JP4632875B2

JP4632875B2 - 座標入力装置

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Publication number: JP4632875B2
Application number: JP2005183064A
Authority: JP
Inventors: 秀明永久保
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: JP2007005106A; US20060290685A1

Description

本発明は多色発光照明装置及び座標入力装置に関し、特に照明品質の高い多色発光照明装置及び座標入力装置に関する。

従来より、ノートパソコンなどの携帯型のコンピュータ端末装置には、タッチパッドと呼ばれる座標入力装置が搭載されている。このタッチパッドは、マウスなどと同様に端末装置の画面上に表示されたカーソルやポインタを操作するポインティングデバイスであり、ユーザの指やペン先などで操作面に触れたときに、その接触点をセンサで検知し、その接触点の座標値又は接触点の移動により座標値の変位に応じてカーソルやポインタを操作するものである。

このような座標入力装置において、光透過性を有するシートでセンサを構成し、センサの下部にバックライト付きカラーＬＣＤパネルを配置して操作面を照明するものが開示されている。

特開２００３−９９１８７号公報

しかしながら、上記座標入力装置は、センサの下部にバックライト付カラーＬＣＤパネルを配置しているので、バックライトの光がカラーＬＣＤ及びセンサを透過して外界に出射されることになる。したがって、バックライトの光がＬＣＤやセンサで吸収されるので、充分な光量を得られないという問題がある。また、センサを光透過性を有する材料で構成する必要がありコスト的にも問題となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、操作面をより効率良く、しかも高品質で照明することができる多色発光照明装置及び座標入力装置を提供することを目的とする。

本発明の座標入力装置は、座標指示体により操作される操作面と、前記操作面の下方に配置され前記操作面を照射する多色発光照明装置と、前記多色発光照明装置の下方に配置された静電容量式のセンサと、を有し、前記多色発光照明装置は、光を入射する一対の第１の端面と、光を出射する第１の側面と、前記第１の側面に対向して配置され、光を前記第１の側面に向ける左右対称形状のプリズムを有する第２の側面と、を有するバー導光体と、前記一対の第１の端面近傍にそれぞれ配置された一対の多色光源と、互いに対向する一対の主面及び前記第１の側面から出射された光を入射する第２の端面を有する導光体と、前記導光体の一対の主面のうち前記センサ側に位置する一方の主面に設けられた反射板と、前記導光体の前記一方の主面と対向する他方の主面に設けられた拡散板と、を具備し、前記一対の多色光源は、前記バー導光体の出射方向に配列した複数の単色光源をそれぞれ有し、前記一対の多色光源において同じ色の単色光源が前記バー導光体に関して対称な位置に配置され、前記導光体を介して前記座標指示体の座標位置を前記センサで検出すると共に、前記操作面を多色照光することを特徴とする。

この構成によれば、センサ上に照明装置が配置されており照明装置上に他の部材が配置されないので、照明装置の光を有効に操作面の照明に使用することができる。また、センサは照明装置の下方に配置されるので、センサを透明材で構成する必要がなく、コスト面で有利となる。また、この構成によれば、多色光源において、単色光源がバー導光体に関して対称な位置に配置されているので、左右対称のプリズムを有するバー導光体に左右対称の多色光源からの照明光を入光することにより、バー導光体内の光の反射、集光のバランス（同時点灯時の混色発光特性）が安定して発光品位が向上する。

本発明の座標入力装置においては、前記導光体が、前記導光体を伝搬する光の光路を前記反射板に向けるプリズム面を有していることが好ましい。

本発明の座標入力装置においては、前記バー導光体の前記第１の側面から出射された光は、前記第２の端面を介して前記導光体に入射し、前記導光体内を伝搬して前記プリズム面により前記反射板に到達して前記反射板に反射された後、前記導光体を透過して前記操作面に出射されることを特徴とする。

本発明の多色発光照明装置は、光を入射する一対の第１の端面及び光を出射する側面を有するバー導光体と、前記一対の第１の端面近傍にそれぞれ配置された一対の多色光源と、互いに対向する一対の主面及び前記側面から出射された光を入射する第２の端面を有する導光体と、を具備し、前記一対の多色光源が複数の単色光源を有しており、前記一対の多色光源において同じ色の単色光源が前記バー導光体に関して対称な位置に配置されているので、操作面をより効率良く、しかも高品質で照明することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る多色発光照明装置を示す分解斜視図である。図１に示す多色発光照明装置１は、透明で長尺の直方体形状を有するバー導光体１１と、バー導光体１１の端面に光を出射する多色光源１２ａ，１２ｂと、バー導光体１１からの光を入射する透明な導光体１３とから主に構成されている。

バー導光体１１は、光を入射する一対の第１の端面である端面１１ａ，１１ｂと、バー導光体１１内を伝搬した光を導光体１３に出射する側面１１ｃと、側面１１ｃに対向する側面１１ｄとを有する。端面１１ａ，１１ｂは互いに対向しており、端面１１ａの近傍に配置された多色光源１２ａからの光が端面１１ａを介してバー導光体１１内に導入され、端面１１ｂの近傍に配置された多色光源１２ｂからの光が端面１１ｂを介してバー導光体１１内に導入される。バー導光体１１の側面１１ｄには、プリズムが形成されており、バー導光体１１を伝搬した光を側面１１ｃ側に向けるようになっている。また、バー導光体１１の側面１１ｄ側には、側面１１ｄを介して出射された光をバー導光体１１内に戻すための反射部材であるリフレクタ１４が配置されている。このリフレクタ１４は、断面略コの字形状を有しており、バー導光体１１の互いに対向する両主面及び側面１１ｄを覆うようになっている。このリフレクタ１４は、アルミニウムなどの金属で構成されるか、アルミニウムなどの金属薄膜を有している。また、バー導光体１１の下側には、多色光源１２ａ，１２ｂを搭載するための配線板としてフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１５が配置されている。

導光体１３は、平板形状を有しており、互いに対向する一対の主面１３ａ，１３ｂと、バー導光体１１の側面１１ｃから出射された光を入射する第２の端面である端面１３ｃとを有する。導光体１３の端面１３ｃに沿ってバー導光体１１の側面１１ｃが位置するように、導光体１３の端面１３ｃ近傍にバー導光体１１が配設されている。導光体１３の一方の主面１３ａには、プリズムが形成されており（図５参照）、導光体１３内を伝搬する光をこのプリズムを介して被照明体、例えばグライドポイント装置などの座標入力装置の操作面や液晶表示パネルに出射するようになっている。導光体１３の主面１３ａの上方には、拡散板１６が配置されており、主面１３ｂの下方には、反射板１７が配置されている。

図２及び図３は、図１に示す多色発光照明装置のバー導光体を示す平面図である。バー導光体１１の端面１１ａ，１１ｂの近傍に配置された多色光源１２ａ，１２ｂは、それぞれ複数の単色光源１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂを有している（図２では２つずつ）。単色光源１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂとしては、ＬＥＤなどが用いられる。これらの単色光源１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂは、バー導光体１１に関して対称な位置に配置されている。すなわち、多色光源１２ａにおいては、側面１１ｄ側に青色（Ｂ）のＬＥＤ１２１ａが配置され、側面１１ｃ側に緑色（Ｇ）のＬＥＤ１２１ｂが配置される。一方、多色光源１２ｂにおいても、側面１１ｄ側に青色（Ｂ）のＬＥＤ１２２ａが配置され、側面１１ｃ側に緑色（Ｇ）のＬＥＤ１２２ｂが配置される。このように、それぞれの多色光源１２ａ，１２ｂにおいて、側面１１ｄ側に青色（Ｂ）のＬＥＤ１２１ａ，１２２ａが配置され、側面１１ｃ側に緑色（Ｇ）のＬＥＤ１２２ａ，１２２ｂが配置される。

このように、多色光源１２ａ，１２ｂにおいて、単色光源１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂがバー導光体１１に関して対称な位置に配置されているので、左右対称のプリズムを有するバー導光体１１に左右対称の多色光源からの照明光を入光することにより、バー導光体１１内の光の反射、集光のバランス（同時点灯時の混色発光特性）が安定して発光品位が向上する。その結果、照明光の色調を良くすることができ、しかも照明光の輝度ムラを防止することができる。なお、上記説明においては、多色光源１２ａ，１２ｂがそれぞれ２つの単色光源１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂを有する場合について説明しているが、本発明においては、多色光源が３つ以上の単色光源を有する場合にも同様に適用することができる。すなわち、図４に示すように、多色光源が３つの単色光源を有していても、単色光源をバー導光体に関して対称な位置に配置することにより上記と同様の効果が得られる。

次に、本発明に係る多色発光照明装置を座標入力装置であるグライドポイント装置に用いた場合について説明する。図５は、本発明の一実施の形態に係る多色発光照明装置を備えたグライドポイント装置の概略構成を示す図である。

図５に示すグライドポイント装置２には、グライドポイント装置２による入力でポインティングが行われるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）本体３が電気的に接続されている。なお、グライドポイント装置２は、ＰＣ本体３に埋め込まれるようにして取り付けられている。

グライドポイント装置２は、座標指示体により操作面Ａ上の操作状態を検出する検出手段であるセンサ２１と、センサ２１上に配置され、操作面Ａを照明する多色発光照明装置であるフロントライトＢとから構成されている。フロントライトＢは、上述した構成を有しており、平板形状を有し、センサ２１側にプリズム面２２ａを有する導光体２２と、導光体２２の端面２２ｂ近傍に配置されたバー導光体及び多色光源２３と、導光体２２におけるプリズム面２２ａと反対側の平坦面２２ｃ上に配置された拡散板２４とから構成されている。

センサ２１と導光体２２のプリズム面２２ａとの間には、反射板２５が配置されている。また、バー導光体及び多色光源２３はリフレクタ２６により覆われている。さらに、センサ２１とフロントライトＢは、両端を固定枠２７により固定することにより一体化されている。なお、多色光源２３は、図３に示すように、単色光源がバー導光体に関して対称な位置に配置されている。

図６は、図５に示すグライドポイント装置におけるＰＣ本体の内部構成を示す図である。図６に示すＰＣ本体３は、装置全体を制御する制御部３１と、各構成部との間の通信を行う通信ポートであるインタフェース部３２と、ＰＣ本体３にマウスなどのポインティングデバイス（ＰＤ）が装着されたかどうかを検知するＰＤ検知部３３と、ＰＤ又は座標入力装置１におけるスクロール操作を判定するスクロール判定部３４とを有する。なお、ＰＣ本体３は、通常のコンピュータの機能を備えており、上記処理部以外に通常のコンピュータが備える処理部はすべて備えている。

ＰＤ検知部３３は、ＰＤがＰＣ本体３に接続されてＰＤがＰＣ本体３と協働して操作可能になったことを検知する。スクロール判定部３４は、後述するセンサ基板からの制御信号にしたがってＰＣ本体３の画面上でスクロールを行うかどうかの判定及びスクロールを実行する。

図７は、図５に示すグライドポイント装置におけるセンサの内部構成を示す図である。図７に示すセンサ２１は、装置全体を制御する制御部２１１と、各構成部との間の通信を行う通信ポートであるインタフェース部２１２と、センサ基板２１３と、センサ基板２１３に接続された縦電極に対して制御を行う縦電極制御部２１４と、センサ基板２１３に接続された横電極に対して制御を行う横電極制御部２１５と、操作面Ａでタップ操作やスライド操作が行われたかどうかを判定するタップ／スライド判定部２１６とを含む。

図７に示すセンサ基板２１３は、フィルムの表面あるいは裏面にそれぞれ配置された複数の縦方向電極及び複数の横方向電極を有している。この縦方向電極と横方向電極とはマトリクス状に配置されている。このような構成のセンサ基板２１３を有するグライドポイント装置２の操作面Ａにユーザの指が接触すると、センサ基板２１３において接触部分の静電容量が減少する。この静電容量の変化を電流値の変化に変換して各電極の変化量を検出する。各電極の変化量より、縦方向、横方向でそれぞれ指の位置を検出する。なお、ここでは、センサ基板２１３が静電容量式で構成されている場合について説明しているが、本発明においては、センサ基板２１３が、例えば感圧式などの他の方式で構成されていても良い。

縦電極制御部２１４は、センサ基板２１３の縦方向の走査を行う回路であり、ユーザの指の走査状態を表すシリアル検出信号を発生する。このシリアル検出信号は、指をセンサ基板２１３の操作面Ａにタッピングさせた際に生じるタップ成分と、操作面Ａ上で指を滑らせた際に生じるスライド成分を含む。横電極制御部２１５は、センサ基板２１３の横方向の走査を行う回路である。ここで、タップ成分には、操作面Ａに指が接触している位置を示すアドレス成分が含まれており、スライド成分には操作面Ａ上を指がどの位置からどの位置まで滑ったのかを表すアドレス成分が含まれる。

タップ／スライド判定部２１６は、タップ操作がされている又はスライド操作がされているかを判定する。

このような構成を有するグライドポイント装置２のセンサ２１に対応する拡散板２４の領域（操作面）にユーザが指を置き、そのまま指を滑らせることにより、ＰＣ本体３の画面上でカーソル（あるいはポインタ）を移動させることができる。また、操作面Ａを指で軽く叩くことにより（タップ操作）、マウスの左ボタンをクリックしたのと同様に、画面に表示された物体の選択や移動などの様々な操作を実現することができる。さらに、操作面Ａを二回タップすることにより、マウスのダブルクリックしたのと同様に、アプリケーション起動などの操作を実現することができる。また、画面上の物体にカーソルを合わせてタップ操作した後に動かすと（スライド操作、ドラッグ操作）、タップ／スライド判定部２１６でこれらの操作であるかどうかを判定し、その判定情報に基づいてＰＣ本体３において当該物体を所望の場所まで移動させることができる。また、操作面Ａには、スクロールバー領域が設けられており、そのスクロールバー領域で指を滑らせることにより（スクロール操作）、画面のスクロールを実現することができる。

上記構成を有するグライドポイント装置２の操作面Ａを照明する場合について説明する。まず、図１及び図２を用いて説明すると、多色光源１２ａ，１２ｂから発光された光は、バー導光体１１のそれぞれの端面１１ａ，１１ｂからバー導光体１１の内部に入射する。バー導光体１１内では、それぞれの単色光源１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂから出射された光が反射しながら伝搬する。バー導光体１１の側面１１ｄ側には、プリズムが形成されており、さらに上面及び底面はリフレクタ１４で覆われているので、側面１１ｄに到達した光はプリズムにより光路が変えられて側面１１ｃ方向（導光体１３方向）に向けられる。また、バー導光体１１の上面及び底面から出射された光はリフレクタ１４によりバー導光体１１内に戻される。バー導光体１１内に戻された光はさらにバー導光体１１内を伝搬し、プリズムにより光路が変えられて側面１１ｃ方向（導光体１３方向）に向けられる。このようにして、多色光源１２ａ，１２ｂから出射された光は、バー導光体１１から導光体１３の端面１３ｃを介して導光体１３内に入射される。

次いで、図５を用いて説明すると、バー導光体から端面２２ｂを介して入射された光は、導光体２２内を伝搬する。導光体２２内の光が伝搬してプリズム面２２ａに到達すると、下方に光路が向けられて反射板２５に到達する。そして、この光は反射板２５で反射して上方に向けられる。この光は、導光体１３を透過して平坦面２２ｃを介して上方（操作面Ａ側）に出射される。このようにして、バー導光体からの光は、導光体２２の端面２２ｂを介して導光体２２内に入射され、導光体２２内を伝搬した後に反射板２５で反射して操作面Ａに向う。これにより、操作面Ａが照明されることになる。なお、導光体２２のプリズム面２２ａに設けられたプリズムの底角は、上述したように多色光源からの光を操作面Ａ方向に向けることができれば特に制限はない。

上記グライドポイント装置２は、フロントライトＢを備えているので、すなわちセンサ２１上に照明装置が配置されており照明装置上に他の部材が配置されないので、照明装置の光を有効に操作面Ａの照明に使用することができる。また、センサ２１は照明装置の下方に配置されるので、センサ２１を透明材で構成する必要がなく、コスト面で有利となる。また、本発明に係るグライドポイント装置２においては、多色光源において、単色光源がバー導光体に関して対称な位置に配置されているので、左右対称のプリズムを有するバー導光体１１に左右対称の多色光源からの照明光を入光することにより、バー導光体内の光の反射、集光のバランス（同時点灯時の混色発光特性）が安定して発光品位が向上する。その結果、照明光の色調を良くすることができ、しかも照明光の輝度ムラを防止することができ、グライドポイント装置２の操作面Ａを高い発光品位で照明することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における構成部材や材料などについては一例であり、種々変更して実施することができる。上記実施の形態においては、多色発光照明装置がフロントライトである場合について説明しているが、本発明においては、多色発光照明装置がバックライトであっても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る多色発光照明装置を示す分解斜視図である。図１に示す多色発光照明装置のバー導光体を示す平面図である。図１に示す多色発光照明装置のバー導光体を示す平面図である。本発明の一実施の形態に係る多色発光照明装置のバー導光体の他の例を示す平面図である。本発明の一実施の形態に係る多色発光照明装置を備えたグライドポイント装置の概略構成を示す図である。図５に示すグライドポイント装置におけるＰＣ本体の内部構成を示す図である。図５に示すグライドポイント装置におけるセンサの内部構成を示す図である。

符号の説明

１多色発光照明装置
２グライドポイント装置
３ＰＣ本体
１１バー導光体
１１ａ，１１ｂ，１３ｃ，２２ｂ端面
１１ｃ，１１ｄ側面
１２ａ，１２ｂ多色光源
１３，２２導光体
１３ａ，１３ｂ主面
１４，２６リフレクタ
１５ＦＰＣ
１６，２４拡散板
１７，２５反射板
２１センサ
２２ａプリズム面
２７固定枠
３１，２１１制御部
３２，２１２インタフェース部
３３ＰＤ検知部
３４スクロール判定部
１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂ単色光源
２１３センサ基板
２１４縦電極制御部
２１５横電極制御部
２１６タップ／スライド判定部

Claims

座標指示体により操作される操作面と、前記操作面の下方に配置され前記操作面を照射する多色発光照明装置と、前記多色発光照明装置の下方に配置された静電容量式のセンサと、を有し、
前記多色発光照明装置は、
光を入射する一対の第１の端面と、光を出射する第１の側面と、前記第１の側面に対向して配置され、光を前記第１の側面に向ける左右対称形状のプリズムを有する第２の側面と、を有するバー導光体と、
前記一対の第１の端面近傍にそれぞれ配置された一対の多色光源と、
互いに対向する一対の主面及び前記第１の側面から出射された光を入射する第２の端面を有する導光体と、
前記導光体の一対の主面のうち前記センサ側に位置する一方の主面に設けられた反射板と、
前記導光体の前記一方の主面と対向する他方の主面に設けられた拡散板と、
を具備し、
前記一対の多色光源は、前記バー導光体の出射方向に配列した複数の単色光源をそれぞれ有し、前記一対の多色光源において同じ色の単色光源が前記バー導光体に関して対称な位置に配置され、前記導光体を介して前記座標指示体の座標位置を前記センサで検出すると共に、前記操作面を多色照光する座標入力装置。
前記導光体は、前記導光体を伝搬する光の光路を前記反射板に向けるプリズム面を有する請求項１に記載の座標入力装置。
前記バー導光体の前記第１の側面から出射された光は、前記第２の端面を介して前記導光体に入射し、前記導光体内を伝搬して前記プリズム面により前記反射板に到達して前記反射板に反射された後、前記導光体を透過して前記操作面に出射されることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。