JP2016021118A - Coordinate input device and coordinate input system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光板の表面に接触された被検出体の位置の座標検出を行う座標入力装置及び座標入力システムに関するものである。 The present invention relates to a coordinate input device and a coordinate input system that perform coordinate detection of the position of an object to be detected that is in contact with the surface of a light guide plate.
従来、タッチペン若しくは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)又は指等の被検出体による座標入力を受け付ける導光板を備えた光学式の座標入力装置(「位置検出装置」とも言われる)、及び座標入力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。 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical coordinate input device (a “position detection device” having a light guide plate that receives coordinate input from a detection object such as a stick-shaped operation member (hereinafter referred to as “pen”) or a finger, such as a touch pen or a stylus pen. And a coordinate input system such as a tablet or a touch panel in which a coordinate input 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、座標入力装置が該ペン若しく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表示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 obtains the coordinates of the approach or contact position of the pen or finger by approaching or contacting the pen or finger with the coordinate input region of the coordinate input device. The obtained coordinates are displayed as 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 display panel laminated integrally with the coordinate input device. For use.
この種の座標入力装置として、例えば特許文献1及び特許文献2に開示された座標入力装置が知られている。
As this type of coordinate input device, for example, coordinate input devices disclosed in
特許文献1に開示された座標入力装置100では、図12に示すように、図示しない蛍光染料が均一に添加された平板からなる導光板101の四隅101a・101b・101c・101dが凹面に形成され、この凹面に向かって受光器102a・102b・102c・102dが配置されている。受光器102a〜102dは、それぞれ検出回路部110に接続されている。
In the
これにより、図示しない光源を備えたペン120が導光板101にタッチされると、ペン120から射出されたスポット光は、導光板101の上面からその内部に入射される。その結果、導光板101の内部に添加された蛍光染料に入射光が当たり、該蛍光染料が励起されて蛍光を放射状に発光する。上記蛍光は、導光板101の内部を伝播して四隅101a〜101dの凹面に達し、各受光器102a〜102dに向けて出射される。これにより、受光器102a〜102dはこの蛍光を受光し、その結果、該蛍光染料が励起されて発光した位置を、三角測量法により演算して特定することができる。尚、導光板101の四辺に向かった蛍光は、該導光板101の四辺にそれぞれ配置された光吸収部材103a・103b・103c・103dにて吸収されるようになっている。
Thus, when the pen 120 having a light source (not shown) is touched on the light guide plate 101, the spot light emitted from the pen 120 enters the light guide plate 101 from the upper surface thereof. As a result, incident light hits the fluorescent dye added to the inside of the light guide plate 101, and the fluorescent dye is excited to emit fluorescence radially. The fluorescence propagates through the light guide plate 101, reaches the concave surfaces of the four
次に、特許文献2に開示されたタッチパネル200は、図13の(a)(b)に示すように、導光板201と、導光板201に光を入射する光源202と、導光板201の側面の一部に配置された受光素子203・204と、結像手段205とを備えている。結像手段205は、導光板201と受光素子203・204との間に設けられており、被検出体210により散乱した光源202からの光を受光素子203・204に結像するものである。また、受光素子203・204が配設された導光板201の側面には光吸収手段206が配置され、受光素子203・204は、光源202の照射範囲207外に配置されている。
Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, the
導光板201の角には、導光板201の表面と直角をなす面を有した切り欠き208が形成されており、この切り欠き208から出射した光を受光素子203・204が受光する構成となっている。
A
上記タッチパネル200の座標検出原理は、以下のとおりである。
The principle of coordinate detection of the
導光板201の側面に配置された光源202から照射された光は導光板201の内部で全反射を繰り返しながら伝播する。導光板201に指等の被検出体210がタッチされない状態では、受光素子203・204は光源202の照射範囲207外に配置されているため、導光板201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201上に指等の被検出体210がタッチされると、被検出体210のタッチ位置にて、導光板201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203・204の方向にも伝搬して、該受光素子203・204にて受光される。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210がタッチされたポイントが特定される。 Light emitted from the light source 202 disposed on the side surface of the light guide plate 201 propagates while repeating total reflection inside the light guide plate 201. In a state where the detected object 210 such as a finger is not touched on the light guide plate 201, the light receiving elements 203 and 204 are disposed outside the irradiation range 207 of the light source 202, and thus do not receive the propagation light propagating inside the light guide plate 201. . On the other hand, when the detection object 210 such as a finger is touched on the transparent light guide plate 201, the propagation light in the light guide plate 201 is disturbed at the touch position of the detection object 210, and scattered light is generated. A part of the scattered light propagates in the direction of the light receiving elements 203 and 204 and is received by the light receiving elements 203 and 204. Thereby, 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 210 such as a finger is touched is specified.
しかしながら、上記従来の特許文献1に開示された座標入力装置100、及び特許文献2に開示されたタッチパネル200では、いずれも、導光板の角部に切り欠きを設ける必要があり、導光板の製造加工が煩雑である。特に、導光板をガラスから構成する場合は、切り欠きの加工が容易でなく、コスト高となる。
However, both of the conventional
そこで、例えば、導光板から伝搬光を取り出すため、導光板に光学部材を接着固定することにより、光学部材と導光板とを光学的に結合することが考えられる。しかしながら、光学部材を導光板に接着する際に、光学部材と導光板の間に空気の層が生じ、その空気の層を逃がすことなく硬化させると、空気の層の部分のみ屈折率の異なる領域が形成される。そのため、導光板に入射された光が光学部材まで伝搬された後、空気の層が有する界面による反射や屈折率の差異により、伝搬光を意図した光路へ導くことができず、その結果、入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなるという問題がある。 Therefore, for example, in order to extract the propagation light from the light guide plate, it is conceivable to optically couple the optical member and the light guide plate by bonding and fixing the optical member to the light guide plate. However, when the optical member is bonded to the light guide plate, an air layer is formed between the optical member and the light guide plate. If the air layer is cured without escaping, only the air layer portion has a region having a different refractive index. It is formed. Therefore, after the light incident on the light guide plate is propagated to the optical member, the propagation light cannot be guided to the intended optical path due to the difference in the reflection and refractive index of the interface of the air layer. There is a problem that the position coordinates of the position cannot be detected correctly.
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、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置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 of the present invention is to provide a coordinate input device and a coordinate input system that can correctly detect input coordinates without providing notches in corners of a light guide plate. It is to provide.
本発明の一態様における座標入力装置は、上記の課題を解決するために、表面に接触された被検出体に基づく光を内部にて伝搬する導光板と、上記導光板を伝搬された後出射された伝搬光を受光する受光部と、上記受光部の出力に基づいて、上記被検出体における導光板の表面への接触位置の座標を求める検出手段とを備えた座標入力装置において、上記導光板と上記受光部との間には、上記導光板の裏面から出射された上記伝搬光を導光して上記受光部に出射する光学部材が該導光板に接着剤にて接着されて配設されていると共に、上記光学部材には、上記接着剤の空気を抜く通気孔が形成されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a coordinate input device according to an aspect of the present invention includes a light guide plate that propagates light based on a detection target that is in contact with a surface, and a light that is emitted after being propagated through the light guide plate. In the coordinate input device, comprising: a light receiving unit that receives the propagated propagation light; and a detection unit that obtains coordinates of a contact position of the detected body with the surface of the light guide plate based on an output of the light receiving unit. An optical member that guides the propagating light emitted from the back surface of the light guide plate and emits the light to the light receiving portion is adhered to the light guide plate with an adhesive between the light plate and the light receiving portion. In addition, the optical member is formed with a vent hole for venting the air of the adhesive.
本発明の一態様における座標入力システムは、上記の課題を解決するために、前記記載の座標入力装置と、上記座標入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュール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-described problem, a coordinate input system according to an aspect of the present invention includes the coordinate input device described above and an image display module provided on the back surface of the coordinate input device. It is said.
本発明の一態様によれば、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置及び座標入力システムを提供するという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, there is an effect of providing a coordinate input device and a coordinate input system that can correctly detect input coordinates without providing a cutout at a corner of the light guide plate.
〔実施の形態1〕
本発明の一実施の形態について図1〜図5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に基づいて説明する。図2は、本実施の形態の座標入力システム1Aの構成を示す斜視図である。
(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 FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the coordinate
本実施の形態の座標入力システム1A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の前面側に重ねて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
上記液晶表示モジュール2は、図示しない液晶表示パネルを備えている。液晶表示パネルは、一対の基板間に液晶層を挟持しており、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少なくとも設けられている。そして、電圧印加によって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。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。
The liquid
上記座標入力システム1Aでは、液晶表示モジュール2の液晶表示パネルに表示された画面を見ながら、液晶表示パネルの前側に設けられた座標入力装置3Aの導光板10上に例えば被検出体としての発光ペン50を接触させることにより、発光ペン50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
(座標入力装置の構成)
次に、上記座標入力システム1Aに備えられた座標入力装置3Aの構成について、前記図2に基づいて説明する。
(Configuration of coordinate input device)
Next, the configuration of the coordinate
本実施の形態の座標入力装置3Aは、図2に示すように、導光板10と、受光部としての撮像ユニット20・30と、導光板10と撮像ユニット20・30との間において、該導光板10の背面に密着固定された光学部材40と、検出手段としての検出部4と、被検出体としての発光ペン50とを備えている。この構成により、導光板10の表面であるタッチ面に発光ペン50がタッチ(接触)すると、タッチ面でのタッチ位置座標を求めることができるようになっている。
As shown in FIG. 2, the coordinate
導光板10は、透光性材料からなる矩形の一枚の平板であり、図2に示すように、液晶表示モジュール2の表示面側に重ねて配設されている。導光板10は、撮像ユニット20・30を配設する一辺側が液晶表示モジュール2よりも大きく構成されており、撮像ユニット20・30のそれぞれの少なくとも一部分を背面つまり下面側に配設している。これにより、座標入力装置3Aのタッチ面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、コンパクトサイズの実現に寄与している。
The
導光板10の液晶表示モジュール2とは反対側の表面が、発光ペン50によってタッチされるタッチ面である。すなわち、導光板10は座標入力装置3Aの最表面に存在している。
The surface of the
導光板10は、ガラスから構成されている。これにより、プラスチックによって構成される場合と比較して、耐環境性に優れ、撓みが生じることがない。本実施の形態では、導光板10の内部を伝搬する光の伝搬方向を検出し、それに基づいて、導光板10への光の入射位置、つまりタッチ位置の位置座標を検出する機構である。そのため、耐環境性は、ともかく、撓みは検出精度を劣化させる。したがって、本実施の形態のように、導光板10をガラスによって構成することによって、撓みがなく、高精度の位置座標検出の実現に寄与することができる。しかしながら、本発明は、導光板の材料をガラスに限定するものではなく、プラスチック、又はこれら以外の導光材として従来周知の材料を用いて構成してもよい。
The
光学部材40は、導光板10の背面と撮像ユニット20・30との間に配設された透光部材である。本実施の形態の光学部材40の構成について、図1及び図3の(a)(b)に基づいて説明する。図1は、上記光学部材40の外形を示すものであって、図2のA−A´線矢視断面図である。図3の(a)は光学部材40の全体構成を示す斜視図であり、図3の(b)は光学部材40の一部を破断して示す斜視図である。
The
光学部材40は、図1に示すように、表面が平坦であり、導光板10の裏面に接着剤41にて接着固定されている。光学部材40は、導光板10の内部を伝搬している光を導光板10の裏面から光を取り出し、該取り出した光を自身に入射させて内部にて結合させて内部を伝搬させる構成となっている。
As shown in FIG. 1, the
光学部材40と導光板10との接着方法は特に限定されるものではないが、上述のように、光学部材40は導光板10から光を取り出して入射させるので、これを妨げない方法又は材料を用いて接着固定するのが好ましい。例えば、紫外線硬化性樹脂からなる接着剤41を光学部材40の接着面42に塗布し、光学部材40を導光板10へ貼付した後に、導光板10側又は光学部材40側から紫外線を照射することにより硬化・接着固定させる。
The bonding method between the
しかし、その際、接着面42に空気の層が生じることがある。この空気の層を逃がすことなく硬化させると、空気の層の部分のみ屈折率の異なる領域が形成される。その結果、導光板10に入射された光が光学部材40まで伝搬された後、空気の層が有する界面による反射や屈折率の差異により、伝搬光を意図した光路へ導くことができない。このため、入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなる。これを防ぐため、後述するように、光学部材40に貫通孔43を設けることが好ましい。
However, an air layer may be formed on the
光学部材40は、導光板10と同じ屈折率を有する材料か又は導光板10よりも高い屈折率を有する材料から構成されている。これにより、導光板10の内部を伝搬した光が光学部材40と導光板10との境界面で反射して再び導光板10の内部に戻ることを防ぎ、延いては、導光板10からの光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態では、導光板10がガラスによって構成されているため、光学部材40は、ガラスよりも屈折率の高い高屈折率ガラス又はポリカーボネートから構成されている。これにより、導光板10から効率的に光を取り出して、光学部材40内部に入射させることができる。
The
尚、上述のように、本発明は導光板をガラス以外の材料から構成することができるので、例えば導光板がアクリルの場合には、同様に光学部材はアクリルや高屈折率ガラス、ポリカーボネートから構成することができる。 In addition, as mentioned above, since this invention can comprise a light-guide plate from materials other than glass, for example, when a light-guide plate is an acrylic, an optical member is similarly comprised from acrylic, high refractive index glass, and a polycarbonate. can do.
また、本実施の形態では、上述したように、光学部材40は導光板10よりも屈折率の高い材料によって構成されている。しかし、必ずしもこれに限らず、導光板10の内部を伝搬した光が光学部材40と導光板10との境界面で反射して再び導光板10の内部に戻ることがないように構成されていれば足りる。このため、光学部材40は導光板10と同じ屈折率を有する材料から構成されてもよい。
In the present embodiment, as described above, the
光学部材40には、図1及び図3の(a)(b)に示すように、上面に隣接した端面における、導光板10の角部に近い領域に、凹部としての円錐面状の切り欠き44が設けられている。この切り欠き44の円錐面と光学部材40の背面とがなす角度(図1に示すγ)は、45度以下であり、30度や45度が選ばれる。円錐面状の切り欠き44にはミラーコーティング(光路変換部)が施されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 3A and 3B, the
上記構成の光学部材40では、図1に示すように、光学部材40の内部を伝搬して切り欠き44に至った光は、その光路を切り欠き44によって光学部材40の下方つまり光学部材40の背面に向けて変化させる。すなわち、導光板10の内部を伝搬した光は、導光板10の下面よりも下方に向かう。
In the
ここで、前述したように、本実施の形態では、光学部材40に貫通孔43を設けることにより、光学部材40と導光板10の接着の際に接着面42に空気の層が発生することを防止している。しかし、貫通孔43が導光板10及び光学部材40を伝搬する光の進行を妨げてはならない。その理由は、貫通孔43も入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなる要因となるためである。
Here, as described above, in the present embodiment, by providing the through
そこで、本実施の形態では、貫通孔43を設ける位置を光が入射する点から光学部材40の中心を通る線分の延長線上としている。換言すれば、貫通孔43は、光学部材40の切り欠き44よりも導光板外周側に形成されている。
Therefore, in the present embodiment, the position where the through
これにより、接着面42への空気層の発生を防止し、かつ貫通孔43の存在により光の進行を妨げることなく、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
Thereby, generation | occurrence | production of the air layer to the
尚、本実施の形態では、切り欠き44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い。例えば、切り欠き44が放物面状又は多角錐面状に構成されていてもよい。すなわち、切り欠き44には傾斜面が形成されていることが必要である。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、光学部材40の形状が、図3の(a)(b)に示すように、上面側からみると、円形となっているが、これに限定されるものではない。例えば、光学部材40を、多角柱又は断面が楕円の楕円柱とすることも可能である。
In the present embodiment, the shape of the
また、光学部材40の製造方法は、特に限定されるものではないが、プラスチック成型やガラス成型を行うことにより、安価に製造することができる。
Moreover, the manufacturing method of the
光学部材40は、図2に示すように、矩形の導光板10の四隅のうちの隣り合う二隅近傍の背面に配設されている。ただし、光学部材40の配設位置は、これに限定されるものではない。本実施の形態では、後述する検出方法を実現するために2つの撮像ユニット20・30を互いに離して配設している。したがって、その撮像ユニット20・30の配設位置に対応させて、導光板10の内部を伝播した光が、最終的に撮像ユニット20・30のそれぞれに入射する光の経路の途中に光学部材40・40を配すればよい。
As shown in FIG. 2, the
撮像ユニット20・30は、光学部材40の円錐面状の切り欠き44の直下に配置され、導光板10の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。また、撮像ユニット20・30は、導光板10のタッチ面よりも上方には突出していない。
The
上記撮像ユニット20は、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、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。撮像ユニット20・30は、導光板10又は光学部材40の少なくとも一方に接続されており、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
次に、座標入力装置3Aの発光ペン50の詳細について、図4に基づいて説明する。図4は、発光ペン50の構成を示す断面図である。
Next, details of the light-emitting
本実施の形態の発光ペン50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。上記発光ペン50には、図4に示すように、外形となる筐体51の内部に、赤外光を出射する発光素子52a、及び赤外光を発光ペン50の先端へと導く導光部材52bを有する発光部52と、電源装置53と、制御装置54とが格納されている。
The
本実施の形態の発光ペン50の特徴的構成として、発光ペン50の先端に発光部52が配置され、さらにその光出射側に、光を拡散させる光拡散部材55を取り付けている点が挙げられる。
As a characteristic configuration of the light-emitting
この光拡散部材55は、光拡散材料を含有する樹脂から構成されている。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、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3Aの導光板10に発光ペン50の先端つまり光拡散部材55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がない。また、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ので、導光板10表面にカップリングする光量を多くすることができる。
The
光拡散部材55の光出射面は、図4に示すように、曲面を有している。すなわち、光拡散部材55は概ね半球体である。尚、この曲面は、均一な曲率によって構成されている必要はなく、発光ペン50の最も先端部となる領域とそれを囲む領域とで曲率を異ならせてもよい。尚、この曲面には、表面に微細な凹凸形状が設けられていてもよい。
The light exit surface of the
また、光拡散部材55の光出射面には、耐磨耗加工が施されていることが好ましい。光拡散部材55がポリテトラフルオロエチレンによって構成されている場合には不要であるが、光拡散部材55自体が耐磨耗に優れていない他の材料から構成されている場合には、その光出射面に耐磨耗加工を施すことは有効である。耐磨耗加工とは、特に制限はないが、例えばポリテトラフルオロエチレンを光拡散部材55の光出射面にコーティングする加工が挙げられる。
Further, the light exit surface of the
さらに、この光拡散部材55は、発光ペン50に対して着脱可能に構成されている。光拡散部材55が経時劣化を含む何らかの理由で損傷した場合であっても、光拡散部材55を交換するだけで発光ペン50の使用を継続することができる。発光ペン50全体を交換する構成に比べて、低コストで使用を継続することができる。また、着脱可能であるために、光拡散部材55が取り付けられる側の部材である導光部材52bには、光拡散部材55と接触する部分に、図示しない溝構造、咬合構造、又は嵌め合う構造が設けられている。したがって、光拡散部材55には、その構造に合う図示しない構造が設けられている。
Further, the
尚、本実施の形態では、導光部材52bに光拡散部材55を取り付ける態様であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、筐体51に光拡散部材55を取り付ける態様であってもよく、他の態様であってもよい。
In this embodiment, the
発光素子52aは、赤外光を発するLED(light emitting diode)又はLD(laser diode)を用いることができる。尚、LED又はLDは、1つの発光ペン50に対して1つだけ設けられている構成に限らず、複数個を搭載してもよい。
As the
上記電源装置53から電源を受けて発光した発光素子52aからの赤外光は、上記導光部材52bを経て光拡散部材55に入射し、該光拡散部材55の光拡散材料及び微細凹凸によって乱反射する。そして、光拡散部材55の光出射面から拡散光となって出射される。
Infrared light from the
電源装置53は、例えば電池を内蔵する構成とすることができる外、充電式に構成されていてもよい。
The
制御装置54は、発光素子52aの発光を制御する。例えば、発光素子52a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
以上のように、発光ペン50には、赤外光を出射する光源が設けられており、ペン先から赤外光が拡散放射される構成となっている。発光ペン50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の内部を伝搬する。発光ペン50は、ペン先から赤外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の内部を拡散放射する。これにより、位置座標を精度よく求めることができる。
As described above, the
図2に示すように、導光板10の内部を伝搬する赤外光(以下、「伝搬光5a・5b」と記載する)は、光学部材40を介して撮像ユニット20・30によってそれぞれ捕らえられる。そして、検出部4によって、撮像素子23・33から得られる各画像から、該接触の二次元の位置座標が求められる。尚、撮像素子23・33の受光面は、導光板10の表面と平行であるように配設されている。
As shown in FIG. 2, infrared light propagating through the inside of the light guide plate 10 (hereinafter referred to as “propagating light 5 a, 5 b”) is captured by the
(座標入力装置の座標検出原理)
上記構成を備えた座標入力装置3Aにおいてペン入力したときの座標検出原理について、図1及び図5の(a)(b)に基づいて詳述する。図5の(a)は、座標入力装置3Aの検出原理を説明する斜視図であり、図5の(b)は、座標入力装置3Aの撮像ユニット20における撮像素子23での検出光を示す平面図である。
(Coordinate detection principle of coordinate input device)
The principle of coordinate detection when pen input is performed in the coordinate
図1に示すように、発光ペン50のペン先が座標入力装置3Aのタッチ面である透明の導光板10の表面に接触したとき、発光ペン50から放射される赤外光の一部が屈折率N1の導光板10内に入射する。この入射光のうち、導光板10内の伝搬角θPが、
sin(90°−θP)>1/N
に示す条件を満たす光束は、導光板10内に閉じ込められ、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。そして、導光板10と光学部材40との界面に至ると、導光板10を伝搬していた光は、屈折率N2(N2>N1)の光学部材40に入射する。
As shown in FIG. 1, when the pen tip of the light-emitting
sin (90 ° −θ P )> 1 / N
The light flux that satisfies the conditions shown in FIG. 5 is confined in the
光学部材40の内部においては、光学部材40内の伝搬角θPが、
sin(90°−θP)>1/N
に示す条件を満たす光束は、光学部材40内に閉じ込められ、光学部材40の表面及び裏面での反射を繰り返し、光学部材40内を進行する。
Inside the
sin (90 ° −θ P )> 1 / N
The light beam satisfying the conditions shown in FIG. 5 is confined in the
結果として、発光ペン50から発せられた赤外光はペン先を中心にして放射状に拡散され、導光板10内を伝搬し、その光束のうちの一部の伝搬光5a・5b(図2参照)が、光学部材40の円錐面状の切り欠き44に導かれる。これにより、伝搬光5a・5bは、光学部材40の切り欠き44における該円錐面にて反射して、光学部材40の下方に導かれて撮像ユニット20・30にて受光される。
As a result, the infrared light emitted from the
撮像ユニット20・30では、光学部材40からの出射光は、まず、レンズ21・31にて集光される。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。可視光カットフィルタ22・32は、発光ペン50から放射される赤外光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断する役割を果たす。可視光カットフィルタ22・32により、太陽光又は液晶表示パネルバックライト光等の迷光が遮断され、SN比を高くすることができる。
In the
次に、図5の(a)に示すように、発光ペン50から発せられ、導光板10の内部及び光学部材40の内部を伝搬した後、出射された光は、レンズ21を経て、撮像ユニット20・30における撮像素子23・33に線状の像25を形成する。線状の像25の位置は発光ペン50の位置によって変化する。このため、撮像素子23・33の取得画像を分析することにより、伝搬光5a・5bと導光板10の一辺とがなす角度α・βがそれぞれ求められる。これにより、三角測量の原理を用いて発光源となるペン先が接した点の位置座標を求めることができる。例えば、図5(a)において、発光ペン50が位置P1にあるとき、撮像ユニット20における撮像素子23では、線状像25が形成される。この発光ペン50が位置P2に移動したとき、図5の(b)に示すように、線状像27が形成される。
Next, as shown in FIG. 5A, the light emitted from the
ここで、赤外線を照射している状態にある発光ペン50のペン先が導光板10に接触していないとき、撮像素子23の取得画像には何も現れない。一方、赤外線を照射している状態にある発光ペン50のペン先が導光板10に接触して赤外光が導光板10に結合すると、図2に示すように、その光束のうちの一部の伝搬光5a・5bが光学部材40を経由して撮像素子23に導かれる。これにより、図5の(a)(b)に示すように、撮像素子23の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状像25が現れる。
Here, when the pen tip of the light-emitting
図5の(a)(b)に示す線状像25の位置は、発光ペン50のペン先の接触点の位置に依存して変化し、ペン先の接触点の位置を変えると、線状像25は破線で示した線状像27のように変化する。その線状像の軌跡は一点鎖線で示した扇形状26になる。その扇形状26の中心28と線状像を結ぶ線分の回転角度α1’(円弧の中心28を回転中心とする)は、発光ペン50と撮像素子23を結ぶ線分と導光板10の上記辺Aとがなす角度α1と同じ角度になる。撮像素子の取得画像から角度α1’が求められ、角度α1’から角度α1が求められる。同様にペンが位置P2に移動すると、線状像27が形成され、その線状像27の傾きの角度α2‘を求めることにより、角度α2が求められる。
The position of the
撮像ユニット30の撮像素子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、発光ペン50と該撮像素子33とを結ぶ線分と辺Aとがなす角度βが求められる。
Similarly, for the
そして、撮像素子23・33間の間隔をL、撮像素子23からの画像を読み取って求めた輝点の変位角度をαとし、撮像素子33からの取得画像を読み取って求めた輝点の変位角度をβとしたとき、輝点の座標(X、Y)は下記の関係式(1)(2)
Y=tanα・X …(1)
Y=tanβ・(L−X) …(2)
を満足する。
The distance between the
Y = tan α · X (1)
Y = tan β · (L−X) (2)
Satisfied.
これを解くと、輝点の座標(X、Y)は、
X=tanβ・L/(tanα+tanβ) …(3)
Y=(tanα・tanβ)・L/(tanα+tanβ) …(4)
と表される。
Solving this, the coordinates (X, Y) of the bright spot are
X = tan β · L / (tan α + tan β) (3)
Y = (tan α · tan β) · L / (tan α + tan β) (4)
It is expressed.
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、ペン先が接触した地点の座標X・Yが求められる。このうち間隔Lは、撮像素子23と撮像素子33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、ペン入力座標X、Y(位置座標)を求めることができる。
Based on the angles α and β obtained as described above and the interval L that can be obtained in advance, the coordinates X and Y of the point where the pen tip contacts are obtained. Among these, the space | interval L is a space | interval between the image pick-up
尚、撮像素子23・33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。
Note that the distance L between the
発光ペン50の位置座標を以上の方法で求めるために、座標入力システム1Aには、図1に示すように、検出部4を設けている。検出部4は座標入力装置3Aに設けることができる。
In order to obtain the position coordinates of the
また、以上の方法で求められた発光ペン50の位置座標に基づいて、液晶表示モジュール2の該位置座標に対応する位置にある画素を例えば光るように駆動して、ユーザが、発光ペン50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、液晶表示モジュール2の駆動を制御する図示しない制御部が、検出部4にて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モジュール2を駆動すればよい。
Further, based on the position coordinates of the light-emitting
以上のように、本実施の形態の座標入力システム1Aは、導光板10における互いに離れた少なくとも二箇所において、伝搬した光を捕らえることによって、発光ペン50の位置座標を求めることができる。
As described above, the coordinate
また、本実施の形態の座標入力装置3Aの構成によれば、導光板10のタッチ面よりも上方に突出しない位置に撮像ユニット20・30が設けられている。このため、導光板10のタッチ面が座標入力装置3Aの最上面となり、タッチ面よりも上方に撮像ユニットが出っ張らない。したがって、本実施の形態の座標入力システム1Aの座標入力装置3Aをテーブル型端末に適用した場合であっても、周囲が土手のように盛り上がることなく、テーブル面を完全にフラットにすることができる。
In addition, according to the configuration of the coordinate input device 3 </ b> A of the present embodiment, the
また、本実施の形態の座標入力システム1Aは、遮光方式ではなく、導光板10の内部を伝搬した光が撮像素子23・33によって受光される構成となっているので、太陽光を含む迷光によって誤認識が生じる虞がなく正確な位置検出を実現することができる。このため、屋外や窓際に装置を置くことも可能である。
In addition, the coordinate
また、本実施の形態の座標入力システム1Aの座標入力装置3Aは、発光ペン50の先端からの放射光を受光する撮像ユニット20・30が導光板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。この結果、導光板10のタッチ面の法線方向から照明光が当てられても、その光は導光板10に結合しないため、迷光が撮像素子に導かれることはない。このため、座標入力装置3Aは外光の影響を受けにくく、屋外や窓際に配置することが可能である。
Further, in the coordinate
また、本実施の形態では、発光ペン50先から出射される光が、発光ペン50先に設けた光拡散部材55によって拡散する構成となっている。これにより、発光ペン50の傾斜角度によることなく、十分な光量を導光板10にカップリングさせることができる。したがって、正確な位置検出を実現することができる。
In the present embodiment, the light emitted from the tip of the light-emitting
尚、本実施の形態では、撮像素子23・33の計2つの撮像素子を用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板10の端部における各箇所からミラー及びシャッターを用いて1つの撮像素子に集めてもよい。
In the present embodiment, the configuration using a total of two image sensors, that is, the
また、本実施の形態では、1つの発光ペン50を用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のペンを用いた場合であっても例えば各ペンの発光タイミングを異ならせる等すれば、導光板10のタッチ面に同時に複数のペンが接触していてもそれぞれの位置座標を求めることができる。
Further, in the present embodiment, the configuration using one light-emitting
このように、本実施の形態の座標入力装置3Aは、表面に接触された被検出体としての発光ペン50に基づく光を内部にて伝搬する導光板10と、導光板10を伝搬された後出射された伝搬光5a・5bを受光する受光部としての撮像ユニット20・30と、撮像ユニット20・30の出力に基づいて、被検出体としての発光ペン50における導光板10の表面への接触位置の座標を求める検出手段としての検出部4とを備えている。そして、導光板10と撮像ユニット20・30との間には、導光板10の裏面から出射された伝搬光5a・5bを導光して撮像ユニット20・30に出射する光学部材40が該導光板10に接着剤41にて接着されて配設されている。また、光学部材40には、接着剤41の空気を抜く通気孔としての貫通孔43が形成されている。
As described above, the coordinate
上記の構成によれば、導光板10と撮像ユニット20・30との間には、導光板10の裏面から出射された伝搬光5a・5bを導光して撮像ユニット20・30に出射する光学部材40が該導光板10に接着剤41にて接着されて配設されている。
According to said structure, between the light-
これにより、導光板10の角部に切り欠きを設ける必要がないので、導光板10の製造加工が容易である。すなわち、導光板10自体に伝搬光5a・5bを取り出すための構造を設けなくとも、導光板10における互いに離れた複数の箇所から伝搬光5a・5bを取り出し、その取り出した光から導光板10の上面への光入射位置の位置座標を検出することができる信頼性の高い座標入力装置3A、及び該座標入力装置3Aを備えた座標入力システム1Aを提供することができる。
Thereby, since it is not necessary to provide a notch in the corner | angular part of the light-
ここで、本実施の形態では、導光板10から伝搬光5a・5bを取り出すため、導光板10に光学部材40を接着剤41にて固定している。しかしながら、光学部材40を導光板10に接着する際に、光学部材40と導光板10との間に空気の層が生じ、その空気の層を逃がすことなく硬化させると、空気の層の部分のみ屈折率の異なる領域が形成される。そのため、導光板10に入射された光が光学部材40まで伝搬された後、空気の層が有する界面による反射や屈折率の差異により、伝搬光5a・5bを意図した光路へ導くことができず、その結果、入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなる。
Here, in the present embodiment, the
そこで、本実施の形態では、光学部材40には、接着剤41の空気を抜く貫通孔43が形成されている。通気孔は、本実施の形態のように、例えば、光学部材40の表面から裏面に貫通する貫通孔43として形成される。或いは、例えば、光学部材40の表面から側面に貫通する貫通孔として形成したり、光学部材40の表面から切り欠き44の内側に貫通する貫通孔として形成したりすることが可能である。
Therefore, in the present embodiment, the
この結果、接着剤41の空気の層の発生を防止し、導光板10と光学部材40との界面における光路の乱れを防止することにより、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
As a result, it is possible to contribute to highly accurate position coordinate detection by preventing the generation of an air layer of the adhesive 41 and preventing the disturbance of the optical path at the interface between the
したがって、導光板10の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正し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, it is possible to provide the coordinate
また、接着面42の空気残留防止により、製造時の歩留まりを向上することができる。さらに、接着時に導光板10に対して垂直に光学部材40を貼付するだけでよく、特殊な治具を必要としない。
Moreover, the yield at the time of manufacture can be improved by the air remaining prevention of the
また、本実施の形態における座標入力装置3Aは、光学部材40には、導光板10の裏面から出射された伝搬光5a・5bを導光して撮像ユニット20・30に出射する傾斜面を有する凹部としての切り欠き44が該光学部材40の導光板側表面に形成されていると共に、光学部材40に形成された貫通孔43は、切り欠き44よりも導光板外周側に形成されていることが好ましい。
In the coordinate input device 3 </ b> A in the present embodiment, the
これにより、導光板10の裏面から出射された伝搬光5a・5bは、光学部材40の内部に入射され、該内部において導光された後、切り欠き44の傾斜面にて反射されて撮像ユニット20・30に向けて出射することができる。
Thereby, the propagating
ここで、光学部材40の内部において導光する光の光路中に貫通孔43が存在した場合には、該導光する光が、貫通孔43にて乱されることになる。
Here, when the through
これに対して、本実施の形態では、光学部材40に形成された貫通孔43は、切り欠き44よりも導光板外周側に形成されているので、貫通孔43は、光学部材40の内部において導光する光の光路とは、切り欠き44を挟んで反対側の位置に存在している。
On the other hand, in the present embodiment, the through
したがって、貫通孔43が光学部材40の内部において導光する光の光路に悪影響を与えることがなく、その結果、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
Therefore, the through
また、本実施の形態の座標入力システム1Aでは、座標入力装置3Aと、該座標入力装置3Aの裏面に設けられた画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール2とが設けられている。
In the coordinate
このため、検出部4によって検知された位置座標に基づいて、液晶表示モジュール2における液晶表示パネルの複数の画素を駆動することができる。
Therefore, a plurality of pixels of the liquid crystal display panel in the liquid
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、被検出体は、光を発する発光ペン50を例示して説明した。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the detection object has been described by exemplifying the light-emitting
しかしながら、本発明では、被検出体は、光を発する発光ペン50に限らず、指及び手を含む非発光被検出体に適用することも可能である。すなわち、非発光被検出体を用いる場合には、例えば、導光板10の縁部に該導光板10の内部を照明する照明光源を設けておく。これによって、本発明の光学部材40に通気孔としての貫通孔43を形成した座標入力装置3A及び座標入力システム1Aを、指及び手を含む非発光被検出体が接触した座標位置の検出に適用することが可能となる。
However, in the present invention, the detection target is not limited to the
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図6及び図7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.
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1Bは、前記実施の形態1の座標入力装置3Aを備えた座標入力システム1Aの構成に加えて、図6に示すように、導光板10と光学部材40との間に遮光部材60を配置している点が異なっている。
In addition to the configuration of the coordinate
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1Bの構成について、図6及び図7に基づいて説明する。図6は、本実施の形態の座標入力システム1Bにおける座標入力装置3Bの構成を示す断面図である。図7は、本実施の形態の座標入力システム1Bにおける座標入力装置3Bの光学部材40の表面に設けられた遮光部材60の構成を示す斜視図である。
A configuration of a coordinate
本実施の形態の形態の座標入力システム1Bにおける座標入力装置3Bは、図6に示すように、導光板10と光学部材40との間に遮光部材60が設けられている。そして、本実施の形態では、遮光部材60には、光学部材40における円錐にてなる切り欠き44の外周円と同じ位置に、図7にも示すように、同心の接着剤浸み込み防止用溝としての同周円溝61を形成している。
In the coordinate
尚、それ以外の構成については、前記実施の形態1にて説明した座標入力装置3Aを備えた座標入力システム1Aの構成と同じであるので、その説明を省略する。
Since the other configuration is the same as the configuration of the coordinate
本実施の形態の座標入力装置3B及び座標入力システム1Bでは、上述のように、導光板10と光学部材40との間に遮光部材60が設けられているので、意図しない外光を排除することができる。この結果、位置座標検出の精度を向上することができる。
In the coordinate
また、遮光部材60には同周円溝61が形成されているので、接着剤41の拡がりを同周円溝61にて抑制することができる。その結果、切り欠き44に接着剤41が付着することによる位置座標検出の精度低下を防止することができる。
Further, since the same circumferential
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施の形態について図8及び図9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 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
本実施の形態の座標入力装置3Cを備えた座標入力システム1Cは、前記実施の形態2の座標入力装置3Bを備えた座標入力システム1Bの構成に加えて、図8に示すように、光学部材40の上面に段差45を設けている点が異なっている。
In addition to the configuration of the coordinate
本実施の形態の座標入力装置3Cを備えた座標入力システム1Cの構成について、図8及び図9に基づいて説明する。図8は、本実施の形態の座標入力システム1Cにおける座標入力装置3Cの構成を示す断面図である。図9は、本実施の形態の座標入力システム1Bにおける座標入力装置3Bの遮光部材60の構成を示す斜視図である。
A configuration of a coordinate input system 1C including the coordinate input device 3C according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the coordinate input device 3C in the coordinate input system 1C of the present embodiment. FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the
本実施の形態の形態の座標入力システム1Cにおける座標入力装置3Cは、図8に示すように、光学部材40における接着面42側の外周縁部に段差45を設けている。したがって、光学部材40の接着面42は、凹部となっている。
As shown in FIG. 8, the coordinate input device 3 </ b> C in the coordinate
このように、本実施の形態の座標入力装置3Cを備えた座標入力システム1Cでは、光学部材40における接着面42側の外周縁部に段差45が設けられている。この結果、段差45の高さに応じて接着剤41の厚みを制御することができる。また、接着剤41を段差45内に閉じ込めることができるので、接着剤41が切り欠き44に漏れるのを防ぐことができる。したがって、位置座標検出の信頼性確保と、生産時の歩留まり向上に寄与することが可能となる。
Thus, in the coordinate input system 1C provided with the coordinate input device 3C according to the present embodiment, the
〔実施の形態4〕
本発明の他の実施の形態について図10及び図11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〜実施の形態3と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜実施の形態3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 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 to third embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of
本実施の形態の座標入力装置Dを備えた座標入力システム1Dは、前記実施の形態1の座標入力システム1Aを備えた座標入力システム1Aの構成に加えて、図10に示すように、2つの発光ペン50A・50Bを同時に検出できるようになっている点が異なっている。
In addition to the configuration of the coordinate
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1Dの構成について、図10及び図11に基づいて説明する。図10は、本実施の形態の座標入力システム1Dにおける座標入力装置3Dの構成を示す斜視図である。図11は、本実施の形態の座標入力システム1Dにおける座標入力装置3Dの撮像素子23・33に撮像された線状像25の構成を示す平面図である。
A configuration of a coordinate
本実施の形態の形態の座標入力システム1Dにおける座標入力装置3Dは、図10に示すように、2つの発光ペン50A・50Bを同時に検出できるようになっている。
As shown in FIG. 10, the coordinate
このような効果をえるために、まず、本実施の形態では、発光ペン50A・50Bの発光素子52aは、それぞれは異なる波長の光を発光するようになっている。
In order to obtain such an effect, first, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、撮像ユニット20・30の可視光カットフィルタ22・32は、図11に示すように、発光ペン50Aからの第1伝搬光L1の波長に対応した第1フィルタF1と、発光ペン50Bからの第2伝搬光L2の波長に対応した第2フィルタF2とが線状に出射された、第1伝搬光L1及び第2伝搬光L2の出射光をそれぞれ横切るように積層して配設されたフィルタ22A・32Aとなっている。これら第1フィルタF1と第2フィルタF2とは、連続して一体に設けられている。
In the present embodiment, the visible light cut filters 22 and 32 of the
この結果、撮像素子23・33においては、図11に示すように、発光ペン50Aから発せられた光は、第1伝搬光L1の出射光における線状の像25Aとなって現れる。また、発光ペン50Bから発せられた光は、第2伝搬光L2の出射光における線状の像25Bとなって現れる。両者は、2本の平行線の像が平行線として現れる。また、その2本の線は、第1フィルタF1と第2フィルタF2とのそれぞれの通過に対応して、千鳥状に現れる。
As a result, in the
したがって、仮に、1つの撮像素子23の視線方向に発光ペン50A・50Bが2本並んだ場合、その撮像素子23では、撮像素子23から見て手前に位置する発光ペン50Aから発せられた光、及び撮像素子23から見て奥に位置する発光ペン50Bから発せられた光は、図11に示すように、それぞれ、同時かつ同一線上に、分割された線状の像25A・25Bとなって現れる。他の撮像素子33においても同様である。
Therefore, if two light-emitting
それゆえ、それぞれの撮像素子23・33にて発光ペン50A・50Bにおける、該撮像素子23・33間の一辺とその両角を求めることができ、三角測量法にて、発光ペン50A・50Bにおける該ペンが接触した導光板10上の位置の平面座標を検出することができる。
Therefore, it is possible to obtain one side and both corners of the light-emitting
このように、本実施の形態の座標入力装置3Dでは、導光板10と、導光板10内を伝搬する伝搬光を受光する受光部としての撮像ユニット20・30と、導光板10の表面に被検出体としての発光ペン50A・50Bを接触したときの該接触に基づく伝搬光を検知した撮像ユニット20・30の出力に基づいて、発光ペン50A・50Bにおける導光板10の表面への接触位置の座標を求める検出手段としての検出部4とを備えている。そして、本実施の形態では、被検出体は、少なくとも2つの第1被検出体としての発光ペン50Aと第2被検出体としての発光ペン50Bとからなっている。また、発光ペン50Aの接触に基づく第1伝搬光L1と発光ペン50Bの接触に基づく第2伝搬光L2とは互いに波長が異なっている。さらに、導光板10には、第1伝搬光L1又は第2伝搬光L2を2つの撮像ユニット20・30へそれぞれ線状に出射する光路変換部として光学部材40の切り欠き44の傾斜面が設けられ、導光板10と各撮像ユニット20・30との光路間には、第1伝搬光L1の波長に対応した第1フィルタF1と第2伝搬光L2の波長に対応した第2フィルタF2とが、線状に出射された、第1伝搬光L1及び第2伝搬光L2の出射光をそれぞれ横切らせるように並べて配設されている。
As described above, in the coordinate
これにより、2種類の発光ペン50A・50Bを同時に使用する場合に、互いの発光ペン50A・50Bの影響を受けずに、各発光ペン50A・50Bの識別を簡易かつ確実に行い、コストの増大を回避する座標入力装置3D及び座標入力システム1Dを提供することができる。
As a result, when two types of light-emitting
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、複数の被検出体として、いずれも光を発する2種類の発光ペン50A・50Bを同時に使用する場合を例示して説明した。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where two types of light-emitting
しかしながら、本発明では、被検出体は、光を発する2種類の発光ペン50A・50Bを同時に使用する場合に限らず、2種類の指及び手を含む非発光被検出体を同時に使用する場合、又は光を発する発光ペン50と非発光被検出体とを同時に使用する場合に適用することも可能である。すなわち、非発光被検出体を用いる場合には、例えば、導光板10の縁部に該導光板10の内部を照明する照明光源を設けておく。また、照明光源の発光波長と、発光ペン50の発光波長とを異ならせておく。これによって、本発明の光学部材40に通気孔としての貫通孔43を形成した座標入力装置3D及び座標入力システム1Dを、2種類の指及び手を含む非発光被検出体を同時に使用する場合、又は光を発する発光ペン50と非発光被検出体とを同時に使用する場合に適用することが可能となる。
However, in the present invention, the detection object is not limited to the case where the two types of
〔まとめ〕
本発明の態様1における座標入力装置3A〜3Dは、表面に接触された被検出体(発光ペン50・50A・50B)に基づく光を内部にて伝搬する導光板10と、上記導光板10を伝搬された後出射された伝搬光(伝搬光5a・5b・第1伝搬光L1・第2伝搬光L2)を受光する受光部(撮像ユニット20・30)と、上記受光部(撮像ユニット20・30)の出力に基づいて、上記被検出体(発光ペン50・50A・50B)における導光板10の表面への接触位置の座標を求める検出手段(検出部4)とを備えた座標入力装置において、上記導光板10と上記受光部(撮像ユニット20・30)との間には、上記導光板10の裏面から出射された上記伝搬光(伝搬光5a・5b・第1伝搬光L1・第2伝搬光L2)を導光して上記受光部(撮像ユニット20・30)に出射する光学部材40が該導光板10に接着剤41にて接着されて配設されていると共に、上記光学部材40には、上記接着剤41の空気を抜く通気孔(貫通孔43)が形成されていることを特徴としている。尚、表面に接触された被検出体とは、被検出体が導光板に直接接触する場合に限らず、静電的方法の場合には、被検出体が導光板の座標入力領域に接近する場合も含む。
[Summary]
The coordinate
上記の発明によれば、導光板と受光部との間には、導光板の裏面から出射された伝搬光を導光して受光部に出射する光学部材が該導光板に接着剤にて接着されて配設されている。 According to the above invention, the optical member that guides the propagation light emitted from the back surface of the light guide plate and emits it to the light receiving portion is bonded to the light guide plate with the adhesive between the light guide plate and the light receiving portion. Arranged.
これにより、導光板の角部に切り欠きを設ける必要がないので、導光板の製造加工が容易である。 Thereby, since it is not necessary to provide a notch in the corner | angular part of a light-guide plate, the manufacturing process of a light-guide plate is easy.
また、本発明では、光学部材には、接着剤の空気を抜く通気孔が形成されている。この結果、接着剤の空気の層の発生を防止し、導光板と光学部材との界面における光路の乱れを防止することにより、高精度な位置座標検出に寄与することができる。 In the present invention, the optical member is formed with a vent hole for venting the adhesive air. As a result, it is possible to contribute to highly accurate position coordinate detection by preventing the generation of an air layer of the adhesive and preventing the disturbance of the optical path at the interface between the light guide plate and the optical member.
したがって、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a coordinate input device that can correctly detect input coordinates without providing a cutout at a corner of the light guide plate.
本発明の態様2における座標入力装置3A〜3Dは、態様1における座標入力装置において、前記光学部材40には、前記導光板10の裏面から出射された伝搬光(伝搬光5a・5b・第1伝搬光L1・第2伝搬光L2)を導光して上記受光部(撮像ユニット20・30)に出射する傾斜面を有する凹部(切り欠き44)が該光学部材40の導光板側表面に形成されていると共に、前記光学部材40に形成された通気孔(貫通孔43)は、上記凹部(切り欠き44)よりも導光板外周側に形成されていることが好ましい。
The coordinate
また、本発明では、光学部材に形成された通気孔は、凹部よりも導光板外周側に形成されているので、通気孔は、光学部材の内部において導光する光の光路とは、凹部を挟んで反対側の位置に存在している。 Further, in the present invention, the vent hole formed in the optical member is formed on the outer peripheral side of the light guide plate with respect to the concave portion. Therefore, the vent hole is the concave portion of the optical path of the light guided inside the optical member. It exists in the position on the opposite side across.
したがって、通気孔が光学部材の内部において導光する光の光路に悪影響を与えることがなく、その結果、高精度な位置座標検出に寄与することができる。 Therefore, the vent hole does not adversely affect the optical path of the light guided inside the optical member, and as a result, it can contribute to highly accurate position coordinate detection.
本発明の態様3における座標入力装置3B・3Cは、態様2における座標入力装置において、前記光学部材40と前記導光板10との間には、上記導光板10から光学部材40に入射された伝搬光(伝搬光5a・5b・第1伝搬光L1・第2伝搬光L2)以外の外光を遮光する遮光部材60が配設されていることが好ましい。
The coordinate
これにより、光学部材と導光板との間に、導光板から光学部材に入射された伝搬光以外の外光を遮光する遮光部材を配設することによって、外光が遮光される。 Thereby, between the optical member and the light guide plate, the external light is shielded by disposing a light shielding member that shields external light other than the propagating light incident on the optical member from the light guide plate.
したがって、受光部が外光に影響を与えることが無いので、受光部の検出精度が低下することがない。 Therefore, since the light receiving unit does not affect the external light, the detection accuracy of the light receiving unit does not decrease.
本発明の態様4における座標入力装置3B・3Cは、態様3における座標入力装置において、前記遮光部材60には、前記光学部材側の面に、該光学部材40の凹部(切り欠き44)への接着剤41の浸み込みを防止する接着剤浸み込み防止用溝(同周円溝61)が形成されていることが好ましい。
The coordinate
すなわち、導光板と光学部材とを接着している接着剤が、光学部材の凹部の傾斜面等の光路変換部に浸入すると、光路変換部での反射方向が変わるので、受光部での検出に悪影響を与える。 That is, when the adhesive that bonds the light guide plate and the optical member enters the optical path conversion unit such as the inclined surface of the concave portion of the optical member, the reflection direction at the optical path conversion unit changes, so that detection by the light receiving unit is possible. Adversely affected.
これに対して、本発明では、前記遮光部材には、前記光学部材側の面に、該光学部材の凹部への接着剤41の浸み込みを防止する接着剤浸み込み防止用溝が形成されている。これにより、導光板と光学部材とが遮光部材を介して接着剤にて接着されている場合に、光学部材の表面に塗布された接着剤が、遮光部材に形成された接着剤浸み込み防止用溝に浸み込み、それ以上の例えば凹部の傾斜面等の光路変換部に入り込むことが無い。 On the other hand, in the present invention, the light shielding member is provided with an adhesive penetration preventing groove for preventing the adhesive 41 from penetrating into the concave portion of the optical member on the surface of the optical member. Has been. This prevents the adhesive applied to the surface of the optical member from penetrating the adhesive formed on the light shielding member when the light guide plate and the optical member are adhered to each other via the light shielding member. It does not soak into the groove and enter further into the optical path conversion section such as the inclined surface of the recess.
したがって、受光部の検出精度が低下することがない。 Therefore, the detection accuracy of the light receiving unit does not decrease.
本発明の態様5における座標入力システム1A〜1Dは、態様1〜4のいずれか1の座標入力装置3A〜3Dと、上記座標入力装置3A〜3Dの裏面に設けられた画像表示モジュールとが設けられていることを特徴としている。
The coordinate
上記の発明によれば、座標入力装置の裏面には、画像表示モジュールが設けられているので、検知手段によって検知された位置座標に基づいて、画像表示モジュールにおける画像表示パネルの複数の画素を駆動することができる。 According to the above invention, since the image display module is provided on the back surface of the coordinate input device, a plurality of pixels of the image display panel in the image display module are driven based on the position coordinates detected by the detection means. can do.
また、本発明では、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく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。 Moreover, in this invention, a coordinate input system provided with the coordinate input device which can detect an input coordinate correctly, without providing a notch in the corner | angular part of a light-guide plate can be provided.
尚、本発明は、上述した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、異なる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の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 the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and technical means disclosed in different embodiments are appropriately combined. Embodiments obtained in this manner are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、発光ペン又は指等の被検出体を用いて該被検出体の座標位置を求める座標入力装置及び座標入力システムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a coordinate input device and a coordinate input system that obtain a coordinate position of a detected object using a detected object such as a light emitting pen or a finger.
1A 座標入力システム
1B 座標入力システム
1C 座標入力システム
1D 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)
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
4 検出部
5a・5b 伝搬光
10 導光板
20 撮像ユニット(受光部)
21 レンズ
22 可視光カットフィルタ
22A フィルタ
23 撮像素子
25 線状像
26 扇形状
27 線状像
28 中心
30 撮像ユニット(受光部)
31 レンズ
32 可視光カットフィルタ
33 撮像素子
40 光学部材
41 接着剤
42 接着面
43 貫通孔(通気孔)
44 切り欠き(凹部)
45 段差
50 発光ペン(被検出体)
50A 発光ペン(被検出体)
50B 発光ペン(被検出体)
51 筐体
52 発光部
52a 発光素子
52b 導光部材
60 遮光部材
61 同周円溝(接着剤浸み込み防止用溝)
F1 第1フィルタ
F2 第2フィルタ
L 間隔
L1 第1伝搬光
L2 第2伝搬光
P1・P2 位置
1A coordinate
3A Coordinate
21
31
44 Notch (recess)
45
50A Light-emitting pen (object to be detected)
50B Light-emitting pen (object to be detected)
51
F1 1st filter F2 2nd filter L interval L1 1st propagation light L2 2nd propagation light P1 and P2 position
Claims (5)
上記導光板と上記受光部との間には、上記導光板の裏面から出射された上記伝搬光を導光して上記受光部に出射する光学部材が該導光板に接着剤にて接着されて配設されていると共に、
上記光学部材には、上記接着剤の空気を抜く通気孔が形成されていることを特徴とする座標入力装置。 Based on the light guide plate that propagates the light based on the detected object in contact with the surface inside, the light receiving unit that receives the propagation light emitted after being propagated through the light guide plate, and the output of the light receiving unit, In a coordinate input device comprising detection means for obtaining the coordinates of the contact position on the surface of the light guide plate in the detected body,
An optical member that guides the propagating light emitted from the back surface of the light guide plate and emits the light to the light receiving portion is bonded to the light guide plate with an adhesive between the light guide plate and the light receiving portion. Being arranged,
The coordinate input device according to claim 1, wherein the optical member is formed with a vent hole for removing air from the adhesive.
前記光学部材に形成された通気孔は、上記凹部よりも導光板外周側に形成されていることを特徴とする請求項1記載の座標入力装置。 In the optical member, a concave portion having an inclined surface that guides propagation light emitted from the back surface of the light guide plate and emits the light to the light receiving portion is formed on the light guide plate side surface of the optical member,
The coordinate input device according to claim 1, wherein the vent hole formed in the optical member is formed on the outer peripheral side of the light guide plate with respect to the concave portion.
上記座標入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュールとが設けられていることを特徴とする座標入力システム。 The coordinate input device according to any one of claims 1 to 4,
A coordinate input system, comprising: an image display module provided on a back surface of the coordinate input device.
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