JP2016212458A - Input device and input system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入力装置および該入力装置を具備する入力システムに関するものである。 The present invention relates to an input device and an input system including the input device.
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入力装置(「位置検出装置」とも言われる)、及び入力装置と表示パネルとを組み合わせたタブレット、タッチパネル等の入力システムが知られている。 Conventionally, an optical input device (a “position detection device”) having a light guide plate that receives coordinate input by a detection object such as a stick-like operation member (hereinafter referred to as “pen”) or a finger, such as a touch pen or a stylus pen. Also known are input systems such as tablets and touch panels that combine an input device and a display panel.
上記入力システムでは、上記ペン又は指を入力装置の入力領域に接近又は接触させることにより、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、例えば入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、又は該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 coordinates of the position where the input device approaches or contacts the pen or finger is obtained by bringing the pen or finger close to or in contact with the input area of the input device. The obtained coordinates are, for example, 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 input device or a liquid crystal display panel laminated integrally with the input device. Used for.
この種の入力装置として、例えば特許文献1〜特許文献3に開示された入力装置が知られている。
As this type of input device, for example, input devices disclosed in
特許文献1に開示された入力装置としての座標入力装置100では、図13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
尚、同種の技術として、本出願人は、例えば特許文献2に開示された入力装置を提案している。
As the same type of technology, the present applicant has proposed an input device disclosed in
次に、特許文献3に開示されたタッチパネル200は、図14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. 14A and 14B, 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3に開示されたタッチパネル200などでは、日光や室内照明などの光が導光板101・201の表面で反射し、操作者が該反射光を視認してしまう映り込みが発生する。この映り込みにより、操作者が表示画面を見づらくなる。
However, in the conventional
そこで、一般的に、液晶テレビやタブレット端末などにおける映り込みの解決策として、拡散性を有する拡散シートを表示画面もしくは導光板に張り付けるという対策が施される。拡散シートによって日光や室内照明などの光を拡散させることにより、映り込みを低減させている。 Therefore, in general, as a solution for reflection in a liquid crystal television, a tablet terminal, or the like, a measure of sticking a diffusive diffusion sheet to a display screen or a light guide plate is taken. Reflection is reduced by diffusing light such as sunlight and room lighting with a diffusion sheet.
しかし、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3に開示されたタッチパネル200などの導光方式を利用した入力システムの場合、導光板101・201において全反射により光を伝搬している。そのため、導光部材101・201の表面に拡散シートを張り付けた場合、導光板の屈折率と拡散シートの屈折率との差が小さいために、全反射条件が崩れてしまう。その結果、導光板101・201内の殆どの光は、導光板と拡散シートとの界面において全反射せずに拡散シートに入射してしまい、導光板内において光を伝搬することができないという問題が生じる。
However, in the case of an input system using a light guide method such as the
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置および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 purpose is to reduce reflection of sunlight, illumination light, and the like, and to allow light in the light guide plate to enter the sheet-like diffusion member. An object of the present invention is to provide an input device and an input system that can be prevented.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における入力装置は、 表面における被検出体の位置からの光を内部において伝搬する導光板と、上記導光板を伝搬した光の一部を上記導光板の裏面から出射させる光学部材と、上記光学部材を介して出射された光を受光する受光部と、上記受光部での受光に基づいて上記導光板の表面における上記被検出体の位置を検出する検出部とを備えた入力装置において、上記導光板の表面側には、該導光板の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して光拡散性を有するシート状の拡散部材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, an input device according to one embodiment of the present invention includes a light guide plate that propagates light from a position of a detection object on a surface inside, and a part of the light that propagates through the light guide plate. An optical member that is emitted from the back surface of the light guide plate, a light receiving portion that receives light emitted through the optical member, and a position of the detected object on the surface of the light guide plate based on light reception by the light receiving portion. In the input device including a detection unit for detection, a sheet-like diffusion member having light diffusibility is provided on the surface side of the light guide plate via a low refractive index layer having a refractive index lower than that of the light guide plate. It is characterized by being provided.
本発明の一態様における入力システムは、上記の課題を解決するために、前記記載の入力装置と、上記入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュールとを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an input system according to an aspect of the present invention includes the input device described above and an image display module provided on the back surface of the input device.
本発明の一態様によれば、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置および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, an input device and an input system capable of reducing reflection of sunlight, illumination light, and the like and preventing light in the light guide plate from entering the sheet-like diffusion member are provided. There is an effect.
〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について図1〜図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
One embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS.
(入力システムの構成)
本実施形態の入力装置を備えた入力システムの構成について、図1に基づいて説明する。図1は、本実施形態の入力システム1Aの構成を示す斜視図である。
(Configuration of input system)
A configuration of an input system including the input device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an
本実施形態の入力システム1Aは、図1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の前面側に隙間を設けて配設された入力装置3Aとを備えている。
As shown in FIG. 1, the
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入力装置3Aの拡散シート11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
(入力装置の構成)
次に、上記入力システム1Aに備えられた入力装置3Aの構成について、図1および図2に基づいて説明する。図2は、入力装置3Aの導光板10と拡散シート11との界面を示す拡大断面図である。
(Configuration of input device)
Next, the configuration of the
本実施形態の入力装置3Aは、図1に示すように、導光板10と、拡散部材としての拡散シート11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との間それぞれにおいて、該導光板10の背面に密着固定された光学部材40と、検出部としての検出部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、拡散シート11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. 1, the input device 3 </ b> A of the present embodiment includes a
導光板10は、透光性材料からなる例えば矩形の一枚の平板であり、図1に示すように、液晶表示モジュール2の表示面側に隙間を設けて配設されている。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、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は、例えば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、拡散シート11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、導光板10の撓みは検出精度を劣化させる。したがって、本実施形態のように、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10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
拡散シート11は、光拡散性を有するシート状にてなっており、導光板10の上面に設けられている。拡散シートの表面粗さは一般的な粗さであり、算術平均粗さ(Ra)で数μmである。拡散シート11は、拡散シート11に入射した日光や室内照明などの光を拡散する。拡散シート11を設けることにより、日光や室内照明などの光が導光板10の表面で反射し、操作者がその光を視認してしまう映り込みを防ぐことができる。また、拡散シート11は、可撓性を有しており、押圧されると撓むことができるように構成されている。
The
ところで、一般的に、拡散シートを表示画面などに付着させる場合、接着剤などを用いて拡散シートの全面において表示画面に密着させる。接着剤を用いて付着させた場合、拡散シートと導光板とは、完全に密着した状態となる。 By the way, generally, when adhering a diffusion sheet to a display screen or the like, the entire surface of the diffusion sheet is adhered to the display screen using an adhesive or the like. When it is made to adhere using an adhesive agent, a diffusion sheet and a light guide plate will be in the state where it adhered completely.
しかし、本実施形態においては、拡散シート11は、外周部においてのみ導光板10に密着されており、その他の領域においては導光板10に密着していない。これにより、導光板10の中央に空気層12を確保することができる。
However, in this embodiment, the
また、本実施形態の入力装置3Aでは、拡散シート11は、図2に示すように、算術平均粗さ(Ra)で数μmの表面粗さを有している。この結果、拡散シート11は導光板10に全ての領域では密着しておらず、導光板10に複数の箇所において点で接触している。したがって、導光板10と拡散シート11との間には、数μmの低屈折率層としての空気層12が存在することになる。
Moreover, in the
拡散シート11を導光板10に密着させる外周部は、上方から見た場合、本実施形態では、後述する光学部材40より外側にある。したがって、拡散シート11への光の入射位置と光学部材40との間の領域では、導光板10と拡散シート11とは密着しておらず、導光板10と拡散シート11との間に空気層12が存在する。また、外周部で密着固定させることにより、拡散シート11が撓んで皺寄りが発生することを防ぐことができる。
When viewed from above, the outer peripheral portion that closely attaches 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。本実施形態の光学部材40の構成について、図3に基づいて説明する。図3は、上記光学部材40の外形を示すものであって、図1のA−A´線矢視断面図である。
The
光学部材40は、図3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. 3, 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を光学部材40の接着面に塗布し、光学部材40を導光板10へ貼付した後に、導光板10側および光学部材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
本実施形態では、導光板10がガラス、光学部材40がアクリルによって構成されているが、光学部材40の材料としては、例えば透光性を有するガラスやポリカーボネート等でもよい。
In this embodiment, the
また、導光板10の材料についても、例えばアクリル等の透光性を有する材料で代替可能である。
Also, the material of the
光学部材40には、図1および図3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3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が施されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
尚、本実施形態では、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、本実施形態では、光学部材40の形状が、図1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。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 1, 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1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. 1, 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、光フィルタ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、光フィルタ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、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
本実施形態の発光ペン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、光を出射する発光素子52a、及び光を発光ペン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、光拡散性および弾性を有する樹脂から構成されている。このような樹脂としては、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挙げることができる。弾性を有することによって、入力装置3Aの拡散シート11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、拡散シート11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拡散シート11表面との接触面積を大きくすることができるので、拡散シート11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。
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 the present embodiment, the
発光素子52aは、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。
Light emitted 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、光を出射する光源が設けられており、ペン先から光が拡散放射される構成となっている。
As described above, the light-emitting
図1に示すように、導光板10の内部を伝搬する光(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. 1, the light propagating through the light guide plate 10 (hereinafter referred to as “propagating light 5a and 5b”) is captured by the
(入力装置の座標検出原理)
上記構成を備えた入力装置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5及び図6の(a)(b)に基づいて詳述する。図5は、発光ペン50が拡散シート11に接触し、光が伝搬する様子を表す図である。図6の(a)は、入力装置3Aの検出原理を説明する斜視図であり、図6の(b)は、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。
(Input device coordinate detection principle)
The principle of coordinate detection when pen input is performed in the
図5に示すように、発光ペン50のペン先が入力装置3Aのタッチ面である拡散シート11の表面に接触したとき、発光ペン50が拡散シート11を押圧する。この押圧により、可撓性を有する拡散シート11が撓み、拡散シート11の下面に存在する空気層12を押しつぶすことにより、拡散シート11と導光板10が接触する。空気層12の厚みは1〜2μmと薄いので、発光ペン50の押圧により、空気層12が押しつぶされ、拡散シート11と導光板10とを接触させることができる。
As shown in FIG. 5, when the pen tip of the
次に、拡散シート11と導光板10とが接触した状態で発光ペン50から光を出射する。発光ペン50には、光拡散部材55が備わっているので、発光ペン50から射出された光は、一方向ではなく、様々な方向へ向けて射出される。また、発光ペン50から射出された光は、拡散シート11を通過する際においても拡散されるので、発光ペン50から射出された光を高効率で利用することができる。
Next, light is emitted from the light-emitting
ここで、拡散シート11の屈折率N11は1.5〜1.6であり、導光板10の屈折率N10は1.5〜1.6である。したがって、拡散シート11と導光板10の屈折率の差が殆どないため、発光ペン50から出射された光は拡散シート11と導光板10との界面において殆ど反射せず、導光板10の内部に入射する。
Here, the refractive index N 11 of the
導光板10の下面においては、導光板10と液晶表示モジュール2との間には隙間が設けられているので空気の層が存在する。また、導光板10の上面においては、図2に示すように、導光板10と拡散シートとの間には、空気層12が存在する。従って、導光板10に入射した光のうち、導光板10内の伝搬角θPが、
sin(90°−θP)>1/N10
に示す条件を満たす光束は、導光板10の上下両面の界面において反射し、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内を進行することができる。
On the lower surface of the
sin (90 ° −θ P )> 1 / N 10
The light beam that satisfies the conditions shown in FIG. 5 is reflected at the interface between the upper and lower surfaces of the
発光ペン50の押圧によって拡散シート11が撓む領域は、発光ペン50が拡散シート11を押圧している領域のみであり、その他の領域では、図2に示すように、拡散シート11と導光板10とは、複数の箇所において点で接触している。それゆえ、導光板10から拡散シート11に入射する光の量はごくわずかであり、座標検出に対して大きな影響を与えることがない。
The region where the
そして、導光板10内を伝搬していた光は、導光板10と光学部材40との界面に至ると、光学部材40に入射する。
The light propagating through the
結果として、発光ペン50から発せられた光はペン先を中心にして放射状に拡散され、拡散シート11を通過し、導光板10に入射し、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1参照)が、光学部材40の円錐面状の切り欠き44に導かれる。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。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 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、光フィルタ22・32を通って、最後に撮像素子23・33に受光される。光フィルタ22・32は、発光ペン50から放射される光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断する役割を果たす。光フィルタ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
光フィルタ22・32としては、発光ペン50で使用している光源の中心波長付近の光のみを通過するバンドパスフィルタ、光源の中心波長付近の光よりも大きい波長の光をカットするショートパスフィルタ、又は光源の中心波長付近の光よりも小さい波長の光をカットするロングパスフィルタ等が使用される。
As the
次に、図6の(a)に示すように、発光ペン50から発せられ、拡散シート11を通過し、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6の(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6の(b)に示すように、線状像27が形成される。
Next, as shown in FIG. 6A, the light emitted from the
ここで、光を照射している状態にある発光ペン50のペン先が拡散シート11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、光を照射している状態にある発光ペン50のペン先が拡散シート11に接触して光が導光板10に結合すると、図1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6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
図6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、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は入力装置3Aに設けることができる。
In order to obtain the position coordinates of the light-emitting
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
(導光板内の光が拡散シートに入射することの防止策)
ところで、導光板内において光を伝搬させる入力装置においては、以下問題がある。
(Measures to prevent light in the light guide plate from entering the diffusion sheet)
By the way, the input device for propagating light in the light guide plate has the following problems.
すなわち、例えば、比較例1としての入力システム1Xでは、図7に示すように、日光や室内照明などの光が導光板10の表面で反射し、操作者が該反射光を視認してしまう映り込みが発生する。この映り込みにより、操作者が表示画面を見づらくなる。
That is, for example, in the
そこで、液晶テレビやタブレット端末などにおける映り込みの解決策として、比較例2としての入力システム1Yでは、図8に示すように、拡散性を有する拡散シート11を導光板10に密着させて張り付けるという対策が施される。この結果、拡散シート11によって日光や室内照明などの光を拡散させることにより、映り込みを低減させることが可能である。
Therefore, as a solution for reflection in a liquid crystal television, a tablet terminal, etc., in the input system 1Y as the comparative example 2, as shown in FIG. Measures are taken. As a result, it is possible to reduce the reflection by diffusing light such as sunlight and room lighting by the
しかし、拡散シート11を導光板10に密着させて張り付けた場合、導光板10の屈折率と拡散シート11の屈折率との差が小さい。その結果、図8に示すように、導光板10内を伝搬する殆どの光は、導光板10と拡散シート11との界面において反射が起こらずに拡散シート11に入射してしまう。そして、拡散シート11に入射した光は拡散してしまうため、全反射条件が崩れ、導光板10内において光を伝搬することができないという問題が生じる。
However, when the
そこで、本実施形態における入力システム1Aでは、図9に示すように、拡散シート11と導光板10との間に空気層12を設けている。その結果、拡散シートにより映り込みを低減するとともに、空気層12が設けられていることにより導光板10内を伝搬する光の一部が導光板10の上下両面において反射するので、光は導光板10内を伝搬することができる。
Therefore, in the
以上のように、本実施形態の入力システム1Aは、拡散シート11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
また、本実施形態の入力装置3Aの構成によれば、拡散シート11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、拡散シート11のタッチ面が入力装置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、本実施形態の入力システム1Aの入力装置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。
Further, according to the configuration of the input device 3 </ b> A of the present embodiment, the
また、本実施形態の入力システム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、照明装置の直下 、屋外、または窓際に装置を置くことも可能である。
In addition, the
尚、本実施形態では、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
このように、本実施形態の入力装置3Aは、表面における被検出体としての発光ペン50の位置からの光を内部において伝搬する導光板10と、導光板10を伝搬した光の一部を導光板10の裏面から出射させる光学部材40と、光学部材40を介して出射された光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での受光に基づいて導光板10の表面における発光ペン50の位置を検出する検出部4とを備えている。そして、導光板10の表面側には、該導光板10の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して、光拡散性を有するシート状の拡散部材としての拡散シート11が設けられている。
As described above, the
上記の構成によれば、導光板10の表面側には、拡散シート11が設けられていることにより、日光や室内照明などの光が導光板10の表面で反射し、操作者が該反射光を検出してしまう映り込みを低減させることができる。
According to the above configuration, the
本実施形態では、さらに、導光板10と拡散シート11との間に、空気層12が設けられている。これにより、導光板10内を伝搬する光が、導光板10と拡散シート11との界面において反射せずに拡散シート11へ入射することを防ぐことができる。この結果、導光板10内に入射した光の一部は、導光板10内を全反射しながら伝搬することができる。
In the present embodiment, an
したがって、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光が拡散シート11に入射することを防止し得る入力装置3Aを提供することができる。
Therefore, it is possible to provide an
また、本実施形態における入力装置3Aでは、拡散シート11は、導光板10に接触可能な可撓性材料にてなっている。これにより、拡散シート11が可撓性であるので、発光ペン50の押圧により、拡散シート11が撓むことができる。これにより、空気層12を押しつぶし、導光板10と拡散シート11とを接触させることができる。したがって、発光ペン50から出射された光を確実に導光板10へ入射させることができる。
In the input device 3 </ b> A according to the present embodiment, the
また、本実施形態における入力装置3Aでは、拡散シート11は、拡散シート11と導光板10と光学部材40とを平面視したときに、光学部材40が設けられている箇所よりも外周部にて導光板10と接着されている。これにより、導光板10の中央では拡散シート11が導光板10に接触していない状態となっているので、拡散シート11と導光板10との間に空気層12を確実に形成することができる。
Further, in the
また、拡散シート11の導光板10への接着部分は、導光板10における光学部材40が設けられている箇所よりも外周部である。このため、接触位置から撮像ユニット20・30までの区間の拡散シート11側が空気層12であるため、導光板10の表面で全反射するので、光が確実に伝搬する。したがって、導光板10に発光ペン50を接触したときには、発光ペン50に基づく光を光学部材40を介して撮像ユニット20・30に導くことができる。
Moreover, the adhesion part to the light-
さらに、拡散シート11の導光板10への接着部分を導光板10における外周部とすることにより、拡散シート11に皺寄りが発生することを防止することができる。
Furthermore, by making the adhesion part of the
また、本実施形態の入力システム1Aでは、入力装置3Aと、該入力装置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。
Further, in the
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。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible within the scope of the present invention.
例えば、本実施形態では、空気層12を低屈折率層とした例を説明したが、低屈折率層は、導光板10よりも屈折率の低い層であればよく、空気層12に限られない。例えば、空気以外の気体や、導光板10よりも屈折率の低い液体を導光板10と拡散シート11との間に封入して、低屈折率層としてもよい。ただし、本実施形態のように、空気層12を低屈折率層とする構成が簡便であり好ましい。
For example, in the present embodiment, the example in which the
また、発光ペン50に使用する光源については、導光板10及び光学部材40が透過性を有し、撮像素子23・33で検出可能な波長であればよく、例えば、赤外光又は可視光のいずれでもよく、さらに〔背景技術〕に記載した特許文献1のように、蛍光塗料が発する光であってもよい。
The light source used in the light-emitting
また、本実施形態では、被検出体は、光を発する発光ペン50を例示して説明した。
Moreover, in this embodiment, the to-be-detected body demonstrated and demonstrated 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、入力装置3A及び入力システム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
〔実施形態2〕
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。なお、説明の便宜上、前記の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. 10 and FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態における入力装置3Bを備えた入力システム1Bは、導光板10と拡散シート11との間に存在する空気層12の構成方法が、前記実施形態1の入力装置3Aを備えた入力システム1Aとは異なっている。
In the
本実施形態の入力装置3Bを備えた入力システム1Bの構成について、図10に基づいて説明する。図10は、本実施形態の入力システム1Bにおける入力装置3Bの導光板10と拡散シート11との界面を拡大した図である。図11は、本実施形態において、発光ペン50が拡散シート11に接触した時における、拡散シート11と導光板10との界面を拡大した図である。
A configuration of an
本実施形態の入力システム1Bにおける入力装置3Bは、図10に示すように、導光板10と拡散シート11との間にスペーサとしての複数のマイクロビーズ60が設けられている。マイクロビーズ60は、直径が数μmの球状のビーズにてなっている。
As shown in FIG. 10, the input device 3 </ b> B in the
導光板10と拡散シート11との間にマイクロビーズ60を設けることにより、拡散シート11の表面粗さが小さい場合においても、導光板10と拡散シート11との間に厚みが数μmの空気層12を形成することができる。
By providing the
上記構成の入力システム1Bにおける入力装置3Bでは、発光ペン50が拡散シート11に接触し、拡散シート11を押圧すると、図11に示すように、可撓性を有する拡散シート11が撓む。そして、拡散シート11の下面に存在する空気層12が押しつぶされることにより、拡散シート11と導光板10とが接触する。空気層12の厚みは数μmと薄いので、発光ペン50の押圧により、空気層12が押しつぶされ、拡散シート11と導光板10とを接触させることができる。
In the
また、このとき、発光ペン50の押圧領域において、マイクロビーズ60が存在したとしても、マイクロビーズ60は数μmと小さいので、発光ペン50から射出された光のうち、マイクロビーズ60により反射される光の割合は小さいものとなる。また、発光ペン50の光拡散部材55は弾性を有していることから、光拡散部材55が撓み、接触面積を大きくすることができる。このため、押圧領域にマイクロビーズ60が存在しても、十分な量の光を導光板10に入射させることができる。
At this time, even if the
さらに、発光ペン50の光拡散部材55は弾性を有していることから、発光ペン50を拡散シート11に押圧した際に、光拡散部材55は撓み、光拡散部材55と拡散シート11との接触面積が大きくなる。これにより、十分な量の光を導光板10に出射することができる。
Further, since the
本実施の形態の入力システム1Bにおける入力装置3Bにおいても、前記実施形態1の入力システム1Aにおける入力装置3Aと同様に、導光板10の下面においては、導光板10と液晶表示モジュール2との間には隙間が設けられているので空気層が存在する。また、導光板10の上面においては、図11に示すように、導光板10と拡散シート11との間には、マイクロビーズ60が存在することにより、空気層12が存在する。したがって、導光板10に入射した光のうち、導光板10内の伝搬角θPが、
sin(90°−θP)>1/N10
に示す条件を満たす光束は、導光板10の上下両面の界面において反射し、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内を進行することができる。
Also in the
sin (90 ° −θ P )> 1 / N 10
The light beam satisfying the condition shown in FIG. 5 is reflected at the interface between the upper and lower surfaces of the
以上のように、本実施形態の入力システム1Bにおける入力装置3Bでは、導光板10と拡散シート11との間には、スペーサとしての複数のマイクロビーズ60を配設している。これにより、導光板10と拡散シート11との間において数μmの空気層12を形成することができる。その結果、導光板10に入射した光の一部は、導光板10の上下両面の界面において反射し、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内を進行することができる。
As described above, in the
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記の実施形態1および実施形態2にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
Another embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態における入力装置3Cを備えた入力システム1Cは、それぞれ波長の異なる光を射出する2つの発光ペン50a、50bの入力座標位置を検出できる点が、実施形態1・2における入力装置3A・3Bを備えた入力システム1A・1Bとは異なっている。
The input system 1C provided with the input device 3C in the present embodiment is capable of detecting the input coordinate positions of the two light emitting
本実施形態の入力装置3Cを備えた入力システム1Cの構成について、図12に基づいて説明する。図12は、本実施形態の入力システム1Cの構成を示す平面図である。 A configuration of an input system 1C including the input device 3C according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the input system 1C of the present embodiment.
本実施形態の入力システム1Cは、図12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の前面側に隙間を設けて配設された入力装置3Cとを備えている。
As shown in FIG. 12, the input system 1C of the present embodiment includes a liquid
本実施形態の入力装置3Cは、図示しない導光板10と、導光板10の表面側に設けられた拡散部材としての拡散シート11と、受光部としての撮像ユニット20a・30a・20b・30bと、導光板10と撮像ユニット20a・30a・20b・30bとの間それぞれにおいて、該導光板10の背面に密着固定された光学部材40と、図示しない検出部4と、被検出体としての発光ペン50a・50bとを備えている。この構成により、拡散シート11の表面であるタッチ面に2つの発光ペン50a・50b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。
The input device 3C of the present embodiment includes a light guide plate 10 (not shown), a
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、液晶表示モジュール2の表示面側に隙間を設けて配設されている。導光板10は、対向する一対の辺がそれぞれ液晶表示モジュール2より大きく構成されている。上方から見て液晶表示モジュール2と重なっていない領域に、撮像ユニット20a・30aのそれぞれの少なくとも一部分および撮像ユニット20b・30bのそれぞれの少なくとも一部分がそれぞれ、液晶表示モジュール2を挟んで、導光板10の背面つまり下面側に配設している。
The
拡散シート11は、導光板10の上面に設けられている。拡散シート11は、外周部においてのみ導光板10に密着されており、その他の領域においては導光板10に密着していない。拡散シート11は、導光板10に密着しておらず、導光板10に複数の箇所において点で接触している。したがって、導光板10と拡散シート11との間には、数μmの低屈折率層としての空気層12が存在することになる。
The
拡散シート11を導光板10に密着させる外周部は、上方から見た場合、後述する光学部材40より外側にある。したがって、拡散シート11への光の入射位置と光学部材40との間の領域では、導光板10と拡散シート11とは密着しておらず、導光板10と拡散シート11との間に空気層12が存在する。
The outer peripheral part which makes the
光学部材40は、導光板10の背面と撮像ユニット20a・30a・20b・30bとの間に配設されている。光学部材40には、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(不図示)が設けられている。
The
撮像ユニット20a・30a・20b・30bは、光学部材40の円錐面状の切り欠き44の直下に配置される。撮像ユニット20a・30aは、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おり、撮像ユニット20b・30bは、撮像ユニット20a・30aが配設されている端部とは逆側の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。
The
撮像ユニット20aは、レンズ21aと、光フィルタ24aと、撮像素子23aとを有している。撮像ユニット30aは、レンズ31aと、光フィルタ34aと、撮像素子33aとを有している。撮像ユニット20bは、レンズ21bと、光フィルタ24bと、撮像素子23bとを有している。撮像ユニット30bは、レンズ31bと、光フィルタ34bと、撮像素子33bとを有している。光フィルタ24a・34aが遮蔽する光の波長は、光フィルタ24b・34bが遮蔽する光の波長とは異なっている。
The
撮像ユニット20a・30a・20b・30b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
本実施形態では、波長の異なる光を射出する2つの発光ペン50a、50bを用いる。
In the present embodiment, two light emitting
発光ペン50aから出射された光は、光フィルタ24a・34aを透過することはできるが、光フィルタ24b・34bを透過することができないようになっている。一方、発光ペン50bから出射された光は、光フィルタ24b・34bを透過することはできるが、光フィルタ24a・34aを透過することができないようになっている。
The light emitted from the
これにより、撮像ユニット20a・30aにより、三角測量の原理を用いて、発光ペン50aの座標入力位置を検出するとともに、撮像ユニット20b・30bにより、三角測量の原理を用いて、発光ペン50bの座標入力位置を検出する。
Thereby, the
以上のように、本実施形態における入力装置3Cを備えた入力システム1Cは、2つの発光ペン50a・50bの座標位置をそれぞれ検出することが可能な構成となっている。
As described above, the input system 1C including the input device 3C according to the present embodiment is configured to be able to detect the coordinate positions of the two light emitting
また、拡散シート11は、各撮像ユニット20a・30a・20b・30bおよび光学部材40が設けられる位置よりも外周部において導光板10と密着している。これにより、それ以外の領域では、導光板10と拡散シート11との間に空気層12が存在する。空気層12が存在することにより、発光ペン50a・50bから出射され、拡散シート11を通過し、導光板10に入射した光の一部は、導光板10の上下両面において反射するため、導光板10内を伝搬することができる。
Further, the
〔まとめ〕
本発明の態様1における入力装置3A〜3Cは、表面における被検出体(発光ペン50)の位置からの光を内部において伝搬する導光板10と、上記導光板10を伝搬した光の一部を上記導光板10の裏面から出射させる光学部材40と、上記光学部材40を介して出射された光を受光する受光部(撮像ユニット20・30)と、上記受光部(撮像ユニット20・30)での受光に基づいて上記導光板10の表面における上記被検出体(発光ペン50)の位置を検出する検出部4とを備えた入力装置において、上記導光板10の表面側には、該導光板10の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して、光拡散性を有するシート状の拡散部材(拡散シート11)が設けられていることを特徴としている。尚、被検出体は、必ずしも発光ペンに限らず、非発光型の指等であってもよい。この場合には、導光板の周囲に光源を設けることによって、指等の位置を検出することができる。
[Summary]
The
上記の発明によれば、導光板の表面側には、拡散部材が設けられていることにより、日光や室内照明などの光が導光板の表面で反射し、操作者が該反射光を検出してしまう映り込みを低減させることができる。 According to the above invention, the diffusion member is provided on the surface side of the light guide plate, so that light such as sunlight and indoor lighting is reflected on the surface of the light guide plate, and the operator detects the reflected light. Reflection can be reduced.
本発明では、さらに、導光板と拡散部材との間に、低屈折率層が設けられている。これにより、導光板内を伝搬する光が、導光板と拡散部材との界面において反射せずに拡散部材へ入射することを防ぐことができる。この結果、導光板内に入射した光の一部は、導光板内を全反射しながら伝搬することができる。 In the present invention, a low refractive index layer is further provided between the light guide plate and the diffusing member. Thereby, it is possible to prevent light propagating in the light guide plate from entering the diffusion member without being reflected at the interface between the light guide plate and the diffusion member. As a result, part of the light incident on the light guide plate can propagate while totally reflecting inside the light guide plate.
したがって、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide an input device that can reduce reflection of sunlight, illumination light, and the like, and can prevent light in the light guide plate from entering the sheet-like diffusion member.
本発明の態様2における入力装置3A〜3Cは、上記態様1における入力装置において、前記拡散部材(拡散シート11)は、前記導光板10に接触可能な可撓性材料にてなっていることが好ましい。
In the
上記の構成によれば、拡散部材が導光板に接触可能な可撓性であるので、被検出体の押圧により、拡散部材が撓むことができる。これにより、低屈折率層を押しつぶし、導光板と拡散部材とを接触させることができる。したがって、被検出体から出射された光を確実に導光板へ入射させることができる。 According to said structure, since a diffusion member is the flexibility which can contact a light-guide plate, a diffusion member can be bent by the press of a to-be-detected body. Thereby, a low refractive index layer can be crushed and a light-guide plate and a diffusion member can be made to contact. Therefore, the light emitted from the detection object can be reliably incident on the light guide plate.
本発明の態様3における入力装置3Bは、上記態様1、2における入力装置において、前記導光板10と前記拡散部材(拡散シート11)との間には、スペーサ(マイクロビーズ60)が設けられていることが好ましい。
In the
上記の構成によれば、スペーサにて拡散部材を支持することにより、導光板と拡散部材との間に低屈折率層を確実に形成することができる。 According to said structure, a low refractive index layer can be reliably formed between a light-guide plate and a diffusion member by supporting a diffusion member with a spacer.
本発明の態様4における入力装置3Bは、上記態様1、2または3における入力装置において、前記拡散部材(拡散シート11)は、該拡散部材(拡散シート11)と上記導光板10と光学部材40とを平面視したときに、前記光学部材40が設けられている箇所よりも外周部にて上記導光板10と接着されていることが好ましい。
The
上記の構成によれば、導光板の中央では拡散部材が導光板に接触していない状態となっているので、拡散部材と導光板との間に低屈折率層を確実に形成することができる。 According to the above configuration, since the diffusion member is not in contact with the light guide plate at the center of the light guide plate, the low refractive index layer can be reliably formed between the diffusion member and the light guide plate. .
また、拡散部材の導光板への接着部分は、導光板における光学部材が設けられている箇所よりも外周部である。このため、導光板に被検出体を接触したときには、被検出体に基づく光を、光学部材を介して受光部に導くことができる。 Moreover, the adhesion part to the light-guide plate of a diffusion member is an outer peripheral part rather than the location in which the optical member in a light-guide plate is provided. For this reason, when the detected body is brought into contact with the light guide plate, light based on the detected body can be guided to the light receiving section via the optical member.
さらに、拡散部材の導光板への接着部分を導光板における外周部とすることにより、拡散部材に皺寄りが発生することを防止することができる。 Furthermore, it is possible to prevent wrinkles from occurring in the diffusing member by setting the bonding portion of the diffusing member to the light guide plate as the outer peripheral portion of the light guide plate.
本発明の態様5における入力システム1A〜1Cは、態様1〜4のいずれか1の入力装置3A〜3Cと、上記入力装置3A〜3Cの裏面に設けられた画像表示モジュール(液晶表示モジュール2)とを備えていることを特徴としている。尚、画像表示モジュールとは、液晶ディスプレイ、又は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モジュールをいう。
The
上記の発明によれば、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、検知部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 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 unit. be able to.
また、本発明では、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置を備えた入力システムを提供することができる。 Moreover, in this invention, while reducing reflection of sunlight, illumination light, etc., while providing the input system provided with the input device which can prevent that the light in a light-guide plate injects into a sheet-like diffusion member. it can.
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、発光ペン等の被検出体を用いて該被検出体の座標位置を求める入力装置及び入力システムに利用することができる。 The present invention can be used for an input device and an input system that obtain a coordinate position of a detected object using a detected object such as a light-emitting pen.
1A〜1C 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〜3C 入力装置
4 検出部
5a・5b 伝搬光
10 導光板
11 拡散シート(拡散部材)
20 撮像ユニット(受光部)
21 レンズ
22 光フィルタ
23 撮像素子
30 撮像ユニット(受光部)
31 レンズ
32 光フィルタ
33 撮像素子
40 光学部材
44 切り欠き
50 発光ペン(被検出体)
60 マイクロビーズ(スペーサ)
1A-
3A to 3C Input device 4
20 Imaging unit (light receiving unit)
21
31
60 micro beads (spacer)
Claims (5)
上記導光板の表面側には、該導光板の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して、光拡散性を有するシート状の拡散部材が設けられていることを特徴とする入力装置。 A light guide plate that propagates light from the position of the detected object on the surface inside, an optical member that emits part of the light propagated through the light guide plate from the back surface of the light guide plate, and the light emitted through the optical member. In an input device comprising: a light receiving unit that receives the received light; and a detection unit that detects the position of the detected object on the surface of the light guide plate based on light reception by the light receiving unit.
An input characterized in that a sheet-like diffusion member having light diffusibility is provided on the surface side of the light guide plate through a low refractive index layer having a refractive index lower than that of the light guide plate. apparatus.
上記入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュールとを備えていることを特徴とする入力システム。 The input device according to any one of claims 1 to 4,
An input system comprising: an image display module provided on a back surface of the input device.
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