing the orientation of the 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. Note that a conventionally known liquid crystal display module can be used as the configuration of the liquid crystal display module 2.

上記座標入力システム1では、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装置3Aの導光板10上に例えば非発光被検出体としての指を接触させることにより、その指における接触位置の座標が特定され、所望のデータ入力ができるようになっている。   In the coordinate input system 1, while watching the screen displayed on the liquid crystal display panel 2 a, for example, a finger as a non-light-emitting detection object is placed on the light guide plate 10 of the coordinate input device 3 </ b> A provided on the front side of the liquid crystal display panel 2 a. By making contact, the coordinates of the contact position on the finger are specified, and desired data can be input.

(座標入力装置の構成)
次に、上記座標入力システム1に備えられた座標入力装置3Aの構成について、前記図2及び図3(a)(b)、並びに図4(a)(b)〜図8に基づいて以下に詳述する。図4(a)は座標入力システム1の構成を示す側面図であり、図4(b)は座標入力システム1の縁部の構成を拡大して示す要部側面図である。図5は座標入力システム1の構成を示すものであって、図8のA−A線矢視断面図である。図6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7(a)(b)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8は導光板10に指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。
(Configuration of coordinate input device)
Next, the configuration of the coordinate input device 3A provided in the coordinate input system 1 will be described below with reference to FIG. 2, FIG. 3 (a) (b), and FIG. 4 (a) (b) to FIG. Detailed description. 4A is a side view showing the configuration of the coordinate input system 1, and FIG. 4B is an enlarged side view showing the configuration of the edge of the coordinate input system 1. As shown in FIG. FIG. 5 shows a configuration of the coordinate input system 1, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 6 is a plan view showing an irradiation area to the light guide plate 10 in one LED. 7A and 7B are cross-sectional views showing the configuration of the optical coupling member provided between the light guide plate 10 and the LED 4a. FIG. 8 is a perspective view showing an optical path of scattered light when the finger 8 touches the light guide plate 10.

上記座標入力装置3Aは、図2及び図3(a)(b)に示すように、長方形の透明の導光部材としての導光板10と、長方形の導光板10における一方の辺の隅角部にそれぞれ配設された方向検知手段としての撮像ユニット20・30と、導光板10の長手方向における一辺の背面側に設けられた照明光源としての光源ユニット4Aと、光源ユニット4Aからの光を導光板10に結合させる光結合部材5と、後述する検出手段としての検出部6とを備えている。また、図3(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が配設された箇所及び他方の端部の表面側及び裏面側には、光吸収部材7・7が設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, the coordinate input device 3A includes a light guide plate 10 as a rectangular transparent light guide member and a corner portion of one side of the rectangular light guide plate 10. Imaging units 20 and 30 serving as direction detection means respectively disposed on the light guide unit 10; a light source unit 4A serving as an illumination light source provided on the back side of one side in the longitudinal direction of the light guide plate 10; and guiding light from the light source unit 4A. An optical coupling member 5 coupled to the optical plate 10 and a detection unit 6 as detection means described later are provided. Further, as shown in FIG. 3B, light absorbing members 7 and 7 are provided on the surface of the light guide plate 10 where the light source unit 4A is disposed at the edge and on the front and back sides of the other end. It has been.

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。尚、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 corners, corners are notched, or corners are curved. It may be a substantially quadrangular shape.

導光板10の大きさは、図3(a)(b)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、座標入力装置3Aの後述する指8における導光板10への接触面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、座標入力装置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。ただし、これに制限されるものではなく、対角線が例えば60インチ、70インチ、80インチ、…とさらに大きくてもよく、又は60インチ以下でもよい。   As shown in FIGS. 3A and 3B, 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 and 30 can be disposed on the back side of the light guide plate 10. As a result, an increase in the size of the coordinate input device 3A in the direction of spreading along the contact surface with the light guide plate 10 of the finger 8 described later is suppressed, which contributes to the realization of the compact size of the coordinate input device 3A. The size of the rectangular light guide plate 10 may be, for example, 60 inches diagonal. However, the present invention is not limited to this, and the diagonal line may be larger, for example, 60 inches, 70 inches, 80 inches, 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。本実施の形態では、導光板10の厚さは例えば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、ポリカーボネート又はガラスでもよい。   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 of the light guide plate 10 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を配設する2箇所の隅角部には、図4(a)(b)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がそれぞれ形成されている。尚、本実施の形態では、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が密閉されるので、撮像ユニット20・30の内部に異物が混入することがなくなる。   Further, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), through holes serving as concave conical optical path conversion portions are provided at two corners of the light guide plate 10 where the imaging units 20 and 30 are disposed. 11 are 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 and 30 are sealed, so that no foreign matter is mixed into the imaging units 20 and 30.

図5に示すように、貫通孔11の円錐面の壁面11a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度又は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5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、本実施の形態では、光変換部材を導光板10の隅角部の貫通孔11として設けたため、導光板10から光変換部材が突出するのを回避している。   As shown in FIG. 5, the angle γ formed between the conical wall surface 11a 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. 5, 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 light conversion member is provided as the through hole 11 in the corner portion of the light guide plate 10, the light conversion member is prevented from protruding from the light guide plate 10.

次に、撮像ユニット20・30は、導光板10における2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 and 30 are disposed immediately below the conical surface through holes 11 at two corners of the light guide plate 10. Thereby, the imaging units 20 and 30 have a structure that does not protrude above the surface of the light guide plate 10.

また、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、撮像ユニット20・30は、導光板10における縁部の互いに離れた2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、三角測量法においては少なくとも2個の方向検知手段が必要となるので、少なくとも2以上の撮像ユニット20・30を設けておく必要があるためである。   In the coordinate input device 3 </ b> A of the present embodiment, the imaging units 20 and 30 are provided at two corners of the light guide plate 10 that are separated from each other. However, in the present invention, the installation location of the imaging units 20 and 30 is not necessarily limited to the corner portion. 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 provided in at least two places on the second edge. This is because the triangulation method requires at least two direction detection means, and therefore, it is necessary to provide at least two or more imaging units 20 and 30.

上記撮像ユニット20は、図5に示すように、レンズ21と可視光カットフィルタ22と撮像素子23とを有している。また、撮像ユニット30も、同様に、図8に示すように、レンズ31と可視光カットフィルタ32と撮像素子33とを有している。そのため、撮像ユニット20・30に入射した上記光は、まず、レンズ21・31によって集光され、続いて可視光カットフィルタ22・32によって可視光が遮断されて、撮像素子23・33に受光される。撮像素子23・33では、受光した光が光電変換されて画像が形成される。この点については、後述する。尚、可視光カットフィルタ22・32の配置位置は、レンズ21・31の手前側つまり導光板10側であってもよい。   As shown in FIG. 5, the imaging unit 20 includes a lens 21, a visible light cut filter 22, and an imaging element 23. Similarly, the imaging unit 30 includes a lens 31, a visible light cut filter 32, and an imaging element 33 as shown in FIG. Therefore, the light incident on the imaging units 20 and 30 is first condensed by the lenses 21 and 31, and then the visible light is blocked by the visible light cut filters 22 and 32 and received by the imaging elements 23 and 33. The In the image sensors 23 and 33, the received light is photoelectrically converted to form an image. This point will be described later. The arrangement positions of the visible light cut filters 22 and 32 may be on the front side of the lenses 21 and 31, that is, on the light guide plate 10 side.

また、本実施の形態の撮像素子23・33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。   In addition, the image pickup devices 23 and 33 according to the present embodiment are formed 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 image sensors 23 and 33 are arranged so as to be parallel to the surface of the light guide plate 10.

撮像ユニット20・30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に結合しない構造になっている。   The imaging units 20 and 30 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 and 33.

次に、導光板10における長手方向の一辺の縁部に設けられた光源ユニット4Aは、図3(a)に示すように、直列に複数並べられたLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)4a…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、半導体レーザ(laser diode:LD)を用いる方が好ましい。この理由は、LEDは半導体レーザよりも発光スペクトル幅が広いためである。   Next, the light source unit 4A provided at the edge of one side in the longitudinal direction of the light guide plate 10 has a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) 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 it is preferable to use a semiconductor laser (laser diode: LD). This is because LEDs have a wider emission spectrum width than semiconductor lasers.

ここで、本実施の形態では、光源ユニット4Aは、導光板10における長手方向の1辺の縁部に設けられている。すなわち、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、撮像ユニット20・30及び光源ユニット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。この場合、光源ユニット4A及び撮像ユニット20・30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は、撮像ユニット20・30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との間に設けられている。また、図5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いる。したがって、撮像ユニット20・30においては、光源ユニット4Aからの直接光が撮像ユニット20・30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。   Here, in the present embodiment, the light source unit 4 </ b> A is provided at the edge of one side of the light guide plate 10 in the longitudinal direction. That is, in the coordinate input device 3 </ b> A of the present embodiment, the imaging units 20 and 30 and the light source unit 4 </ b> A are provided on one first edge along the longitudinal direction of the light guide plate 10. In this case, since both the light source unit 4A and the imaging units 20 and 30 are provided on the back side of the light guide plate 10, the light source unit 4A is configured so that the imaging units 20 and 30 do not overlap with each other. 20 and the imaging unit 30. Further, as shown in FIG. 5, 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. Therefore, in the imaging units 20 and 30, the direct light from the light source unit 4A does not enter the signal detection effective area of the imaging units 20 and 30.

上述したように、光源ユニット4Aは、導光板10における長手方向に沿う一辺の第1の縁部に設けられていることが好ましい。この理由は、図6に示すように、LED4aが導光板10における長手方向に沿う辺に設けられている方が、導光板10における短手方向に沿う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からの光量が大きくなり、かつ導光板10に接触された指8から撮像ユニット20・30への距離も小さくなるため、導光板10に接触された指8からの散乱光における撮像ユニット20・30での検出強度が大きくなるためである。   As described above, the light source unit 4 </ b> A is preferably provided at the first edge of one side along the longitudinal direction of the light guide plate 10. The reason for this is that, as shown in FIG. 6, the LED 4 a provided on the side along the longitudinal direction of the light guide plate 10 is provided at the edge of the side along the short direction of the light guide plate 10. This is because the reach of the light of the LED 4a in the light guide plate 10 is short. That is, this increases the amount of light from the light source unit 4A and also reduces the distance from the finger 8 in contact with the light guide plate 10 to the imaging units 20 and 30, so that the light from the finger 8 in contact with the light guide plate 10 can be reduced. This is because the detection intensity of the imaging units 20 and 30 in the scattered light is increased.

ここで、指8からの散乱光を撮像素子23・33等にて検出するときに、撮像素子23・33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6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 finger 8 is detected by the imaging devices 23, 33, etc., it is necessary to increase the output of the scattered light from the imaging devices 23, 33, 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. 6, 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.

また、本実施の形態では、光源ユニット4A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、本実施の形態では、図2に示すように、導光板10と光源ユニット4Aとの間に光結合部材5を設けており、図7(a)(b)に示すように、光源ユニット4A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。   In the present embodiment, the light source unit 4 </ b> A is 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 unit 4A is vertically incident on the light guide plate 10, the incident light does not guide the inside of the light guide plate 10 and passes through the front surface of the light guide plate 10 as it is. Go. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, an optical coupling member 5 is provided between the light guide plate 10 and the light source unit 4A, and as shown in FIGS. Light from the 4A LEDs 4a 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7(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又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7(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. 7A, 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 obliquely on the light guide plate 10 as shown in FIG.

尚、図7(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. 7B, 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.

次に、座標入力装置3Aには、図8に示すように、検出手段としての検出部6が設けられている。この検出部6は、指8による光散乱に基づく撮像素子23・33での出力を検知して、指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。   Next, as shown in FIG. 8, the coordinate input device 3A is provided with a detection unit 6 as detection means. The detection unit 6 detects outputs from the image pickup devices 23 and 33 based on light scattering by the finger 8 and obtains coordinates of a contact position of the finger 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の縁部には、光源ユニット4A及び撮像ユニット20・30に重ならないように光吸収部材7・7が設けられている。この光吸収部材7・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。   In addition, light absorbing members 7 and 7 are provided on the first edge of the light guide plate 10 so as not to overlap the light source unit 4A and the imaging units 20 and 30. The light absorbing members 7 and 7 are formed by sticking a high light-shielding film made of, for example, a black polyester film or the like to the light guide plate 10 so that the reflected light at the end of the light guide plate 10 returns to the opposite end. So that the reflected light is absorbed.

ここで、本実施の形態の座標入力システム1では、非発光被検出体としての例えば指8が使用されると共に、発光被検出体としての例えば発光ペン9も使用される。ただし、非発光被検出体は、必ずしも指8に限らず、棒状のタッチペン等の非発光の被検出体であってもよい。   Here, in the coordinate input system 1 of the present embodiment, for example, the finger 8 is used as the non-light emitting target, and for example, the light emitting pen 9 is used as the light emitting target. However, the non-light emitting detection object is not necessarily limited to the finger 8 and may be a non-light emitting detection object such as a bar-shaped touch pen.

(座標入力装置における非発光被検出体の座標検出原理)
最初に、上記構成の座標入力装置3Aに非発光被検出体としての指8が導光板10に接触されたときの座標検出原理について、前記図5、図8、並びに図9(a)(b)及び図10(a)(b)に基づいて説明する。図9(a)は座標入力装置3Aの検出原理を示す平面図であり、図9(b)は座標入力装置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10(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、図10(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。
(Principle of coordinate detection of non-luminous object in coordinate input device)
First, regarding the coordinate detection principle when the finger 8 as the non-light-emitting detection object is brought into contact with the light guide plate 10 to the coordinate input device 3A having the above-described configuration, FIGS. 5, 8 and 9A, 9B are described. ) And FIGS. 10 (a) and 10 (b). FIG. 9A is a plan view showing the detection principle of the coordinate input device 3A, and FIG. 9B is a waveform diagram showing an optical signal of the image sensor in the imaging unit of the coordinate input device 3A. FIG. 10A is a plan view showing a contact position when a finger is brought into contact with various places on the surface of the light guide plate, and FIG. 10B shows a detection image of the image sensor corresponding to the contact position of the finger. It is a wave form diagram which shows the relationship between the pixel number which appears and signal strength.

まず、座標入力装置3Aでは、図5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LED4a…から導光板10に光が斜めに入射される。   First, in the coordinate input device 3A, as shown in FIG. 5, light is incident on the light guide plate 10 obliquely from a plurality of LEDs 4a of the light source unit 4A provided along at least one edge of the light guide plate 10. .

導光板10に入射された光は、図5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。尚、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の表面及び背面の光吸収部材7・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. 5, 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 and 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5に示すように、導光板10の表面に指8を接触つまりタッチさせると、導光板10の内部における全反射条件が崩れ、指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の表面及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. 5, when the finger 8 is brought into contact with, or touched with, the surface of the light guide plate 10, the total reflection condition in the light guide plate 10 is broken, and the finger 8 passes through the light guide plate 10 having the refractive index n. Part of the infrared light that is guided 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.

図8に示すように、指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・11の壁面11a・11aにも導かれ、該壁面11a・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・11の壁面11a・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、可視光カットフィルタ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9(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9(a)に示すように、指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。   As shown in FIG. 8, infrared light that is scattered light of the finger 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. A part of the propagation light 13a / 14a of the luminous flux is also guided to the wall surfaces 11a / 11a of the conical through holes 11/11, and the reflected light of the wall surfaces 11a / 11a is captured by the imaging units 20/30. The light is received at. Specifically, the reflected light of the wall surfaces 11a and 11a of the through holes 11 and 11 is collected by the lenses 21 and 31 in the imaging units 20 and 30, and then passes through the visible light cut filters 22 and 32. Finally, the light is received by the image sensors 23 and 33. As a result, as shown in FIG. 9B, 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, so that the light guide plate 10 at the location where the finger 8 is in contact as shown in FIG. Angles α and β, which are viewing angles from the imaging units 20 and 30 in the two-dimensional plane, are obtained.

例えば、図10(a)に示すように、指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20の撮像素子23には、図10(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10(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、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. 10A, when the finger 8 is brought into contact with the points P 1 to P 9 on the light guide plate 10, the image pickup device 23 of the image pickup unit 20 has the image pickup device 23 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. 10B, it can be roughly seen that the pixel number 100≈angle 80 degrees, the pixel number 200≈angle 60, the pixel number 300≈angle 40 degrees, and the pixel number 400≈angle 20 degrees.

(2次元座標位置の算出方法)
次に、指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11(a)(b)に基づいて説明する。尚、この処理は、検出部6が行う。ここで、図11(a)は座標入力装置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11(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。尚、図11(a)(b)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。
(Calculation method of 2D coordinate position)
Next, a method for calculating the two-dimensional coordinate position of the light guide plate 10 at the location where the finger 8 is in contact will be described with reference to FIGS. This processing is performed by the detection unit 6. Here, FIG. 11A is a perspective view illustrating an imaging state of the imaging unit 20 in the coordinate input device 3A, and FIG. 11B is a plan view illustrating an image of the imaging element 23 of the imaging unit 20. . 11A and 11B, only the imaging unit 20 will be described, but the same processing is performed in the imaging unit 30 as well.

図5及び図11(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の位置は指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指8が接した点の位置座標が求められる。   As shown in FIG. 5 and FIG. 11A, the light incident on the imaging unit 20 passes through the lens 21 and forms a linear image 25 on the imaging device 23. The position of the linear image 25 varies depending on the position of the finger 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 finger 8 are obtained using triangulation.

詳細には、図11(a)において、指8が点Pの位置にあるとき、図11(b)にも示すように、線状の像25が形成される。また、この指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. 11 (a), the time the finger 8 is in the position of point P 1, as shown in FIG. 11 (b), the linear image 25 is formed. Also, the fingers 8 when 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、指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、指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 light from the light source unit 4A is irradiated, when the finger 8 is not in contact with the light guide plate 10, no change occurs in the acquired images of the image sensors 23 and 33. On the other hand, when the finger 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 are applied to the imaging surfaces of the imaging elements 23 and 33. A linear image is formed, and a linear image 25 appears on the acquired image.

図11(b)に示す線状の像25の位置は、指8における接触点の位置に依存して変化し、指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、指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、指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. 11B changes depending on the position of the contact point on the finger 8, and when the position of the contact point on the finger 8 is changed, the linear image 25 becomes linear. It changes like an 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 linear image 25 (with the center of the circular arc as the rotation center) is the line segment connecting the finger 8 and the image pickup device 23 and the light guide plate 10 described above. 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 finger 8 moves 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、指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 the angle β formed by the line segment connecting the finger 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)及び関係式(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、指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、座標入力装置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 finger 8 touches 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 device 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指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、ユーザが、指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 coordinates of the finger 8 obtained by the above method, the pixel at the position corresponding to the position coordinates of the liquid crystal display panel 2a is driven, and the user visually recognizes the touch position of the finger 8. Is possible. 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.

(座標入力装置における発光被検出体の座標検出原理)
次に、本実施の形態では、上記構成の座標入力装置3Aに発光被検出体としての発光ペン9が導光板10に接触されたときにも、発光ペン9の接触位置の座標検出ができるようになっている。以下では、発光ペン9の構成、及び上記構成の座標入力装置3Aに発光被検出体としての発光ペン9が導光板10に接触されたときの座標検出原理について、図12、図13及び図14に基づいて、以下に説明する。図12は、本実施の形態の発光ペン9の構成を示す平面図である。また、図13は座標入力システムの構成を示すものであって、図14のA−A線矢視断面図である。尚、図12においては、説明の便宜上、筐体の一部を取り外して、内部構造を露出させている。図14は、導光板に発光ペンをタッチしたときの伝搬光の光路を示す斜視図である。
(Coordinate detection principle of the object to be detected in the coordinate input device)
Next, in the present embodiment, it is possible to detect the coordinates of the contact position of the light-emitting pen 9 even when the light-emitting pen 9 as the light-emitting detection target is in contact with the light guide plate 10 in the coordinate input device 3A having the above configuration. It has become. Hereinafter, the configuration of the light-emitting pen 9 and the principle of coordinate detection when the light-emitting pen 9 as the light-emitting detection target is in contact with the light guide plate 10 in the coordinate input device 3A having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. This will be described below. FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the light-emitting pen 9 of the present embodiment. FIG. 13 shows the configuration of the coordinate input system, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 12, for convenience of explanation, a part of the housing is removed to expose the internal structure. FIG. 14 is a perspective view showing an optical path of propagating light when a light emitting pen is touched on the light guide plate.

(発光ペンの構成)
最初に、発光ペン9の構成について、図12に基づいて説明する。上記発光ペン9は、いわゆるタッチペン又はスタイラスペンと呼ばれる操作部材である。
(Structure of luminous pen)
First, the configuration of the light-emitting pen 9 will be described with reference to FIG. The light emitting pen 9 is an operation member called a so-called touch pen or stylus pen.

発光ペン9は、図12に示すように、外形となる筐体9aの内部に、光を出射する発光素子LDと、該発光素子LDから発光された光を発光ペン9の先端から導光板10へ導入させる導入部ISとを有する発光部9bと、電源装置9cと、制御装置9dとを格納している。そして、発光ペン9の光出射先端側には、光を拡散させる光散乱部材9eが導入部ISに固定されて取り付けられている。   As shown in FIG. 12, the light-emitting pen 9 includes a light-emitting element LD that emits light and a light guide plate 10 that emits light emitted from the light-emitting element LD from the tip of the light-emitting pen 9. A light emitting unit 9b having an introduction unit IS to be introduced into the power source, a power supply device 9c, and a control device 9d are stored. A light scattering member 9e that diffuses light is fixedly attached to the introduction portion IS on the light emitting tip side of the light emitting pen 9.

この光散乱部材9eは、光拡散材料を含有する樹脂から構成されている。上記光拡散材料としては、ガラスビーズを用いることができる。また、上記樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、又はシリコンラバーを用いることができ、弾性を有して構成されていることが好ましい。弾性材を用いることによって、座標入力装置3Bの導光板10に発光ペン9の先端つまり光散乱部材9eを接触させて用いる場合に、導光板10表面を傷付けることなく、かつ、接触によって僅かに接触部分が変形して導光板10表面との接触面積を大きくすることができる。この結果、導光板10表面に導入される光量を多くすることができる。すなわち、導光板10の内部における深さ方向に対して複数の放射状の方向に、発光ペン9からの光を入射させることができるようになっている。   The light scattering member 9e is made of a resin containing a light diffusing material. Glass beads can be used as the light diffusion material. Moreover, as said resin, fluororesins, such as polytetrafluoroethylene, or a silicon rubber can be used, for example, and it is preferable to have elasticity. By using an elastic material, when the tip of the light-emitting pen 9, that is, the light scattering member 9e is used in contact with the light guide plate 10 of the coordinate input device 3B, the surface of the light guide plate 10 is not damaged and is slightly touched by contact. The portion can be deformed to increase the contact area with the surface of the light guide plate 10. As a result, the amount of light introduced to the surface of the light guide plate 10 can be increased. That is, the light from the light-emitting pen 9 can be incident in a plurality of radial directions with respect to the depth direction inside the light guide plate 10.

光散乱部材9eの光出射面は、曲面を有している。すなわち、光散乱部材9eは概ね半球体であり、直径が例えば2.5〜5.5mmとなっている。直径が2.5よりも小さいと、十分に拡散した光を形成することができない虞がある。   The light emitting surface of the light scattering member 9e has a curved surface. That is, the light scattering member 9e is generally hemispherical and has a diameter of, for example, 2.5 to 5.5 mm. When the diameter is smaller than 2.5, there is a possibility that the sufficiently diffused light cannot be formed.

さらに、この光散乱部材9eは、発光ペン9に対して着脱可能に構成されている。これにより、光散乱部材9eが何らかの理由で損傷した場合又は経時劣化した場合であっても、光散乱部材9eを交換するだけで発光ペン9の使用を継続することができる。   Further, the light scattering member 9 e is configured to be detachable from the light emitting pen 9. Thereby, even when the light scattering member 9e is damaged for some reason or when it deteriorates with time, the use of the light emitting pen 9 can be continued only by replacing the light scattering member 9e.

上記発光素子LDは、例えば赤外光等の光を発するLED(light emitting diode)又は、半導体レーザ(laser diode:LD)を用いることができる。ただし、半導体レーザはLEDよりも発光スペクトル幅が狭いので好ましい。   As the light emitting element LD, for example, an LED (light emitting diode) that emits light such as infrared light or a semiconductor laser (laser diode: LD) can be used. However, the semiconductor laser is preferable because the emission spectrum width is narrower than that of the LED.

上記電源装置9cは、例えば電池を内蔵する構成とすることができるほか、充電式に構成されていてもよい。   The power supply device 9c may be configured to include a battery, for example, or may be configured to be rechargeable.

上記制御装置9dは、発光素子LDの発光を制御する。例えば、発光素子LDが導光板10に接触したときにのみに発光する仕組み等が盛り込まれる。この仕組みは感圧スイッチ等を用いることにより構成され、発光時間を制御できるため、消費電力を低減し、電池寿命を延ばすことができる。   The control device 9d controls light emission of the light emitting element LD. For example, a mechanism that emits light only when the light emitting element LD contacts the light guide plate 10 is included. This mechanism is configured by using a pressure-sensitive switch or the like, and can control the light emission time, thereby reducing power consumption and extending battery life.

上記構成の発光ペン9では、電源装置9cから電源を受けた発光素子LDは所定波長の光を発光する。この発光素子LDから発光された光は、導入部ISを経て光散乱部材9eに入射し、該光散乱部材9eの光拡散材料及び上記微細な凹凸形状によって乱反射する。そして、光散乱部材9eの光出射面から拡散光となって出射される。   In the light emitting pen 9 configured as described above, the light emitting element LD that receives power from the power supply device 9c emits light of a predetermined wavelength. The light emitted from the light emitting element LD enters the light scattering member 9e through the introduction part IS, and is irregularly reflected by the light diffusing material of the light scattering member 9e and the fine uneven shape. And it is radiate | emitted as diffused light from the light-projection surface of the light-scattering member 9e.

以上のように、発光ペン9には、光を出射する発光部9bが設けられており、ペン先から光が拡散放射される構成となっている。したがって、発光ペン9のペン先が導光板10に接触すると、ペン先から放射された赤外光の一部が、導光板10に結合して、導光板10内を伝搬する。発光ペン9は、ペン先から光を拡散放射するため、導光板10に結合した光は、導光板10内を拡散放射しながら導光伝搬される。   As described above, the light-emitting pen 9 is provided with the light-emitting portion 9b that emits light, so that light is diffused and emitted from the pen tip. Therefore, when the pen tip of the light-emitting pen 9 comes into contact with the light guide plate 10, part of the infrared light emitted from the pen tip is coupled to the light guide plate 10 and propagates through the light guide plate 10. Since the light emitting pen 9 diffuses and emits light from the pen tip, the light coupled to the light guide plate 10 is guided and propagated while diffusing and radiating the light guide plate 10.

そして、図13に示すように、導光板10の内部を伝搬する伝搬光13a・14aは、貫通孔11を介して撮像ユニット20・30にそれぞれ入射する。撮像ユニット20・30では、撮像素子23・33から得られる各画像から、発光ペン9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とのなす角度を求める。これにより、以下に述べる2次元座標の算出原理に基づいて、二次元平面内での位置座標を精度よく求めることができる。   As shown in FIG. 13, the propagation lights 13 a and 14 a propagating through the light guide plate 10 enter the imaging units 20 and 30 through the through holes 11, respectively. In the imaging units 20 and 30, an angle formed with the imaging units 20 and 30 in the two-dimensional plane of the light guide plate 10 at a location where the light-emitting pen 9 is in contact is obtained from each image obtained from the imaging elements 23 and 33. Thereby, based on the calculation principle of the two-dimensional coordinate described below, the position coordinate in the two-dimensional plane can be obtained with high accuracy.

(発光ペンにおける2次元座標位置の算出)
上述のようにして求めた、発光ペン9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とのなす角度を用いて、発光ペン9が接触した箇所における2次元座標位置を算出する。この発光ペン9が接触した箇所における2次元座標位置を算出方法については、前記指8が接触した箇所における2次元座標位置を算出方法と全く同一であるので、説明を省略する。
(Calculation of two-dimensional coordinate position in light-emitting pen)
The two-dimensional coordinates at the location where the light-emitting pen 9 is in contact using the angle formed with the imaging units 20 and 30 in the two-dimensional plane of the light guide plate 10 at the location where the light-emitting pen 9 is in contact as determined above. Calculate the position. The method for calculating the two-dimensional coordinate position at the location where the light-emitting pen 9 is in contact is exactly the same as the method for calculating the two-dimensional coordinate position at the location where the finger 8 is in contact, and thus the description thereof is omitted.

(指と発光ペンとを併用した場合の接触位置の座標検出方法)
本実施の形態の座標入力装置3Aは、図1に示すように、導光部材としての導光板10と、導光板10の縁部に結合されて該導光板10の内部を照明する照明光源としての光源ユニット4Aと、非発光被検出体としての指8と発光被検出体としての発光ペン9とが導光板10に接触したときに発生する該導光板10の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段としての撮像ユニット20・30とを備え、撮像ユニット20・30による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求める。すなわち、図5に示すように、光源ユニット4Aから導光板10内に導入された光は、指8が導光板10に接触すると、それによって散乱され、そこを起点に散乱光が導光板10の内部を伝搬する。また、図13に示すように、発光ペン9が導光板10に接触すると接触点で光結合した光が導光板10の内部を伝搬する。これらの光を、撮像ユニット20・30にて撮像して接触点の角度情報を検出する。
(Coordinate detection method for contact position when using both finger and light-emitting pen)
As shown in FIG. 1, the coordinate input device 3 </ b> A according to the present embodiment is a light guide plate 10 as a light guide member, and an illumination light source that is coupled to an edge of the light guide plate 10 and illuminates the inside of the light guide plate 10. Of light propagating through the light guide plate 10 generated when the light source unit 4A, the finger 8 as the non-light emitting target and the light emitting pen 9 as the light emitting target touch the light guide plate 10. The image pickup units 20 and 30 as at least two direction detection means for detecting directions are provided, and the position coordinates of the contact point are obtained by triangulation based on the detection of the traveling direction of the propagation light by the image pickup units 20 and 30. That is, as shown in FIG. 5, the light introduced from the light source unit 4 </ b> A into the light guide plate 10 is scattered when the finger 8 comes into contact with the light guide plate 10, and the scattered light starts from there. Propagate inside. As shown in FIG. 13, when the light-emitting pen 9 contacts the light guide plate 10, the light that is optically coupled at the contact point propagates inside the light guide plate 10. These lights are imaged by the imaging units 20 and 30 to detect angle information of the contact point.

ところで、このような座標入力装置3Aにおいて、例えば指8と、発光ペン9との両方が用いられた場合に、両者を分離すべく、指8の光源ユニット4Aと発光ペン9の発光波長とを異ならせ、かつ撮像ユニット20・30に両者を区別するためのフィルタを設けたのでは部品点数が増加し、コスト高となる。   By the way, in such a coordinate input device 3A, for example, when both the finger 8 and the light-emitting pen 9 are used, the light-emitting wavelengths of the light source unit 4A of the finger 8 and the light-emitting pen 9 are set in order to separate them. If different filters are provided in the imaging units 20 and 30 to distinguish them, the number of parts increases and the cost increases.

そこで、本実施の形態では、光源ユニット4Aを周期的に点滅させる照明光源点滅手段としての照明光源点灯制御部15と、光源ユニット4Aの点灯期間に指8の位置検出を行い、光源ユニット4Aの消灯期間に発光ペン9の位置検出を行う検出手段としての検出部6とが設けられている。これにより、照明光源点灯制御部15にて、光源ユニット4Aを周期的に点滅させる。そして、検出部6にて、光源ユニット4Aの点灯期間に指8の位置検出を行い、光源ユニット4Aの消灯期間に発光ペン9の位置検出を行う。   Therefore, in the present embodiment, the illumination light source lighting control unit 15 as an illumination light source blinking means for periodically blinking the light source unit 4A, and the position of the finger 8 are detected during the lighting period of the light source unit 4A. A detection unit 6 is provided as detection means for detecting the position of the light-emitting pen 9 during the light-off period. Thereby, the illumination light source lighting control unit 15 causes the light source unit 4A to blink periodically. Then, the detection unit 6 detects the position of the finger 8 during the lighting period of the light source unit 4A, and detects the position of the light emitting pen 9 during the extinguishing period of the light source unit 4A.

すなわち、光源ユニット4Aは、照明光源点灯制御部15の制御信号に同期して周期的に点灯する。ここで、図14(a)(b)(c)(d)に示すように、発光ペン9からの信号は撮像ユニット20・30にて常時検出されるが、指8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。このため、同期信号を利用して信号処理することによって、共通光学系、つまり撮像ユニット20・30を用いて指8の信号と発光ペン9の信号との分離検出が可能になる。   That is, the light source unit 4 </ b> A is periodically turned on in synchronization with the control signal from the illumination light source lighting control unit 15. Here, as shown in FIGS. 14A, 14B, 14C, and 14D, the signal from the light emitting pen 9 is always detected by the imaging units 20 and 30, but the signal from the finger 8 is the light source unit. Only the lighting period of 4A is detected. For this reason, by performing signal processing using the synchronization signal, it is possible to separate and detect the signal of the finger 8 and the signal of the light-emitting pen 9 using the common optical system, that is, the imaging units 20 and 30.

この結果、光源ユニット4Aの波長と発光ペン9の発光波長とが同じであっても、検知時間をずらすことによって、容易に、両者を区別して検知することができる。尚、光源ユニット4Aにおける点滅の周期を例えば100Hz以上とすることによって、実質的には、同一時間に両者を検知していると看做せる。   As a result, even if the wavelength of the light source unit 4A and the light emission wavelength of the light-emitting pen 9 are the same, they can be easily distinguished and detected by shifting the detection time. Note that, by setting the blinking cycle in the light source unit 4A to, for example, 100 Hz or more, it can be considered that both are detected substantially at the same time.

これにより、例えば、発光ペン9を用いた文字入力と、指8を用いた例えば縮小、拡大、回転等のジェスチャー操作の誤認識がなくなる。そして、入力モードとジェスチャー操作モードの切り替えが不要である。また、指8の入力を文字入力として使用することも可能である。さらに、指8の入力情報と発光ペン9の入力情報とは別情報として保存することが可能である。   Thereby, for example, erroneous recognition of character input using the light-emitting pen 9 and gesture operation such as reduction, enlargement, and rotation using the finger 8 is eliminated. And it is not necessary to switch between the input mode and the gesture operation mode. It is also possible to use the input of the finger 8 as a character input. Further, the input information of the finger 8 and the input information of the light-emitting pen 9 can be stored as separate information.

また、光源ユニット4Aを周期的に常時オフして発光ペン9での入力専用として使用する一方、光源ユニット4Aを周期的に常時オンして指8の入力専用として使用するという動作切り替え機能を持たせてもよい。さらに、入力待ち状態では点灯周期を長くする省電力モードを持たせてもよい。   In addition, the light source unit 4A is periodically turned off and used exclusively for input with the light emitting pen 9, while the light source unit 4A is periodically turned on and used exclusively for input of the finger 8. It may be allowed. Further, in an input waiting state, a power saving mode for extending the lighting cycle may be provided.

したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3Aにおいて、指8等の非発光被検出体、及び発光ペン9等の発光被検出体との両方の座標位置を1種類の光源波長により検出し得る座標入力装置3Aを提供することができる。   Therefore, in the optical coordinate input device 3A using the light guide plate 10, the coordinate positions of both the non-light emitting target object such as the finger 8 and the light emitting target object such as the light emitting pen 9 are determined by one type of light source wavelength. A coordinate input device 3A that can be detected can be provided.

このように、本実施の形態の座標入力装置3Aでは、照明光源としての光源ユニット4Aを周期的に点滅させる照明光源点滅手段としての照明光源点灯制御部15と、光源ユニット4Aの点灯期間に非発光被検出体としての指8の位置検出を行い、光源ユニット4Aの消灯期間に発光被検出体としての発光ペン9の位置検出を行う検出手段として検出部6とが設けられている。   As described above, in the coordinate input device 3A of the present embodiment, the illumination light source lighting control unit 15 as the illumination light source blinking means for periodically blinking the light source unit 4A as the illumination light source and the lighting period of the light source unit 4A are not used. A detection unit 6 is provided as detection means for detecting the position of the finger 8 as the light emission target and detecting the position of the light emitting pen 9 as the light detection target during the extinction period of the light source unit 4A.

また、本実施の形態の座標検出方法では、光源ユニット4Aを周期的に点滅させ、光源ユニット4Aの点灯期間に指8の位置検出を行い、光源ユニット4Aの消灯期間に発光ペン9の位置検出を行う。   In the coordinate detection method of the present embodiment, the light source unit 4A is periodically blinked, the position of the finger 8 is detected during the lighting period of the light source unit 4A, and the position of the light-emitting pen 9 is detected during the extinguishing period of the light source unit 4A. I do.

この結果、光源ユニット4Aの発光波長と発光ペン9の発光波長とが同じであっても、検知時間をずらすことによって、容易に、両者を区別して検知することができる。   As a result, even if the light emission wavelength of the light source unit 4A and the light emission wavelength of the light-emitting pen 9 are the same, both can be easily distinguished and detected by shifting the detection time.

したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3Aにおいて、指8等の非発光被検出体、及び発光ペン9等の発光被検出体との両方の座標位置を効率よく検出し得る座標入力装置3Aを提供することができる。   Therefore, in the optical coordinate input device 3 </ b> A using the light guide plate 10, coordinates that can efficiently detect the coordinate positions of both the non-light emitting target body such as the finger 8 and the light emitting target body such as the light emitting pen 9. An input device 3A can be provided.

また、本実施の形態の座標入力システム1は、本実施の形態の座標入力装置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 device 3A of the present embodiment, and includes a liquid crystal display module 2.

上記の構成によれば、座標入力装置3Aを、画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール2の画像を見ながら指8等の非発光被検出体及び発光ペン9等の発光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装置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、非発光被検出体である指8及び発光被検出体である発光ペン9の両方の座標位置を検出し得る座標入力装置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 the above configuration, the coordinate input device 3 </ b> A is input with the non-light emitting detection object such as the finger 8 and the light emission detection object such as the light emitting pen 9 while viewing the image of the liquid crystal display module 2 as the image display module. It can function as a touch panel. Therefore, in the optical coordinate input device 3A that uses the light guide plate 10, even when applied to a large touch panel, the coordinate positions of both the finger 8 that is a non-light emitting target and the light emitting pen 9 that is a light emitting target. It is possible to provide a coordinate input system 1 including a coordinate input device 3 </ b> A that can detect.

〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図15〜図19に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態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 the first embodiment are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

前記実施の形態1の座標入力装置3Aでは、図1に示すように、長方形からなる導光板10の長手方向における1つの縁部に撮像ユニット20・30及び光源ユニット4Aが設けられていた。しかし、本実施の形態の座標入力装置3Bでは、図15に示すように、長方形からなる導光板10の長手方向における対向する2つの縁部に撮像ユニット20B・30B・40B・50B及び光源ユニット4A・4Bが設けられている。そして、第1波長λ1を発光する光源ユニット4Aと第2波長λ2を発光する光源ユニット4Bとが交互に点灯されることによりそれぞれ周期的に点灯されると共に、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bは、第1波長λ1と第2波長λ2とを識別するための光学フィルタ22B・32B・42B・52Bを備えている点が実施の形態1の座標入力装置3Aとは異なっている。   In the coordinate input device 3A of the first embodiment, as shown in FIG. 1, the imaging units 20 and 30 and the light source unit 4A are provided at one edge portion in the longitudinal direction of the light guide plate 10 made of a rectangle. However, in the coordinate input device 3B of the present embodiment, as shown in FIG. 15, the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B and the light source unit 4A are disposed at two opposing edges in the longitudinal direction of the rectangular light guide plate 10.・ 4B is provided. Then, the light source unit 4A that emits the first wavelength λ1 and the light source unit 4B that emits the second wavelength λ2 are alternately lit by being alternately lit, and the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B. Is different from the coordinate input device 3A of the first embodiment in that it includes optical filters 22B, 32B, 42B, and 52B for identifying the first wavelength λ1 and the second wavelength λ2.

本実施の形態の座標入力装置3Bの構成について、図15に基づいて説明する。図15は上記座標入力装置3Bの構成を示す斜視図である。   The configuration of the coordinate input device 3B according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a perspective view showing the configuration of the coordinate input device 3B.

図15に示すように、上記座標入力装置3Bは、導光部材としての導光板10における第1の縁部には第1照明光源としての光源ユニット4A及び一対の第1方向検知手段としての撮像ユニット20・30が設けられ、導光板10における第1の縁部に対向する第2の縁部には第2照明光源としての光源ユニット4B及び一対の第2方向検知手段としての撮像ユニット40・50が設けられている。上記撮像ユニット20B・30Bは、光源ユニット4Aの照射範囲外に設置され、かつ撮像ユニット40B・50Bは光源ユニット4Bの照射範囲外に設置されている。   As shown in FIG. 15, the coordinate input device 3B has a light source unit 4A as a first illumination light source and a pair of first direction detection means at the first edge of the light guide plate 10 as a light guide member. Units 20 and 30 are provided, and a light source unit 4B as a second illumination light source and a pair of image pickup units 40 as a second direction detection unit are provided on a second edge portion of the light guide plate 10 that faces the first edge portion. 50 is provided. The imaging units 20B and 30B are installed outside the irradiation range of the light source unit 4A, and the imaging units 40B and 50B are installed outside the irradiation range of the light source unit 4B.

本実施の形態では、光源ユニット4A・4Bは、互いに異なる波長の光を出射する。具体的には、光源ユニット4Aは第1波長λ1を出射する一方、光源ユニット4Bは第2波長λ2を出射する。上記光源ユニット4Aの第1波長λ1は例えば赤外からなる830nm±30nmとする一方、光源ユニット4Bの第2波長λ2は例えば赤外からなる730nm±30nmとすることができる。ただし、必ずしもこれに限らず、他の波長の組み合わせであってもよい。   In the present embodiment, the light source units 4A and 4B emit light having different wavelengths. Specifically, the light source unit 4A emits the first wavelength λ1, while the light source unit 4B emits the second wavelength λ2. The first wavelength λ1 of the light source unit 4A can be set to, for example, 830 nm ± 30 nm composed of infrared, while the second wavelength λ2 of the light source unit 4B can be set to, for example, 730 nm ± 30 nm formed of infrared. However, the present invention is not necessarily limited to this, and other wavelength combinations may be used.

また、本実施の形態では、発光被検出体としての発光ペン9は、上記光源ユニット4A又は光源ユニット4Bのうちのいずれか一方と同じ波長の光を出射する。例えば、発光ペン9は、レーザを使用しており、上記光源ユニット4Aの第1波長λ1の範囲である例えば830nm±5nmを出射する。   Moreover, in this Embodiment, the light emission pen 9 as a light emission to-be-detected body radiate | emits the light of the same wavelength as any one of the said light source unit 4A or the light source unit 4B. For example, the light-emitting pen 9 uses a laser and emits, for example, 830 nm ± 5 nm which is the range of the first wavelength λ1 of the light source unit 4A.

さらに、本実施の形態の座標入力装置3Bでは、一対の撮像ユニット20B・30Bには、光源ユニット4Aからの光を選択的に透過させる第1照明光源用フィルタとしての光学フィルタ22B・32Bが設けられ、他の一対の撮像ユニット40B・50Bには、光源ユニット4Bからの光を選択的に透過させる第2照明光源用フィルタとしての光学フィルタ42B・52Bが設けられている。光学フィルタ22B・32Bを通過した光は撮像素子23・33にて検知される一方、光学フィルタ42B・52Bを通過した光は撮像素子43・53にて検知される。   Further, in the coordinate input device 3B of the present embodiment, the pair of imaging units 20B and 30B are provided with optical filters 22B and 32B as first illumination light source filters that selectively transmit light from the light source unit 4A. The other pair of imaging units 40B and 50B are provided with optical filters 42B and 52B as second illumination light source filters that selectively transmit light from the light source unit 4B. The light that has passed through the optical filters 22B and 32B is detected by the image sensors 23 and 33, while the light that has passed through the optical filters 42B and 52B is detected by the image sensors 43 and 53.

また、照明光源点滅手段としての照明光源点灯制御部15は、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とを交互に点灯する。   Moreover, the illumination light source lighting control unit 15 as the illumination light source blinking unit alternately turns on the light source unit 4A on the first edge and the light source unit 4B on the second edge.

そして、検出手段としての検出部6は、光源ユニット4A又は光源ユニット4Bの点灯期間に、光源ユニット4A又は光源ユニット4Bが点灯している側の一対の撮像ユニット20B・30B又は撮像ユニット40B・50Bを用いて非発光被検出体としての指8の位置検出を行う一方、一対の撮像ユニット20B・30B又は一対の第2方向検知手段としての撮像ユニット40B・50Bを用いて発光被検出体としての発光ペン9の位置検出を行う。   And the detection part 6 as a detection means is a pair of imaging unit 20B * 30B or imaging unit 40B * 50B of the side in which the light source unit 4A or the light source unit 4B is lit during the lighting period of the light source unit 4A or the light source unit 4B. Is used to detect the position of the finger 8 as a non-light emitting target, while the pair of imaging units 20B and 30B or a pair of second direction detection means is used as a light emitting target. The position of the light emitting pen 9 is detected.

(指と発光ペンとを併用した場合の接触位置の座標検出方法)
上記構成の座標入力装置3Bにおける指8と発光ペン9との併用における座標入力方法について、前記図15、及び図16(a)(b)、図17に基づいて以下に説明する。図16(a)は指8を導光板10に接触させたときの伝搬光を示す断面図であり、図16(b)は発光ペン9を導光板10に接触させたときの伝搬光を示す断面図である。図17は、指8と発光ペン9とを併用するときの、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bでの信号を示す説明図である。
(Coordinate detection method for contact position when using both finger and light-emitting pen)
A coordinate input method in the combined use of the finger 8 and the light emitting pen 9 in the coordinate input device 3B having the above-described configuration will be described below with reference to FIGS. 15, 16A, 16B, and 17. FIG. FIG. 16A is a cross-sectional view showing the propagation light when the finger 8 is brought into contact with the light guide plate 10, and FIG. 16B shows the propagation light when the light emitting pen 9 is brought into contact with the light guide plate 10. It is sectional drawing. FIG. 17 is an explanatory diagram showing signals in the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B when the finger 8 and the light-emitting pen 9 are used in combination.

まず、本実施の形態では、図15に示すように、照明光源点灯制御部15にて、導光板10の長辺側の対向する二辺に波長の異なる光源ユニット4A・4Bを制御信号に同期して交互に点灯させる。   First, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the illumination light source lighting control unit 15 synchronizes the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B having different wavelengths on the opposite two sides on the long side of the light guide plate 10 with the control signal. And turn them on alternately.

そして、図16(a)(b)に示すように、第1波長λ1の光源ユニット4Aが発光しているときに、光源ユニット4A側の第1照明光源用フィルタとしての光学フィルタ22B・32Bを備えた撮像ユニット20・30にて、指8と発光ペン9とからの信号を検出する。上記光学フィルタ22B・32Bは、第1波長λ1を透過し、第2波長λ2を遮断する。   16A and 16B, when the light source unit 4A having the first wavelength λ1 emits light, the optical filters 22B and 32B as the first illumination light source filters on the light source unit 4A side are provided. Signals from the finger 8 and the light-emitting pen 9 are detected by the imaging units 20 and 30 provided. The optical filters 22B and 32B transmit the first wavelength λ1 and block the second wavelength λ2.

このとき、図17に示すように、撮像ユニット20B・30Bでは、発光ペン9からの信号は常時検出されるが、指8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。したがって、発光ペン9については、同期信号を利用して発光ペン9の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。   At this time, as shown in FIG. 17, in the imaging units 20B and 30B, the signal from the light emitting pen 9 is always detected, but the signal from the finger 8 is detected only during the lighting period of the light source unit 4A. Therefore, for the light-emitting pen 9, the signal of the finger 8 can be reliably detected by performing the signal removal process of the light-emitting pen 9 using the synchronization signal.

このとき、撮像ユニット40B・50Bでは、第2波長λ2の光源ユニット4Bが発光しているときに、光源ユニット4B側の第2照明光源用フィルタとしての光学フィルタ42B・52Bを備えた撮像ユニット40B・50Bでは、第1波長λ1を遮断し、第2波長λ2を透過するので、指8からの信号を検出する。このとき、第1波長λ1を有する発光ペン9の信号と光源ユニット4Aの直接光は光学フィルタ42B・52Bにて遮断される。   At this time, in the imaging units 40B and 50B, when the light source unit 4B having the second wavelength λ2 emits light, the imaging units 40B including the optical filters 42B and 52B as the second illumination light source filters on the light source unit 4B side. In 50B, since the first wavelength λ1 is cut off and the second wavelength λ2 is transmitted, the signal from the finger 8 is detected. At this time, the signal of the light emitting pen 9 having the first wavelength λ1 and the direct light of the light source unit 4A are blocked by the optical filters 42B and 52B.

尚、指8の検出位置については、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bのいずれでも検出できることになるが、例えば、検出強度の大きい方の値を採用することによって、より信頼性の高い座標位置を求めることができる。   The detection position of the finger 8 can be detected by any of the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B. For example, by adopting a value with a higher detection intensity, a coordinate position with higher reliability can be obtained. Can be requested.

これにより、共通光学系である撮像ユニット20B・30B・40B・50Bを用いて、指8の信号と発光ペン9の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、光学フィルタ22B・32B・42B・52Bの存在により、指8を検出するための光源ユニット4A・4Bの照明光が対向する側の撮像ユニット40B・50B・20B・30Bに直接入射することが無い。   This makes it possible to separately detect the signal of the finger 8 and the signal of the light-emitting pen 9 using the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B, which are common optical systems. In this case, due to the presence of the optical filters 22B, 32B, 42B, and 52B, the illumination light of the light source units 4A and 4B for detecting the finger 8 is directly incident on the imaging units 40B, 50B, 20B, and 30B on the opposite side. There is no.

この結果、導光板10における対向する二辺に光源ユニット4A・4Bと撮像ユニット20B・30B・40B・50Bとを配置することができるので、マルチタッチを確実に検出することが可能になる。   As a result, the light source units 4A and 4B and the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B can be arranged on the two opposing sides of the light guide plate 10, so that multi-touch can be reliably detected.

(指と発光ペンのいずれか一方と他方を複数併用した場合の接触位置の座標検出方法)
ここで、本実施の形態の座標入力装置3Bでは、指と発光ペンとを各々1個ずつ併用するだけでなく、指と発光ペンとについて、いずれか一方を1個と、他方を2個とを併用することが可能である。その場合の接触位置の座標検出方法について、前記図15、及び図18、図19に基づいて説明する。図18は、2つの指8と1個の発光ペン9とを併用した場合の接触位置の座標検出方法を示す説明図であり、図19は1つの指8と2個の発光ペン9とを併用した場合の接触位置の座標検出方法を示す説明図である。
(Coordinate detection method for contact position when one or the other of a finger and a light-emitting pen is used in combination)
Here, in the coordinate input device 3B of the present embodiment, not only one finger and one light-emitting pen are used together, but one of the fingers and the light-emitting pen is one, and the other is two. Can be used in combination. A method for detecting the coordinate of the contact position in that case will be described with reference to FIG. 15, FIG. 18, and FIG. FIG. 18 is an explanatory view showing a coordinate detection method of a contact position when two fingers 8 and one light-emitting pen 9 are used together. FIG. 19 shows one finger 8 and two light-emitting pens 9. It is explanatory drawing which shows the coordinate detection method of the contact position at the time of using together.

最初に、図18に示すように、2つの指8と1個の発光ペン9とを併用した場合の接触位置の座標検出方法について説明する。   First, as shown in FIG. 18, a coordinate detection method for a contact position when two fingers 8 and one light-emitting pen 9 are used together will be described.

まず、図15に示すように、照明光源点灯制御部15にて、導光板10の長辺側の対向する二辺に波長の異なる光源ユニット4A・4Bを制御信号に同期して交互に点灯させる。   First, as shown in FIG. 15, the illumination light source lighting control unit 15 alternately turns on the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B having different wavelengths on opposite long sides of the light guide plate 10 in synchronization with the control signal. .

この場合、図18に示すように、第1波長λ1の光源ユニット4Aが発光しているときに、光源ユニット4A側の光学フィルタ22B・32Bを備えた撮像ユニット20B・30Bにて指8・8と発光ペン9とからの信号を検出する。   In this case, as shown in FIG. 18, when the light source unit 4A having the first wavelength λ1 is emitting light, the fingers 8 and 8 are picked up by the imaging units 20B and 30B including the optical filters 22B and 32B on the light source unit 4A side. And signals from the light emitting pen 9 are detected.

ここで、上記光学フィルタ22B・32Bは、第1波長λ1を透過し、第2波長λ2を遮断する。したがって、撮像ユニット20B・30Bでは、発光ペン9からの信号は常時検出されるが、指8・8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。このため、発光ペン9については、同期信号を利用して発光ペン9の信号の除去処理を行うことによって、指8・8の信号を確実に検出することができる。   Here, the optical filters 22B and 32B transmit the first wavelength λ1 and block the second wavelength λ2. Therefore, in the imaging units 20B and 30B, the signal from the light emitting pen 9 is always detected, but the signal from the fingers 8 and 8 is detected only during the lighting period of the light source unit 4A. For this reason, with respect to the light-emitting pen 9, the signal of the finger 8 or 8 can be reliably detected by performing the signal removal processing of the light-emitting pen 9 using the synchronization signal.

一方、撮像ユニット40B・50Bでは、第2波長λ2の光源ユニット4Bが発光しているときに、光源ユニット4B側の光学フィルタ42B・52Bを備えた撮像ユニット40B・50Bでは、第1波長λ1を遮断し、第2波長λ2を透過するので、指8・8からの信号を検出する。このとき、第1波長λ1を有する発光ペン9の信号と光源ユニット4Aの直接光は光学フィルタ42B・52Bにて遮断される。   On the other hand, in the imaging units 40B and 50B, when the light source unit 4B having the second wavelength λ2 emits light, the imaging units 40B and 50B including the optical filters 42B and 52B on the light source unit 4B side change the first wavelength λ1. Since the signal is blocked and the second wavelength λ2 is transmitted, signals from the fingers 8 and 8 are detected. At this time, the signal of the light emitting pen 9 having the first wavelength λ1 and the direct light of the light source unit 4A are blocked by the optical filters 42B and 52B.

尚、指8・8の検出位置については、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bのいずれでも検出できることになるが、例えば、検出強度の大きい方の値を採用することによって、より信頼性の高い座標位置を求めることができる。   The detection positions of the fingers 8 and 8 can be detected by any of the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B. For example, by adopting the value with the larger detection intensity, the reliability is higher. The coordinate position can be obtained.

これにより、共通光学系である撮像ユニット20B・30B・40B・50Bを用いて、指8・8の信号と発光ペン9の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、光学フィルタ22B・32B・42B・52Bの存在により、指8・8を検出するための光源ユニット4A・4Bの照明光が対向する側の撮像ユニット40B・50B・20B・30Bに直接入射することが無い。   This makes it possible to separate and detect the signals of the fingers 8 and 8 and the signal of the light-emitting pen 9 using the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B, which are common optical systems. In this case, due to the presence of the optical filters 22B, 32B, 42B, and 52B, the illumination light of the light source units 4A and 4B for detecting the fingers 8 and 8 is directly incident on the imaging units 40B, 50B, 20B, and 30B on the opposite side. There is nothing to do.

この結果、導光板10における対向する二辺に光源ユニット4A・4Bと撮像ユニット20B・30B・40B・50Bとを配置することができるので、マルチタッチを確実に検出することが可能になる。   As a result, the light source units 4A and 4B and the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B can be arranged on the two opposing sides of the light guide plate 10, so that multi-touch can be reliably detected.

次に、図19に示すように、1つの指8と2個の発光ペン9・9とを併用した場合の接触位置の座標検出方法について説明する。尚、この場合、一方の発光ペン9は第1波長λ1を発光する一方、他方の発光ペン9は第2波長λ2を発光する。以下、発光ペン9(λ1)又は発光ペン9(λ2)と記載する。   Next, as shown in FIG. 19, a coordinate detection method for a contact position when one finger 8 and two light-emitting pens 9 and 9 are used together will be described. In this case, one light emitting pen 9 emits the first wavelength λ1, while the other light emitting pen 9 emits the second wavelength λ2. Hereinafter, the light-emitting pen 9 (λ1) or the light-emitting pen 9 (λ2) will be described.

まず、図15に示すように、照明光源点灯制御部15にて、導光板10の長辺側の対向する二辺に波長の異なる光源ユニット4A・4Bを制御信号に同期して交互に点灯させる。   First, as shown in FIG. 15, the illumination light source lighting control unit 15 alternately turns on the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B having different wavelengths on opposite long sides of the light guide plate 10 in synchronization with the control signal. .

この場合、図19に示すように、第1波長λ1の光源ユニット4Aが発光しているときに、光源ユニット4A側の光学フィルタ22B・32Bを備えた撮像ユニット20B・30Bにて指8と発光ペン9(λ1)・9(λ2)とからの信号を検出する。   In this case, as shown in FIG. 19, when the light source unit 4A having the first wavelength λ1 emits light, the image pickup units 20B and 30B including the optical filters 22B and 32B on the light source unit 4A side emit light. Signals from the pens 9 (λ1) and 9 (λ2) are detected.

ここで、上記光学フィルタ22B・32Bは、第1波長λ1を透過し、第2波長λ2を遮断する。したがって、撮像ユニット20B・30Bでは、発光ペン9(λ1)からの信号は常時検出されるが、指8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。このため、発光ペン9(λ1)については、同期信号を利用して発光ペン9(λ1)の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。   Here, the optical filters 22B and 32B transmit the first wavelength λ1 and block the second wavelength λ2. Therefore, in the imaging units 20B and 30B, the signal from the light emitting pen 9 (λ1) is always detected, but the signal from the finger 8 is detected only during the lighting period of the light source unit 4A. For this reason, with respect to the light-emitting pen 9 (λ1), the signal of the finger 8 can be reliably detected by performing the signal removal processing of the light-emitting pen 9 (λ1) using the synchronization signal.

一方、撮像ユニット40B・50Bでは、第2波長λ2の光源ユニット4Bが発光しているときに、光源ユニット4B側の光学フィルタ42B・52Bを備えた撮像ユニット40B・50Bでは、第1波長λ1を遮断し、第2波長λ2を透過するので、発光ペン9(λ2)及び指8からの信号を検出する。このため、発光ペン9(λ2)については、同期信号を利用して発光ペン9(λ2)の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。   On the other hand, in the imaging units 40B and 50B, when the light source unit 4B having the second wavelength λ2 emits light, the imaging units 40B and 50B including the optical filters 42B and 52B on the light source unit 4B side change the first wavelength λ1. Since the light is blocked and the second wavelength λ2 is transmitted, signals from the light-emitting pen 9 (λ2) and the finger 8 are detected. Therefore, for the light-emitting pen 9 (λ2), the signal of the finger 8 can be reliably detected by performing the signal removal process of the light-emitting pen 9 (λ2) using the synchronization signal.

このとき、第1波長λ1を有する発光ペン9(λ1)の信号と光源ユニット4Aの直接光とは光学フィルタ42B・52Bにて遮断される。   At this time, the signal of the light emitting pen 9 (λ1) having the first wavelength λ1 and the direct light of the light source unit 4A are blocked by the optical filters 42B and 52B.

尚、指8の検出位置については、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bのいずれでも検出できることになるが、例えば、検出強度の大きい方の値を採用することによって、より信頼性の高い座標位置を求めることができる。   The detection position of the finger 8 can be detected by any of the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B. For example, by adopting a value with a higher detection intensity, a coordinate position with higher reliability can be obtained. Can be requested.

これにより、共通光学系である撮像ユニット20B・30B・40B・50Bを用いて、指8の信号と発光ペン9(λ1)・9(λ2)の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、光学フィルタ22B・32B・42B・52Bの存在により、指8を検出するための光源ユニット4A・4Bの照明光が対向する側の撮像ユニット40B・50B・20B・30Bに直接入射することが無い。   Thereby, it is possible to separately detect the signal of the finger 8 and the signal of the light emitting pens 9 (λ1) and 9 (λ2) using the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B, which are common optical systems. In this case, due to the presence of the optical filters 22B, 32B, 42B, and 52B, the illumination light of the light source units 4A and 4B for detecting the finger 8 is directly incident on the imaging units 40B, 50B, 20B, and 30B on the opposite side. There is no.

この結果、導光板10における対向する二辺に光源ユニット4A・4Bと撮像ユニット20B・30B・40B・50Bとを配置することができるので、マルチタッチを確実に検出することが可能になる。   As a result, the light source units 4A and 4B and the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B can be arranged on the two opposing sides of the light guide plate 10, so that multi-touch can be reliably detected.

尚、このような方法により、発光ペン9(λ1)・9(λ2)との2個と、指8の3本までは検出可能である。   In addition, by such a method, two light emitting pens 9 (λ1) and 9 (λ2) and three fingers 8 can be detected.

このように、本実施の形態の座標入力装置3Bでは、導光板10の対向する二辺である第1の縁部及び第2の縁部に、波長の異なる光源ユニット4A・4Bを備え、これらを交互に点灯させる。そして、例えば、第1波長λ1の光源ユニット4Aが発光しているときに、光源ユニット4A側の第1照明光源用フィルタとしての光学フィルタ22C・32C(第1波長λ1を透過、第2波長λ2を遮断)を備えた一対の第1方向検知手段としての撮像ユニット20B・30Bにて、非発光被検出体としての指8と発光被検出体としての発光ペン9との位置検出を行う。発光ペン9の信号は常時検出されるが、指8の信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。この結果、発光ペン9の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。   As described above, the coordinate input device 3B according to the present embodiment includes the light source units 4A and 4B having different wavelengths on the first edge and the second edge, which are two opposite sides of the light guide plate 10, and these. Light up alternately. For example, when the light source unit 4A having the first wavelength λ1 emits light, the optical filters 22C and 32C (transmitting the first wavelength λ1 and transmitting the second wavelength λ2) as the first illumination light source filter on the light source unit 4A side. In the imaging units 20B and 30B serving as a pair of first direction detecting means provided with a blocking function, the positions of the finger 8 as the non-light emitting target and the light emitting pen 9 as the light emitting target are detected. The signal from the light-emitting pen 9 is always detected, but the signal from the finger 8 is detected only during the lighting period of the light source unit 4A. As a result, the signal of the finger 8 can be reliably detected by performing the signal removal processing of the light emitting pen 9.

一方、第2波長λ1の第2照明光源としての光源ユニット4Bが発光しているときに、光源ユニット4B側の第2照明光源用フィルタとしての光学フィルタ42B・52B(第1波長λ1を遮断、第2波長λ2を透過)を備えた一対の第2方向検知手段として撮像ユニット40B・50Bにて、指8の位置検出を行う。発光ペン9の信号と、光源ユニット4Aからの直接光は光学フィルタ42B・52Bにて遮断される。尚、この場合、第2波長λ2の発光ペン9(λ2)を使用すれば発光ペン9(λ2)の信号を検出することができる。   On the other hand, when the light source unit 4B serving as the second illumination light source having the second wavelength λ1 emits light, the optical filters 42B and 52B serving as the second illumination light source filter on the light source unit 4B side (blocking the first wavelength λ1) The position of the finger 8 is detected by the imaging units 40 </ b> B and 50 </ b> B as a pair of second direction detection means having a transmission of the second wavelength λ <b> 2. Signals from the light emitting pen 9 and direct light from the light source unit 4A are blocked by the optical filters 42B and 52B. In this case, the signal of the light emitting pen 9 (λ2) can be detected by using the light emitting pen 9 (λ2) having the second wavelength λ2.

この結果、共通光学系、つまり光源ユニット4A、光学フィルタ22B・32B及び一対の撮像ユニット20B・30B、又は光源ユニット4B、光学フィルタ42B・52B及び一対の撮像ユニット40B・50Bを用いて指8の信号と発光ペン9の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、光学フィルタ22B・32B・42B・52Bの作用効果により、指8からの光が対向する側の一対の撮像ユニット40B・50Bに直接入射することが無い。   As a result, the common optical system, that is, the light source unit 4A, the optical filters 22B and 32B, and the pair of imaging units 20B and 30B, or the light source unit 4B, the optical filters 42B and 52B, and the pair of imaging units 40B and 50B are used. It becomes possible to separately detect the signal and the signal of the light-emitting pen 9. In this case, due to the operational effects of the optical filters 22B, 32B, 42B, and 52B, the light from the finger 8 does not directly enter the pair of imaging units 40B and 50B on the opposite side.

したがって、対向する二辺である第1の縁部及び第2の縁部に、光源ユニット4A、光学フィルタ22B・32B及び一対の撮像ユニット20B・30B、又は光源ユニット4B、光学フィルタ42B・52B及び一対の撮像ユニット40B・50Bを配置するので、指8と発光ペン9とのマルチタッチを確実に検出することが可能になる。   Therefore, the light source unit 4A, the optical filters 22B and 32B, and the pair of imaging units 20B and 30B, or the light source unit 4B, the optical filters 42B and 52B, and the first edge and the second edge, which are two opposite sides, Since the pair of imaging units 40B and 50B are arranged, it becomes possible to reliably detect multi-touch between the finger 8 and the light-emitting pen 9.

また、本実施の形態の座標検出方法では、光源ユニット4Aを周期的に点滅させ、光源ユニット4Aの点灯期間に指8の位置検出を行い、光源ユニット4Aの消灯期間に発光ペン9の位置検出を行う。   In the coordinate detection method of the present embodiment, the light source unit 4A is periodically blinked, the position of the finger 8 is detected during the lighting period of the light source unit 4A, and the position of the light-emitting pen 9 is detected during the extinguishing period of the light source unit 4A. I do.

この結果、光源ユニット4Aの発光波長と発光ペン9の発光波長とが同じであっても、検知時間をずらすことによって、容易に、両者を区別して検知することができる。   As a result, even if the light emission wavelength of the light source unit 4A and the light emission wavelength of the light-emitting pen 9 are the same, both can be easily distinguished and detected by shifting the detection time.

したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3Bにおいて、指8等の非発光被検出体、及び発光ペン9等の発光被検出体との両方の座標位置を効率よく検出し得る座標入力装置3Bを提供することができる。   Therefore, in the optical coordinate input device 3B that uses the light guide plate 10, the coordinates that can efficiently detect the coordinate positions of both the non-light emitting target such as the finger 8 and the light emitting target such as the light emitting pen 9 are detected. An input device 3B can be provided.

また、本実施の形態の座標入力システム1は、本実施の形態の座標入力装置3B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 according to the present embodiment is a coordinate input system including the coordinate input device 3B according to the present embodiment, and includes a liquid crystal display module 2.

上記の構成によれば、座標入力装置3Bを、画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール2の画像を見ながら指8等の非発光被検出体及び発光ペン9等の発光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装置3Bにおいて、大型タッチパネルに適用した場合においても、非発光被検出体である指8及び発光被検出体である発光ペン9の両方の座標位置を検出し得る座標入力装置3B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 the above configuration, the coordinate input device 3B is input with the non-light emitting detection object such as the finger 8 and the light emission detection object such as the light emitting pen 9 while viewing the image of the liquid crystal display module 2 as the image display module. It can function as a touch panel. Therefore, in the optical coordinate input device 3B that uses the light guide plate 10, even when applied to a large touch panel, the coordinate positions of both the finger 8 that is a non-light emitting target and the light emitting pen 9 that is a light emitting target. It is possible to provide the coordinate input system 1 including the coordinate input device 3B that can detect the above.

〔実施の形態3〕
本発明の他の実施の形態について図20に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2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 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment and the second embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 and Embodiment 2 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

本実施の形態の座標入力装置3Cは、図20に示すように、6つの撮像ユニット20B・25B・30B・40B・45B・50Bが設けられている点が異なっている。   As shown in FIG. 20, the coordinate input device 3C of the present embodiment is different in that six imaging units 20B, 25B, 30B, 40B, 45B, and 50B are provided.

尚、撮像ユニット25B・45Bの構成は、撮像ユニット20B・30B・40B・50Bの構成と同じである。すなわち、撮像ユニット25Bは、撮像ユニット20B・30Bと同様に第1波長λ1を選択的に透過させる光学フィルタを有している一方、撮像ユニット45Bは、撮像ユニット40B・50Bと同様に第2波長λ2を選択的に透過させる光学フィルタを有している。   The configurations of the imaging units 25B and 45B are the same as the configurations of the imaging units 20B, 30B, 40B, and 50B. That is, the imaging unit 25B has an optical filter that selectively transmits the first wavelength λ1 as in the imaging units 20B and 30B, while the imaging unit 45B has the second wavelength as in the imaging units 40B and 50B. An optical filter that selectively transmits λ2 is provided.

本実施の形態の座標入力装置3Cを用いて、1つの指8と2個の発光ペン9・9とを併用した場合の接触位置の座標検出方法について説明する。尚、この場合、一方の発光ペン9は第1波長λ1を発光する一方、他方の発光ペン9は第2波長λ2を発光する。以下、発光ペン9(λ1)又は発光ペン9(λ2)と記載する。   A coordinate detection method for a contact position when one finger 8 and two light-emitting pens 9 and 9 are used together will be described using the coordinate input device 3C of the present embodiment. In this case, one light emitting pen 9 emits the first wavelength λ1, while the other light emitting pen 9 emits the second wavelength λ2. Hereinafter, the light-emitting pen 9 (λ1) or the light-emitting pen 9 (λ2) will be described.

まず、図15に示すように、照明光源点灯制御部15にて、導光板10の長辺側の対向する二辺に波長の異なる光源ユニット4A・4Bを制御信号に同期して交互に点灯させる。   First, as shown in FIG. 15, the illumination light source lighting control unit 15 alternately turns on the light source units 4 </ b> A and 4 </ b> B having different wavelengths on opposite long sides of the light guide plate 10 in synchronization with the control signal. .

この場合、図20に示すように、第1波長λ1の光源ユニット4Aが発光しているときに、光源ユニット4A側の光学フィルタ22B・32B等を備えた撮像ユニット20B・25B・30Bにて指8と発光ペン9(λ1)・9(λ2)とからの信号を検出する。   In this case, as shown in FIG. 20, when the light source unit 4A having the first wavelength λ1 emits light, the imaging units 20B, 25B, and 30B including the optical filters 22B and 32B on the light source unit 4A side are used. 8 and the light-emitting pens 9 (λ1) and 9 (λ2) are detected.

ここで、上記光学フィルタ22B・32B等は、第1波長λ1を透過し、第2波長λ2を遮断する。したがって、撮像ユニット20B・25B・30Bでは、発光ペン9(λ1)からの信号は常時検出されるが、指8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。このため、発光ペン9(λ1)については、同期信号を利用して発光ペン9(λ1)の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。   Here, the optical filters 22B, 32B, etc. transmit the first wavelength λ1 and block the second wavelength λ2. Therefore, in the imaging units 20B, 25B, and 30B, the signal from the light emitting pen 9 (λ1) is always detected, but the signal from the finger 8 is detected only during the lighting period of the light source unit 4A. For this reason, with respect to the light-emitting pen 9 (λ1), the signal of the finger 8 can be reliably detected by performing the signal removal processing of the light-emitting pen 9 (λ1) using the synchronization signal.

一方、撮像ユニット40B・45B・50Bでは、第2波長λ2の光源ユニット4Bが発光しているときに、光源ユニット4B側の光学フィルタ42B・52B等を備えた撮像ユニット40B・45B・50Bでは、第1波長λ1を遮断し、第2波長λ2を透過するので、発光ペン9(λ2)及び指8からの信号を検出する。このため、発光ペン9(λ2)については、同期信号を利用して発光ペン9(λ2)の信号の除去処理を行うことによって、指8の信号を確実に検出することができる。   On the other hand, in the imaging units 40B, 45B, and 50B, when the light source unit 4B having the second wavelength λ2 emits light, in the imaging units 40B, 45B, and 50B including the optical filters 42B and 52B on the light source unit 4B side, Since the first wavelength λ1 is blocked and the second wavelength λ2 is transmitted, signals from the light emitting pen 9 (λ2) and the finger 8 are detected. Therefore, for the light-emitting pen 9 (λ2), the signal of the finger 8 can be reliably detected by performing the signal removal process of the light-emitting pen 9 (λ2) using the synchronization signal.

このとき、第1波長λ1を有する発光ペン9(λ1)の信号と光源ユニット4Aの直接光とは光学フィルタ42B・52B等にて遮断される。   At this time, the signal of the light emitting pen 9 (λ1) having the first wavelength λ1 and the direct light of the light source unit 4A are blocked by the optical filters 42B and 52B.

尚、指8の検出位置については、撮像ユニット20B・25B・30B・40B・45B・50Bのいずれでも検出できることになるが、例えば、検出強度の大きい方の値を採用することによって、より信頼性の高い座標位置を求めることができる。   The detection position of the finger 8 can be detected by any of the imaging units 20B, 25B, 30B, 40B, 45B, and 50B. For example, by adopting the value with the higher detection intensity, the reliability can be improved. Can be obtained.

これにより、共通光学系である撮像ユニット20B・25B・30B・40B・45B・50Bを用いて、指8の信号と発光ペン9(λ1)・9(λ2)の信号とを分離検出することが可能になる。この場合、光学フィルタ22B・32B・42B・52B等の存在により、指8を検出するための光源ユニット4A・4Bの照明光が対向する側の撮像ユニット40B・45B・50B・20B・25B・30Bに直接入射することが無い。   Thus, the signal of the finger 8 and the signal of the light emitting pen 9 (λ1) and 9 (λ2) can be separately detected using the imaging units 20B, 25B, 30B, 40B, 45B, and 50B, which are common optical systems. It becomes possible. In this case, due to the presence of the optical filters 22B, 32B, 42B, 52B, etc., the imaging units 40B, 45B, 50B, 20B, 25B, 30B on the side facing the illumination light of the light source units 4A, 4B for detecting the finger 8 are opposed. There is no direct incidence.

この結果、導光板10における対向する二辺に光源ユニット4A・4Bと撮像ユニット20B・25B・30B・40B・45B・50Bとを配置することができるので、マルチタッチを確実に検出することが可能になる。   As a result, the light source units 4A and 4B and the imaging units 20B, 25B, 30B, 40B, 45B, and 50B can be arranged on two opposite sides of the light guide plate 10, so that multi-touch can be reliably detected. become.

尚、このような方法により、発光ペン9(λ1)・9(λ2)との2個と、指8の5本までは検出可能である。   In addition, by such a method, two light emitting pens 9 (λ1) and 9 (λ2) and up to five fingers 8 can be detected.

〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図21〜図22に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1及び実施の形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1及び実施の形態2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 4]
The following will describe still 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 and the second embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 and Embodiment 2 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

本実施の形態の座標入力装置3Dは、前記実施の形態1にて説明した座標入力装置3Aにおいて、撮像ユニット20・30が、実施の形態2・3にて説明した光学フィルタ22B・32B・42B・52Bとは異なる併合フィルタとしての光学フィルタ22C・32Cを備えた撮像ユニット20C・30Cとしている点が異なっている。   The coordinate input device 3D of the present embodiment is the same as the coordinate input device 3A described in the first embodiment, except that the imaging units 20 and 30 have the optical filters 22B, 32B, and 42B described in the second and third embodiments. The difference is that the imaging units 20C and 30C are provided with optical filters 22C and 32C as merge filters different from 52B.

すなわち、本実施の形態の座標入力装置3Dの撮像ユニット20C・30Cは、図21に示すように、光学フィルタ22C・32Cを備えており、光学フィルタ22C・32Cは、図21に示すように、斜線にて示す選択領域としての中央円形領域S1と該中央円形領域S1の外側領域である非選択領域としての円形外領域S2とを有している。上記中央円形領域S1は、第1波長λ1を透過し、第2波長λ2を遮断するフィルタとなっている。また、円形外領域S2は、第1波長λ1及び第2波長λ2の両方を透過するようになっている。   That is, the imaging units 20C and 30C of the coordinate input device 3D of the present embodiment are provided with optical filters 22C and 32C as shown in FIG. 21, and the optical filters 22C and 32C are as shown in FIG. A central circular region S1 as a selection region indicated by hatching and an outer circular region S2 as a non-selection region that is an outer region of the central circular region S1 are provided. The central circular region S1 is a filter that transmits the first wavelength λ1 and blocks the second wavelength λ2. Further, the outer circular region S2 transmits both the first wavelength λ1 and the second wavelength λ2.

本実施の形態の座標入力装置3Dを用いて、1つの指8と2個の発光ペン9・9とを併用した場合の接触位置の座標検出方法について説明する。尚、この場合、一方の発光ペン9は第1波長λ1を発光する一方、他方の発光ペン9は第2波長λ2を発光する。以下、発光ペン9(λ1)又は発光ペン9(λ2)と記載する。   A coordinate detection method for the contact position when one finger 8 and two light-emitting pens 9 and 9 are used together will be described using the coordinate input device 3D of the present embodiment. In this case, one light emitting pen 9 emits the first wavelength λ1, while the other light emitting pen 9 emits the second wavelength λ2. Hereinafter, the light-emitting pen 9 (λ1) or the light-emitting pen 9 (λ2) will be described.

まず、図1に示すように、照明光源点灯制御部15にて、導光板10の長辺側の一辺に設けられた光源ユニット4Aを制御信号に同期して周期的に点灯させる。   First, as shown in FIG. 1, the illumination light source lighting control unit 15 periodically turns on the light source unit 4A provided on one side of the long side of the light guide plate 10 in synchronization with the control signal.

ここで、上記光学フィルタ22C・32Cは、中央円形領域S1の内部では、第1波長λ1を透過し、第2波長λ2を遮断する。また、円形外領域S2では、第1波長λ1及び第2波長λ2の両方を透過する。したがって、上記光学フィルタ22C・32Cにおける中央円形領域S1では、発光ペン9(λ1)からの信号は常時検出されるが、指8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。一方、上記光学フィルタ22C・32Cにおける円形外領域S2では、発光ペン9(λ1)・9(λ2)からの信号は常時検出されるが、指8からの信号は光源ユニット4Aの点灯期間だけ検出される。   Here, the optical filters 22C and 32C transmit the first wavelength λ1 and block the second wavelength λ2 inside the central circular region S1. In the outer circular region S2, both the first wavelength λ1 and the second wavelength λ2 are transmitted. Therefore, in the central circular region S1 in the optical filters 22C and 32C, the signal from the light emitting pen 9 (λ1) is always detected, but the signal from the finger 8 is detected only during the lighting period of the light source unit 4A. On the other hand, in the outer circular region S2 in the optical filters 22C and 32C, signals from the light emitting pens 9 (λ1) and 9 (λ2) are always detected, but signals from the finger 8 are detected only during the lighting period of the light source unit 4A. Is done.

このとき、撮像ユニット20・30における撮像素子23・33では、光源ユニット4Aのオン時及びオフ時において、それぞれ図22(a)(b)に示すように、扇形状の一部に線が表示され、変換処理されて角度座標上に表示されるようになっている。   At this time, in the image pickup devices 23 and 33 in the image pickup units 20 and 30, when the light source unit 4A is turned on and off, a line is displayed on a part of the fan shape as shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b), respectively. Then, it is converted and displayed on angle coordinates.

これにより、発光ペン9(λ1)については常時検出される。また、発光ペン9(λ2)については中央円形領域S1からは検出されない。さらに、指8は光源ユニット4Aの点灯時のみ検出される。   Thereby, the light-emitting pen 9 (λ1) is always detected. Further, the light emitting pen 9 (λ2) is not detected from the central circular area S1. Furthermore, the finger 8 is detected only when the light source unit 4A is turned on.

この結果、上記の条件を考慮すれば、発光ペン9(λ1)・9(λ2)及び指8の全ての接触位置を識別して検出することが可能となる。   As a result, when the above conditions are taken into consideration, it is possible to identify and detect all contact positions of the light-emitting pens 9 (λ1) and 9 (λ2) and the finger 8.

本実施の形態では、撮像ユニット20C・30Cの光学フィルタ22C・32Cを工夫することによって、簡単な構成にて、発光ペン9(λ1)・9(λ2)及び指8の全ての接触位置を識別して検出することが可能となる。   In the present embodiment, by devising the optical filters 22C and 32C of the imaging units 20C and 30C, all contact positions of the light-emitting pens 9 (λ1) and 9 (λ2) and the finger 8 are identified with a simple configuration. Can be detected.

このように、本実施の形態の座標入力装置3Dでは、発光被検出体は、照明光源としての光源ユニット4Aから発光される光と同じ第1波長λ1の光を発光する第1発光被検出体としての発光ペン9(λ1)と、第1波長λ1の光とは異なる第2波長λ2の光を発光する第2発光被検出体としての発光ペン9(λ2)とからなっていると共に、少なくとも2つの方向検知手段としての撮像ユニット20B・30Bは、第1波長λ1の光を選択的に透過する選択領域としての中央円形領域S1と、第1波長λ1の光及び第2波長λ2の光の両方を透過する非選択領域としての円形外領域S2とに分割された併合フィルタとしての光学フィルタ22C・32Cをそれぞれ備えている。   As described above, in the coordinate input device 3D of the present embodiment, the light emission target is the first light emission target to emit light having the same first wavelength λ1 as the light emitted from the light source unit 4A as the illumination light source. And a light-emitting pen 9 (λ2) as a second light-emitting target to emit light having a second wavelength λ2 different from the light having the first wavelength λ1, and at least The imaging units 20B and 30B as the two direction detecting means are configured to transmit a central circular region S1 as a selection region that selectively transmits light having the first wavelength λ1, light having the first wavelength λ1, and light having the second wavelength λ2. Optical filters 22C and 32C as merge filters divided into a non-circular region S2 as a non-selection region that transmits both are provided.

これにより、少なくとも2つの撮像ユニット20B・30Bにおいて、それぞれ、1つの光学フィルタ22C・32Cを備えるだけで、非発光被検出体としての1つの指8と、発光ペン9(λ1)及び発光ペン9(λ2)との座標位置の検出が可能となる。   Thereby, in at least two imaging units 20B and 30B, only one optical filter 22C and 32C are provided, respectively, and one finger 8 as a non-light emitting detection object, a light emitting pen 9 (λ1), and a light emitting pen 9 are provided. A coordinate position with (λ2) can be detected.

したがって、方向検知手段を増加させることがないので、部品点数の増加、及びコスト高を抑制して、1つの指8と2つの発光ペン9(λ1)及び発光ペン9(λ2)との併用を可能とする座標入力装置3Dを提供することができる。   Therefore, since the direction detection means is not increased, the increase in the number of parts and the increase in cost are suppressed, and the combined use of one finger 8 and two light-emitting pens 9 (λ1) and light-emitting pens 9 (λ2) is used. A coordinate input device 3D that can be provided can be provided.

また、本実施の形態の座標検出方法では、光源ユニット4Aを周期的に点滅させ、光源ユニット4Aの点灯期間に指8の位置検出を行い、光源ユニット4Aの消灯期間に発光ペン9(λ1)及び発光ペン9(λ2)の位置検出を行う。   In the coordinate detection method of the present embodiment, the light source unit 4A is periodically blinked, the position of the finger 8 is detected during the lighting period of the light source unit 4A, and the light emitting pen 9 (λ1) is turned off during the lighting period of the light source unit 4A. In addition, the position of the light emitting pen 9 (λ2) is detected.

この結果、光源ユニット4Aの発光波長と発光ペン9(λ1)の発光波長とが同じであっても、検知時間をずらすことによって、容易に、両者を区別して検出することができる。   As a result, even if the light emission wavelength of the light source unit 4A and the light emission wavelength of the light emitting pen 9 (λ1) are the same, they can be easily distinguished and detected by shifting the detection time.

したがって、導光板10を使用する光学式の座標入力装置3Dにおいて、指8等の非発光被検出体、及び発光ペン9(λ1)及び発光ペン9(λ2)等の発光被検出体との両方の座標位置を効率よく検出し得る座標入力装置3Dを提供することができる。   Accordingly, in the optical coordinate input device 3D that uses the light guide plate 10, both the non-light emitting detection object such as the finger 8 and the light emission detection objects such as the light emission pen 9 (λ1) and the light emission pen 9 (λ2). It is possible to provide a coordinate input device 3D that can efficiently detect the coordinate position of

また、本実施の形態の座標入力システム1は、本実施の形態の座標入力装置3D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 device 3D of the present embodiment, and includes a liquid crystal display module 2.

上記の構成によれば、座標入力装置3Dを、画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール2の画像を見ながら指8等の非発光被検出体及び発光ペン9(λ1)及び発光ペン9(λ2)等の発光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装置3Dにおいて、大型タッチパネルに適用した場合においても、非発光被検出体である指8及び発光被検出体である発光ペン9(λ1)及び発光ペン9(λ2)の両方の座標位置を検出し得る座標入力装置3D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 the above-described configuration, the coordinate input device 3D is configured such that the light emitting pen 9 (λ1) and the light emitting pen 9 (λ2), the non-light emitting detection object such as the finger 8 while viewing the image of the liquid crystal display module 2 as the image display module It can be made to function as a touch panel which inputs with a light emission detected object, such as. Therefore, even when the optical coordinate input device 3D using the light guide plate 10 is applied to a large-sized touch panel, the finger 8 that is a non-light emitting target, the light emitting pen 9 (λ1) that is a light emitting target, and the light emission. The coordinate input system 1 including the coordinate input device 3D that can detect both coordinate positions of the pen 9 (λ2) can be provided.

尚、本発明は、各実施の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、各実施の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 obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each embodiment. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、指及び発光ペンの併用を可能とする導光部材を使用する光学式の座標入力装置、座標検出方法、及び座標入力システムに適用することができる。また、座標入力装置は、指タイプ及びタッチペンタイプのいずれにも適用可能である。さらに、座標入力システムは、パソコン、テレビ、白板、タブレット端末等に適用が可能である。   The present invention can be applied to an optical coordinate input device, a coordinate detection method, and a coordinate input system that use a light guide member that can be used in combination with a finger and a light-emitting pen. Further, the coordinate input device can be applied to both a finger type and a touch pen type. Furthermore, the coordinate input system can be applied to a personal computer, a television, a white board, a tablet terminal, and the like.

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
3A 座標入力装置
3B 座標入力装置
3C 座標入力装置
3D 座標入力装置
4A 光源ユニット(照明光源、第1照明光源)
4B 光源ユニット(照明光源、第2照明光源)
4a LED
5 光結合部材
6 検出部(検出手段)
7 光吸収部材
8 指(非発光被検出体)
9 発光ペン(発光被検出体)
9(λ1) 発光ペン(第1発光被検出体)
9(λ2) 発光ペン(第2発光被検出体)
10 導光板(導光部材)
11 貫通孔
11a 壁面
13a 伝搬光
14a 伝搬光
15 照明光源点灯制御部(照明光源点滅手段)
20 撮像ユニット(方向検知手段、第1方向検知手段)
21 レンズ
22 可視光カットフィルタ
22B 光学フィルタ(第1照明光源用フィルタ)
22C 光学フィルタ(併合フィルタ)
23 撮像素子
25B 撮像ユニット(方向検知手段、第1方向検知手段)
30 撮像ユニット(方向検知手段、第1方向検知手段)
31 レンズ
32 可視光カットフィルタ
32B 光学フィルタ(第1照明光源用フィルタ)
32C 光学フィルタ(併合フィルタ)
33 撮像素子
40B 撮像ユニット(方向検知手段、第2方向検知手段)
42B 光学フィルタ(第2照明光源用フィルタ)
43 撮像素子
45B 撮像ユニット(方向検知手段、第2方向検知手段)
50B 撮像ユニット(方向検知手段、第2方向検知手段)
52B 光学フィルタ(第2照明光源用フィルタ)
53 撮像素子
L 間隔
S1 中央円形領域(選択領域)
S2 円形外領域(非選択領域)
λ1 第1波長
λ2 第2波長
1 Coordinate input system 2 Liquid crystal display module (image display module)
2a Liquid crystal display panel 3A Coordinate input device 3B Coordinate input device 3C Coordinate input device 3D Coordinate input device 4A Light source unit (illumination light source, first illumination light source)
4B Light source unit (illumination light source, second illumination light source)
4a LED
5 Optical coupling member 6 Detection part (detection means)
7 Light-absorbing member 8 Finger (non-light-emitting target)
9 Light-emitting pen (light-emitting detection target)
9 (λ1) Luminescent pen (first illuminant to be detected)
9 (λ2) Light-emitting pen (second light-emitting detection target)
10 Light guide plate (light guide member)
11 Through-hole 11a Wall surface 13a Propagating light 14a Propagating light 15 Illumination light source lighting control unit (illumination light source blinking means)
20 imaging unit (direction detection means, first direction detection means)
21 Lens 22 Visible Light Cut Filter 22B Optical Filter (First Illumination Light Source Filter)
22C optical filter (merged filter)
23 Image sensor 25B Image pickup unit (direction detection means, first direction detection means)
30 imaging unit (direction detection means, first direction detection means)
31 Lens 32 Visible Light Cut Filter 32B Optical Filter (First Illumination Light Source Filter)
32C optical filter (merged filter)
33 Image sensor 40B Image pickup unit (direction detection means, second direction detection means)
42B Optical filter (filter for second illumination light source)
43 Image sensor 45B Image pickup unit (direction detection means, second direction detection means)
50B imaging unit (direction detection means, second direction detection means)
52B Optical filter (filter for second illumination light source)
53 Image sensor L interval S1 Central circular area (selected area)
S2 Non-circular area (non-selected area)
λ1 first wavelength λ2 second wavelength

Claims (5)

導光部材と、導光部材の縁部に結合されて該導光部材の内部を照明する照明光源と、非発光被検出体と発光被検出体とが上記導光部材に接触したときに発生する該導光部材の内部を伝播する伝搬光の進行方向を検知する少なくとも2つの方向検知手段とを備え、上記方向検知手段による伝搬光の進行方向の検知に基づいて三角測量法により接触点の位置座標を求める座標入力装置において、
上記照明光源を周期的に点滅させる照明光源点滅手段と、
上記照明光源の点灯期間に上記非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に上記発光被検出体の位置検出を行う検出手段とが設けられていることを特徴とする座標入力装置。
Occurs when a light guide member, an illumination light source that is coupled to an edge of the light guide member and illuminates the inside of the light guide member, and a non-light emitting detection object and a light emission detection object come into contact with the light guide member And at least two direction detection means for detecting the traveling direction of the propagating light propagating through the inside of the light guide member, and based on the detection of the traveling direction of the propagating light by the direction detecting means, the triangulation method is used to detect the contact point. In a coordinate input device for obtaining position coordinates,
Illumination light source blinking means for periodically blinking the illumination light source;
Coordinate input is provided with detection means for detecting the position of the non-light emitting detection object during the lighting period of the illumination light source and detecting the position of the light emission detection object during the extinguishing period of the illumination light source. apparatus.
前記照明光源は第1照明光源及び第2照明光源からなり、前記方向検知手段は一対の第1方向検知手段及び一対の第2方向検知手段からなり、
前記導光部材における第1の縁部には上記第1照明光源及び一対の第1方向検知手段が設けられ、上記導光部材における上記第1の縁部に対向する第2の縁部には上記第2照明光源及び一対の第2方向検知手段が設けられており、
上記第1方向検知手段は第1照明光源の照射範囲外に設置され、かつ上記第2方向検知手段は第2照明光源の照射範囲外に設置されており、
上記第1照明光源及び第2照明光源は、互いに異なる波長の光を出射し、
前記発光被検出体は、第1照明光源又は第2照明光源のうちのいずれか一方と同じ波長の光を出射し、
上記第1方向検知手段には、第1照明光源からの光を選択的に透過させる第1照明光源用フィルタが設けられ、上記第2方向検知手段には、第2照明光源からの光を選択的に透過させる第2照明光源用フィルタが設けられ、
前記照明光源点滅手段は、上記第1の縁部の第1照明光源と第2の縁部の第2照明光源とを交互に点灯すると共に、
前記検出手段は、第1照明光源又は第2照明光源の点灯期間に、該第1照明光源又は第2照明光源が点灯している側の一対の第1方向検知手段又は第2方向検知手段を用いて非発光被検出体の位置検出を行う一方、一対の第1方向検知手段又は一対の第2方向検知手段を用いて発光被検出体の位置検出を行うことを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
The illumination light source comprises a first illumination light source and a second illumination light source, the direction detection means comprises a pair of first direction detection means and a pair of second direction detection means,
The first illumination light source and a pair of first direction detection means are provided at a first edge of the light guide member, and a second edge of the light guide member facing the first edge is provided at the second edge of the light guide member. The second illumination light source and a pair of second direction detection means are provided,
The first direction detection means is installed outside the irradiation range of the first illumination light source, and the second direction detection means is installed outside the irradiation range of the second illumination light source,
The first illumination light source and the second illumination light source emit light having different wavelengths,
The light emitting detection object emits light having the same wavelength as any one of the first illumination light source and the second illumination light source,
The first direction detection means is provided with a first illumination light source filter that selectively transmits light from the first illumination light source, and the second direction detection means selects light from the second illumination light source. A second illumination light source filter that is transparently transmitted,
The illumination light source blinking means alternately turns on the first illumination light source at the first edge and the second illumination light source at the second edge,
The detection means includes a pair of first direction detection means or second direction detection means on the side where the first illumination light source or the second illumination light source is lit during the lighting period of the first illumination light source or the second illumination light source. 2. The position detection of the light emitting detection object is performed using the pair of first direction detection means or the pair of second direction detection means while detecting the position of the non-light emission detection object. Coordinate input device.
前記発光被検出体は、前記照明光源から発光される光と同じ第1波長の光を発光する第1発光被検出体と、上記第1波長の光とは異なる第2波長の光を発光する第2発光被検出体とからなっていると共に、
前記少なくとも2つの方向検知手段は、上記第1波長の光を選択的に透過する選択領域と、上記第1波長の光及び第2波長の光の両方を透過する非選択領域とに分割された併合フィルタをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。
The light emitting detection object emits light having a first wavelength that emits light having the same first wavelength as light emitted from the illumination light source, and light having a second wavelength different from the light having the first wavelength. A second light-emitting target,
The at least two direction detection means are divided into a selection region that selectively transmits the light of the first wavelength and a non-selection region that transmits both the light of the first wavelength and the light of the second wavelength. The coordinate input device according to claim 1, further comprising a merge filter.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の座標入力装置を用いた座標検出方法であって、
照明光源を周期的に点滅させ、上記照明光源の点灯期間に非発光被検出体の位置検出を行い、照明光源の消灯期間に発光被検出体の位置検出を行うことを特徴とする座標検出方法。
A coordinate detection method using the coordinate input device according to any one of claims 1 to 3,
A coordinate detection method characterized in that the illumination light source is periodically blinked, the position of the non-light emitting target is detected during the lighting period of the illumination light source, and the position of the light emitting target is detected during the extinguishing period of the illumination light source. .
請求項1〜3のいずれか1項に記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、
画像表示モジュールを備えていることを特徴とする座標入力システム。
A coordinate input system comprising the coordinate input device according to any one of claims 1 to 3,
A coordinate input system comprising an image display module.
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