JP2016151988A - Input system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出体の位置座標を検出する入力装置を具備する入力システムに関する。 The present invention relates to an input system including an input device that detects position coordinates of an object to be detected.
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)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、タッチパネル等の入力システムが知られている。 Optical coordinate input device or position detection device, and coordinate input device or position detection device including a light guide member that receives coordinate input by a stick-shaped operation member (hereinafter referred to as “pen”) such as a touch pen and a stylus pen An input system such as a tablet or a touch panel in which a display panel and a display panel are combined is known.
上記入力システムでは、上記ペン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 input system, the coordinate input device or the position detection device obtains the coordinates of the approached or touched position of the pen by bringing the pen close to or in contact 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.
上記光学式の座標入力装置として、発光部を有するタッチペンと、導光部材、受光部からなり、導光部材内部を伝搬する光の方向から入力座標を検出するものが知られている。 As the optical coordinate input device, there is known a touch pen having a light emitting unit, a light guide member, and a light receiving unit, which detects input coordinates from the direction of light propagating through the light guide member.
図13は、特許文献1の入力システムの構成を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of the input system of
特許文献1の入力システム150は、液晶表示パネル102と、液晶表示パネル102の表示面側に重ねて配置され、端部に切り欠き101aが設けられた導光部材101と、ペン103と、ペン103から導光部材101に入射して導光部材101の内部を伝搬する伝搬光を検知する2つの撮像ユニット110・120とを備えている。導光部材101の内部を伝搬した光は、切り欠き101aによって反射されて検出手段110・120に入射し、撮像ユニット110・120は、伝搬光の進行方向を検知することにより、ペン103が導光部材101に接触した点の位置座標を検出する。
An
しかしながら、特許文献1の光学式の入力システムは、切り欠き101aの近傍からの入力に対して、検出精度が低い。そのため、導光部材101から伝搬光を取り出す光取出し部としての切り欠き101aと液晶表示パネル102との間の距離が短い場合、液晶表示パネル102の表示面上において光取出し部の近傍にある被検出体の検出精度が低くなるという課題がある。
However, the optical input system of
そこで、この課題を回避するために、液晶表示パネルと光取出し部との間に十分な距離を設けることが考えられる。 In order to avoid this problem, it is conceivable to provide a sufficient distance between the liquid crystal display panel and the light extraction unit.
しかしながら、この場合、導光部材を大型化する必要があり、入力装置全体が大型化してしまう。また、液晶表示パネルと導光部材の大きさが同等でなくなり、額縁が大きくなってしまうという課題がある。 However, in this case, the light guide member needs to be enlarged, and the entire input device is enlarged. In addition, there is a problem that the size of the liquid crystal display panel and the light guide member are not equal and the frame becomes large.
さらに、光取出し部から離れた位置から入射した光については、導光部材内部を伝搬する間に損失が起こり、受光部に到達する光量が弱められるため、導光部材が大型化した場合、表示面の隅にある被検出体を検出することが困難になるといった課題があった。 Furthermore, for light incident from a position away from the light extraction part, loss occurs while propagating inside the light guide member, and the amount of light reaching the light receiving part is weakened. There has been a problem that it is difficult to detect the detection object at the corner of the surface.
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、表示部の表示面上において光取出し部の近傍にある被検出体の検出精度を高めるとともに、光取出し部から離れた表示面の隅にある被検出体の検出精度を高めた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 problems, and its object is to improve the detection accuracy of the detection object in the vicinity of the light extraction unit on the display surface of the display unit and to move away from the light extraction unit. An object of the present invention is to provide an input system in which detection accuracy of a detection object at a corner of a display surface is increased.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る入力システムは、表示面を有する表示部と、前記表示面に対向して設けられ、長辺及び短辺を有する矩形状の導光部材と、被検出体から出射されて前記導光部材の内部を伝搬した光を、前記導光部材の外部に取り出すための光取出し部と、前記光取出し部が取り出した光に基づいて、前記導光部材の表面における前記被検出体の位置を検出する検出部と、を備えた入力システムであって、平面視で、前記導光部材は少なくとも一方の長辺に沿って前記表示面よりも幅広な部分である拡幅部を備えており、前記光取出し部は前記拡幅部に設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an input system according to one embodiment of the present invention includes a display portion having a display surface, and a rectangular light guide provided to face the display surface and having a long side and a short side. A light extraction unit for extracting the light emitted from the member to be detected and propagating through the light guide member to the outside of the light guide member, and the light extracted by the light extraction unit, And a detection unit that detects a position of the detected object on the surface of the light guide member, wherein the light guide member is at least one longer side than the display surface in plan view. A widened portion which is a wide portion is provided, and the light extraction portion is provided in the widened portion.
本発明の一態様によれば、表示部の表示面上において光取出し部の近傍にある被検出体の検出精度を高めるとともに、光取出し部から離れた表示面の隅にある被検出体の検出精度を高めた入力システムを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, the detection accuracy of a detection object in the vicinity of the light extraction unit on the display surface of the display unit is improved, and the detection of the detection object in the corner of the display surface far from the light extraction unit is detected. An input system with high accuracy can be provided.
本発明に係る入力装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の入力装置および入力システムは、タブレットやタッチパネル等に適用される。なお、以下の実施形態は本発明が具現化された一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態が適宜変更され得ることは勿論ある。 An embodiment of an input device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The input device and input system of the present invention are applied to tablets, touch panels, and the like. In addition, the following embodiment is only an example in which the present invention is embodied, and it is needless to say that the embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
〔実施形態1〕
本発明に係る入力システムの一実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
An embodiment of an input system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1(a)は、本実施形態の入力システムの構成を示す斜視図であり、図1(b)はその上面図(平面図)である。図2は、図1に示す切断線A−A´の矢視断面図である。 Fig.1 (a) is a perspective view which shows the structure of the input system of this embodiment, FIG.1 (b) is the top view (plan view). 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG.
<入力システム50の構成>
本実施形態の入力システム50は、図1(a)に示すように、ペン入力装置40(座標入力装置)と、ペン3(操作部材)と、液晶表示パネル2(画像表示パネル、表示部)とを具備しており、ペン入力装置40の表面であるタッチ面(上面)にペン3がタッチ(接触)すると、タッチ面におけるタッチ位置座標を求めることができる。
<Configuration of
As shown in FIG. 1A, the
<ペン入力装置40>
ペン入力装置40は、図1の(a)に示すように、液晶表示パネル2の表示面に対向するようにして液晶表示パネル2に重ねて配置された四角形状(矩形状)の透明導光板1(導光部材)と、透明導光板1の或る一辺の両端付近にそれぞれ配置された撮像ユニット10、20(検出部)とを有している。
<
As shown in FIG. 1A, the
液晶表示パネル2は、図示しない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。液晶表示パネル2の構成は、従来周知の液晶表示パネルを用いることができる。周知の液晶表示パネルは、一般的に、4:3や16:9といった比の長方形(2対の向かい合う辺の長さが異なる)であることが多く、本実施形態においても、長方形の液晶表示パネルを用いる。
The liquid
透明導光板1は、透光性材料からなる一枚の平板からなっており、液晶表示パネル2の表示面側に重ねて配設されている。透明導光板1の大きさは、液晶表示パネル2と略同じに構成することができる。本実施形態では、図1(b)に示すように、透明導光板1は、一方の長辺に沿って液晶表示パネル2の表示面よりも幅広な部分である拡幅部5を備えている。
The transparent
これにより、撮像ユニット10、20の少なくとも一部分を、透明導光板1の拡幅部5の背面側に配設することができる。またこのとき、理由の詳細は後述するが、透明導光板1の厚みが厚いほど、撮像ユニット10、20と液晶表示パネルとの間の距離は長いことが好ましく、例えば透明導光板1の厚みが2mmの場合、撮像ユニット10、20と液晶表示パネルとは50mm以上離れていることが好ましい。これにより、撮像ユニット10、20近傍においても、タッチ位置を精度よく検出することが可能になる。さらに、撮像ユニット10、20は、液晶表示パネルの対角線を延長した延長線B、B´よりも内側の、一方の長辺の両端近傍に配設されている。これにより、撮像ユニット10と、そこから最も遠い液晶表示パネルの角(E2)までの距離、および、撮像ユニット20と、そこから最も遠い液晶表示パネルの角(E1)までの距離を短くすることができる。これにより、撮像ユニットから離れた部分においても、タッチ位置を精度よく検出することが可能になる。さらに、ペン入力装置40における透明導光板1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、ペン入力装置40のコンパクトサイズの実現に寄与している。
Thereby, at least a part of the
なお、透明導光板1の液晶表示パネル2とは反対側の表面が、ペン3によってタッチされるタッチ面である。
The surface of the transparent
また、透明導光板1における撮像ユニット10、20を配設する2箇所の隅角部には、それぞれ凹型の円錐面状の切り欠き1a(光路変換部、光取出し部)が形成されている。平面視において(透明導光板1の上方から透明導光板1の上面を見たときに)、2つの切り欠き1aは、透明導光板1の拡幅部5の両端部に設けられている。
In addition, concave
この切り欠き1aの円錐面と透明導光板1背面とがなす角度(図2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1aにはミラーコーティング6が施されている。これにより、図2に示すように、透明導光板1の内部を伝搬して切り欠き1aに至った光の光路を、切り欠き1aによって透明導光板1の下方、つまり透明導光板1の背面に向けて変化させる。すなわち、切り欠き1aは、透明導光板1の内部を伝搬した光を外部に取り出すための光取出し部として機能する。
The angle (γ shown in FIG. 2) formed by the conical surface of the
なお、ミラーコーティング6が無くても、切り欠き1aの円錐面によって、光路を透明導光板1の下方に変化させることが可能である。この場合、円錐面と透明導光板1背面とがなす角度は、20度や30度が選ばれる。このとき、切り欠き1aに至った光の一部は、円錐面で全反射することにより、光路が変換される。(円錐面で全反射条件を満たさない光は、屈折されて円錐面を透過し、撮像ユニットには到達しない。)なお、透明導光板1は、完全な四角形である必要はなく、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。
Even without the
本実施形態では、光路変換部を透明導光板1の切り欠き1aとして設けているため、透明導光板1から光路変換部が突出するのを回避できている。
In this embodiment, since the optical path conversion part is provided as the
透明導光板1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。本実施形態では、例えば厚さ2mmとなっている。透明導光板1の四角形の大きさは、例えば約1000mm×750mmとすることができるが、これに制限されるものではない。また透明導光板1の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネートやガラスでもよい。光が内部を伝搬することができる材料であれば構わない。なお、透明導光板1の大きさが大きくなる程、透過率の高い材料であることが好ましい。ペン3(タッチペン、発光ペン)からの光を効率よく撮像ユニット10、20に到達させることができるからである。本実施形態では、例えば材質はアクリルとなっている。アクリルは切り欠き1aを加工しやすく、また、透過率も高く、サイズが大きくても比較的安価で入手できるので、好ましい。
The thickness of the transparent
撮像ユニット10、20は、ペン3の発光部30から透明導光板1に入射して透明導光板1の内部を伝搬する伝搬光を検知する手段であり、透明導光板1の円錐面状の切り欠き1aの直下に配置されている。つまり、撮像ユニット10、20は、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10、20は、透明導光板1のタッチ面よりも上方には突出していない。撮像ユニット10は、レンズ11と、可視光カットフィルタ12と、撮像素子13とを有している。また撮像ユニット20も同様に、レンズ21と、可視光カットフィルタ22、撮像素子23とを有している。撮像素子13・23の受光面は、それぞれ、透明導光板1の表面と平行であるように配設されている。撮像素子13・23は、2次元のイメージセンサからなっている。撮像ユニット10、20は、透明導光板1に接続されていて、透明導光板1を伝搬しない光は撮像素子13、23に結合しない構造になっている。
The
なお、本実施形態では、切り欠き1a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、多角面状に構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
<ペン3>
一方、ペン入力装置40に対応するペン3は、いわゆるタッチペン、スタイラスペンと呼ばれる操作部材である。ペン3の詳細について、図3を用いて説明する。
<Pen 3>
On the other hand, the pen 3 corresponding to the
図3は、ペン3の構成を示す図であり、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。ペン3は、外形となる筐体35の内部に、赤外光を出射する発光素子31および当該赤外光をペン3の先端へと導く導光部材32を有する発光部30と、電源装置33と、制御装置34とが、格納されている。そして、本実施形態のペン3の構成として、ペン3の先端に発光部30が配置された構成となっているとともに、発光部30の光出射側に、光を拡散させる光拡散部材36を取り付けている点がある。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the pen 3. For convenience of explanation, a part of the housing is removed to expose the internal structure. The pen 3 has a
この光拡散部材36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、フッ素樹脂(具体例としてはポリテトラフルオロエチレン)、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、ペン入力装置40の透明導光板1にペン3の先端、すなわち光拡散部材36を接触させて用いる場合に、透明導光板1表面を傷付けることなく、且つ、接触によって僅かに接触部分が変形して透明導光板1表面との接触面積を大きくすることができるので、透明導光板1表面にカップリングする光量を多くすることができる。すなわち、透明導光板1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、ペン3からの光を入射させることができるようになっている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、他の態様であってもよい。
The
上記発光素子31は、例えば赤外光等の光を発するLED(light emitting diode)又はLD(laser diode)を用いることができる。なお、LEDもしくはLDは、1つのペン3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33から電源を受けて発光した発光素子31からの赤外光は、上記導光部材32を経てこの光拡散部材36に入射し、当該光拡散部材36の上記光拡散材料および上記微細凹凸によって乱反射する。そして、光拡散部材36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33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
上記制御装置34は、発光素子31の発光を制御する。例えば、発光素子31が透明導光板1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、ペン3には、赤外光を出射する光源(発光部30)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。ペン3のペン先が透明導光板1に接触すると、ペン先から放射された赤外光の一部が、透明導光板1に結合して、透明導光板1内を伝搬する。ペン3は、ペン先から赤外光を拡散放射するため、透明導光板1に結合した光は、透明導光板1内を拡散放射しながら導光伝搬される。
As described above, the pen 3 is provided with the light source (light emitting unit 30) that emits infrared light, and the infrared light is diffused and emitted from the pen tip. When the pen tip of the pen 3 comes into contact with the transparent
そして、透明導光板1の内部を伝搬する赤外光(以下、伝搬光4a、4bと記載する)は、切り欠き1aを介して撮像ユニット10・20にそれぞれ入射する。撮像ユニット10・20では、撮像素子13から得られる各画像から、ペン3が接触した箇所における透明導光板1の二次元平面内での撮像ユニット10・20とのなす角度を求める。これにより、二次元平面内での当該接触の位置座標を精度よく求めることができる。以下に、ペン入力の検出原理について詳述する。
Infrared light propagating through the transparent light guide plate 1 (hereinafter referred to as
<ペン入力の検出原理>
本実施形態における、ペン入力座標の算出方法を、前記図1、図2、図4、および図5を用いて以下に説明する。
<Pen input detection principle>
A method of calculating pen input coordinates in the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5. FIG.
ペン3のペン先がペン入力装置のタッチ面(透明導光板表面)に接触したとき、図2に示すように、ペン3から放射される赤外光の一部が屈折率Nの透明導光板1内に入射する。この入射光のうち、透明導光板1内の伝搬角θPが、式;
sin(90°−θP) > 1/N
に示す条件を満たす光束は、図2に示すように、透明導光板1内に閉じ込められ、透明導光板1の表面、および裏面での反射を繰り返し、透明導光板1内を進行する。
When the pen tip of the pen 3 contacts the touch surface (transparent light guide plate surface) of the pen input device, as shown in FIG. 2, a part of the infrared light emitted from the pen 3 is a transparent light guide plate having a
sin (90 ° −θP)> 1 / N
2 is confined in the transparent
ここで、図1に示すように、ペン3から発せられた赤外光はペン先を中心にして透明導光板1の2次元平面に対して放射状に拡散され、透明導光板1内を伝搬し、その光束のうちの一部の伝搬光は、円錐面状の切り欠き1aの端面にも導かれ、該端面の反射光が撮像ユニット10、20にて受光される。具体的には、切り欠き1aの反射光は、レンズ11、21にて集光され、続いて、可視光カットフィルタ12、22を通って、最後に撮像素子13、23に受光される。可視光カットフィルタ12、22は、ペン3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12、22により、太陽光や、液晶表示パネル用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。なお、本実施形態では、ペン3から赤外光が出射されるものとし、可視光カットフィルタ12、22は、赤外光をカットするものとしているが、本発明はこれに限らず、ペン3から可視光が出射され、可視光カットフィルタ12、22のかわりに、ペン3から出射される可視光の波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断するフィルタ(例えばバンドパスフィルタ)を用いることもできる。
Here, as shown in FIG. 1, the infrared light emitted from the pen 3 is diffused radially with respect to the two-dimensional plane of the transparent
図4(a)に示すように、ペン3から発せられ透明導光板1内を伝搬し、出射された光はレンズ11を経て、撮像素子13に線状の像15を形成する。線状の像15の位置はペン3の位置によって変化し、撮像ユニットの取得画像を分析することにより、図1の(a)に示す光束4a、4bと透明導光板の一辺とがなす角度α、βがそれぞれ求められ、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が求められる。図4(a)において、ペンが3aの位置にあるとき、線状の像15が形成される。このペンが3bの位置に移動したとき、線状の像17が形成される。
As shown in FIG. 4A, the light emitted from the pen 3 and propagated through the transparent
図4(b)に撮像素子13の取得画像を示す。赤外線を照射している状態にあるペン3のペン先が透明導光板1に接触していないとき、撮像素子13の取得画像には何も現れない。一方、発光部から赤外線を照射している状態にあるペン3のペン先が透明導光板1に接触して赤外光が透明導光板1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光束4aが撮像素子13に導かれ、撮像素子13の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状の像15が現れる。
FIG. 4B shows an acquired image of the
図4(b)に示す線状の像15の位置は、ペン3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、線状像は破線で示した線状の像17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16になる。その扇形の中心18と線状像を結ぶ線分の回転角度α1´(円弧の中心を回転中心とする)は、ペン3と撮像素子13を結ぶ線分と透明導光板1の上記或る一辺とがなす角度α1と同じ角度になる。撮像素子の取得画像からα1´が求められ、α1´からα1が求められる。同様にペンが3bの位置に移動すると、線状の像17が形成され、その線状の像17の傾きα2´を求めることにより、α2が求められる。
The position of the
撮像素子23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、ペン3と撮像素子23とを結ぶ線分と透明導光板1の上記或る一辺とがなす角度βが求められる。
そして、撮像素子間の間隔をL、撮像素子13からの画像を読み取り求めた輝点の変位角度を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)および(2);
Y=tanα・X …(1)
Y=tanβ・(L−X) …(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) …(3)
Y=(tanα・tanβ)・L/(tanα+tanβ) …(4)
と表され、上述のように求めたα、βと、予め求めることができるL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Lは撮像素子13と撮像素子23の間の間隔であり固定の値である。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。
Similarly, for the
Then, when the interval between the image sensors is L, the displacement angle of the bright spot obtained by reading the image from the
Y = tan α · X (1)
Y = tan β · (L−X) (2)
Satisfied. 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)
The coordinates X and Y of the point where the pen tip contacts are obtained by α and β obtained as described above and L that can be obtained in advance. Among these, L is an interval between the
なお、撮像素子間の間隔Lとは、レンズ11の光軸中心とレンズ21の光軸中心との間の距離である。
Note that the distance L between the imaging elements is a distance between the optical axis center of the
ペン3の位置座標を以上の方法で求めるために、入力システム50には、図示しない位置座標検出部を設けている。位置座標検出部はペン入力装置40に設けることができる。
In order to obtain the position coordinates of the pen 3 by the above method, the
また、以上の方法で求められたペン3の位置座標に基づいて、液晶表示パネル2の当該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、ペン3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2の駆動を制御する制御部(不図示)が、位置座標検出部で求めた位置座標の情報を取得して、当該情報に基づいて液晶表示パネル2を駆動すればよい。
Further, based on the position coordinates of the pen 3 obtained by the above method, the pixel at the position corresponding to the position coordinates of the liquid
<従来技術の課題とその解決方法>
ここで、ペン3の透明導光板1上の接触点が、切り欠き1aおよびそれに付随する撮像ユニット10、20の近傍(特に40mm以内)である場合、撮像素子13や23で得られる線状の像が、図4(b)の15、17に示すような1本のつながった線状にならずに、図4(c)の19のように太線状や、20のように点線状になる場合がある。これは、ペン3と切り欠き1aとの距離が短いために起こる現象であり、次のように解釈できる。
<Problems of the prior art and their solutions>
Here, when the contact point on the transparent
まず、太線状の像(19)が得られるのは、次の理由からである。ペン3が切り欠き1aから遠方にある場合、切り欠き1aに到達する光のうち、撮像素子13,23に結像するのは、図1に示す直線の伝搬経路(光束4a、4b)に沿ってすすむ光が主であり、その他の切り欠き1aの円錐面の周辺部等に達する光は、円錐面で屈折されてレンズ11,21に入射しない。その結果、撮像素子上には、直線状の像(細い)が得られる(画角が狭いイメージ)。一方、ペン3が切り欠き1aの直近にある場合、切り欠き1aに到達する光は、直線の伝搬経路(光束4a、4b)上でなくその周辺であっても、レンズ11,21に入射し、撮像素子13,23に結像する。この結果、撮像素子上には、太い直線状の像が得られる(画角が広いイメージ)。
First, the thick line image (19) is obtained for the following reason. When the pen 3 is far from the
次に、点線状の像(20)が得られる理由について説明する。ペン3と切り欠き1aとの距離が短いと、ペン3から透明導光板1に入射した光のうち、切り欠き1aを介して撮像素子13、23に結像する光は、透明導光板1の液晶表示パネル側の面で1度も内部反射していない光か、1度ないし2度しか内部反射していない光が大部分を占める。つまり、伝搬距離が短く、十分に光が分散(ミキシング)していない状態で切り欠き1aに到達する。この結果、撮像素子13、23にあらわれる像が、点線状になると考えられる。
Next, the reason why the dotted image (20) is obtained will be described. When the distance between the pen 3 and the
このように、撮像素子13や23で得られる像が太線状や点線状になると、線状像の傾きα1やα2を正しく取得するのが困難になり、結果的にペン3の位置検出精度の低下を招いてしまう。このため、ペン3の位置を検出する必要がある位置範囲〜切り欠き1aまでの距離は、一定距離離すことが望ましく、さらに好ましくは、50mm以上離すことが望ましい。一般的に、ペン3の位置を検出したい位置範囲は、液晶表示パネル2と同じ大きさであるため、液晶表示パネル2の撮像ユニットを配設する一辺と撮像ユニット(それに付随する切り欠き1a)との距離は、50mm以上離すことが好ましい。
As described above, when the image obtained by the
一方、撮像素子13あるいは23から遠い位置、特に最も遠い液晶表示パネル2の隅E1やE2にあるペン3の位置を検出する際は、伝搬における損失により、十分な量の光が撮像素子13や23まで到達しないことがある。つまり、E1の位置にあるペン3から透明導光板1に入射した光は、例えば本実施形態では、液晶表示パネル2の対角線(1250mm)以上の距離を、内部反射を繰り返しながら伝搬される。この間、内部反射を繰り返すことによる損失や、透明導光板の吸収によって、光は徐々に弱められ、撮像素子23に到達するのは微弱な光となる。すると、ペン3の位置を精度よく検出できなくなる。
On the other hand, when detecting a position far from the
これらの問題を解決するために、本実施形態では、切り欠き1aおよびそれに付随する撮像ユニット10、20は、液晶表示パネル2の対角線の延長線B、B´よりも液晶表示パネル2の長辺寄りに設けられている。言い換えると、切り欠き1aは透明導光板1の拡幅部5に設けられている。
In order to solve these problems, in this embodiment, the
以下、図12を参照して、切り欠きと液晶表示パネル2の表示面の隅(角)との間の距離について説明する。図12は、平面視における切り欠きと液晶表示パネルの角との間の距離を示す平面図である。
Hereinafter, the distance between the notch and the corner of the display surface of the liquid
従来の入力装置では、液晶表示パネル2の表示面の対角線の延長線B、B´上に切り欠き1cが設けられている。このとき、平面視における、切り欠き1cと液晶表示パネル2の表示面の隅E1やE2との間の距離は、線分2cの長さで表される。
In the conventional input device, a
これに対して、本実施形態のペン入力装置40では、切り欠き1aは、透明導光板1の長辺に沿って設けられた拡幅部5の両端部に形成されている。このとき、切り欠き1aと液晶表示パネル2の表示面の隅E1やE2との間の距離は、線分2aの長さで表される。
On the other hand, in the
図12に示すように、切り欠き1aの位置が、切り欠き1cの位置から透明導光板1の長辺に沿って平行移動させた位置である場合、線分2aは線分2cよりも短い。そのため、本実施形態のペン入力装置40によれば、従来の入力装置に比べて、透明導光板1における表示面の隅E1・E2に対向する部分から、切り欠き1aを介して撮像ユニット10・20に到達するまでの経路における光の損失を抑制し、検出感度を向上することができる。
As shown in FIG. 12, when the position of the
なお、液晶表示パネルと切り欠きとの間に十分な距離を設けるために、図12に示すように、透明導光板101(導光部材)の短辺に沿って設けられた短辺側拡幅部105に切り欠き1bを設けた場合、切り欠き1bと液晶表示パネル2の表示面の隅E1やE2との間の距離は、線分2bの長さで表される。ここで、線分2aは線分2bよりも短い。
In addition, in order to provide sufficient distance between a liquid crystal display panel and a notch, as shown in FIG. 12, the short side widening part provided along the short side of the transparent light-guide plate 101 (light guide member) When the
そのため、本実施形態のペン入力装置40のように透明導光板1の長辺に沿って設けられた拡幅部5に切り欠き1aを設けることによって、透明導光板101の短辺に沿って設けられた拡幅部5bに切り欠き1bを設けた場合に比べて、切り欠きと液晶表示パネル2の表示面の隅E1やE2との間の距離を短くすることができる。その結果、透明導光板1における表示面の隅E1・E2に対向する部分から、切り欠き1aを介して撮像ユニット10・20に到達するまでの経路における光の損失を抑制し、検出感度を向上することができる。
Therefore, the
例えば図5に、伝搬距離(ペン入力位置〜切り欠きまでの距離)と、撮像素子に到達する光の強さとの関係を示す。これは、材料がガラスで厚みが5mmの透明導光板と、発光波長が730nmのペンを用いた場合の実験値である。図5より、伝搬距離が長くなると、撮像素子に到達する光の強さが減少することがわかる。例えば伝搬距離が650mmから600mmに50mm短縮される場合、撮像素子に到達する光の強度は、おおよそ1.3倍向上する。つまり、従来技術のように撮像ユニットを液晶表示パネル2のある辺の両端に配設するよりも、本実施形態のように、対角線上よりも長辺側に配設することにより、液晶表示パネル2の隅E1やE2からの伝搬光の伝搬損失を抑制することができ、ひいては、位置検出の精度を向上させることができる。
For example, FIG. 5 shows the relationship between the propagation distance (the distance from the pen input position to the notch) and the intensity of light reaching the image sensor. This is an experimental value in the case of using a transparent light guide plate having a thickness of 5 mm made of glass and a pen having an emission wavelength of 730 nm. FIG. 5 shows that the intensity of light reaching the image sensor decreases as the propagation distance increases. For example, when the propagation distance is shortened by 50 mm from 650 mm to 600 mm, the intensity of light reaching the image sensor is improved by approximately 1.3 times. That is, the liquid crystal display panel is provided by disposing the imaging units on the long side from the diagonal line as in the present embodiment rather than disposing the imaging units at both ends of a certain side of the liquid
よって、本実施形態のように、撮像ユニットは、液晶表示パネル2の対角線の延長線B、B´よりも液晶表示パネル2の長辺寄りに設けられていることが好ましい。
Therefore, as in the present embodiment, the imaging unit is preferably provided closer to the longer side of the liquid
さらに、本実施形態のように撮像ユニットが配設されることにより、撮像ユニットが配設される液晶表示パネル2の長辺以外の辺については、透明導光板1の大きさを液晶表示パネル2と略同じサイズにすることができ、タッチ面方向の透明導光板の拡大を抑制するとともに、狭額縁化を実現できる。
Further, by arranging the imaging unit as in the present embodiment, the size of the transparent
(本実施形態の作用効果)
以上のように本実施形態の入力システム50は、透明導光板1の端部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、ペン3の位置座標を求めることができる。すなわち、撮像素子の総数は図1に示すように撮像素子13および撮像素子23の計2つでよい。よって、各導光領域に撮像素子を配置する必要がなく、装置を複雑化・大型化することなく、コストもかからない。
(Operational effect of this embodiment)
As described above, the
また上記の構成によれば、透明導光板は一枚の単純な板であり、複雑な導光体コストがかからない。 Moreover, according to said structure, a transparent light-guide plate is one simple board, Complicated light guide body cost does not start.
また本実施形態のペン入力装置40の構成によれば、透明導光板1のタッチ面よりも上方に突出しない位置に撮像素子13、23が設けられているので、透明導光板1のタッチ面がペン入力装置40の最上面となり、タッチ面よりも上方に撮像素子が出っ張らない。よって、本実施形態の入力システム50のペン入力装置40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。
Further, according to the configuration of the
また本実施形態の入力システム50は、遮光方式ではなく、導光板の内部を伝搬した光が撮像素子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、故に、屋外や窓際に装置を置くことも可能である。
In addition, the
また、本実施形態の入力システム50のペン入力装置40は、ペン3先からの放射光を受光する撮像ユニット10、20が透明導光板1に接続されていて、透明導光板1を伝搬しない光は撮像素子13、23に結合しない構造になっている。よって、透明導光板1のタッチ面の法線方向から照明光が当てられても、その光は透明導光板1に結合しないため、迷光が撮像素子13、23に導かれることはない。このため、ペン入力装置40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, the
以上のことから、上記の構成を具備する本発明は、フルフラットな座標入力装置を実現し、且つ、当該装置表面に手などが接触しても誤認識されない汎用性の高い入力システムを提供することができる。また、液晶表示パネルの隅からの信号も精度よく検出することが可能となる。さらにまた、撮像ユニットを配設しない辺の狭額縁化を実現できる。 From the above, the present invention having the above-described configuration provides a highly versatile input system that realizes a full flat coordinate input device and that is not erroneously recognized even if a hand touches the surface of the device. be able to. In addition, signals from the corners of the liquid crystal display panel can be detected with high accuracy. Furthermore, it is possible to realize a narrow frame on the side where no imaging unit is provided.
なお、本実施形態では、撮像素子13および撮像素子23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、透明導光板1の端部における各箇所からミラーおよ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 addition, although this embodiment demonstrated the structure using the image pick-up
また、本実施形態では、1つのペン3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などすれば、透明導光板1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。
In the present embodiment, the configuration using one pen 3 has been described. However, the present invention is not limited to this, and even when a plurality of pens are used, for example, the light emission timing of each pen is set. If they are different, the position coordinates can be obtained even if a plurality of pens are simultaneously in contact with the touch surface of the transparent
また、本実施形態では、ペン3先から出射される光が、ペン3先に設けた光拡散部材36によって拡散する構成となっている。これにより、ペン3の傾斜角度によることなく、十分な光量を透明導光板1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。
Further, in the present embodiment, the light emitted from the tip of the pen 3 is configured to diffuse by the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施形態1で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described. In addition, in this embodiment, in order to demonstrate a difference from the said
本発明の他の実施形態について図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。 The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG.
本実施形態のペン入力装置41は、図6に示すように、透明導光板1に設けられる切り欠き1aおよびそれに付随する撮像ユニット10、20の位置が実施形態1と異なる。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態2の切り欠き1aは、液晶表示パネル2の向かい合う2つの長辺に沿って、それぞれ1つずつ配設され、その詳細な位置は、共に同一の短辺に近い長辺の端であり、さらに、その切り欠き1aの中心が、液晶表示パネル2の2本の対角線B、B´よりも長辺寄りに設けられる。
The
言い換えると、透明導光板1は、両方の長辺のそれぞれに沿って拡幅部5aと拡幅部5bとを備えている。そして、切り欠き1aは、透明導光板1の短辺に沿って互いに対向するように、それぞれの拡幅部5a・5bに設けられている。
In other words, the transparent
また、例えば透明導光板1の厚みが2mmの場合、切り欠き1aの中心は、上述した理由から、実施形態1と同様に、液晶表示パネルの長辺から50mm程度離れていることが好ましい。これにより、切り欠き1aの中心と、そこから最も遠い液晶表示パネルの角E1´、E2´とを結ぶ直線の長さが、実施形態1と同じとなり、切り欠き1aからのとりだされる光の量も同等とすることができる。よって、切り欠き1aから遠い位置においても、ペン3の位置を精度よく検出することができる。
For example, when the thickness of the transparent
また、本実施形態2のように切り欠き1aおよび撮像ユニット10、20を配置することにより、ペン入力装置41の透明導光板1が、液晶表示パネル2の長辺が伸びる方向に沿って拡大するのを抑制し、液晶表示パネル2の短辺側にはみだす透明導光板1のサイズを抑制できるため、狭額縁化できる。ひいては、ペン入力装置41全体の大型化を抑制化することができる。
Further, by arranging the
なお、本実施形態1と2は、同等の効果を有するが、これらは、入力システム50、ペン入力装置40、41を設置する場所や用途に応じて、好ましい方を選ぶことが望ましい。例えば、本ペン入力装置40、41を机等に埋め込む場合、机のサイズや、該机を設置する部屋のサイズ、スペース等に合わせて、どちらが好ましいかを選べばよい。
Although
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施形態1で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Another embodiment of the present invention will be described. In addition, in this embodiment, in order to demonstrate a difference from the said
本発明の他の実施形態について図7から図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。 The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS.
本実施形態の入力システム52のペン入力装置42は、図7に示すように、透明導光板1´の背面に密着固定された光学部材90(光路変換部、光取出し部)を備えている点、および、透明導光板1´の形状が異なる点で、実施形態1のペン入力装置40とは異なる。そして、本実施形態のペン入力装置42は、撮像ユニット10、20が、光学部材90から光が出射する位置に配設されている。
As shown in FIG. 7, the
また、本実施形態のペン入力装置42は、透明導光板1´を伝播する伝搬光の一部を透明導光板1´の背面から後述する光学部材90によって透明導光板1´の背面よりも下方に取り出す。すなわち、光学部材90は、透明導光板1´の内部を伝搬した光を外部に取り出すための光取出し部として機能する。そのため、実施形態1のように導光板に切り欠きを設ける必要がない。すなわち、透明導光板1´は、内部に光を伝搬させることができる構成(構造)であるだけでよく、その他の加工は必要ない。
In addition, the
光学部材90は、透明導光板1´の背面と、後述する撮像ユニット10、20との間に配設された透光材である。
The
図8は、図7に示す切断線A−A´の矢視断面図である。図9は、光学部材90の外形を示す図であり、光学部材90は、上面(隣接面)が平坦で、図8に示すように、透明導光板1´の背面に接着固定されている。光学部材90は、透明導光板1´の内部を伝搬している光を透明導光板1´の背面から光を取り出して、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。光学部材90と透明導光板1´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90は透明導光板1´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あるいは材料を用いて接着固定する。
8 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing the outer shape of the
光学部材90は、透明導光板1´よりも、屈折率が同じか高い材料から構成されている。これにより、透明導光板1´の内部を伝搬した光が光学部材90と透明導光板1´との境界面で反射して再び透明導光板1´の内部に戻ることを防いで透明導光板1´からの光の取り出し効率を高めることができる。本実施形態では、透明導光板1´がガラスによって構成されているため、光学部材90は、ガラスよりも屈折率の高い高屈折率ガラスやポリカーボネートから構成されている。これにより、透明導光板1´から効率的に光を取り出して、光学部材90内部に入射させることができる。
The
なお、上述のように、本発明は透明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、例えば透明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 transparent light-guide plate from materials other than glass, when a transparent light-guide plate is an acrylic, for example, an optical member is acrylic, high refractive index glass, polycarbonate similarly. It can consist of
なお、本実施形態では、光学部材90は透明導光板1´よりも屈折率の高い材料によって構成されているが、透明導光板1´の内部を伝搬した光が光学部材90と透明導光板1´との境界面で反射して再び透明導光板1´の内部に戻ることがないようにすればよく、光学部材90は透明導光板1´と同じ屈折率を有する材料から構成されてもよい。
In this embodiment, the
光学部材90は、図8および図9に示すように、上面に隣接した端面の、透明導光板1´の角部に近い領域に、凹型の円錐面状の切り欠き90aが設けられている。この切り欠き90aの円錐面と光学部材90の背面とがなす角度(図8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90aにはミラーコーティング(光路変換部)を施してあってもよい。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
そして、図8に示すように光学部材90の内部を伝搬して切り欠き90aに至った光は、その光路を切り欠き90aによって光学部材90の下方、すなわち、光学部材90の背面に向けて変化させる。すなわち、透明導光板1´の内部を伝搬した光は、透明導光板1´の下面よりも下方に向かう。
Then, as shown in FIG. 8, the light propagating through the
なお、本実施形態では、切り欠き90a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、双曲面状または多角面状に構成されていてもよい。
また、本実施形態では、光学部材90の形状が、上面側からみると図9に示すように扇形に似た形状となっているが、これに限定されるものではない。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the shape of the
また、光学部材90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と安価に製造できる。
Moreover, the manufacturing method of the
光学部材90は、図7に示すように矩形の透明導光板1´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。より具体的には、光学部材90は、透明導光板1´の拡幅部の両端部に設けられている。光学部材90の配設位置は、これに限定されるものではない。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10、20を互いに離して配設するので、その撮像ユニット10、20の配設位置に対応させて、透明導光板1´の内部を伝播した光が、最終的に撮像ユニットのそれぞれに入射する光の経路の途中に光学部材90を配すればよい。
As shown in FIG. 7, the
撮像ユニット10、20は、光学部材90の円錐面状の切り欠き90aの直下に配置され、透明導光板1´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10、20は、透明導光板1´のタッチ面よりも上方には突出していない。撮像ユニット10、20は、透明導光板1´を伝搬しない光は撮像素子13、23に結合しない構造になっている。
The
〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態1との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施形態1で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
Another embodiment of the present invention will be described. In addition, in this embodiment, in order to demonstrate a difference from the said
本発明の他の実施形態について図10および図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。 The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS.
上記実施形態1の入力システムに具備されるペン入力装置40は、検出部としての2つの撮像ユニット10・20が設けられているのに対して、本実施形態のペン入力装置43では、図10に示すように、3つの撮像ユニット10・20・70(検出部)が設けられている点で相違する。なお、3つの撮像ユニット10・20・70に対応して、透明導光板1の拡幅部には3つの切り欠き1aが設けられている。
The
この構成を具備することにより、図10に示すように、被検出体としてのペン3A・3B(操作部材)が2つである場合であっても、各ペンの位置座標を検出することができる。
By providing this configuration, as shown in FIG. 10, even when there are two
例えば、仮に、撮像ユニットを2つのみ具備し、2本のペン3A・3Bのうちの一方のペンの伝播光の進行方向(撮像ユニットに向かう伝播光の光路)と他方のペンの伝播光の進行方向が重なる場合には、線状の像も重なるので、2本のペン3A・3Bのうちのいずれが手前に存在するかを特定することができない。しかし、本実施形態では、図10に示すように、受光手段としての撮像ユニット10・20・70が3つ存在していれば、各ペン3A・3Bについて、重ならない2つの光路による撮像ユニット10・20・70を用いて各ペン3A・3Bの接触位置を求めることが可能となる。なお、撮像ユニット70は、撮像ユニット10・20と同一で、ユニットレンズ71、可視光カットフィルタ72、撮像素子73から構成されている。
For example, suppose that only two imaging units are provided, the traveling direction of the propagation light of one pen of the two
詳細には、例えば、図10において、ペン3Bが点P3 に存在する場合、撮像ユニット10へのペン3Aの光路とペン3Bの光路とが重なる。この場合、ペン3Aの検出には、撮像ユニット20・70の2つを用いる一方、ペン3Bの検出には、撮像ユニット10・70を用いる。これにより、光路が重なることはない。
Specifically, for example, in FIG. 10, when the
したがって、2つのペン3A・3Bが透明導光板1のいずれの場所に接触されても、ペン3A・3Bの接触点の位置座標を確実に特定することが可能となる。
Therefore, even if the two
尚、一般的に、被検出体としてのペン3がM個存在する場合には、必要な検出部の数Nは、
N=M+1
となる。
In general, when there are M pens 3 as objects to be detected, the required number N of detection units is:
N = M + 1
It becomes.
また、検出部としての撮像ユニット10・20・70を少なくとも3つ設けた場合には、以下に示すメリットも存在する。
Further, when at least three
すなわち、撮像ユニットが2つである場合、2つの撮像ユニットが設けられた透明導光板1の辺の近傍にペンが接触されると死角になって、2つの撮像ユニットでは検知されない虞がある。この場合、撮像ユニットが3つ存在していれば、それを例えば三角形の頂点に配設しておけば、死角を発生することなく、ペンが透明導光板1のいずれの場所に接触されても、当該ペンの接触点の位置座標を確実に特定することが可能となる。
That is, when there are two image pickup units, there is a possibility that when the pen is brought into contact with the vicinity of the side of the transparent
このように、本実施形態では、撮像ユニットが3つ設けられている。これにより、2本のペンのそれぞれについて、重ならない2つの光路による撮像ユニット20・撮像ユニット70の組み合わせ、および、撮像ユニット10・撮像ユニット70の組み合わせを用いて各ペンの接触位置を求めることが可能となる。また、3つの撮像ユニットを三角形の頂点に配設してくことにより、死角を発生することなく、透明導光板1のいずれの場所にペンが接触しても、ペンの接触点の位置座標を確実に特定することが可能となる。
Thus, in the present embodiment, three imaging units are provided. Thus, for each of the two pens, the contact position of each pen can be obtained using the combination of the
(変形例)
本実施形態では、3つの撮像ユニットを具備した構成を説明したが、本発明は、4つ以上の撮像ユニットを具備したものであってもよい。
(Modification)
In the present embodiment, the configuration including three imaging units has been described, but the present invention may include four or more imaging units.
4つの撮像ユニットを設けた場合には、例えば、図11に示すように、透明導光板1の四隅に配設することが考えられる。すなわち、透明導光板1は、両方の長辺のそれぞれに沿って拡幅部5aと拡幅部5bとを備えており、4つの切り欠き1aは、透明導光板1の四隅であって、拡幅部5a・5bに設けられている。
When four imaging units are provided, for example, as shown in FIG. 11, it may be arranged at the four corners of the transparent
4つの撮像ユニットを具備する場合も、本実施形態と同様に、2本のペンからの入力を正確に検出することができる。 Even when four imaging units are provided, the input from the two pens can be accurately detected as in the present embodiment.
そして、本変形例では、例えば1本のペンの検出に際しては4つの撮像ユニット10・20・70・80のうちのいずれか2つの撮像ユニットを使用することができる。これは、例えば、透明導光板1の一辺に沿って2つの撮像ユニットを配置しただけの場合、ペンの接触点がこれら撮像ユニットから遠い場合には、信号品質が劣化することも考えられるためである。そのため、本変形例のように透明導光板1の四隅に撮像ユニットを配設することで、ペン3の接触点が撮像ユニット10・20から遠い場合には、ペン3に近接する撮像ユニット70・80を用いてペン3の座標を検出することができる。
In this modification, for example, when detecting one pen, any two of the four
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本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。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is not limited to said embodiment. Various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る入力システムは、表示面を有する表示部(液晶表示パネル2)と、前記表示面に対向して設けられ、長辺及び短辺を有する矩形状の導光部材(透明導光板1)と、被検出体(ペン3)から出射されて前記導光部材の内部を伝搬した光を、前記導光部材の外部に取り出すための光取出し部(切り欠き1a、光学部材90)と、前記光取出し部が取り出した光に基づいて、前記導光部材の表面における前記被検出体の位置を検出する検出部と、を備えた入力システムであって、平面視で、前記導光部材は少なくとも一方の長辺に沿って前記表示面よりも幅広な部分である拡幅部(5、5a、5b)を備えており、前記光取出し部は前記拡幅部に設けられていることを特徴とする。
[Summary]
The input system according to the first aspect of the present invention includes a display unit (liquid crystal display panel 2) having a display surface, and a rectangular light guide member (transparent) provided to face the display surface and having a long side and a short side. A light extraction portion (
上記の構成によれば、光取出し部は、表示面よりも幅広な部分である拡幅部に設けられているため、表示部と光取出し部との間に十分な距離を設けることができ、導光部材の表面(および表示面)における光取出し部の近傍にある被検出体の検出精度を高めることができる。 According to the above configuration, since the light extraction portion is provided in the widened portion that is wider than the display surface, a sufficient distance can be provided between the display portion and the light extraction portion. The detection accuracy of the detection target in the vicinity of the light extraction portion on the surface (and display surface) of the optical member can be increased.
また、光取出し部は、導光部材の長辺に沿って設けられた拡幅部に配置されているため、導光部材の短辺に沿って設けられた拡幅部に配置されている場合に比べて、光取出し部と表示面の隅との間の距離を短くすることができる。これにより、光取出し部から離れた導光部材の隅(および対応する表示面の隅)にある被検出体の検出精度を高めることができる。 Moreover, since the light extraction part is arrange | positioned at the wide part provided along the long side of the light guide member, compared with the case where it is arrange | positioned at the wide part provided along the short side of the light guide member Thus, the distance between the light extraction portion and the corner of the display surface can be shortened. Thereby, the detection accuracy of the to-be-detected body in the corner (and corresponding corner of the display surface) of the light guide member away from the light extraction portion can be increased.
以上より、表示部の表示面上において光取出し部の近傍にある被検出体の検出精度を高めるとともに、光取出し部から離れた表示面の隅にある被検出体の検出精度を高めることができる。 As described above, the detection accuracy of the detection object in the vicinity of the light extraction unit on the display surface of the display unit can be increased, and the detection accuracy of the detection object in the corner of the display surface far from the light extraction unit can be increased. .
本発明の態様2に係る入力システムは、上記態様1において、少なくとも2つの前記光取出し部と、前記光取出し部のそれぞれに対応する検出部と、を備えており、平面視で、前記導光部材は、一方の長辺に沿って前記拡幅部を備えており、前記光取出し部は、前記拡幅部の両端部に設けられている構成であってもよい。
The input system which concerns on
上記の構成によれば、拡幅部の両端部に光取出し部を設けることによって、表示面に対する被検出体の位置座標を正確に検出することができる。 According to said structure, the position coordinate of the to-be-detected body with respect to a display surface can be detected correctly by providing a light extraction part in the both ends of a wide part.
また、1つの拡幅部を設け、当該拡幅部に複数の光取出し部を設けることによって、拡幅部を設けることによる導光部材の大型化を抑えることができる。 Moreover, the enlargement of the light guide member by providing a wide part can be suppressed by providing one wide part and providing a several light extraction part in the said wide part.
本発明の態様3に係る入力システムは、上記態様2において、少なくとも3つの前記光取出し部と、前記光取出し部のそれぞれに対応する検出部と、を備えており、前記光取出し部は、前記拡幅部に所定の間隔で設けられている構成であってもよい。
An input system according to aspect 3 of the present invention includes the input system according to
上記の構成によれば、2つ以上の被検出体が存在する場合であっても、導光部材の表面における各被検出体の位置を検出することができる。 According to said structure, even if it is a case where two or more to-be-detected bodies exist, the position of each to-be-detected body in the surface of a light guide member can be detected.
本発明の態様4に係る入力システムは、上記態様1において、少なくとも2つの前記光取出し部と、前記光取出し部のそれぞれに対応する検出部と、を備えており、平面視で、前記導光部材は、両方の長辺のそれぞれに沿って前記拡幅部を備えており、前記光取出し部は、前記導光部材の短辺に沿って互いに対向するように、それぞれの前記拡幅部に設けられている構成であってもよい。
The input system which concerns on aspect 4 of this invention is equipped with the at least 2 said light extraction part and the detection part corresponding to each of the said light extraction part in the said
本発明の態様5に係る入力システムは、上記態様4において、少なくとも4つの前記光取出し部と、前記光取出し部のそれぞれに対応する検出部と、を備えており、前記光取出し部は、前記導光部材の四隅に設けられている構成であってもよい。
The input system according to
上記の構成によれば、導光部材の四隅に設けられた光取出し部および検出部のうち、被検出体により近い2つの光取出し部および検出部を用いて被検出体の正確な位置座標を検出することができる。 According to the above configuration, among the light extraction units and detection units provided at the four corners of the light guide member, the accurate position coordinates of the detection target can be obtained using the two light extraction units and detection units that are closer to the detection target. Can be detected.
本発明は上述した各実施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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本発明は、発光ペンを用いてペンの位置座標を求めるあらゆる種類の入力システムに利用することができる。 The present invention can be used for all types of input systems that use a light-emitting pen to determine the position coordinates of a pen.
1、1´、101 透明導光板(導光部材)
1a、1a´ 切り欠き(光路変換部、光取出し部)
2 液晶表示パネル(表示部)
3、3A、3B ペン(発光部)
4a、4b 光束
5、5a、5b、105 拡幅部
6 ミラーコーティング(光路変換部)
10、20、10´、20´、70、80 撮像ユニット(検出部)
11、21、71 レンズ
12、22、72 可視光カットフィルタ
13、23、73 撮像素子
15、17 線状の像
16 扇形状
18 扇形の中心
19 太線状の像
20 点線状の像
30 発光部
31 発光素子
32 導光部材
33 電源装置
34 制御装置
35 筐体
36 光拡散部材
40、41、42,43 ペン入力装置(入力装置)
50 入力システム
90 光学部材(光路変換部、光取出し部)
90a 切り欠き(光路変換部、光取出し部)
1, 1 ', 101 Transparent light guide plate (light guide member)
1a, 1a ′ cutout (light path conversion unit, light extraction unit)
2 Liquid crystal display panel (display unit)
3, 3A, 3B pen (light emitting part)
4a,
10, 20, 10 ′, 20 ′, 70, 80 Imaging unit (detection unit)
DESCRIPTION OF
50
90a Notch (light path conversion part, light extraction part)
Claims (5)
前記表示面に対向して設けられ、長辺及び短辺を有する矩形状の導光部材と、
被検出体から出射されて前記導光部材の内部を伝搬した光を、前記導光部材の外部に取り出すための光取出し部と、
前記光取出し部が取り出した光に基づいて、前記導光部材の表面における前記被検出体の位置を検出する検出部と、を備えた入力システムであって、
平面視で、前記導光部材は少なくとも一方の長辺に沿って前記表示面よりも幅広な部分である拡幅部を備えており、前記光取出し部は前記拡幅部に設けられていることを特徴とする入力システム。 A display unit having a display surface;
A rectangular light guide member provided facing the display surface and having a long side and a short side;
A light extraction unit for extracting light emitted from the detected body and propagating through the light guide member to the outside of the light guide member;
A detection unit that detects the position of the detected object on the surface of the light guide member based on the light extracted by the light extraction unit, and an input system comprising:
In plan view, the light guide member includes a widened portion that is a portion wider than the display surface along at least one long side, and the light extraction portion is provided in the widened portion. And input system.
平面視で、前記導光部材は、一方の長辺に沿って前記拡幅部を備えており、
前記光取出し部は、前記拡幅部の両端部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の入力システム。 At least two of the light extraction units, and a detection unit corresponding to each of the light extraction units,
In plan view, the light guide member includes the widened portion along one long side,
The input system according to claim 1, wherein the light extraction portion is provided at both ends of the widening portion.
前記光取出し部は、前記拡幅部に所定の間隔で設けられていることを特徴とする請求項2に記載の入力システム。 Comprising at least three light extraction units, and detection units corresponding to the light extraction units,
The input system according to claim 2, wherein the light extraction unit is provided in the widening unit at a predetermined interval.
平面視で、前記導光部材は、両方の長辺のそれぞれに沿って前記拡幅部を備えており、
前記光取出し部は、前記導光部材の短辺に沿って互いに対向するように、それぞれの前記拡幅部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の入力システム。 At least two of the light extraction units, and a detection unit corresponding to each of the light extraction units,
In plan view, the light guide member includes the widened portion along each of both long sides,
The input system according to claim 1, wherein the light extraction unit is provided in each of the widened portions so as to face each other along a short side of the light guide member.
前記光取出し部は、前記導光部材の四隅に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の入力システム。 At least four of the light extraction units, and a detection unit corresponding to each of the light extraction units,
The input system according to claim 4, wherein the light extraction unit is provided at four corners of the light guide member.
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JP2015030397A JP2016151988A (en) | 2015-02-19 | 2015-02-19 | Input system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018025940A1 (en) | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 日本ポリプロ株式会社 | Decorative film and method for producing decorative molded body using same |
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2015
- 2015-02-19 JP JP2015030397A patent/JP2016151988A/en active Pending
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