JP5467372B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関し、特に、入力用画像を表示する透明な表示パネルを含む入力装置に関する。

従来から、表示装置の分野においては、表示機能に加え、入力機能をも兼ね備えたタッチパネル等の表示装置が普及している。

かかる表示装置において、液晶表示パネルと、結像光学系を有する撮像部と、液晶表示パネルの観察者側へ、波長が赤外領域にある検出光を出射する検出光源部と、バックライト装置とを備え、バックライト装置は、光源と光学層とを備え、液晶表示パネルとの間に空間が存在するように配置された液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の液晶表示装置では、バックライト装置で液晶表示パネルに表示用の画像を表示するとともに、検出光源部と撮像部で入力時のタッチ位置を示す画像の取り込みを行う。つまり、検出光源部は、液晶表示パネルの表示領域の周辺に、表示領域のいずれかの辺に沿って、表示領域を囲むように配置されている。撮像部は、バックライト装置の内部に配置され、観察者側から液晶表示パネルと結像光学系を通過する検出光を受光して、液晶表示パネルの観察者側における状態を撮像する。また、光学層における撮像部に受光される検出光の光学的経路と重なる領域には、検出光を透過させる蛍光部材を設けておき、励起光を吸収して可視光を発する構成としている。このような構成により、撮像部の外部からの視認を抑制し、高画質な表示画像を得ることができるようにしている。
特開２００７−１８７７５３号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、検出光源部が、液晶表示パネルの観察者側周囲から検出光を出射するため、検出光源部に対して同じ光学的軌道を有する内側の指等が、外側の同じ光学的軌道を有する指等により遮蔽されるという問題があった。つまり、複数の指等による多点入力を行う場合に、検出光を照射できない被写体が存在し、総ての操作点の画像を取り込めず、多点入力に対応できないという問題があった。

そこで、本発明は、多点入力を検出できる入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る入力装置の一態様は、入力用画像を表示する表示パネルと、
該表示パネルより上方に設置され、前記入力用画像を透過させるとともに、赤外線が伝搬可能な材質で構成された入力板と、
該入力板に接触して設置され、該入力板に接触面から赤外線を入射する赤外線入射手段と、
前記表示パネルよりも下方に設けられた支持板と、
前記入力板に、接触による入力があったときに発生する前記赤外線の拡散光を、前記入力板よりも下方で検出する赤外線検出手段と、を含み、
前記入力板は、アクリル板又はクリスタルガラスであり、
前記支持板は、ガラス板であることを特徴とする。

本発明によれば、多点入力を高精度に検出することができる。

本発明の実施例１に係る入力装置の概略構成を示した分解斜視図である。 実施例１に係る入力装置の１本の赤外線の軌道を抜き出した原理説明図である。 赤外線の伝搬の様子を、図２Ａよりも実際の状態に近付けた原理説明図である。 入力板の裏面側から撮像した画像の例を示した図である。 参考例として、従来の入力機能を備えた液晶表示装置の一例を示した図である。 実施例１に係る入力装置の概略断面構成の一例を示した図である。 実施例１に係る入力装置の側断面図の一例である。 赤外線発光ダイオードがアクリル板の設けられた状態を示した図である。 赤外線発光ダイオード駆動回路上の赤外線発光ダイオードを示した図である。 光学的接触が得られない赤外線発光ダイオードを示した図である。 図７とは別の態様の赤外線発光ダイオードの設置形態を示した図である。 実施例１に係る入力装置において赤外線カメラを４個設けた状態を示した図である。 実施例１に係る入力装置において赤外線カメラを１６個設けた状態を示した図である。 本実施例に係る入力装置の入力板の変形例を示した図である。 赤外線検出手段を表示パネルに設けた例を示した図である。 本実施例に係る入力装置のシステム構成の一例を示した図である。 アクリル板と赤外線カメラの視野との関係の一例を示した図である。 赤外線カメラのレンズの歪みの説明図である。 レンズの歪みによる画像の歪みの較正を説明する図である。 境界領域における映像信号の信号強度を模式的に示した図である。 本実施例に係る入力装置をテーブルインターフェースとして構成した例を示した図である。 実施例２に係る入力装置の断面構成の一例を示した図である。 実施例３に係る入力装置の断面構成の一例を示した図である。 実施例４に係る入力装置の断面構成の一例を示した図である。 実施例５に係る入力装置の全体構成の一例を示した図である。 実施例６に係る入力装置の全体構成の一例を示した図である。 実施例６に係る入力装置の駆動動作の一例を示した図である。 実施例７に係る入力装置の全体システム構成の一例を示した図である。 実施例７に係る入力装置のトリガ信号の出力タイミングの一例を示した図である。

１０ 表示パネル
１０ａ 液晶パネル
１１、１３ ガラス基板
１２ 液晶層
１４、７５ 拡散フィルム
１５ 画素
１６、１７、１８、１９ セル
２０ 入力板
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ アクリル板
２１ 保護フィルム
２２ 穴
２３ ミラー
３０ 赤外線入射手段
３０ａ、７９、１９３ 赤外線発光ダイオード
３１ 赤外線発光ダイオード駆動基板
３２ 透明ボンド
４０ 支持ガラス板
５０、５１、５２ 偏光板
６０ 赤外線検出手段
６１ 赤外線カメラ
６２ レンズ
６３ フィルタ
６４ 固体撮像素子
６５ カメラケース
６６ 赤外線センサ
７０ バックライト
７１ シャーシ
７２ 蛍光管
７３、９０ 反射板
７４ 拡散板
７６ フレーム
７７ 開口
７８ 白色発光ダイオード
８０ スペーサ
１００ ケーシング
１１０ 制御手段
１２０ 反転手段
１３０ 変調手段
１５０〜１５６ 入力装置
１７０ テーブルインターフェース
１７１ テーブル
１９０、１９０ａ 指
１９１ ペン
１９２ ポインタ
１９４ ＱＲコード

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施例１に係る入力装置１５０の概略構成を示した分解斜視図である。図１において、実施例１に係る入力装置１５０は、表示パネル１０と、入力板２０と、赤外線入射手段３０と、赤外線検出手段６０とを備える。

表示パネル１０は、入力用画像を表示する手段である。表示パネル１０の画面に、種々の操作用のボタン等の入力用画像が表示され、操作者は、表示された入力用画像を指やペン等で接触することにより、種々の操作入力を行う。図１においては、操作者が、指１９０で入力用画像を接触することにより、入力操作が行われる例が示されている。

表示パネル１０は、種々の表示パネル１０を適用することができるが、例えば、液晶パネルが適用されてもよい。表示パネル１０に液晶パネルを適用した場合には、入力装置１５０は、更に、バックライト７０を備えてよい。バックライト７０は、シャーシ７１と、蛍光管７２と、拡散板７４とを備える。

入力板２０は、操作者が入力操作を行う板状の部材である。入力板２０は、表示パネル１０よりも上方に設けられ、表示パネル１０で表示された入力用画像を透過表示する。よって、入力板２０は、透過性を有する透明部材で構成される。入力板２０は、赤外線が伝搬可能な材質で構成される。入力板２０は、透過性を有するとともに、赤外線が伝搬可能であれば、種々の部材が適用されてよいが、例えば、アクリル板やクリスタルガラスが適用されてもよい。

赤外線入射手段３０は、入力板２０の側面から、入力板２０に赤外線を入射する手段である。実施例１に係る入力装置１５０においては、赤外線３５を入力板２０に側面から入射する。そして、入力板２０内を伝搬する赤外線３５の、入力操作により拡散される拡散光を検出することにより、入力操作があったことを認識して検出する。よって、そのような、赤外線３５を用いた入力操作の検出を行うため、赤外線３５を入力板２０に入射する赤外線源として、赤外線入射手段３０を備える。赤外線入射手段３０は、入力板２０に側面から赤外線３５を入射できる手段であれば、種々の手段を用いてよいが、例えば、赤外線発光ダイオードが用いられてもよい。

赤外線検出手段６０は、赤外線を検出する手段であり、入力板よりも下方に設置される。本実施例に係る入力装置１５０においては、指１９０等の接触により、入力板２０から拡散してくる赤外線３５の拡散光を検出する。そして、かかる赤外線３５の拡散光の検出により、入力板２０への操作者の入力位置を検出する。赤外線検出手段６０は、赤外線３５を検出できる種々の検出手段が適用されてよいが、例えば、赤外線カメラ６１等の赤外線撮像手段が適用されてもよい。入力板２０の画像を裏面から撮像することにより、指１９０が接触している画像を取得し、指１９０の位置を認識することができる。

なお、赤外線検出手段６０に赤外線カメラ６１が適用された場合には、赤外線カメラ６１は、赤外線３５のみを透過し、他の可視光等を透過しないフィルタ６３を備えていてよい。これにより、可視光等の赤外線以外の光との干渉無く、入力板２０に入射された赤外線３５の拡散光のみを検出して撮像することができ、高精度な入力位置の検出を行うことができる。

バックライト７０は、液晶パネル１０を裏面から可視光を照射し、液晶パネル１０の表面に画像を視認可能にする手段である。バックライト７０は、例えば、シャーシ７１と、蛍光管７２と、拡散板７４とを備えてよい。シャーシ７１上に備えられた蛍光管７２を点灯させて可視光を発射させ、拡散板７４で発射した可視光を均一化し、液晶パネル１０を裏面から照射する。これにより、液晶パネル１０上に、ムラの無い入力用画像を表示することが可能となる。

赤外線検出手段６０は、図１に示すように、バックライト７０の内部に設けられてもよい。表示パネル１０が液晶パネルであり、バックライト７０が設けられる場合には、赤外線検出手段６０を、バックライト７０内に設けることにより、赤外線検出手段６０を設けるスペースを節約することができる。

なお、表示パネル１０が、プラズマディスプレイパネルや、有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の自発光型の表示パネル１０の場合には、バックライト７０は不要である。この場合には、赤外線検出手段６０は、表示パネル１０の画素を構成するセル内に設けられたり、背面シャーシ等に設けられたりしてよい。

図２Ａ及び図２Ｂは、実施例１に係る入力装置１５０の入力操作の検出原理について説明するための図である。図２Ａは、１本の赤外線３５の軌道を抜き出して示した原理説明図である。図２Ａにおいて、入力板２０の側面から、赤外線入射手段３０により、赤外線３５が入射されており、入力板２０の内部で、反射と透過を繰り返して伝搬してゆく状態が示されている。図２Ａにおいて、実線が反射光であり、破線が透過光を示している。指１９０のある位置は、透過光が指１９０により遮蔽され、下向きの透過光の強度が強くなって下方に透過している。このように、指１９０が置かれた場所では、赤外線３５の伝搬の仕方が、指１９０が置かれていない場所と異なる。よって、この赤外線３５の透過光の乱れ、つまり拡散光を検出することにより、指１９０の存在を検出することができる。

図２Ｂは、赤外線３５の伝搬の様子を、図２Ａよりも実際の状態に近付けて示した原理説明図である。図２Ｂにおいて、赤外線入射手段３０として、赤外線発光ダイオード３０ａが用いられ、入力板２０として、アクリル板２０ａが用いられている。アクリル板２０ａの側面に、赤外線発光ダイオード３０ａが取り付けられている。そして、アクリル板２０ａの側面から、赤外線３５が入射されている。アクリル板２０ａに入射された赤外線３５は、種々の方向に反射しながらアクリル板２０ａ内を進行してゆく。このとき、指１９０等がアクリル板に当たると、その箇所の赤外線３５が拡散され、アクリル板２０ａの下方面から見たとき、接触した部分だけが丸く見える状態となる。これを、例えば赤外線カメラ６１等の赤外線検出手段６０で撮影し、光って見える部分を認識させることで、指１９０の認識を行うことができる。

図３は、赤外線カメラ６１等の赤外線検出手段６０により、入力板２０の裏面側から撮像した画像の例を示した図である。実際には、赤外線入射手段３０は撮影されないが、理解の容易のために、併せて図示している。赤外線入射手段３０により、入力板２０内に赤外線３５が入射され、アクリル板２０ａ内をランダムに反射拡散して伝搬することでアクリル板２０ａ内は赤外線で十分に満たされて、アクリル板２０ａ内の赤外線は一様な状態となっている。このとき指１９０等の接触があった箇所では、赤外線３５の拡散／散乱が発生し、指１９０等の接触があった箇所の光が強くなり丸い形状として撮像される。図３において、指１９０は４本、つまり４個の丸い形状が撮像されているが、本実施例に係る入力装置１５０においては、このような多点の接触による入力を検出することができる。これは、入力板２０内のあらゆる場所が十分に赤外線３５で満たされ、入力板２０上で接触があった任意の箇所で、他の接触点からの影響を受けることなく拡散が発生し、完全に２次元上の点として、指１９０等の接触を撮像検出することができるからである。

図４は、比較参考例として、従来の入力機能を兼ね備えた液晶表示装置の一例を示した図である。液晶パネル２１０より上方の周囲に、赤外線発光手段２３０が設けられ、内側の表示領域に向けて赤外線を発光している。つまり、空気中を赤外線が伝搬している。この場合、指１９０が外側にあったときに、それよりも内側の指１９０ａは、影になってしまい、赤外線が照射されない状態となる。このような、赤外線が遮蔽される箇所があると、正確な多点検出を行うことができない。

一方、図１乃至図３において説明したように、実施例１に係る入力装置１５０は、影が生じるおそれのない入力板２０の内部を赤外線３５が伝搬するので、多点の接触による入力があっても、それらの総てを正確に検出することができる。

図５は、実施例１に係る入力装置１５０の概略断面構成の一例を示した図である。図５においては、表示パネル１０に液晶パネル１０ａが適用され、入力板２０にアクリル板２０ａが適用され、赤外線検出手段６０に赤外線カメラ６１が適用された例が示されている。

図５に係る入力装置１５０は、液晶パネル１０ａと、アクリル板２０ａと、赤外線発光ダイオード３０ａと、支持ガラス板４０と、偏光板５１、５２と、赤外線カメラ６１と、バックライト７０とを備える。

液晶パネル１０ａは、上面ガラス基板１１と、液晶層１２と、下面ガラス基板１３とを備える。上面ガラス基板１１と下面ガラス基板１３との間に、液晶層１２が支持されている。上面ガラス基板１１、下面ガラス基板１３は、例えば、０．７〔ｍｍ〕程度の厚さであってもよく、液晶パネル１０ａの全体としては、２〔ｍｍ〕程度の厚さであってもよい。

アクリル板２０ａは、液晶パネル１０ａよりも上方に設けられ、側面に赤外線発光ダイオード３０ａを備える。アクリル板２０ａは、透明であり、赤外線３５を伝搬する性質を有する。また、アクリル板２０ａは、安価に入手可能であるので、入力装置１５０のコスト低減にも寄与できる。

アクリル板２０ａは、例えば、３〜５〔ｍｍ〕程度の厚さで形成されてもよい。直方形形状の赤外線発光ダイオード３０ａの上面の長方形の辺の長さが、３〜５〔ｍｍ〕程度の場合が多いので、アクリル板２０ａは、赤外線発光ダイオード３０ａを側面に設置することが可能な、適切な厚さに設定されてよい。

アクリル板２０ａは、単独では非常に柔らかく、指１９０等の接触があり、圧力が加わったときに、下方に沈んで変形する状態となり得るので、支持ガラス板４０を下方に備えてよい。

赤外線発光ダイオード３０ａは、アクリル板２０ａの側面に設けられるが、光学的距離がゼロとなるように、光学的接触を保って設置されることが好ましい。つまり、赤外線発光ダイオード３０ａは、アクリル板２０ａの側面を接触面として、接触面である側面から赤外線を入射することが好ましい。また、赤外線発光ダイオード３０ａは、アクリル板２０ａの側面に、所定間隔を有して、複数個設けられてもよい。複数個設置することにより、アクリル板２０ａ内に均一に赤外線３５を入射させることができる。かかる観点から、赤外線発光ダイオード３０ａは、アクリル板２０ａの複数側面に設けることが好ましく、理想的には、４面総てに設けることが好ましい。

支持ガラス板４０は、上述のように、入力板２０に、アクリル板２０ａのような柔軟な素材が用いられた場合に、入力装置１５０の入力操作面としての強度が不足する場合が考えられるので、十分な強度を確保すべく設けられる。よって、支持ガラス板４０は、アクリル板２０ａを下方から支持する。図５においては、支持ガラス板４０は、液晶パネル１０を介して、下方からアクリル板２０ａを補強している。また、支持ガラス板４０は、下方からはバックライト７０からの光を透過し、上方からはアクリル板２０ａからの赤外線３５を透過する必要があるので、透明なガラスで構成される。

なお、最上面のアクリル板２０ａから最下面の支持ガラス板４０までは、一体的に構成される。

赤外線カメラ６１は、入力板２０であるアクリル板２０ａに接触により入力された指１９０等を撮像するための手段である。赤外線カメラ６１は、アクリル板２０ａより下方に配置されるが、上述のように、アクリル板２０ａから支持ガラス板４０までは一体形成されるので、支持ガラス板４０よりも更に下方に配置される。支持ガラス板４０と赤外線カメラ６１の間隔は、例えば、２０〜２５〔ｃｍ〕程度であってもよい。この距離は、赤外線カメラ６１が撮像できる範囲等を考慮して、定められてよい。赤外線カメラ６１は、アクリル板２０ａから液晶パネル１０ａ及び支持ガラス板４０を経て下方に出光された赤外線３５を受光し、アクリル板２０ａを裏面から撮像する。

赤外線カメラ６１は、１台だけ設置されてもよいし、複数台設置されてもよい。赤外線カメラ６１が複数台設置されることにより、１台の赤外線カメラ６１が担当する撮像領域を小さくすることができる。これにより、撮像精度を上げることができるとともに、支持ガラス板４０と赤外線カメラ６１との間隔を狭め、入力装置１５０を薄型に構成することが可能となる。よって、赤外線カメラ６１を、複数台設けるようにしてもよい。

バックライト７０は、液晶パネル１０ａを背面から照らし、液晶パネル１０ａに入力用画像が表示される明るさを保つ。

偏光板５１、５２は、一定方向の偏光成分の光のみを透過させる手段である。一般的に、偏光板５１、５２は、液晶パネル１０ａの表裏面に設けられるが、本実施例に係る入力装置１５０においては、一方の偏光板５１は液晶パネル１０ａの表面に設けられているが、他方の偏光板５２は、バックライト７０の表面に設けられている。そして、赤外線カメラのレンズ６２の部分には開口が形成され、レンズ６２を覆わない形状に構成されている。偏光板５２は、液晶パネル１０ａに画像を表示する際には必要となるが、アクリル板２０ａから発生する赤外線３５の拡散光を受光する際には、赤外線３５の信号量を減衰させてしまう。よって、バックライト７０から上方に発射される光については、偏光板５２を経由し、アクリル板２０ａから下方に拡散される赤外線３５については、偏光板５２を経由せずに直接受光ができるような構成となっている。

なお、赤外線線カメラ６１で取得された画像は、例えば、（マイクロ）コンピュータ等の演算手段に出力され、画像認識等の処理が行われ、入力検出の有無の判定が行われてよい。

次に、図６を用いて、より詳細な実施例１に係る入力装置１５０の構成の一例について説明する。図６は、実施例１に係る入力装置１５０の側断面図の一例である。図６においては、図５と同様に、表示パネル１０に液晶パネル１０ａ、入力板２０にアクリル板２０ａ、赤外線入射手段３０に赤外線発光ダイオード３０ａ、赤外線検出手段６０に赤外線カメラ６１が適用された例を挙げて説明する。

図６において、実施例１に係る入力装置１５０は、液晶パネル１０ａと、拡散フィルム１４と、アクリル板２０ａと、保護フィルム２１と、赤外線発光ダイオード３０ａと、赤外線発光ダイオード駆動基板３１と、支持ガラス板４０と、偏光板５０と、赤外線カメラ６１と、バックライト７０と、スペーサ８０と、反射板９０と、ケーシング１００とを備える。また、赤外線カメラ６１は、レンズ６２と、フィルタ６３と、固体撮像素子６４とを備える。バックライト７０は、シャーシ７１と、蛍光管７２と、反射板７３と、拡散板７４と、拡散フィルム７５と、フレーム７６とを備える。

なお、図６において、液晶パネル１０ａと、アクリル板２０ａと、赤外線発光ダイオード３０ａについては、図１乃至図５で説明済みであるので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図６において、液晶パネル１０ａよりも上方に、アクリル板２０ａが配置されている点は、今までの構成と同様であるが、アクリル板２０ａの表面に、保護フィルム２１が設置されている点で、今までの構成と異なっている。

アクリル板２０ａは、非常に柔軟な素材で、表面に傷等が付きやすいので、図６に示すように、アクリル板２０ａの表面を、保護フィルム２１で覆うようにしてもよい。保護フィルム２１は、透過性を有し、アクリル板２０ａを保護できる強度を有する素材であれば、種々の材質を適用することができるが、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-like Carbon）と呼ばれる、硬質炭素膜が適用されてもよい。また、保護フィルム２１には、例えば、テフロン（登録商標、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂）が用いられてもよい。

このように、アクリル板２０ａへの指１９０等による入力操作は、直接的にアクリル板２０ａに接触して行われず、保護フィルム２１を介して行われてもよい。アクリル板２０ａ内における接触入力による赤外線３５の拡散光の発生は、保護フィルム２１を介しても同様に発生するので、入力検出には何ら影響を与えないからである。なお、図６においては、入力板２０にアクリル板２０ａを適用した例を挙げて説明しているが、入力板２０に、クリスタルガラス等の他の材質が適用された場合も、保護フィルム２１を設けてよい点は、同様である。

保護フィルム２１は、半透明や、単に透光性を有し、光を拡散させてしまうレベルの透過率の材質ではなく、光を拡散させない透明な材質であることが好ましい。これは、画像を表示する液晶パネル１０ａと、保護フィルム２１との間に、ある程度の厚さ（例えば、５ｍｍ以上）を有するアクリル板２０ａが存在するため、光を拡散する材質を用いると、液晶パネル１０ａの隣接するピクセル間で画像が混合し、表示画像がぼけるおそれがあるからである。

また、保護フィルム２１は、操作入力を行う指１９０等とアクリル板２０ａとの密着度を高める機能を有してよい。例えば、操作者の手が乾燥している場合には、指１９０とアクリル板２０ａとの密着度が低下し、入力の反応が悪化するような場合も起こり得る。よって、保護フィルム２１は、ある程度の柔軟性又は親水性を有する種々のフィルムが適用され、入力反応を適切に保つ機能を有してよい。例えば、アクリル板２０ａの表面にオイルを塗布したり、ジェルを塗布したりして、保護フィルム２１を形成するようにしてもよい。また、上述のダイヤモンドライクカーボンも、オイルと類似した効果を有するので、指１９０とアクリル板２０ａとの密着度を高める観点からも、好適に保護フィルム２１に適用することができる。

また、保護フィルム２１は、指１９０とアクリル板２０ａとの密着度を高めつつ、接触して移動する指１９０を滑り易くする機能を有してもよい。これにより、指１９０のアクリル板２０ａ上の移動が容易となり、入力操作を容易にすることができる。

液晶パネル１０ａの表面と、アクリル板２０ａの裏面の間に偏光板５１が設けられており、一定方向の偏光成分の光を透過させる点は、図５と同様である。

液晶パネル１０ａの裏面には、拡散フィルム１４が設けられている。拡散フィルム１４は、光を拡散又は散乱させる半透明のシートであり、液晶パネル１０ａの面全体を均一な明るさにする。また、拡散フィルム１４の下面には、支持ガラス板４０が設置されており、アクリル板２０ａ及び液晶パネル１０ａを下面から補強支持している。

このように、液晶パネル１０ａ及びアクリル板２０ａの表裏面には、種々の必要なフィルムやシート等が設けられていてよい。これにより、液晶パネル１０ａ及びアクリル板２０ａを適切に機能させることができる。

なお、偏光フィルム５１が、液晶パネル１０ａの表面側にのみ設けられ、裏面側に設けられていない点も、図５における説明と同様である。

赤外線発光ダイオード３０ａは、アクリル板２０ａの側面に設けられるが、赤外線発光ダイオード３０ａを駆動する赤外線発光ダイオード駆動基板３１も、同様にアクリル板２０ａの側面に設けられてよい。つまり、赤外線発光ダイオード３０ａは、赤外線発光ダイオード駆動基板３１に搭載され、その状態で、アクリル板２０ａの側面に設けられてもよい。なお、赤外線発光ダイオード駆動基板３１には、赤外線発光ダイオード３０ａを駆動する駆動回路が搭載される。

図７Ａ〜図７Ｃは、赤外線発光ダイオード３０ａとアクリル板２０ａとの関係について説明するための図である。図７Ａは、赤外線発光ダイオード３０ａが、アクリル板２０ａに光学的に密着して設けられた状態を示した図である。図７Ａに示すように、赤外線発光ダイオード３０ａは、直方体状の頂部が平坦な形状のものを利用するようにすれば、赤外線発光ダイオード３０ａの頂部をアクリル板２０ａの側面に透明ボンド３２等で接着することにより、光学的接触を有する構成とすることができる。このように、赤外線発光ダイオード３０ａを、アクリル板２０ａの側面に接触した状態で設けることにより、赤外線発光ダイオード３０ａと、アクリル板２０ａとの光学的接触を得ることができる。

図７Ｂは、赤外線発光ダイオード駆動回路３１上に設けられた赤外線発光ダイオード３０ａを示した図である。赤外線発光ダイオード３０ａが、赤外線発光ダイオード駆動回路３１上に設けられている場合も、直方体形状の赤外線発光ダイオード３０ａを用い、頂部を透明ボンド３２等でアクリル板２０ａの側面に接着固定することにより、アクリル板２０ａと、赤外線発光ダイオード３０ａとの光学的接触を得ることができる。

図７Ｃは、比較例として、光学的接触が得られない赤外線発光ダイオード３０ａの設置状態を示した図である。図７Ｃに示すように、アクリル板２０ａと離間して赤外線発光ダイオード３０ａを設置すると、赤外線３５の一部がアクリル板２０ａの側面で反射され、効率的にアクリル板２０ａの内部に赤外線３５を入射することが困難になる。よって、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、赤外線発光ダイオード３０ａは、アクリル板２０ａの側面に密着した状態で設けるようにする。

図８は、図７Ａ〜図７Ｃとは別の態様の赤外線発光ダイオード３０ｂの設置形態を示した図である。図８において、赤外線発光ダイオード３０ｂは、頂部が平坦な直方体形状ではなく、頂部が丸い形状となっている。このような場合、赤外線発光ダイオード３０ｂを、アクリル板２０ａの側面に密着した状態で接着することは困難であるが、例えば、アクリル板２０ａに穴２２を開け、穴２２に赤外線発光ダイオード３０ｂを埋め込むようにすれば、光学的接触を得ることが可能となる。

例えば、このように、赤外線発光ダイオード３０ｂを埋め込むことにより、アクリル板２０ａの側面に設置してもよい。なお、赤外線発光ダイオード３０ｂの埋め込みについては、図７Ａ及び図７Ｂにおいて説明した直方体形状の赤外線発光ダイオード３０ａを用いて埋め込みを行うことも可能であるし、赤外線発光ダイオード３０ａ、３０ｂの外部ケースを取り外し、発光素子を直接アクリル板２０ａの穴２２に埋め込むことも可能である。

このように、赤外線発光ダイオード３０ａのアクリル板２０ａの側面への設置は、赤外線発光ダイオード３０ａとアクリル板２０ａとの光学的接触が得られれば、種々の形態により実現されてよい。

図６に戻る。支持ガラス板４０より下方には、間隔を空けて、赤外線カメラ６１及びバックライト７０が設けられている。赤外線カメラ６１は、バックライト７０の内部に設けられてよい。

赤外線カメラ６１は、レンズ６２と、フィルタ６３と、固体撮像素子６４と、カメラケース６５とを備えている。レンズ６２は、アクリル板２０ａの裏面から出向される赤外線３５の拡散光を受光し、焦点合わせを行う手段である。フィルタ６３は、赤外線３５のみを透過させ、可視光等の影響を受けずに、アクリル板２０ａから出射される赤外線３５のみによる画像を取得するためのノイズ除去手段である。よって、フィルタ６３は、赤外線３５のみを透過する種々の赤外線透過フィルタが適用されてよい。

固体撮像素子６４は、光を受光して輝度に応じた電気信号を出力する撮像素子であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）が適用されてよい。また、カメラケース６５は、レンズ６２、フィルタ６３及び固体撮像素子６４を収容する部材である。

このように、赤外線カメラ６１においては、赤外線３５のみを透過するフィルタ６３により、赤外線３５のみが固体撮像素子６４に受光され、撮像される構成となっている。これにより、バックライト７０から発光される赤外線３５以外の光や、外部から入光する赤外線３５以外の光の影響を除去することができ、アクリル板２０ａにあった接触による入力操作のみを確実に撮像できる。

なお、レンズ６２とフィルタ６３の配置は、逆であってもよく、フィルタ６３が最上部にあり、レンズ６２がフィルタ６３の下方にあってもよい。

また、図６においては、赤外線カメラ６１が１個の例が示されているが、赤外線カメラ６１は、必要に応じて、複数個設置されてもよい。この点については、後述する。

バックライト７０は、シャーシ７１と、蛍光管７２と、反射板７３と、拡散板７４と、拡散フィルム７５と、フレーム７６とを有する。シャーシ７１は、バックライト７０及び入力装置１５０全体を下方から支持する部材である。蛍光管７２は、液晶パネル１０ａを下方（裏面）から照らし、液晶パネル１０ａに入力用画像を表示させるための照明手段である。蛍光管７２は、バックライト７０内に複数備えられ、照明光が均一となる構成とされてよい。なお、本実施例においては、バックライト７０の光源として、蛍光管７２を用いた例を挙げているが、蛍光管７２の代わりに、発光ダイオードが用いられてもよい。反射板７３は、下方に漏れた光を反射し、上方へと向かわせる手段である。なお、図６においては、蛍光管７２を複数備えた直下型のバックライト７０が示されているが、蛍光管７２を端に配置するエッジライト方式（又はサイドライト方式）のバックライト７０が用いられてもよい。エッジライト方式のバックライト７０を用いることにより、バックライト７０の厚さを薄くすることができる。

拡散板７４は、蛍光管７２から発光された光を前面側（液晶パネル１０ａ側）に反射させてより多くの可視光を液晶パネル１０ａに照射するための手段である。拡散フィルム７５は、拡散板７４と同様に、光を均一化する機能を有し、拡散板７４を補助する役割を果たす。偏光板５２は、一定方向の偏光成分の光を透過させるための手段である。本実施例に係る入力装置１５０においては、液晶パネル１０ａの裏面に偏光板５２が設けられていない代わりに、バックライト７０の表面側に偏光板５２を設けている。フレーム７６は、バックライト７０の外形を構成し、バックライト７０を外側から支持するとともに、液晶パネル１０ａ等の上方への載置を可能にしている支持部材である。

ここで、バックライト７０は、拡散板７４、拡散フィルム７５及び偏光板５２に開口７７が形成され、開口７７のある位置に、赤外線カメラ６１が配置されている。これにより、拡散板７４、拡散フィルム７５及び偏光板５２は、バックライト７０が液晶パネル１０ａを背面から照らすときのみ機能し、赤外線カメラ６１が赤外線３５を受光して撮像するときには、機能しないようにすることができる。このため、赤外線カメラ６１は、アクリル板２０ａから、指１９０等の入力操作により発生する赤外線３５の拡散光を、液晶パネル１０ａや支持ガラス板等を介して直接的に受光することができ、バックライト７０側では、撮像に影響を与えない。また、蛍光管７２は、赤外線カメラ６１の配置されていない位置に配置されるので、赤外線カメラ６１が、蛍光管７２からの発光を妨げない。

このように、バックライト７０の拡散板７４、拡散フィルム７５及び偏光板７６に開口７７を設け、開口７７の位置に赤外線カメラ６１を設けることにより、入力検出を効率よく行うことができる。また、蛍光管７２を、赤外線カメラ６１が配置されていない箇所に設けることにより、液晶パネル１０ａの照明も、確実に行うことができる。

次に、図９Ａ及び図９Ｂを用いて、赤外線カメラ６１の配置と、上方のアクリル板２０ａとの距離の関係について説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、赤外線カメラ６１とアクリル板２０ａの関係を説明するための図である。

図９Ａは、赤外線カメラ６１を、全体で４個設けた状態を示した図である。図９Ａに示すように、赤外線カメラ６１を全体で４個設けた場合には、１個の赤外線カメラ６１で、アクリル板２０ａの全体の１／４の領域を撮像する必要がある。よって、赤外線カメラ６１が、全体の１／４の領域を撮像できるように、赤外線カメラ６１とアクリル板２０ａとの間隔を離す必要がある。

図９Ｂは、赤外線カメラ６１を、全体で１６個設けた状態を示した図である。図９Ｂに示すように、赤外線カメラ６１を１６個設けた場合には、１個の赤外線カメラ６１は、全体の１／１６の領域を撮像できれば、アクリル板２０ａの全体領域を撮像できることになる。よって、１個の赤外線カメラ６１の撮像領域を小さく設定できるので、赤外線カメラ６１とアクリル板２０ａとの距離は、図９Ａに示した場合よりも、狭い間隔とすることができる。つまり、入力装置１５０を、より薄型に構成できることになる。

このように、赤外線カメラ６１の個数を増加させることにより、赤外線カメラ６１とアクリル板２０ａとの距離を短くすることができ、入力装置１５０を薄型に構成できる。よって、入力装置１５０の用途に応じて、赤外線カメラ６１の個数は、適宜適切な個数に設定することができる。

なお、図９Ａ及び図９Ｂにおいて、赤外線カメラ６１を複数設ける例について説明したが、１個の赤外線カメラ６１で、十分に撮像領域をカバーできる場合には、図６に示したように、１個の撮像カメラ６１を設けるようにしてもよいことは、言うまでもない。

図６に戻る。スペーサ８０は、上方の液晶パネル１０ａ等を支持するための部材である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて説明したように、入力装置１５０は、アクリル板２０ａと赤外線カメラ６１との距離を適切に保つ必要があるので、スペーサ８０は、液晶パネル１０ａ等を支持するとともに、バックライト７０のフレーム７６と協働して、両者の間隔を適切に保つ。

反射板９０は、外側に向かってきた光を、可視光、赤外線を問わず内側に反射して戻すための部材である。これにより、信号効率を向上させることができる。

ケーシング１００は、入力装置１５０の側方の外形を定め、上方の液晶パネル１０ａ等と、下方のバックライト７０等を支持固定するための部材である。

このように、実施例１に係る入力装置１５０は、液晶パネル１０ａへの入力用画像を適切に表示しつつ、入力用画像に対して行われた接触による多点の入力操作を、高精度に検出することができる。

次に、図１０及び図１１を用いて、実施例１に係る入力装置１５０の変形例について説明する。

図１０は、実施例１に係る入力装置１５０の入力板２０ｂの変形例を示した図である。図１０において、入力板２０ｂが示されており、入力板２０ｂの側面に、複数の赤外線入射手段３０が設置されている点では、今までの説明と同様である。図１０に係る変形例においては、入力板２０ｂの側面の、赤外線入射手段３０が設置されていない箇所に、入力板２０ｂの内側に反射面を向けたミラー２３が設置されている点が、今までの実施例と異なっている。このように、赤外線入射手段３０が設置されていない位置には、内側に反射面を有するミラー２３を設置するようにしてもよい。これにより、入力板２０ｂの内部を、赤外線３５で効率良く満たすことができ、高Ｓ／Ｎで赤外線３５の拡散光を受光することができる。

なお、図１０の変形例は、入力板２０ｂが、アクリル板２０ａ以外の入力板２０に適用してもよい。また、表示パネル１０及び赤外線入射手段３０も、種々の液晶パネル１０ａ及び赤外線発光ダイオード３０ａ以外であってもよい。

図１１は、赤外線検出手段６０を、表示パネル１０の各画素１５に設けた変形例を示した図である。今まで、赤外線検出手段６０には、赤外線カメラ６１を用いて、表示パネル１０よりも下方に設置した例を挙げて説明してきた。しかし、赤外線検出手段６０は、表示パネル１０内の画素１５を構成するセル内に設けられてもよい。図１１において、１画素を構成するセルが、赤表示セル１６、緑表示セル１７及び青表示セル１８以外に、第４のセル１９が設けられている。例えば、この第４のセル１９に赤外線センサ６６を設けるようにすれば、表示パネル１０の各画素毎に赤外線３５を検出し、入力を検出できることになる。この場合、赤外線センサ６６は、必ずしも撮像手段を備える必要は無く、赤外線の信号量のみを検出できる赤外線センサ６６であればよい。各画素に赤外線センサ６６が設けられているので、画素レベルで正確に入力を検出することができるとともに、表示パネル１０の下方に赤外線撮像手段を用意する必要が無くなるので、入力装置１５０を薄型に構成することができる。

また、この第４のセル１９は、表示パネル１０の総ての画素に設けられる必要はなく、例えば５画素毎、１０画素毎に設けられるようにしても良い。更に、赤外線検出手段６０は、図１１のように、第４のセル１９として、第１〜第３のセルに並べて配置される必要は無く、第１〜第３のセルの中に設けられるようにしても良い。例えば液晶表示パネルであれば、各セルに設けられているスイッチング素子（薄膜トランジスタなど）に積層させるように設けられていれば、表示パネル１０の光の透過を阻害することが無いため、表示パネル１０の画面の明るさを維持することができる。

このように、赤外線検出手段６０は、表示パネル１０の各画素１５に設けられた赤外線センサ６６であってもよい。なお、この変形例も、表示パネル１０が液晶パネル１０ａの場合のみでなく、他の種類の表示パネル１０に適用することができる。

図１２は、実施例１に係る入力装置１５０のシステム構成の一例を示した図である。図１２においても、表示パネル１０には、液晶パネル１０ａを適用した例を挙げて説明する。図１２において、実施例１に係る入力装置１５０は、液晶パネル１０ａと、バックライト７０と、赤外線入射手段３０と、赤外線カメラ６１の他、制御手段１１０と、反転手段１２０と、変調手段１３０とを備える。液晶パネル１０ａ、バックライト７０、赤外線入射手段３０及び赤外線カメラ６１は、今までの説明と同様の構成及び機能であるので、今までと同一の参照符号を付してその説明を省略する。

制御手段１１０は、入力装置１５０の全体制御を行う手段である。制御手段１１０は、液晶パネル１０ａには表示信号を出力し、バックライト７０、赤外線入射手段３０及び赤外線カメラ６１の駆動を同期制御し、赤外線カメラ６１で得られた画像を取得して、画像処理及び入力の有無の判定を行う。よって、制御手段１１０は、所定の電子回路を搭載したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や、ソフトウェアにより動作するマイクロコンピュータ等の演算処理手段として構成されてよい。

変調手段１３０は、赤外線入射手段３０に供給される電圧を、所定周期でオンとオフするパルス信号に変換する手段である。変調手段１３０は、制御手段１１０から入力される入力信号に同期させて変調を行う。変調手段１３０からの出力信号は、赤外線入射手段３０及び赤外線カメラ６１に出力される。これにより、赤外線入射手段３０の赤外線発射タイミングと、赤外線カメラ６１の撮像タイミングとの同期がとられる。

反転手段１２０は、制御手段１１０から入力された駆動信号を、反転して変調手段に供給する手段である。例えば、オンとオフが所定周期で反転するパルスが入力された場合には、入力信号のオンとオフを反転して変調手段１３０に出力する。反転手段１２０は、例えば、ＣＭＯＳで構成されるインバータ等が適用されてもよい。バックライト７０には、反転手段１２０で反転される前の信号が出力される。

また、変調手段１３０から出力される駆動信号は、バックライト７０に出力される駆動信号と、オン・オフのタイミングが反転した信号であるので、バックライト７０と反対のタイミングで、赤外線入射手段３０と赤外線カメラ６１が駆動することになる。

このように、反転手段１２０と変調手段１３０を用いることにより、バックライト７０に印加する駆動信号と、赤外線入射手段３０及び赤外線カメラ６１に印加する駆動信号とを反転させることができる。これにより、バックライト７０が点灯しているときには、赤外線入射手段３０が消灯するとともに、赤外線カメラ６１が駆動せず、バックライト７０が消灯しているときには、赤外線入射手段３０が点灯するとともに、赤外線カメラ６１が駆動するようなタイミング制御を行うことができる。

つまり、バックライト７０の点灯時は、液晶パネル１０ａを照らす入力用画像の表示タイミングであり、赤外線入射手段３０の出射時及び赤外線カメラ６１の撮像時は、赤外線のみを検出したい入力操作検出タイミングである。よって、バックライト７０と赤外線入射手段３０及び赤外線カメラ６１とで、互いにオン・オフが反転するタイミング制御を行うことにより、バックライト７０の光が赤外線カメラ６１に受光される状態を防ぐことができ、更に高精度な入力検出を行うことができる。特に、バックライト７０に蛍光管７２が用いられた場合には、発光成分として、可視光のみでなく、赤外線３５も含まれているので、このようなタイミング制御を行うことにより、赤外線３５のみを確実に検出することができ、入力検出の精度を高めることができる。また、バックライト７０からの赤外線のみならず、液晶パネル１０ａの表側から入射してくる外部の光による外乱光の影響を抑えて入力検出を行うことができるので、明るい環境の中でも入力装置１５０を使用することができる。

また、このオン・オフのタイミングは表示パネル１０に表示される入力画像のフレーム周波数に合わせるようにすることができる。さらに、このオン・オフのデューティ比は適宜定めることが可能であり、バックライト７０の点灯時間を長く、赤外線入射手段３０の点灯時間を短くすることもできる。

なお、赤外線カメラ６１で撮像された画像は、制御部１１０に出力され、入力操作があったか否かの判定が行われ、判定結果に応じて入力検出が行われてよい。

また、別の実施例としては、バックライト７０および赤外線カメラ６１はオン・オフ変調しないで、連続して点灯および撮影を継続し、赤外線入射手段３０だけをオン・オフ変調するようにしてもよい。このような構成によれば、赤外線入射手段３０がオンのときの赤外線カメラ６１の画像と、赤外線入射手段３０がオフのときの赤外線カメラ６１の画像の差分を取ることで、赤外線入射手段３０がオフのときの外乱光（バックライト７０からの赤外線など）の影響を差し引いて赤外線入射手段３０からの赤外線のみを検出することができるため、入力検出の精度を高めることができる。

また、更に一歩進んで、赤外線入射手段３０を、パルスで発光させるようにしてもよい。パルス駆動を行うことにより、電流を駆動タイミングに集中させ、高い電流を供給することができるので、赤外線入射手段３０の輝度を高くすることができる。また、パルス幅に合わせて、受光時間も短くすることができるので、受光時間が短い分、入力板２０の上側から入ってくる光、日光や室内の蛍光灯等の周囲光等のいわゆる外乱光の光量を低減させることができる。これにより、ＳＮ比が高くなり、高精度の位置検出を行うことが可能となる。

次に、図１３Ａ〜図１３Ｄを用いて、図９Ａ及び図９Ｂで説明したような、赤外線カメラ６１を複数設けた場合のキャリブレーション方法の一例について説明する。図１３Ａ〜図１３Ｄは、実施例１に係る入力装置１５０の赤外線カメラ６１のキャリブレーション方法の一例の説明図である。

図１３Ａは、アクリル板２０ａと、赤外線カメラ６１の視野との関係の一例を示した図である。図１３Ａにおいて、アクリル板２０ａが小領域Ａ〜Ｄに４分割されている。４分割された小領域Ａ〜Ｄには、各々対応する赤外線カメラ６１が配置され、全体として４個の赤外線カメラ６１が設けられる。図１３Ａにおいては、小領域Ａに対応する赤外線カメラ６１のみが示されており、他の小領域Ｂ〜Ｄに対応する赤外線カメラ６１は省略されているが、実際には各小領域Ａ〜Ｄに対応して赤外線カメラ６１は設けられる。各赤外線カメラ６１は、各小領域Ａ〜Ｄに対応する視野（撮像領域）ＦＡ〜ＦＤを有する。各視野ＦＡ〜ＦＤは、アクリル板２０ａ上の小領域Ａ〜Ｄを含むような撮像範囲を有しており、隣接する小領域Ａ〜Ｄ同士の境界領域は、対応する視野ＦＡ〜ＦＤの双方に重複的にカバーされている。また、図１３Ａにおいて、小領域Ａと小領域Ｂの境界線上の点Ｐが示されている。

図１３Ｂは、赤外線カメラ６１のレンズ６２の歪みを説明するための図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて説明したように、赤外線カメラ６１を複数設けた場合、広角のレンズ６２が設けられるが、広角レンズは、視野ＦＡ〜ＦＤの端の部分で歪みを生じ、実物と異なるように撮像してしまう状態を招き易い。図１３Ｂは、そのような状態を示した図である。実際の領域Ａ〜Ｄは、図１３Ｂの左側に示すように長方形であったとしても、広角のレンズ６２を用いた赤外線カメラ６１の場合には、図１３Ｂのように歪んで撮像されてしまう。特に、領域Ａ〜Ｄの端の領域は、レンズ６２の大きな歪みで、実物と異なる位置、形状で撮像が行われてしまう場合がある。

図１３Ｃは、レンズ６２の歪みによる画像の歪みの較正を説明するための図である。図１３Ｃにおいて、アクリル板２０ａの小領域Ａと小領域Ｃが示されている。小領域Ｃに対して、レンズ６２に歪みにより実際に撮像された画像が破線で示されている。このような撮像状態にある場合には、キャリブレーションを行い、歪みを較正する必要がある。つまり、破線で示された小領域Ｃの画像を、図１３Ｃの右側に示すように、元々の長方形の画像が得られるように赤外線カメラ６１のキャリブレーションを行う必要がある。

図１３Ｄは、小領域Ａと小領域Ｂの境界領域において、赤外線カメラ６１が撮像した映像信号の信号強度を模式的に示した図である。赤外線カメラ６１は、視野ＦＡ〜ＦＤの中央領域においては、均一で十分な信号強度の映像信号を得ることができるが、視野ＦＡ〜ＦＤの外周寄りの領域では、得られる映像信号の強度が中央領域よりも小さくなる。図１３Ｄに示すように、視野ＦＡと視野ＦＢにおいては、視野ＦＡの映像信号が、１００％の状態から、小領域Ｂ側（図中右側）に行く程小さくなっており、視野ＦＢの映像信号は、１００％の状態から、小領域Ａ側（図中左側）に行く程小さくなっている。そして、視野ＦＡと視野ＦＢの重複領域中に、境界線上の点Ｐが存在している。ここで、図１３Ｄに示すように、小領域Ａと小領域Ｂの境界線上の点Ｐが、小領域Ａを撮像する赤外線カメラ６１と小領域Ｂを撮像する赤外線カメラ６１で同じように撮像されるようにキャリブレーションを行わないと、アクリル板２０ａ全体の画像が正しく得られないことになる。そこで、図１３Ｄに示すように、小領域Ａと小領域Ｂの境界線上の点Ｐが、同じ映像、つまり同じ位置及び同じ信号強度となるように、キャリブレーションを行うことが好ましい。

図１３Ａに戻る。図１３Ａの小領域Ｃにおいて、複数の点ＰＰが示されている。例えば、予めキャリブレーションを行うために必要な点（座標）を定めておき、それらの点ＰＰの位置に、何らかのマークを表示し、ユーザがマークを指１９０で触れ、ユーザの指１９０を赤外線カメラ６１で撮像し、画像を得るようにする。このとき、入力装置１５０の制御手段１１０は、キャリブレーション用の点の座標を予め把握しているので、アクリル板２０ａを触れた指１９０を撮像した画像と、キャリブレーション用の点ＰＰの実際の座標を比較する。そして、画像中の指１９０がコントローラで記憶された座標に一致するように較正を行うことにより、レンズ６２の歪みを較正することができる。この作業を、小領域Ａ〜Ｃ内の任意の複数点ＰＰで順次行っていくようにすれば、赤外線カメラ６１の小領域Ａ〜Ｄにおけるキャリブレーションを行うことができる。

つまり、実施例１に係る入力装置１５０の赤外線カメラ６１のキャリブレーション方法は、入力板２０に対して、複数の赤外線カメラ６１が設けられており、該複数の赤外線カメラ６１の各々が、前記入力板２０を小領域に分割して撮像する場合において、制御手段１１０が把握した前記入力板２０上の所定位置に一致するように、表示パネル１０で印を表示するステップと、前記入力板２０上から表示された印に接触して入力操作が行われた入力操作点を赤外線カメラ６１で撮像し、入力操作画像を取得するステップと、前記入力操作画像の前記入力操作点が、前記印の位置に一致するように前記赤外線カメラ６１のキャリブレーションを行うステップと、を含む。更に、必要に応じて、上述の一連のステップを、複数点について行い、各々の赤外線カメラ６１のキャリブレーションを行うようにしてもよい。また、上述の一連のステップは、分割された各小領域について行うようにしてもよい。また、上述の一連のステップは、隣接する小領域同士の境界線上の点を含むようにして行ってもよい。このようなキャリブレーション方法を行うことにより、入力板２０の総ての領域について、正確な入力操作の検出を行うことができる。

このように、赤外線カメラ６１を複数有する入力装置１５０においては、液晶パネル１０ａのコントローラが把握している点にキャリブレーション用のマークを表示させ、このマークに実際に指１９０等で入力を行い、得られた画像と制御手段１１０が把握している座標との差異を較正することにより、容易に赤外線カメラ６１のキャリブレーションを行うことができる。また、マークを表示する点を複数とし、多点で同様のキャリブレーションを行うようにすれば、高精度なキャリブレーションを行うことができる。

図１４は、実施例１に係る入力装置１５０を、テーブルインターフェース１７０として構成した例を示した図である。図１４に示すように、テーブル１７１の表面に、表示パネル１０が設けられ、入力用画像が表示される。そして、操作者が、指１９０又はペン１９１等を用いて、接触により入力操作を行うことにより、本実施例に係る入力装置１５０が入力検出を行い、入力操作に応じた処理を実行する。その際、入力点が複数点であっても、総ての入力点を検出することができる。更に、複雑な演算処理等を用いず、表示パネル１０全体で画像的に処理を行うので、大画面における入力操作が可能となる。例えば、静電容量等を利用した入力検出装置等が存在するが、そのような装置では、大画面上で操作があっても、容量変化が僅かであるので、大画面への適用が困難である。

このように、実施例１に係る入力装置１５０によれば、大画面上で、多点入力の検出を行うことができ、種々の応用が期待できる。例えば、表示パネル１０の入力画面として、ピアノの鍵盤のような多点入力用画面を表示して入力検出を行うことも可能であるし、ルーレットのようなゲームの入力用画面を表示し、入力を検出することも可能である。更に、実施例１に係る入力装置１５０は、大画面だけでなく、携帯端末等の小画面にも、同様に適用できるので、広い応用が期待できる。

図１５は、本発明の実施例２に係る入力装置１５１のアクリル板２０ｂの断面構成の一例を示した図である。実施例２に係る入力装置１５１においては、赤外線発光ダイオード３０ａが、アクリル板２０ｂの側面ではなく、アクリル板２０ｂの底面に設置されている点で、実施例１に係る入力装置１５０と異なっている。なお、その他の構成要素については、実施例１に係る入力装置１５０と同様であるので、図示及び個々の説明を省略する。

図１５において、アクリル板２０ｂは、底面に、斜め下に突出した突起２４を有する。突起２４の先端は、平面状の突起面２４ａを有する。突起面２４ａには、赤外線発光ダイオード３０ａが密着固定されている。また、赤外線発光ダイオード３０ａは、赤外線発光ダイオード駆動基板３１上に設けられており、赤外線発光ダイオード駆動基板３１は、突起２４の底面の延長線と略一致して斜め下方に突出するように設けられている。

このように、アクリル板２０ｂの底面に、平面状の突起面２４ａを有する突起２４を形成し、突起面２４ａに赤外線発光ダイオード３０ａを密着固定し、アクリル板２０ｂのＡ面から赤外線を入射するようにしてもよい。つまり、赤外線発光ダイオード３０ａは、突起面２４ａを接触面とし、接触面である突起面２４ａからアクリル板２０ｂの内部に赤外線を入射する。入力装置１５１の側面の外側に、扱い難い赤外線発光ダイオード駆動基板３１が配置されない構成となるので、入力装置１５１の持ち運び等の取り扱いを容易にすることができる。

なお、実施例２に係る入力装置１５１のアクリル板２０ｂは、例えば、平板状のアクリル板に、突起２４を接着することにより製造してもよい。このように、簡素な加工でアクリル板２０ｂを形成することができる。

また、実施例２に係る入力装置１５１においては、アクリル板２０ｂの側面に赤外線発光ダイオード３０ａは設けられないので、アクリル板２０ｂの側面を総てミラー２３で覆うことが可能となる。これにより、アクリル板２０ｂ内を伝搬する赤外線の外部への漏れを少なくし、赤外線量を多くすることが可能となるので、より正確に入力操作を検出することが可能となる。

図１６は、本発明の実施例３に係る入力装置１５２のアクリル板２０ｃの断面構成の一例を示した図である。実施例３に係る入力装置１５２においては、アクリル板２０ｃの底面に形成された窪み２５の中に赤外線発光ダーオードが設置される点で、実施例１及び実施例２に係る入力装置１５０、１５１と異なっている。なお、その他の構成要素については、実施例１及び実施例２と同様であるので、図示及び個々の説明を省略する。

図１６において、アクリル板２０ｃの底面に、三角形の断面形状を有する窪み２５が形成されている。三角形状の窪み２５は、内側に向かう窪み面２５ａを有し、窪み面２５ａに赤外線発光ダイオード３０ａが密着固定されている。つまり、赤外線発光ダイオード３０ａは、アクリル板２０ｃの底面に形成された窪み面２５ａを接触面とし、接触面である窪み面２５ａからアクリル板２０ｃの内部に赤外線を入射する。また、赤外線発光ダイオード３０ａは、赤外線発光ダイオード駆動基板３１の上に設置されているが、窪み２５の横方向の長さが、赤外線発光ダイオード駆動基板３１の長さよりも短く構成されている。これにより、赤外線発光ダイオード駆動基板３１で窪み２５に蓋をするように密閉して赤外線発光ダイオード３０ａを設置することが可能となる。

なお、図１６においては、窪み面２５ａを、アクリル板２０ｃの底面に垂直となるように構成しているが、窪み面２５ａの角度は、用途に応じて任意に設定してよい。しかしながら、図１６のように、窪み面２５ａをアクリル板２０ｃの底面に垂直な壁面となるように構成すると、赤外線発光ダイオード駆動基板３１上に赤外線発光ダイオード３０ａを横置きで密着配置し、そのまま窪み２５を覆うようにして窪み２５内に赤外線発光ダイオード３０ａを設置できるので、形成加工が容易になる利点がある。よって、窪み面２５ａは、図１６に示すように、アクリル板２０ｃの底面に垂直な面となるように形成してもよい。

また、窪み２５は、赤外線発光ダイオード３０ａを設ける場所にのみ形成してもよいし、アクリル板２０ｃの底面に、溝のように連続的に形成するようにしてもよい。適切な位置と数の赤外線発光ダイオード３０ａを設置することができれば、窪み２５は種々の形態をとることができる。

また、ミラー２３を、アクリル板２０ｃの側面総てを覆うように設置可能である点は、実施例２に係る入力装置１５１と同様である。

実施例３に係る入力装置１５２によれば、アクリル板２０ｃの底面に突起２４が存在せず、平坦に近い状態に構成されているので、薄型の入力装置１５２を構成することが可能となる。また、アクリル板２０ｃよりも外側に赤外線発光ダイオード駆動基板３１が存在しないので、実施例２に係る入力装置１５１と同様に、持ち運び等の取り扱いが容易となる。

図１７は、本発明の実施例４に係る入力装置１５３のアクリル板２０ｄの断面構成の一例を示した図である。図１７において、実施例４に係る入力装置１５３は、アクリル板２０ｄの底面に窪み２６を有し、窪み２６内に赤外線発光ダイオード３０ａが設けられている点で、実施例３に係る入力装置１５２と共通するが、窪み２６の形状が異なっている。その他の構成要素は、実施例１〜３に係る入力装置１５０〜１５２と同様であるので、図示及び個々の説明を省略する。

図１７において、実施例４に係る入力装置１５３のアクリル板３０ｄは、底面に、深さの異なる２段の長方形の断面形状を有する窪み２６を有している。窪み２６は、深底窪み２６ａと、浅底窪み２６ｂの２段の深さの窪み２６ａ、２６ｂを有する。深底窪み２６ａは、赤外線発光ダイオード３０ａを収容するための窪みであり、浅底窪み２６ｂは、赤外線発光ダイオード駆動基板２６ｂを収容及び支持するための窪みである。深底窪み２６ａの開口幅よりも、浅底窪み２６ｂの開口幅は広く構成され、平面的には、浅底窪み２６ｂが深底窪み２６ａを包含する形状となっている。

深底窪み２６ａは、アクリル板２０ｄの内側に面した内側窪み面２６ｃと、外側に面した外側窪み面２６ｄとを有する。赤外線発光ダイオード３０ａは、内側窪み面２６ａに密着固定されて、アクリル板２０ｄの内側に赤外線が入射するように設置されている。内側窪み面２６ｃは、用途に応じて、種々の角度に構成されてよいが、図１７においては、アクリル板２０ｄの底面と垂直な面として構成されている。また、赤外線発光ダイオード３０ａは、赤外線発光ダイオード駆動基板３１の上に設置されている。

窪み２６は、浅底窪み２６ｂと深底窪み２６ａの２段形状となっており、浅底窪み２６ｂに、赤外線発光ダイオード駆動基板３１が嵌合して蓋をし、深底窪み２６ａに赤外線発光ダイオード３０ａが収容される構成となっている。よって、アクリル板２０ｄの底面と赤外線ダイオード駆動基板３１の背面はほぼ平坦面を形成している。

また、窪み２６が、必要な箇所にのみ設けられた穴状の窪み２６であってもよいし、連続して設けられた溝形状でもよい点は、実施例３に係る入力装置１５２と同様である。更に、アクリル板２０ｄの側面の総てを覆うようにミラー２３を設け、赤外線効率を高めることができる点も、実施例２及び実施例３に係る入力装置１５１、１５２と同様である。

このように、アクリル板２０ｄの底面に、赤外線発光ダイオード３０ａを収容する深底窪み２６ａと、赤外線発光ダイオード駆動基板３１の大きさに適合した浅底窪み２６ｂを有する２段形状の窪み２６を設け、赤外線発光ダイオード３０ａ及び赤外線発光ダイオード駆動基板３１を完全にアクリル板２０ｃの底面に嵌め込むような構成としてもよい。

実施例４に係る入力装置１５３によれば、アクリル板２０ｄの底面をほぼ平坦面に構成し、他の部材との積層を容易にすることができ、薄型に構成することができる。また、赤外線ダイオード駆動基板３１は、アクリル板２０ｄの底面に収容されてしまうので、入力装置１５３の取り扱いを極めて容易にすることができる。

図１８は、本発明の実施例５に係る入力装置１５４の全体構成の一例を示した図である。実施例５に係る入力装置１５４は、赤外線検出手段６０として、センサパネル６７を用い、赤外線カメラ６１を用いない点で、実施例１〜４に係る入力装置１５０〜１５３と異なる。なお、実施例５において、今までの実施例と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図１８において、実施例５に係る入力装置１５４は、液晶パネル１０ａと、アクリル板２０ｄと、保護フィルム２１と、赤外線発光ダイオード３０ａと、センサパネル６７と、バックライト７０ａと、ケーシング１０１とを備える。バックライト７０ａは、発光ダイオード７８と、拡散板７４とを有する。

実施例５に係る入力装置１５４は、アクリル板２０ｄが最も上側に設けられており、アクリル板２０ｄよりも下方にセンサパネル６７が設けられる。なお、アクリル板２０ｄの表面には、必要に応じて保護フィルム２１が設けられていてもよい。アクリル板２０ｄの内部には、赤外線発光ダイオード３０ａが設けられている。アクリル板２０ｄは、図１８においては、実施例４において説明した底面に２段形状の窪み２６を有するアクリル板２０ｄが用いられた例が示されている。センサパネル６７の下方には、液晶パネル１０ａが設けられている。液晶パネル１０ａの表面と裏面には、偏向フィルムが貼り付けてあってもよい。また、液晶パネル１０ａの下方には、バックライト７０ａが設けられている。バックライト７０ａは、複数の発光ダイオード７８を収容し、拡散板７４が上蓋となるような形状をしている。これらの構成要素は、側面から囲まれるように、ケーシング１０１に収容されている。

実施例５に係る入力装置１５４においては、液晶パネル１０ａで表示された入力画像が、センサパネル６７及びアクリル板２０ｄを透過して、上方から視認可能に表示される。液晶パネル１０ａにより画像が表示される際には、バックライト７０ａ内の発光ダイオード７８が点灯し、液晶パネル１０ａを下方（背面）から照らす。一方、アクリル板２０ｄには、底面に形成された窪み２６に設置された赤外線発光ダイオード３０ａから、赤外線が入射される。そして、アクリル板２０ｄに入射された赤外線は、アクリル板２０ｄ内を伝搬するとともに、一部が外部へ放出される。指１９０等によるアクリル板２０ｄへの接触入力があった場合に、赤外線の放出状態が部分的に変化し、その赤外線の放出状態の変化を検出することにより、入力操作を検出する。なお、今まで説明した動作は、実施例１と同様である。

実施例５に係る入力装置１５４では、アクリル板２０ｄから放出される赤外線の検出を、赤外線カメラ６１ではなく、センサパネル６７により行う点で、実施例１と異なっている。なお、実施例１の図１１に示した変形例において、赤外線センサ６６を、液晶パネル１０ａの画素内に設置した例について説明したが、画像表示用の液晶パネル１０ａとは別に、赤外線検出手段６０として専用のセンサパネル６７を設けた点で、実施例１の変形例とも異なっている。

センサパネル６７は、複数の赤外線センサ６６をアレイ状又は画素状に配置した赤外線検出手段６０である。センサパネル６７は、アクリル板２０ｄよりも下方に設けられ、アクリル板２０ｄから放射される赤外線を検出する。赤外線センサ６６は、各々が赤外線の強さを検出することができるので、これらを格子状に配列したセンサパネル６７を用いることにより、アクリル板２０ｄから放射される赤外線の平面的強度分布を検出することができる。よって、アクリル板２０ｄの表面で接触による入力操作があり、接触により赤外線の放射強度が部分的に変化した場合には、その変化を検出し、接触箇所を検出することができる。

センサパネル６７は、複数の赤外線センサ６６を、画素のように配列して構成するが、その画素の大きさは、液晶パネル１０ａの画素の大きさと一致していてもよいし、異なっていてもよい。つまり、用途に応じて、液晶パネル１０ａの画素の大きさよりも大きい赤外線センサ６６を配置してもよいし、液晶パネル１０ａの画素より小さい赤外線センサ６６を配置してもよい。一般的には、液晶パネル１０ａの画素は、表示画面をある程度高精細に表示する必要があるため、画素の大きさが小さくなる。一方、センサパネル６７は入力操作されたボタンの位置を特定できればよい場合が多い。このような場合には、液晶パネル１０ａの画素よりも、センサパネル６７の画素（赤外線センサ６６）を小さく構成するようにしてもよい。

なお、センサパネル６７は、図１８においては、液晶パネル１０ａの上方に設けられているが、液晶パネル１０ａの下方であってもよい。液晶パネル１０ａは透明であり、赤外線を透過するので、液晶パネル１０ａの下方であっても、赤外線を検出することができる。

バックライト７０ａは、実施例１とは異なり、発光ダイオード７８を用いたバックライト７０ａが示されているが、実施例１と同様に、蛍光管７２を用いたバックライト７０ａとして構成してもよい。また、エッジライト方式のバックライト７０ａを用いてもよい。

実施例５に係る入力装置１５４は、赤外線検出手段６０として、パネル状のセンサパネル６７を用いるので、全体の厚さを薄く構成することができる。また、センサパネル６７は、赤外線カメラ６１のように、アクリル板２０ｄとの間隔を設けて撮像領域を確保する必要が無く、アクリル板２０ｄの直下に接触させて設けることもできるので、この観点からも、全体の厚さを薄型に構成できる。よって、実施例５に係る入力装置１５４は、全体を極めて薄型に構成することができる。

また、図１８においては、アクリル板２０ｄ及び赤外線発光ダイオード３０ａの設置位置を、実施例４に係る入力装置１５３で用いたアクリル板２０ｄと同様に構成したが、実施例１〜３に係る入力装置１５０〜１５２で説明したアクリル板２０ａ〜２０ｃ及び赤外線発光ダイオード３０ａの配置を含めて、種々の形態で構成することができる。また、アクリル板２０ａ〜２０ｄ以外に、赤外線を内部で伝搬することができる適切な材料からなる入力板２０があれば、そのような材料からなる入力板２０を用いるようにしてもよい。

また、図１８においては、入力画面を表示する表示パネル１０として、液晶パネル１０ａを用いた例を挙げて説明したが、液晶パネル１０ａの代わりに、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬ等を表示パネル１０として用いるようにしてもよい。

このように、実施例５に係る入力装置１５４は、種々の表示パネル１０に適用可能であるとともに、全体を薄型に構成することができ、広い用途に用いることができる。

図１９Ａ及び図１９Ｂは、本発明の実施例６に係る入力装置１５５の全体構成及び動作の一例を示した図である。図１９Ａは、実施例６に係る入力装置１５５の全体構成の一例を示した図であり、図１９Ｂは、実施例６に係る入力装置１５５の駆動動作の一例を示した図である。

図１９Ａにおいて、実施例６に係る入力装置１５５は、アクリル板２０ｄと、センサパネル６７と、液晶パネル１０ａと、バックライト７０ａと、ケーシング１０１とを備える。また、アクリル板２０ｄの内部には、赤外線発光ダイオード３０ａが設けられている。バックライト７０ａは、拡散板７４と、白色発光ダイオード７８と、赤外線発光ダイオード７９とを備える。実施例６に係る入力装置１５５は、バックライト７０ａが、白色発光ダイオード７８のみでなく、コード読み取り用の赤外線発光ダイオード７９も備える点で、実施例５に係る入力装置１５４と異なっている。その他の構成要素は、実施例５に係る入力装置１５４と同様であるので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

実施例６に係る入力装置１５５は、指１９０等による接触入力のみでなく、先端に赤外線発光ダイオード１９３が備えられているポインタ１９２や、ＱＲコード１９４による入力を検出することができる。

図１９Ａに示すように、指１９０による入力操作をＥ１、ポインタ１９２による入力操作をＥ２、ＱＲコード１９４による入力操作をＥ３とする。実施例６に係る入力装置１５５においては、これらの３種類の入力操作を、タイミングをずらして順次検出する動作を行う。

図１９Ｂは、各入力操作Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の検出タイミングパルスを示したタイミングチャートである。図１９Ｂにおいて、１段目にセンサパネル６７の読み取りタイミングパルス、２段目にアクリル板２０ｄ内の赤外線発光ダイオード３０ａの発光タイミングパルス、３段目にバックライト７０ａ内のコード読み取り用赤外線発光ダイオード７９の発光タイミングパルスがそれぞれ示されている。

図１９Ｂの１段目に着目すると、センサパネル６７は、赤外線センサ６６が検出駆動する所定の周波数で、継続的にパルスが出力されている。つまり、センサパネル６７は、所定周波数で休むことなく継続的に指１９０等による接触入力を読み取り続けている。この読み取り周波数は、例えば、６０Hz、１２０Hzといったレベルの数１０〜数１００というレベルの周波数であってよい。

図１９Ｂの２段目に着目すると、赤外線センサ３０ａは、センサパネル６７の読み取りパルスが５回出力された後、１回だけパルスが出力されないパルス波形となっている。ここで、センサパネル６７のパルスと、赤外線発光ダイオード３０ａのパルスが双方出力されている範囲では、指１９０による入力操作Ｅ１の読み取り動作を行っている。

一方、センサパネル６７の最初から６個目のパルスで、赤外線発光ダイオード３０ａが消灯する状態となっているが、このタイミングで、バックライト７０ａ内の赤外線発光ダイオード７９が点灯している。このとき、下方から発光された赤外線で、アクリル板２０ｄの上方のＱＲコード１９４が照射され、センサパネル６７は、ＱＲコード１９４からの反射光を検出し、ＱＲコード１９４を読み取る。

ＱＲコード１９４を読み取った後は、赤外線発光ダイオード７９は消灯し、赤外線発光ダイオード３０ａが５パルス連続で点灯する。この間は、通常の指１９０の接触入力の読み取りを行い、センサパネル６７は、指１９０等による接触入力を読み取り続ける。

その後、赤外線発光ダイオード３０ａが１パルス分消灯する。このタイミングでは、バックライト７０ａ内の赤外線発光ダイオード７９も消灯したままである。このタイミングで、ポインタ１９２からの入力を読み取る。ポインタ１９２の先端には、入力操作用の赤外線発光ダイオード１９３が存在するので、赤外線発光ダイオード１９３からの赤外線を、センサパネル６７は読み取る。

このように、タイミングを定めて、アクリル板２０ｄ内の赤外線発光ダイオード３０ａを消灯させるとともに、バックライト７０ａ内のコード読み取り用の赤外線発光ダイオード７９の点灯により、下方からの赤外線照射によるＱＲコード１９４の読み取りと、ポインタ１９２の入力操作用の赤外線発光ダイオード１９３による上方からの赤外線照射の読み取りを行うことができる。これにより、指１９０やペン１９１によるアクリル板２０ｄへの接触入力のみならず、異なる種類の複数の入力操作を読み取ることができる。

なお、本実施例において、ポインタ１９２は、先端に赤外線発光ダイオード１９２が存在すれば、種々の形状のポインタ１９２を用いることができる。また、ＱＲコード１９４のみならず、バーコード等の種々のコードを読み取ることも可能である。更に、本実施例においては、実施例５で説明したセンサパネル６７を用いた入力装置１５４を応用した例を挙げて説明したが、実施例１において説明した赤外線カメラ６１を用いた入力装置１５０においても、バックライト７０に赤外線発光ダイオード７９を設け、図１９Ｂのようなタイミング制御を行うようにすれば、同様に複数種類の入力を検出することができる。

実施例６に係る入力装置１５５によれば、種類の異なる複数の入力操作を１台の入力装置１５５で検出することができ、省スペース及び低コストの入力装置１５５を実現することができる。

図２０Ａ及び図２０Ｂは、本発明の実施例７に係る入力装置１５６の全体構成及び駆動動作の一例を示した図である。図２０Ａは、実施例７に係る入力装置１５６の全体のシステム構成の一例を示した図である。

実施例７に係る入力装置１５６は、液晶パネル１０ａと、バックライト７０と、赤外線入射手段３０と、複数の赤外線カメラ６１ａ〜６１ｄと、制御手段１１１とを備える。実施例１の図１２に係るシステム構成とは、赤外線カメラ６１ａ〜６１ｄが複数存在する点と、反転手段１２０と変調手段１３０とを備えていない点で異なっている。なお、その他の構成要素については、実施例１に係る入力装置１５０と同様の構成であるので、その説明を省略する。

実施例７に係る入力装置１５６は、複数の赤外線カメラ６１ａ〜６１ｄを備えるが、そのうち、１台がマスターの赤外線カメラ６１ａであり、その他はスレーブの赤外線カメラ６１ｂ〜６１ｄである。実施例１に係る入力装置１５０では、制御手段１１０で総ての制御を行っていたが、実施例７に係る入力装置１５６においては、マスターの赤外線カメラ６１ａで撮像のタイミング制御を行う。図２０Ａにおいて、マスターの赤外線カメラ６１ａから、バックライト７０、赤外線入射手段３０及びスレーブの赤外線カメラ６１ｂ〜６１ｄにトリガ信号が入力されるように構成されている。

図２０Ｂは、トリガ信号の出力タイミングを示した図である。図２０Ｂにおいて、１段目がバックライト７０の発光タイミング、２段目が赤外線入射手段３０（赤外線発光ダイオード３０ａ）の発光タイミング、３段目が赤外線カメラ６１ａ〜６１ｄの撮像タイミングを示している。

図２０Ａにおいて説明したように、マスターの赤外線カメラ６１ａがトリガ信号（又は同期信号）を出力し、他のスレーブの赤外線カメラ６１ｂ〜６１ｄは、出力されたトリガ信号に追従して同期し、同じタイミングで撮像を行う。よって、複数の赤外線カメラ６１ａ〜６１ｄの撮像タイミングは、総て同じタイミングとなり、図２０Ｂの３段目のように１つのタイミングチャートで表すことができる。

ここで、赤外線入力手段３０も、マスターの赤外線カメラ６１ａが出力するトリガ信号に同期しているので、複数の赤外線カメラ６１ａ〜６１ｄと同じタイミングで発光する。

一方、図２０Ａで示したように、バックライト７０もマスターの赤外線カメラ６１ａに同期しているが、バックライト７０の方は、実施例１において説明したように、赤外線と光が混合しないように、赤外線入射手段３０が消灯しているタイミングで点灯する。よって、図２０Ｂに示すように、赤外線入射手段３０と反対、つまり赤外線カメラ６１の撮像タイミングとも反対のタイミングで発光している。

このように、複数の赤外線カメラ６１ａ〜６１ｄを備えた入力装置１５６においては、マスターの赤外線カメラ６１ａを１台設け、これに合わせて他の赤外線カメラ６１ｂ〜６１ｄ、赤外線入射手段３０及びバックライト７０を制御することができ、制御手段１１１に複雑なタイミング制御を行わせることなく、適切な駆動を行うことができる。

以上、実施例１〜７において説明したように、本実施例に係る入力装置によれば、入力板の内部に入射されて満たされた赤外線の拡散光を用いて、接触による入力があったことを認識することができ、影や遮蔽等のおそれなく入力板上の総ての入力を認識することができ、多点入力を可能とすることができる。

また、入力板については、アクリル板又はクリスタルガラスのような、赤外線を伝搬する適切な材質を用いることができ、確実な入力操作の検出を行うことができる。特に、アクリル板を用いる場合、表示パネルよりも下方に支持ガラス板を設けることにより、安価なアクリル板を用いて、安価に入力装置を構成できるとともに、柔軟な材質のアクリル板を下方から補強することができ、入力装置の強度も担保することができる。

赤外線入射手段には、赤外線入射手段に設置容易な赤外線発光ダイオードを用いることができる。更に、赤外線発光ダイオードを、入力板の側面に接着又は埋め込んで複数個設置することにより、入力板の側面と完全な光学的接触状態を得ることができる。また、赤外線発光ダイオードを複数設けることにより、入力板の内部に赤外線を十分に満たすことができ、確実に多点検出を行うことができる。

また、赤外線入射手段が設置されていない箇所に、内側に反射面を向けたミラーを設けてもよい。これにより、赤外線入射手段が設置されていない箇所においても、入射された赤外線が外部に逃げてゆかずに、入力板内に十分満たされる状態とすることができ、高感度な入力検出を行うことができる。

また、赤外線入射手段は、入力板の底面に突起面又は窪み面を設け、突起面又は窪み面に接触させた赤外線発光ダイオードであってもよい。これにより、入力装置の側面部に赤外線発光ダイオードや基板が配置されなくなるので、持ち運び等の取り扱いを容易にできる。更に、入力板の側面の前面にミラーを貼り付けることができ、赤外線の入射効率を高めることができる。

赤外線検出手段を、表示パネルの各画素を構成するセル内に設けるようにしてもよい。これにより、表示パネル内の各画素上で、光学的不均一等の影響を受けることなく入力を検出することができ、入力操作を高精度で検出することができる。また、入力検出のための手段が表示パネル内に収容されるため、薄型で入力装置を構成することができる。

また、赤外線検出手段を、表示パネルよりも下方に設けられた赤外線撮像手段としてもよい。これにより、入力操作状態を画像として取得することができ、簡素な構成で多点検出を確実に行うことができる。更に、赤外線撮像手段は、赤外線のみを透過するフィルタを備えた赤外線カメラとすることができる。これにより、可視光との干渉無く入力検出に必要な赤外線のみを検出することができ、画像表示機能と入力検出機能を干渉無く両立させることができる。

また、赤外線検出手段を、複数含むように構成してもよい。これにより、入力検出の精度を高めることができるとともに、１つの赤外線検出手段が担う検出領域を狭めることができ、薄型に入力装置を構成することができる。

赤外線検出手段は、赤外線センサを画素状に配列し、入力板より下方に配置したセンサパネルとしてもよい。入力板と間隔を設けずに配置すること可能であるので、入力装置を薄型に構成することができる。

表示パネルについては、薄型で取り扱い容易な液晶パネルを用いて入力装置を構成することができる。また、液晶パネルよりも下方に液晶パネルを照らすバックライトを設け、赤外線撮像手段を、バックライトに設けてもよい。これにより、液晶パネルを照らすバックライトのスペースを利用して、赤外線撮像手段を設置することができ、入力用画像を表示する装置に追加スペースを加えることなく入力装置を実現することができる。また、バックライトは、表面に開口を有する拡散板を有し、赤外線撮像手段を、開口から前記赤外線を検出可能に配置するようにしてもよい。これにより、拡散板により赤外線の拡散光の信号を減衰させることなく、直接的に検出することができ、十分な強度の赤外線信号に基づいて入力検出を行うことができる。更に、拡散板の表面に偏光フィルムを設けるとともに、液晶パネルの裏面には偏光フィルムを設けないように構成してもよい。これにより、偏光フィルムにより赤外線信号を減衰させることなく直接的に検出することができ、高Ｓ／Ｎ信号を取得し、高精度で入力検出を行うことができる。

また、表示パネルを液晶パネルとした場合には、バックライトが点灯しているときに赤外線入射手段を消灯させ、バックライトが消灯しているときに前記赤外線入射手段を点灯させるとともに、赤外線入射手段の点灯時に赤外線撮像手段による撮像を行う制御手段を更に備えてもよい。これにより、バックライトに含まれている赤外線成分と赤外線入射手段により入射された赤外線の拡散光との干渉を防止することができ、より高精度で入力検出を行うことができる。また、かかる制御手段を、バックライト及び赤外線入射手段の点灯及び消灯が、パルス状に交互に行われるように撮像タイミングの制御を行うように構成してもよい。これにより、入力用画像の表示と入力検出を、互いに干渉無く行うことができるとともに、入力用画像の表示輝度と入力検出の精度を適切なバランスとすることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

特に、本実施例においては、入力装置１５０をテーブルのように横置きに寝かせて配置し、入力面を構成する表示パネル１０及び入力板２０を、略水平に横置きに設置した場合を例に挙げて説明した。よって、実施例及び特許請求の範囲における構成要素の配置関係は、「上方」、「下方」と、上下方向で表記している。しかしながら、本実施例に係る入力装置１５０は、入力面を構成する表示パネル１０及び入力板２０を略鉛直方向に縦置きに設置したり、傾斜を有して斜めに設置したり、入力面を下向きにして設置することも可能である。よって、明細書中の実施例及び特許請求の範囲における「上方」、「下方」の記載は、必ずしも物理的な上下を意味するのではなく、表示パネル１０に対して「表方向」、「裏方向」又は「前面方向」、「背面方向」を意味するものとする（画像表示面側又は入力面側が表側又は前面側）。従って、入力装置１５０の入力面が縦置きや下向き等で設置された場合は、上下方向を表裏方向又は前背面方向を示す表現及び意味に読み替えることが可能であり、このような設置形態の場合も、本願の特許請求の範囲に含まれるものとする。

また、実施例１〜７は、目的や用途に応じて、実施例同士を組み合わせることができる。例えば、実施例２〜４は、実施例１、実施例５〜７のそれぞれと組み合わせることができる。その他、用途に応じて、矛盾を生じない範囲で、互いの実施例同士を組み合わせることができる。

本発明は、入力用画面を表示し、接触により操作するタッチパネル等の入力装置に利用することができ、多点入力が必要とされる入力装置にも利用することができる。

本国際出願は２００９年４月２３日に出願された日本国特許出願２００９−１０４７５７号に基づく優先権を主張するものであり、２００９−１０４７５７号の全内容をここに本国際出願に援用する。

Claims (18)

1. 入力用画像を表示する表示パネルと、
   該表示パネルより上方に設置され、前記入力用画像を透過させるとともに、赤外線が伝搬可能な材質で構成された入力板と、
   該入力板に接触して設置され、該入力板に接触面から赤外線を入射する赤外線入射手段と、
   前記表示パネルよりも下方に設けられた支持板と、
   前記入力板に、接触による入力があったときに発生する前記赤外線の拡散光を、前記入力板よりも下方で検出する赤外線検出手段と、を含み、
   前記入力板は、アクリル板又はクリスタルガラスであり、
   前記支持板は、ガラス板であることを特徴とする入力装置。
2. 前記接触面は前記入力板の側面であって、
   前記赤外線入射手段は、前記入力板の側面に接着又は埋め込まれて複数個設置された赤外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記接触面は前記入力板の底面に形成された突起面又は窪み面であって、
   前記赤外線入射手段は、前記突起面又は前記窪み面に接着されて複数個設置された赤外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
4. 前記入力板の、前記赤外線入射手段が設置されていない前記側面に、内側に反射面を向けたミラーを設けたことを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
5. 前記入力板の側面に、内側に反射面を向けたミラーを設けたことを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
6. 前記赤外線検出手段は、前記表示パネルの各画素を構成するセル内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
7. 前記赤外線検出手段は、前記表示パネルよりも下方に設けられた赤外線撮像手段であることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
8. 前記赤外線撮像手段は、赤外線のみを透過するフィルタを備えた赤外線カメラであることを特徴とする請求項７に記載の入力装置。
9. 前記赤外線撮像手段を、複数含むことを特徴とする請求項７に記載の入力装置。
10. 前記赤外線検出手段は、前記入力板よりも下方に設けられ、赤外線センサを画素状に配置したセンサパネルであることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
11. 前記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
12. 前記表示パネルは液晶パネルであって、該液晶パネルよりも下方に該液晶パネルを照らすバックライトを更に備え、
    前記赤外線撮像手段は、該バックライトに設けられたことを特徴とする請求項７に記載の入力装置。
13. 前記バックライトは、表面に開口を有する拡散板を備え、
    前記赤外線撮像手段は、前記開口から前記赤外線を検出可能に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載の入力装置。
14. 前記拡散板の表面に、前記開口に対応した開口を有する偏光フィルムが設けられており、前記液晶パネルの裏面には偏光フィルムが設けられていないことを特徴とする請求項１３に記載の入力装置。
15. 前記バックライトが点灯しているときに前記赤外線入射手段を消灯させ、前記バックライトが消灯しているときに前記赤外線入射手段を点灯させるとともに、前記赤外線入射手段の点灯時に前記赤外線撮像手段による撮像を行う制御手段を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の入力装置。
16. 前記制御手段は、前記バックライト及び前記赤外線入射手段の点灯及び消灯が、パルス状に交互に行われるように撮像タイミングの制御を行うことを特徴とする請求項１５に記載の入力装置。
17. 前記表示パネルは液晶パネルであって、該液晶パネルよりも下方に該液晶パネルを照らすバックライトを更に備え、
    複数の前記赤外線撮像手段は、マスターの赤外線撮像手段を１つ含み、該マスターの赤外線撮像手段に同期して残りの前記赤外線撮像手段及び前記バックライトがパルス制御されることを特徴とする請求項９に記載の入力装置。
18. 前記入力板よりも上方を通過するコードを読み取るために、下方から赤外線を発光させるコード読み取り用の赤外線発光手段を更に備え、
    前記センサパネルは、所定の周波数で赤外線検出を行い、
    前記赤外線入射手段は、前記所定の周波数に同期した赤外線入射タイミングのうち、所定周期で赤外線を入射しないタイミングを設け、
    前記赤外線発光手段は、前記赤外線を入射しないタイミングのうちのいずれかに同期させて赤外線を発光させて前記センサパネルに前記コードを読み取らせるとともに、
    前記赤外線を入射しないタイミングのうちの赤外線を発光しないタイミングを有し、赤外線を用いた入力手段による入力板への赤外線入力があったときには、前記センサパネルに前記赤外線入力を読み取らせることを特徴とする請求項１０に記載の入力装置。

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