JP4774716B2 - 情報表示装置、位置指示装置および位置検出システム - Google Patents

Description

本発明は、対話的操作や手書き入力操作が要求される場合に好適に用いることができる情報表示装置、位置指示装置および位置検出システムに関する。

液晶表示装置などの情報表示装置が広く利用されている。このような情報表示装置は、表示を構成する単位である画素を、１インチあたり７２個あるいは１インチあたり３００個というような高密度で、規則的に二次元配列したものであり、画素ごとに光変調を制御することにより、所望の表示を得るものである。近年、このような情報表示装置は小型化および高精細化が進み、印刷物のような表示が可能となってきている。
加えて、情報化の進展に伴い、このような情報表示装置において、表示に対する対話的操作や手書き入力操作を可能とすることが強く望まれている。このような要求に対しては、スタイラスペン等の指示位置を検出する位置検出装置が必要となる。この種の位置検出装置の例としては、下記の特許文献１に記載のように、表示画面の前面に抵抗膜を設けたり、あるいは、下記の特許文献２に記載のように、画面を透して電磁的に検出するといった方法が知られている。

特開平１１−２４２５６１号公報 特開２００２−２１５３１７号公報

しかしながら、このような位置検出装置は、表示体の表示面上への透明抵抗体の覆設や、電磁誘導コイルの形成などが必要であるため、表示品質の低下やコストアップを招いた。
本発明の目的は、前記したコストアップや表示品質の低下を招くことなく、対話的操作や手書き入力操作を行うことができる情報表示装置、位置指示装置および位置検出システムを提供することにある。

上記した課題を解決するために、本発明の情報表示装置は、複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を有する情報表示装置であって、前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の部分系列から割り当てられ、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の部分系列から割り当てられ、前記第１の部分系列及び前記第２の部分系列は、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない一の符号系列に含まれる、互いに重ならない部分系列であることを特徴とする。
また、本発明の情報表示装置は、複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を有する情報表示装置であって、前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の符号系列から割り当てられ、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の符号系列から割り当てられ、前記第１の符号系列及び前記第２の符号系列はそれぞれ、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない符号系列であり、各前記画素には、前記画素の９０度回転対称点を除く定位置に、前記表示面の外部から識別可能なパターンが形成されていることを特徴とする。
また、本発明の位置検出システムは、複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を有する情報表示装置と、前記表示面を外部から指示する位置指示装置とを備え、前記位置指示装置が指示する前記表示面上の指示位置を検出する位置検出システムであって、前記情報表示装置は、前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の部分系列から割り当てられ、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の部分系列から割り当てられ、前記第１の部分系列及び前記第２の部分系列は、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない一の符号系列に含まれる、互いに重ならない部分系列であり、前記位置指示装置は、前記指示位置周辺の前記画素の画像を入力する入力部と、前記画像から前記構造変調要素を抽出して、それぞれの前記画素に対応する符号を取得する符号取得部と、前記符号を復号して、前記表示面上における前記画素の配置位置を取得する位置取得部とを備えることを特徴とする。
また、本発明の位置指示装置は、複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を外部から指示する位置指示装置であって、前記表示面においては、前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の部分系列から割り当てられ、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の部分系列から割り当てられ、前記第１の部分系列及び前記第２の部分系列は、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない一の符号系列に含まれる、互いに重ならない部分系列であり、前記位置指示装置は、前記指示位置周辺の前記画素の画像を入力する入力部と、前記画像の中から前記符号化された情報を取得する符号取得部と、前記符号を復号して、前記画素の位置を取得する位置取得部とを備えることを特徴とする。
本発明の情報表示装置の他の態様は、複数の画素を周期的に配置して成る表示面を有する情報表示装置であって、前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の配置位置に基づく符号に応じて変化される所定の構造変調要素を有することを特徴とする。

本発明の情報表示装置では、前記構造変調要素は、前記構成部材に設けられた所定形状の位置、個数または出現する頻度であっても良い。
また、本発明の情報表示装置では、前記構造変調要素を有する前記構成部材は、前記画素の内部で通電する通電部材、前記内部で電気を絶縁する絶縁部材または前記内部で光の透過を遮蔽する遮蔽部材であっても良い。
加えて、本発明の情報表示装置の前記構成部材には、それぞれの前記画素を駆動する駆動素子を含み、前記構造変調要素は、それぞれの前記画素内における前記駆動素子の位置、または前記駆動素子の形状であっても良い。
この発明によれば、表示面の画素を構成する構成部材が有する構造変調要素は、この画素の配置位置に基いて変化されているため、表示面上の任意の位置において前記構造変調要素を調べることで、その配置位置に関する情報を得ることができる。従って、表示面上における位置を検出するための部材を、表示部に付設する必要が無いため、表示部の表示品質が劣化しないことに加えて、前記部材を敷設するコストが不要になる。

本発明の情報表示装置では、前記符号は、対応する前記画素の配置位置に基づいて、所定の符号系列から割り当てられることが好ましい。
この発明によれば、画素の配置位置を示す情報は、所定の符号系列から割り当てられているため、複数の画素からこの符号列を読取った後、所定の方法で復号すれば、画素の配置位置を示す情報を容易に取得できる。

本発明の情報表示装置では、前記符号系列は、規定された長さで区切った符号の並びが、いずれも一度しか出現しない符号系列であることが好ましい。
また、本発明の情報表示装置では、前記符号系列は、ＤｅＢｒｕｉｊｎ（デブルイン）系列またはＭ系列の部分列で構成されても良い。
この発明によれば、規定された長さで区切った同一の並びが一度しか出現しない符号系列であるため、符号系列と画素の配置位置とを一意に関連付けできる。

上記した課題を解決するために、本発明の位置検出システムは、複数の画素を周期的に配置して成る表示面を有する情報表示装置と、前記表示面を外部から指示する位置指示装置とを備え、前記位置指示装置が指示する前記表示面上の指示位置を検出する位置検出システムであって、前記情報表示装置は、前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の配置位置に基づいて変化される所定の構造変調要素を有し、前記位置指示装置は、前記指示位置周辺の前記画素の画像を入力する入力部と、前記画像から前記構造変調要素を抽出して、それぞれの前記画素に対応する符号を取得する符号取得部と、前記符号を復号して、前記表示面上における前記画素の配置位置を取得する位置取得部とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、情報表示装置の表示面上を移動する位置指示装置の指示位置は、表示部の表示品質を低下させることなく検出できる。

上記した課題を解決するために、本発明の位置指示装置は、自身の指示位置を示す符号を識別可能に付加された画素が周期的に配置されて成る表示面を外部から指示する位置指示装置であって、前記指示位置の周辺の前記画素の画像を入力する入力部と、前記画像の中から前記符号化された情報を取得する符号取得部と、前記符号を復号して、前記画素の位置を取得する位置取得部とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、位置指示装置は、表示面上の画素の位置を示す符号を取得し、復号して位置を取得するため、同一の方法で符号化された情報を備える表示体であれば、同一の方法で画素の位置を取得できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
（実施形態１）

図１は、本実施形態１に係る位置検出システムを構成する位置指示装置１０および情報表示装置２０の外観を示す斜視図である。この位置指示装置１０は外観視ペン形状で、円筒部１２は使用者に把持される。また、情報表示装置２０は、情報を表示する表示面２４と、この情報表示装置２０を操作する操作ボタン２２とを備える。これらの位置指示装置１０および情報表示装置２０は無線通信により接続可能で、表示面２４を位置指示装置１０の先端部１４が指示することで、先端部１４が指示した位置を含む所定の情報は、位置指示装置１０から情報表示装置２０に伝わる構成になっている。

（表示パネルの構成）
次に、情報表示装置２０の表示面２４を構成する表示パネル２００について概説する。図２は、表示パネル２００の一部の構成を示す概略構成図である。この表示パネル２００は、アクティブマトリックス方式のＴＦＴカラー液晶パネルであり、本実施形態１では、表示体として、この表示パネル２００を採用している。
この表示パネル２００は、複数の液晶セルで構成される画素２０５より成り、図示を略した上下２枚のガラス基板の間に挟持されるように形成される。即ち、下方のガラス基板上には、液晶の駆動素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１０と、一方の透明電極２２０Ａと、信号電極２３０と、走査電極２３５とが形成される。また、上方のガラス基板の、下方のガラス基板と対向する側には、ＲＧＢの各色で構成されたカラーフィルタ２５０と、各色が透過可能な開口部２７０を有すると共に、各色の境界部を遮蔽する遮蔽部材であるブラックマスク２６０と、他方の透明電極２２０Ｂとが形成される。そして、上記した透明電極２２０Ａ，２２０Ｂの間には、封入された液晶部材２４０が配置される。更に、それぞれのガラス基板の外側の面には、図示を略した偏光板が貼付される。
上記の構成により、ＲＧＢの内のどれかを表示する画素２０５が多数形成される。従って、前記したそれぞれのガラス基板上に、それぞれ異なる色の画素２０５を多数形成することに加えて、それぞれの画素２０５に配置された薄膜トランジスタ２１０を適切に制御して、液晶部材２４０の偏光性を選択的に制御することで、この表示パネル２００上に文字や画像を表示できる。

次に、ブラックマスク２６０について説明する。図３は、本実施形態１におけるブラックマスク２６０Ａを示す斜視図である。このブラックマスク２６０Ａは、例えば、クロム系の金属膜で構成され、前記したそれぞれの画素２０５に合わせて周期的な構造を有する。加えて、ブラックマスク２６０Ａは、画像の表示に直接的には関与しないため、画像の表示内容に拘らず、画素２０５の周囲にある格子状の構造物として、表示面上から容易に識別可能である。
本実施形態１において、このブラックマスク２６０Ａは、画素２０５の位置情報を含む構成部材であり、それぞれの開口部２７０の大きさが、直交する方向にそれぞれ２通りに変調された構造変調要素とされている。即ち、一方の方向（Ｘ方向）では、Ｘ０またはＸ１の２通りの寸法が採用されている。同様に、他方の方向（Ｙ方向）では、Ｙ０またはＹ１の２通りの寸法が採用されている。ここで、Ｘ０の寸法の場合を「０」という符号に割り付け、Ｘ１の寸法の場合を「１」という符号に割り付ける。同様に、Ｙ０の寸法の場合を「０」という符号に割り付け、Ｙ１の寸法の場合を「１」という符号に割り付ける。このように割り付けることで、それぞれの開口部２７０は、「０」と「１」の２値の符号を表現できることに加えて、隣接する複数の開口部２７０を組合わせることで、符号列を表現することができる。例えば図３では、Ｘ方向が「０」、Ｙ方向が「０」の開口部２７０Ａを起点として、Ｘ方向に隣接する４つの開口部（２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃ，２７０Ｄ）により、符号列「０１００」が表現されている。同様に、Ｙ方向に隣接する４つの開口部（２７０Ａ，２７０Ｅ，２７０Ｆ，２７０Ｇ）では、符号列「０１１１」が表現されている。

ここで、これらの符号列は、所定の規則に従い生成され、本実施形態１では次数４のＭ系列を採用している。ここでｎ次のＭ系列とは、先行するｎ個の符号の組み合わせから、次に続く符号を規則的に順次生成してできる符号系列のうち、符号の繰り返し周期（系列長）が事実上の最大値（２＾ｎ）−１（＾は冪号）になる系列として知られたものである。すなわち、このＭ系列に従い生成された符号列は、連続するｎ個の符号列の並びが、繰り返し周期の中にそれぞれ一度しか出現しないという性質を持つ。なお、Ｍ系列を生成するための規則は生成多項式と称される。
図４は、次数が４のＭ系列３００に基いて作成された符号列対応テーブル１７０Ａの一例を示す図である。この図によれば、例えば「０１００」の符号列は、「０００１」を初期値として３番目に出現することが一意に決まる。そこで、この符号列を、Ｘ座標値１７７Ａ上のＸ位置「Ｘ１２」に割り付ける。すなわち、ブラックマスク２６０ＡのＸ方向において、Ｘ位置「Ｘ１２」を起点とする連続位置（Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４，Ｘ１５）の画素のＸ方向の寸法が、符号列「０１００」になるように、それぞれの開口部２７０の寸法が、ブラックマスク２６０Ａの生成段階で決定される。同様にして、「０１１１」の符号列は、「１０１０」を初期値として４番目に出現することが一意に決まり、この符号列をＹ座標値１７８Ａ上のＹ位置「Ｙ１３」に割り当てる。すなわち、ブラックマスク２６０ＡのＹ方向において、Ｙ位置「Ｙ１３」を起点とする連続位置（Ｙ１３，Ｙ１４，Ｙ１５、Ｙ１６）の画素のＹ方向の寸法が、符号列「０１１１」になるように、それぞれの開口部２７０の寸法が、ブラックマスク２６０Ａの生成段階で決定される。

上記したように、ブラックマスク２６０Ａの開口部２７０に割り付けられた符号列は、符号列対応テーブル１７０Ａに従って作成されている。従って、ブラックマスク２６０Ａの任意の開口部２７０を起点とした符号列を読取れば、この符号列を符号列対応テーブル１７０Ａと照合することで、ブラックマスク２６０Ａ上でのＸ方向およびＹ方向の位置が判明する。
なお、本実施形態では、説明を容易にするため４次のＭ系列を用いて説明したが、１２次等の高次のＭ系列を採用し、抽出する符号列長もその次数にあわせて増加させることにより、実際的な適用が可能である。例えば１２次であれば、４０９５の独立した長さ１２の符号列を同様の方法で埋め込むことができるから、例えば、Ｘ方向に１６５３座標、Ｙ方向に２３３８座標といったＡ４サイズ２００ＤＰＩの大面積高分解能の位置検出にも充分対応できる。
なお、上述の説明では、符号列の代表する位置をその符号列の開始位置の画素としたが、符号列の中心位置の画素を代表するようにしても良いことはもちろんである。

なお、符号列を抽出する際に、Ｘ方向とＹ方向の区別や、「０１１１」の符号列に対する「１１１０」といった反転配置が問題となるが、本実施形態１のように、Ｘ方向とＹ方向の符号列を、ともに同じＭ系列の互いに重ならない部分系列から採用すれば、全ての符号列は、Ｘ方向またはＹ方向のいずれかにしか現れないことになるので、これらの判別が容易となる。加えて、本実施形態１のように、画素の一角に方向パターンがあるような場合には、常にこの方向パターンが左上等の定位置にくるように正置してから、符号列を抽出すれば問題なく、これらのいずれかを採用すれば事足りる。後者の方法により、Ｘ方向・Ｙ方向に同じ符号列の割り当てを許せば、より次数の小さいＭ系列で対応できる。
また、反転配置での抽出を排除する方法として、開口部２７０の寸法の変調を常に一定のエッジでのみ行う方法を採用しても良い。すなわち、例えば、Ｙ方向の変調を行う際に、常に図３における開口の奥側（方向パターン側）のエッジのみを移動させるようにする。このようにすれば、変調側のエッジは変調に対応して変化（Ｙ１００，Ｙ２００）するのに対し、他方のエッジの間隔は変調の有無に依らず一定（Ｙ１００）となる。従って、変調符号から符号列「００００」と「１１１１」を排除しておけば、両エッジを対象に間隔をテストすることにより、そのいずれか一方は必ず異なる間隔を含んでいることとなる。そこで、この異なる間隔を含んでいる方の符号列を採用することにより、符号列の正の並びを特定できることになる。他の方法として、符号効率が低下するものの、反転列が現れないような特殊な系列を採用することで対応することもできる。
尚、本実施形態１では、ブラックマスク２６０Ａの開口部２７０の大きさを構造変調要素に採用したが、これに代えて、ブラックマスク２６０Ａの所定部分の幅を採用することもできる。更に、各画素の境界部を遮蔽するブラックマスク２６０Ａに代えて、電極等の通電部材や絶縁膜等の絶縁部材のような表示パネル２００を構成する他の構成部材において構造変調要素を採用してもよい。
たとえば、ブラックマスクが不要な表示体や、反射型の表示体に適用する場合においては、信号電極・走査電極や画素電極の少なくとも一部を不透明にして、これら不透明部分の幅や画素における相対位置を構造変調要素に採用することができる。

（位置指示装置の構成）
次に、位置指示装置１０の機能構成を図５に示す。この位置指示装置１０は、位置情報検出部３０と、制御部４０と、記憶部５０と、通信部６０とを備える。位置情報検出部３０は、情報表示装置２０の表示面２４を指示する位置を検出して、位置に関する信号を制御部４０に送る。この位置情報検出部３０の詳細は、後述する。記憶部５０は、表示面２４で表示されている情報を記憶する。制御部４０は、位置情報検出部３０から送られる位置に関する信号に基き、先端部１４が指示する表示面２４の位置を算出すると共に、記憶部５０に記憶されている表示面２４での表示の情報を参照して、当該位置に予め割り付けられた動作を実行する。通信部６０は、制御部４０からの指示に従い、外部のネットワークや、情報表示装置２０と通信を行う。

図６は、位置情報検出部３０の機能構成を示す図である。この位置情報検出部３０は、入力部１１０と、符号取得部１２０と、位置取得部１５０と、出力部１８０とを備える。また、符号取得部１２０は、画像抽出部１３０と、符号変換部１４０とを有する。更に、位置取得部１５０は、符号列照合部１６０と、符号列対応テーブル１７０とを有する。
入力部１１０は、撮像手段１１５（図７）で撮像した表示面２４の所定の領域の画像を示す信号を入力して、符号取得部１２０に送る。符号取得部１２０は、前記画像の信号を処理することにより、所定の符号列に変換する。即ち、画像抽出部１３０は、前記画像の信号に対して、２値化処理やエッジ抽出処理等の画像処理を行うことで、所定の画像を抽出すると共に、抽出した画像から所定の構造変調要素を算出する。尚、本実施形態１において、所定の構成部材は、前記したブラックマスク２６０であり、構造変調要素は、ブラックマスク２６０の開口部２７０の寸法である。加えて、符号の並び順を特定するため、それぞれの開口部２７０のエッジ間の距離も算出する。
続いて、符号変換部１４０は、前記構造変調要素を所定の規則に従い、符号に変換する。本実施形態１では、開口部２７０の寸法を所定の値と比較した大小関係により、「０」または「１」の符号に変換する。ここで、所定の値は、ブラックマスク２６０の開口部２７０のそれぞれ取り得る寸法の略中心の値を採用する。このようにして取得された符号は、エッジ間の距離により、並び順が決定された後、位置取得部１５０に送られる。
位置取得部１５０は、複数の前記符号を並べた符号列を復号化して、表示面２４上での位置を取得する。即ち、符号列照合部１６０は、前記符号列を符号列対応テーブル１７０と照合する。この符号列対応テーブル１７０は、表示パネル２００の生成段階で用いた符号列対応テーブル１７０Ａ（図４）と同一であり、複数の符号列と、それぞれの符号列に対応する表示面２４上での位置を示す情報とが備わる。従って、前記照合により、前記符号列に対応した表示面２４上での位置を示す情報が取得できる。続いて、取得された位置を示す情報は、出力部１８０に送られた後、外部に出力される。

図７は、位置指示装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。この図７に示すように、位置指示装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４６、ＲＯＭ（Read Only Memory）４４、フラッシュメモリ５５、入出力Ｉ／Ｏ(Input Output)７０を備えて構成される。これらの各部は、バス４８で互いに信号を授受可能に接続されている。

ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４に格納された基本制御プログラムや、ＲＯＭ４４およびフラッシュメモリ５５に格納されたアプリケーションプログラムなどの各種プログラム及びデータを読み込み、それら各種プログラム及びデータをＲＡＭ４６内に設けられるワークエリアに展開実行して、位置指示装置１０が備える各部の制御を実行する。
入出力Ｉ／Ｏ７０には、撮像手段１１５と、無線通信手段６５とが接続されている。撮像手段１１５は、前記した入力部１１０を構成すると共に、先端部１４に配置され、位置指示装置１０が指示する表示面２４を拡大して撮像する。この撮像手段１１５は、例えばＣＣＤカメラを採用できる。無線通信手段６５は、通信部６０を構成する。この無線通信手段６５は、無線ＬＡＮ装置、赤外線通信装置等を採用できる。
なお、前記した各機能は、ＣＰＵ４２やＲＡＭ４６等からなるハードウェア資源と、ＲＯＭ４４やフラッシュメモリ５５に記憶されたソフトウェアとが有機的に協働することにより、それぞれの機能を実現している。

上記した構成において、使用者が情報表示装置２０の表示面２４を位置指示装置１０で指示することにより、指示した領域近傍の複数のブラックマスク２６０Ａを含む画像は、撮像手段１１５により撮像される。続いて、撮像された画像の中から、ブラックマスク２６０Ａの所定の位置を先頭として、直交する方向にそれぞれ４つのブラックマスク２６０Ａが選択され、それぞれのブラックマスク２６０Ａの開口部２７０が画像抽出部１３０により抽出されると共に、それぞれの開口部２７０の寸法と所定のエッジ間の距離が計測される。そして、それぞれの寸法は、符号変換部１４０で所定の値と比較され、「０」と「１」の符号列に変換される。加えて、それぞれのエッジ間の距離から、符号列の並び順が決定される。このようにして、変換された符号列は、符号列対応テーブル１７０Ａで照合され、Ｘ方向とＹ方向の位置が取得される。ここで、ブラックマスク２６０Ａの開口部２７０は、それぞれの画素２０５が形成される位置であるため、ブラックマスク２６０Ａ上での位置が検出できれば、表示面２４上における位置指示装置１０の指示位置も一意に決まる。以上の方法により、表示面２４上の位置指示装置１０の任意の位置を検出できる。
なお、上述の説明では、符号列の代表する位置をその符号列の開始位置の画素としたが、符号列の中心位置の画素を代表するようにしても良いことはもちろんである。
さらには、画素単位の位置取得に加えて、画素の周期の範囲内での位置シフトの検出を組み合わせれば、さらに高分解能の位置取得も可能である。
また、符号列の照合には、テーブルを参照する代わりに、Ｍ系列の生成多項式と系列初期値を共有し、得られた配列を初期値として、系列初期値が現れるまでの生成数から位置を得る方法を採用しても良い。

以上、述べたような実施形態１によれば、次のような効果がある。
（１）ブラックマスク２６０Ａに割り付けられた符号列は、Ｍ系列に従うため、一つの符号の並びは一度しか現れない。従って、この性質を利用して、位置指示装置で撮像された表示面２４の部分画像から抽出される画素配列の位置を確定することができる。すなわち、ブラックマスク２６０Ａの製造時の寸法を工夫するのみで、格段のコストを要することなく、表示面２４に位置検出の機能を備えることができる。
（実施形態２）

次に、本発明の実施形態２について、図８および図９を参照して説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一な部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図８は、本実施形態２において、画素２０５の位置情報を含む構成部材であるブラックマスク２６０Ｂを示す斜視図である。前記した実施形態１では、構造変調要素として開口部２７０の寸法を採用したが、本実施形態２においては、構造変調要素は、互いに直交する開口部２７０のエッジ部に、それぞれ付加した変形部（２９０，２９５）の位置を採用する。また、前記した実施形態１では、構造変調要素は、「０」および「１」の２値を採用したが、本実施形態２では、４値の構造変調要素を採用する。即ち、Ｘ方向に対しては、一方の変形部２９５の位置は、一方のエッジ側（２９５Ａ）、中央部（２９５Ｂ）または他方のエッジ側（２９５Ｃ）である場合に加えて、変形部２９５が存在しない場合の何れかである。従って、それぞれの場合について、符号を「１」、「２」、「３」および「０」に割り付ける。同様にして、Ｙ方向に対しても、他方の変形部２９０の位置は、一方のエッジ側（２９０Ａ）、中央部（２９０Ｂ）または他方のエッジ側（２９０Ｃ）である場合に加えて、変形部２９０が存在しない場合の何れかである。従って、それぞれの場合について、符号を「１」、「２」、「３」および「０」に割り付ける。

次に、ブラックマスク２６０Ｂの符号列について説明する。前記した実施形態１では、符号列をＭ系列３００に基いて生成したが、本実施形態２では、ＤｅＢｒｕｉｊｎ系列３１０に基き生成する。このＤｅＢｒｕｉｊｎ系列３１０は、位数および次数が任意の自然数に対して生成可能である。加えて、このＤｅＢｒｕｉｊｎ系列３１０に基いて生成された符号列は、連続する次数の長さで区切ると、１つの並びは一度しか出現しないことが知られている。定義によれば、前述のＭ系列は、位数２のＤｅＢｒｕｉｊｎ系列から「０」のみの配列を排除した部分列である。Ｍ系列の最大長の「０」の並びにもう一つの「０」を加えることにより、位数２のＤｅＢｒｕｉｊｎ系列が得られることから、これらは本発明への適用に際しては、実質的に同種の性質をもつ。
図９は、位数４、次数（長さ）２のＤｅＢｒｕｉｊｎ系列３１０に基き作成された符号列対応テーブル１７０Ｂの一例を示す図である。前記した実施形態１では、１つの符号列対応テーブル１７０の符号列を２分割して、Ｘ方向およびＹ方向に振り分けたが、本実施形態２では、同一の符号列をＸ方向およびＹ方向に対して割り付ける。例えば、「３１」の配列は、Ｘ座標値１７７Ｂでは「Ｘ２３」を示すと共に、Ｙ座標値１７８Ｂでは「Ｙ２３」を示す。このような場合、位置指示装置１０で取得した符号列に対してＸ方向またはＹ方向の判別が必要であり、本実施形態２では、薄膜トランジスタ２１０を遮蔽するようにブラックマスク２６０Ｂに形成される遮蔽パターン２８０（図２）を方向パターンとして検出し判定すればよい。

以上、述べたような実施形態２によれば、次のような効果がある。
（１）各画素に割り当てられる符号の位数を増やすことにより、より少ない隣接画素で必要な符号列を確保できるため、検出対象となる画素の範囲をより小さくすることができる。
例えば、本実施例と同様の位数４のＤｅＢｒｕｉｊｎ系列を用いれば、４０９６個の独立した次数（長さ）６の符号列を埋め込むことができる。すなわち、隣接する６個の範囲を検出することで、Ｘ方向・Ｙ方向を区別しながら、Ｘ方向に１６５３座標、Ｙ方向に２３３８座標といったＡ４サイズ２００ＤＰＩの大面積高分解能の位置検出に対応できる。（実施形態３）

次に、本発明の実施形態３について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、実施形態３の表示パネル２００を、表示体側から所定の波長の光で観察した場合の画像である。ここで、所定の波長の光は、例えば赤外光を採用できる。前記した実施形態１および実施形態２では、画素２０５の配置位置に関する情報を含む構成部材としてブラックマスク２６０を採用したが、本実施形態３では、薄膜トランジスタ２１０を採用し、薄膜トランジスタ２１０を形成する位置を符号に応じて変化させると共に、その位置を、他の構造物を透過する赤外光等で表示体側から検出可能とする。即ち、それぞれの画素２０５内に形成される薄膜トランジスタ２１０と、信号電極２３０および走査電極２３５との相対的な位置を構造変調要素とする。例えば、Ｘ方向に対しては、薄膜トランジスタ２１０と走査電極２３５とが接する場合を「０」に割り付ける。また、薄膜トランジスタ２１０と走査電極２３５とが離れている場合を「１」に割り付ける。同様にＹ方向に対しては、薄膜トランジスタ２１０と信号電極２３０とが接する場合を「０」に割り付ける。また、薄膜トランジスタ２１０と信号電極２３０とが離れている場合を「１」に割り付ける。ここで、薄膜トランジスタ２１０とそれぞれの電極を離して形成する場合、それぞれ補助配線２１５が必要になるため、薄膜トランジスタ２１０の位置を検出することに代えて、補助配線２１５の個数や出現の頻度を検出しても良い。
図１１は、長さが４のＭ系列３００に基き作成された符号列対応テーブル１７０Ｃの一例を示す図である。このＭ系列３００Ｃは、図４のＭ系列３００と同様であるが、符号列対応テーブル１７０Ｃを構成する符号列１７６Ｃは、図４の符号列１７６Ａの中から、反転符号を除外した特殊な系列で構成される。
以上、述べたような実施形態３によれば、次のような効果がある。
（１）アクティブマトリクス型の表示体において、ブラックマスクを用いない場合においても適用できる。
（２）符号列対応テーブル１７０Ｃを構成する符号列１７６Ｃは，反転符号を除外した構成であるため、符号列１７６Ｃの正逆方向の並び順を、構成部材の位相を示す情報で決定する処理が不要である。従って、位置の検出を効率的に処理できる。
（実施形態４）

次に、本発明の実施形態４について、図１２を参照して説明する。図１２は、実施形態３と同様に、実施形態４の表示パネル２００を、表示体側から観察した場合の画像である。本実施形態４では、画素２０５の配置位置に関する情報を含む構成部材として、表示パネル２００に対して付加したマスク部２８５を採用する。即ち、画素２０５内におけるマスク部２８５の相対位置を構造変調要素として、このマスク部２８５の位置を表示体側から検出する。また、符号列としては、位数２のＤｅＢｒｕｉｊｎ系列を採用する。
これらのマスク部２８５は、特定の波長や偏光状態の光のみを反射するようにすることもできる。
以上、述べたような実施形態４によれば、次のような効果がある。
（１）製造された表示パネル２００の表示面上に、マスク部２８５を印刷したシートを貼付したり、インクジェット等のプリントプロセスでマスク部２８５を描画できるため、表示パネル２００の製造プロセスでマスク部を作り込む必要がなく、既存の表示パネルに対しても、本発明を追加適用することができる。
（２）前記マスク部２８５に、波長・偏光選択性を持たせれば、表示パネル２００で表示する画像に対して、影響を与えない。

以上、本発明を図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、以下に述べるような変形例も想定できる。
（１）位置指示装置１０は、情報表示装置２０側で用いたＭ系列３００の符号列対応テーブル１７０Ａと同一のテーブルを備えることに代えて、Ｍ系列３００の生成するパターンを一意に決める生成多項式および初期値の情報を備え、所定のパターンが現れるまで生成数を数えることにより、相対的な位置を求めても良い。
（２）情報表示装置２０側に、Ｍ系列等の生成多項式を表示するパラメータ表示部を設けておき、位置指示装置１０ではこのパラメータ表示部から情報を得ることにより、様々な分解能・大きさの表示面を持つ情報表示装置２０にも対応することができる。
（３）表示体は、アクティブマトリックス方式のＴＦＴカラー液晶パネルに限らず、ＭＩＭ方式の液晶でも良い。また、駆動方式は、アクティブマトリックス方式に限定されず、単純マトリクス方式でも良い。更に、画素を制御して表示する表示体であれば、構造変調要素を適切に選択することにより、どのような表示体も採用できる。
（４）撮像手段１１５が撮像する画像は、光による画像に限らず、光の帯域以外の波長を有する電磁波や超音波の反射により得られる画像でも良い。
（５）同一の配列のみならず、所定のハミング距離より近接した配列が現れないような系列を採用することにより、検出値のエラー訂正を行えるようにすることもできる。

本発明の実施形態１に係る位置検出システムを構成する位置指示装置および情報表示装置の外観を示す斜視図。 実施形態１に係る表示パネルの一部を示す概略構成図。 実施形態１に係るブラックマスクを示す斜視図。 実施形態１に係る符号列対応テーブルの一例を示す図。 実施形態１に係る位置指示装置の機能構成を示す図。 実施形態１に係る位置検出部の機能構成を示す図。 実施形態１に係る位置指示装置のハードウェア構成を示すブロック図。 実施形態２に係るブラックマスクを示す斜視図。 実施形態２に係る符号列対応テーブルの一例を示す図。 実施形態３に係る表示パネルを観察した画像を示す図。 実施形態３に係る符号列対応テーブルの一例を示す図。 実施形態４に係る表示パネルを観察した画像を示す図。

符号の説明

１０…位置指示装置、１４…先端部、２０…情報表示装置、２２…操作ボタン、２４…表示面、３０…位置検出部、４０…制御部、４２…ＣＰＵ、４４…ＲＯＭ、４６…ＲＡＭ、４８…バス、５０…記憶部、５５…フラッシュメモリ、６０…通信部、６５…無線通信手段、７０…入出力Ｉ／Ｏ、１１０…入力部、１１５…撮像手段、１２０…符号取得部、１３０…画像抽出部、１４０…符号変換部、１５０…位置取得部、１６０…符号列照合部、１７０…符号列対応テーブル、１７６…符号列、１７７…Ｘ座標値、１７８…Ｙ座標値、１８０…出力部、２００…表示パネル、２０５…画素、２１０…薄膜トランジスタ、２１５…補助配線、２２０…透明電極、２３０…信号電極、２３５…走査電極、２４０…液晶部材、２５０…カラーフィルタ、２６０…ブラックマスク、２７０…開口部、２８０…遮蔽パターン、２８５…マスク部、２９０，２９５…変形部、３００…Ｍ系列、３１０…ＤｅＢｒｕｉｊｎ系列。

Claims (9)

1. 複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を有する情報表示装置であって、
   前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、
   前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の部分系列から割り当てられ、
   前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の部分系列から割り当てられ、
   前記第１の部分系列及び前記第２の部分系列は、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない一の符号系列に含まれる、互いに重ならない部分系列であることを特徴とする情報表示装置。
2. 複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を有する情報表示装置であって、
   前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、
   前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の符号系列から割り当てられ、
   前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の符号系列から割り当てられ、
   前記第１の符号系列及び前記第２の符号系列はそれぞれ、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない符号系列であり、
   各前記画素には、前記画素の９０度回転対称点を除く定位置に、前記表示面の外部から識別可能なパターンが形成されていることを特徴とする情報表示装置。
3. 請求項１又は２に記載の情報表示装置において、
   前記構造変調要素は、前記構成部材の所定部分の幅、または所定部分の間隙の長さであることを特徴とする情報表示装置。
4. 請求項１又は２に記載の情報表示装置において、
   前記構造変調要素は、前記構成部材に設けられた所定形状の位置、個数または出現する頻度であることを特徴とする情報表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報表示装置において、
   前記構造変調要素を有する前記構成部材は、前記画素の内部で通電する通電部材、前記内部で電気を絶縁する絶縁部材または前記内部で光の透過を遮蔽する遮蔽部材であることを特徴とする情報表示装置。
6. 請求項１又は２に記載の情報表示装置において、
   前記構成部材には、それぞれの前記画素を駆動する駆動素子を含み、
   前記構造変調要素は、それぞれの前記画素内における前記駆動素子の位置、または前記駆動素子の形状であることを特徴とする情報表示装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の情報表示装置において、
   前記符号系列は、ＤｅＢｒｕｉｊｎ（デブルイン）系列またはＭ系列の部分列で構成されることを特徴とする情報表示装置。
8. 複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を有する情報表示装置と、前記表示面を外部から指示する位置指示装置とを備え、前記位置指示装置が指示する前記表示面上の指示位置を検出する位置検出システムであって、
   前記情報表示装置は、
   前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、
   前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の部分系列から割り当てられ、
   前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の部分系列から割り当てられ、
   前記第１の部分系列及び前記第２の部分系列は、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない一の符号系列に含まれる、互いに重ならない部分系列であり、
   前記位置指示装置は、
   前記指示位置周辺の前記画素の画像を入力する入力部と、
   前記画像から前記構造変調要素を抽出して、それぞれの前記画素に対応する符号を取得する符号取得部と、
   前記符号を復号して、前記表示面上における前記画素の配置位置を取得する位置取得部とを備えることを特徴とする位置検出システム。
9. 複数の画素が、第１の方向、及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って周期的に配置されて成る表示面を外部から指示する位置指示装置であって、
   前記表示面においては、前記表示面の外部から識別可能な、前記画素の少なくとも一部の構成部材が、それぞれの画素の前記第１の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第１の構造変調要素と、前記第２の方向についての配置位置に基づく符号に応じて変化される第２の構造変調要素と、を有し、
   前記第１の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第１の方向についての配置位置に基づいて、第１の部分系列から割り当てられ、
   前記第２の方向についての配置位置に基づく符号は、対応する前記画素の前記第２の方向についての配置位置に基づいて、第２の部分系列から割り当てられ、
   前記第１の部分系列及び前記第２の部分系列は、規定された長さで区切った符号の並びがいずれも一度しか出現しない一の符号系列に含まれる、互いに重ならない部分系列であり、
   前記位置指示装置は、
   前記指示位置周辺の前記画素の画像を入力する入力部と、
   前記画像の中から前記符号化された情報を取得する符号取得部と、
   前記符号を復号して、前記画素の位置を取得する位置取得部とを備えることを特徴とする位置指示装置。

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