JP5886080B2 - Input device and input system including the input device - Google Patents

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Description

本発明は、入力位置の座標検出をおこなう入力装置、および、当該入力装置を具備する入力システムに関する。   The present invention relates to an input device that performs coordinate detection of an input position, and an input system including the input device.

タッチペン、スタイラスペン等の操作部材(以下、ペンと記載する)と、当該ペンによる座標入力を受け付けるタブレット、タッチパネル等の座標入力装置(位置検出装置ともいう)とを組み合わせた入力システムが知られている。ペンを、座標入力装置の座標入力領域に接触させ、座標入力装置は、ペンが接触(以下、タッチと記載する)した位置の座標を求める。求められた座標は、例えば座標入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、または座標入力装置に一体的に積層されている液晶パネル等の表示画面に点画像、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。   An input system that combines an operation member (hereinafter referred to as a pen) such as a touch pen or a stylus pen and a coordinate input device (also referred to as a position detection device) such as a tablet or a touch panel that accepts coordinate input by the pen is known. Yes. The pen is brought into contact with the coordinate input area of the coordinate input device, and the coordinate input device obtains the coordinates of the position where the pen is in contact (hereinafter referred to as touch). 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 coordinate input device, or a liquid crystal panel laminated integrally with the coordinate input device. Used for.

図8は、特許文献1に記載の座標入力装置を示す構成概略図である。図8に示すように、蛍光染料201を均一に添加した状態に形成された平板部材202の四隅200a、200b、200c、200dは凹面に形成され、この凹面に向かって受光器203a、203b、203c、203dが配置されている。受光器203a、203b、203c、203dはそれぞれ検出回路部211に接続されている。これにより、平板部材202の内部を伝播して四隅200a〜200dの凹面に達した光のうち、各受光器203a〜203dに向かうもののみが各受光器203a〜203dに向けて出射され、それ以外の光は凹面から外部に出射される際に受光器203a〜203d以外に向かって屈折される。平板部材202の四辺には光吸収部材204a、204b、204c、204dが配置されている。平板部材202の上面に手動操作で動かされる光源部205と組み合わされて使用される。具体的には、光源部205より射出されたスポット光は、平板部材202の上面よりその内部に入射される。平板部材202の内部に添加された蛍光染料201は、入射光が当たると励起され発光するが、このとき光は等方的に発せられる。そして、蛍光染料201が励起され発光した位置を受光器203a、203b、203c、203dを用いて特定する。   FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a coordinate input device described in Patent Document 1. As shown in FIG. 8, the four corners 200a, 200b, 200c, and 200d of the flat plate member 202 formed in a state where the fluorescent dye 201 is uniformly added are formed in a concave surface, and the light receivers 203a, 203b, and 203c are directed toward the concave surface. , 203d are arranged. The light receivers 203a, 203b, 203c, and 203d are connected to the detection circuit unit 211, respectively. Thereby, only the light which propagates the inside of the flat plate member 202 and reaches the concave surfaces of the four corners 200a to 200d toward the light receivers 203a to 203d is emitted toward the light receivers 203a to 203d. Is refracted toward other than the light receivers 203a to 203d when emitted from the concave surface to the outside. Light absorbing members 204a, 204b, 204c, and 204d are disposed on the four sides of the flat plate member 202. It is used in combination with a light source unit 205 that is moved manually on the upper surface of the flat plate member 202. Specifically, the spot light emitted from the light source unit 205 is incident on the inside from the upper surface of the flat plate member 202. The fluorescent dye 201 added to the inside of the flat plate member 202 is excited and emits light when incident light hits it. At this time, the light is emitted isotropically. And the position which the fluorescent dye 201 excited and light-emitted is specified using light receiver 203a, 203b, 203c, 203d.

特許文献2に記載のタッチパネルは、図9(a)に示すように、導光板1101、導光板1101に光を入射する光源1102、導光板1101の側面の一部に配置された受光素子1104、1105、および、導光板1101の側面と受光素子との間に被検出体1201により散乱した光源1102からの光を受光素子1104、1105に結像する結像手段1107を具備している。そして、受光素子1104、1105が配置された導光板1101の側面の一部には光吸収手段1108を配置し、受光素子1104、1105は、図9(b)に示すように、光源1102の照射範囲外に配置されている。受光素子1104、1105が配設されている導光板1101の角は、図9(b)に示すように、平面的に、すなわち、導光板1101の表面と直角をなす面を有した切り欠き1222が設けられている。当該切り欠き1222の当該面から出射した光を受光素子1104、1105が受光する構成である。   As shown in FIG. 9A, the touch panel described in Patent Document 2 includes a light guide plate 1101, a light source 1102 that makes light incident on the light guide plate 1101, a light receiving element 1104 that is disposed on a part of the side surface of the light guide plate 1101, 1105 and an image forming unit 1107 that forms an image on the light receiving elements 1104 and 1105 with light from the light source 1102 scattered by the detection target 1201 between the side surface of the light guide plate 1101 and the light receiving element. Then, a light absorbing means 1108 is arranged on a part of the side surface of the light guide plate 1101 on which the light receiving elements 1104 and 1105 are arranged. The light receiving elements 1104 and 1105 are irradiated with a light source 1102 as shown in FIG. Arranged outside the range. As shown in FIG. 9B, the corners of the light guide plate 1101 on which the light receiving elements 1104 and 1105 are disposed are planar, that is, a notch 1222 having a surface perpendicular to the surface of the light guide plate 1101. Is provided. The light receiving elements 1104 and 1105 receive light emitted from the surface of the notch 1222.

特開平11−327769号公報(1999年11月30日公開)Japanese Patent Laid-Open No. 11-327769 (published on November 30, 1999) 特開2009−258967号公報(2009年11月5日公開)JP 2009-258967 A (published on November 5, 2009)

しかしながら、上述の特許文献1および2は、いずれも、導光板の角部に切り欠きを設ける必要があり、導光板の製造加工が煩雑である。特に、導光板をガラスから構成する場合は、切り欠きの加工が容易でなく、コスト高となる。   However, both Patent Documents 1 and 2 described above require notches in the corners of the light guide plate, which complicates the manufacturing process of the light guide plate. In particular, when the light guide plate is made of glass, notch processing is not easy and the cost is high.

本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、伝導光板自体に伝搬光を取り出すための構造を設けなくとも、導光板の内部を放射状に伝搬する伝搬光を、導光板における互いに離れた複数の箇所から取り出して、その取り出した光から導光板の上面への光入射位置の位置座標を検出することができる信頼性の高い(座標)入力装置、および、当該入力装置を具備する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 propagate propagating light propagating radially inside the light guide plate without providing a structure for extracting propagating light in the conductive light plate itself. A highly reliable (coordinate) input device capable of detecting the position coordinates of the light incident position on the upper surface of the light guide plate from the plurality of positions separated from each other in the light guide plate, and the input An object of the present invention is to provide an input system including the apparatus.

そこで、上記の課題を解決するために、本発明に係る入力装置は、
上面に被検出体を接触させることができ、且つ、光を内部において伝搬させる導光板と、
上記導光板の下面に隣接する隣接面を有した光学部材であって、当該導光板における互いに離れた複数の箇所から当該隣接面を通して導光板の伝搬光の一部をそれぞれ取り出して入射させ、当該入射させた光をそれぞれ、当該導光板の下面よりも下方に向けて出射させる光学部材と、
各上記箇所から取り出されて上記光学部材から出射した光を受光する受光手段と、
上記上面への上記被検出体の接触による伝搬光の変化を受光手段の受光結果に基づいて検出し、上記上面への上記被検出体の接触位置の位置座標を検出する検出手段と、を備えていることを特徴としている。
Therefore, in order to solve the above problems, an input device according to the present invention includes:
A light guide plate capable of bringing a detection object into contact with the upper surface and propagating light therein;
An optical member having an adjacent surface adjacent to the lower surface of the light guide plate, wherein a part of the propagation light of the light guide plate is taken out and incident through the adjacent surface from a plurality of locations separated from each other in the light guide plate, An optical member that emits the incident light downward from the lower surface of the light guide plate, and
A light receiving means for receiving the light extracted from each of the locations and emitted from the optical member;
Detecting means for detecting a change in propagating light due to contact of the detected object with the upper surface based on a light reception result of a light receiving means, and detecting a position coordinate of a contact position of the detected object with the upper surface; It is characterized by having.

上記の構成によれば、光学部材が、導光板から伝搬光の一部を取り出して入射させ、当該入射させた光を当該導光板の下面よりも下方に向けて出射させるので、導光板自体に伝搬光を当該導光板の下面よりも下方に向けて出射させるための構成、例えば従来構成に設けられたような切り欠きを設ける必要がない。例えば、導光板をガラスから構成する場合であっても、本発明の構成によれば、導光板の製造コストを、当該導光板自体に切り欠きを設ける場合と比較して抑えることができる。   According to the above configuration, the optical member extracts a part of the propagation light from the light guide plate and makes it incident, and the incident light is emitted downward from the lower surface of the light guide plate. There is no need to provide a configuration for emitting propagating light downward from the lower surface of the light guide plate, for example, a notch provided in a conventional configuration. For example, even when the light guide plate is made of glass, according to the configuration of the present invention, the manufacturing cost of the light guide plate can be suppressed as compared with the case where the light guide plate itself is provided with a notch.

また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記光学部材の端面の一部は、円錐面または双曲面であり、
上記円錐面または双曲面によって、上記光学部材に入射した光の光路が変わることが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
A part of the end surface of the optical member is a conical surface or a hyperboloid,
The optical path of the light incident on the optical member is preferably changed by the conical surface or the hyperboloid.

上記の構成によれば、上記光学部材の端面の一部が、円錐面または双曲面であることから、広範囲から光を集光して、受光手段に光を導くことが可能である。よって、導光板の光入射位置の検出可能範囲を導光板の上面の広範囲に実現することができる。   According to said structure, since a part of end surface of the said optical member is a conical surface or a hyperboloid, it is possible to condense light from a wide range and to guide light to a light-receiving means. Therefore, the detectable range of the light incident position of the light guide plate can be realized in a wide range on the upper surface of the light guide plate.

また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記光学部材は、導光板よりも屈折率が同じか高い材料によって構成されていることが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
The optical member is preferably made of a material having the same or higher refractive index than the light guide plate.

上記の構成によれば、導光板よりも屈折率が高い材料によって光学部材が構成されているので、導光板から光学部材への光の取り出し効率を向上させることができる。   According to said structure, since the optical member is comprised with the material whose refractive index is higher than a light guide plate, the extraction efficiency of the light from a light guide plate to an optical member can be improved.

また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記導光板は、ガラスからなることが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
The light guide plate is preferably made of glass.

上記の構成によれば、導光板が保護ガラスとして機能することにより、耐環境性に優れ、撓みが生じることなく、高精度の位置座標検出の実現に寄与することができる。   According to said structure, when a light-guide plate functions as protective glass, it is excellent in environmental resistance and can contribute to realization of a highly accurate position coordinate detection, without producing bending.

また本発明に係る入力システムは、上記の課題を解決するために、
上記構成を具備した入力装置と、
上記導光板の上記上面に接触して、当該接触した位置から光を出射する操作部材と、を具備していることを特徴としている。
Moreover, in order to solve said subject, the input system which concerns on this invention
An input device having the above configuration;
An operation member that comes into contact with the upper surface of the light guide plate and emits light from the contacted position.

上記の構成によれば、簡易な構成でありながら信頼性の高い入力座標検出を行う入力システムを提供することができる。   According to the above configuration, it is possible to provide an input system that performs highly reliable input coordinate detection with a simple configuration.

また本発明に係る入力システムの一形態は、上記の構成に加えて、
複数の画素を有する画像表示パネルをさらに具備し、
上記検出手段によって検出された上記位置座標に基づいて、上記画像表示パネルの上記画素を駆動することが好ましい。
Moreover, in addition to said structure, one form of the input system which concerns on this invention is
An image display panel having a plurality of pixels;
It is preferable to drive the pixels of the image display panel based on the position coordinates detected by the detection means.

上記の構成によれば、画像表示パネルにおける上記位置座標に対応した画素を駆動して視認することができるように構成することができる。   According to said structure, it can comprise so that the pixel corresponding to the said position coordinate in an image display panel can be driven and visually recognized.

本発明によれば、簡易な構成でありながら信頼性の高い入力座標検出を実現する(座標)入力装置、および、当該入力装置を具備する入力システムを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a (coordinate) input device that realizes highly reliable input coordinate detection with a simple configuration, and an input system including the input device.

本発明の一実施形態の入力システムの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the input system of one Embodiment of this invention. 図1に示す切断線A−A´の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of cutting line AA 'shown in FIG. 本発明の一実施形態の入力システムの光学部材を示す図である。It is a figure which shows the optical member of the input system of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の入力システムのペンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the pen of the input system of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の入力システムのペン入力装置に具備された撮像素子において取得される取得画像の図である。It is a figure of the acquired image acquired in the image sensor with which the pen input device of the input system of one embodiment of the present invention was equipped. 本発明の他の実施形態の入力システムの一部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a part of input system of other embodiment of this invention. 図1に示す切断線B−B´の矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ shown in FIG. 1. 従来構成の図である。It is a figure of a conventional structure. 従来構成の図である。It is a figure of a conventional structure.

〔実施形態1〕
本発明に係る入力システムの一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。以下では、本発明に係る入力システムの一実施形態を中心に説明し、そのなかで本発明に係る入力装置の一実施形態であるペン入力装置を説明する。
Embodiment 1
An embodiment of an input system according to the present invention will be described with reference to FIGS. Hereinafter, an embodiment of the input system according to the present invention will be mainly described, and a pen input device which is an embodiment of the input device according to the present invention will be described.

図1は、本実施形態の入力システムの構成を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the input system of this embodiment.

(1)入力システムの構成
本実施形態の入力システム50は、図1に示すように、ペン入力装置40と、ペン3(操作部材)とを具備しており、ペン入力装置40の表面であるタッチ面(上面)にペン3がタッチ(接触)すると、タッチ面でのタッチ位置座標を求めることができる。
(1) Configuration of Input System As shown in FIG. 1, the input system 50 of the present embodiment includes a pen input device 40 and a pen 3 (operation member), and is the surface of the pen input device 40. When the pen 3 touches (contacts) the touch surface (upper surface), the touch position coordinates on the touch surface can be obtained.

●ペン入力装置40
ペン入力装置40は、図1に示すように、液晶表示パネル2(画像表示パネル)と、液晶表示パネル2の表示面側に重ねて配置された四角形の導光板1と、導光板1の背面に密着固定された光学部材60と、光学部材60から光が出射する位置に配設された撮像ユニット10、20(受光手段)と、図示しない検出装置(検出手段)とを有している。
● Pen input device 40
As shown in FIG. 1, the pen input device 40 includes a liquid crystal display panel 2 (image display panel), a rectangular light guide plate 1 disposed on the display surface side of the liquid crystal display panel 2, and a back surface of the light guide plate 1. And an imaging unit 10 and 20 (light receiving means) disposed at a position where light is emitted from the optical member 60, and a detection device (detection means) (not shown).

液晶表示パネル2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おこなう。液晶表示パネル2の構成は、従来周知の液晶表示パネルを用いることができる。   The liquid crystal display panel 2 has a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates, and each substrate is provided with at least various electrodes for changing the alignment of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage. Then, by changing the orientation of the liquid crystal molecules by applying a voltage, the amount of light transmitted through the liquid crystal layer of each pixel is adjusted to perform a desired display. As the configuration of the liquid crystal display panel 2, a conventionally known liquid crystal display panel can be used.

導光板1は、透光性材料からなる矩形の一枚の平板であり、図1に示すように液晶表示パネル2の表示面側に重ねて配設されている。導光板1は、図1に示すように、撮像ユニット10、20を配設する一辺側が液晶表示パネル2よりも大きく構成されており、撮像ユニット10、20のそれぞれの少なくとも一部分を背面(下面)側に配設している。これにより、ペン入力装置40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 light guide plate 1 is a rectangular flat plate made of a translucent material, and is disposed on the display surface side of the liquid crystal display panel 2 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the light guide plate 1 is configured such that one side where the imaging units 10 and 20 are disposed is larger than the liquid crystal display panel 2, and at least a part of each of the imaging units 10 and 20 is provided on the back surface (lower surface). It is arranged on the side. Thereby, the enlargement of the size of the direction which spreads along the touch surface of the pen input device 40 is suppressed, and it contributes to realization of a compact size.

導光板1の液晶表示パネル2とは反対側の表面が、ペン3によってタッチされるタッチ面である。すなわち、導光板1はペン入力装置40の最表面に在る。   The surface of the light guide plate 1 opposite to the liquid crystal display panel 2 is a touch surface touched by the pen 3. That is, the light guide plate 1 is on the outermost surface of the pen input device 40.

導光板1は、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、撓みが生じることない。本発明では、導光板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、導光板への光の入射位置、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、耐環境性はともかく、撓みは検出精度を劣化させる。よって、本実施形態のように導光板1をガラスによって構成することにより、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、導光板の材料をガラスに限定するものではなく、プラスチック、または、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 light guide plate 1 is made of glass. Thereby, compared with the case where it comprises with a plastic, it is excellent in environmental resistance, and a bending does not arise. The present invention is a mechanism that detects the propagation direction of light propagating through the inside of the light guide plate, and based on that, detects the light incident position on the light guide plate, that is, the position coordinates of the touch position. Therefore, aside from environmental resistance, bending causes the detection accuracy to deteriorate. Therefore, when the light guide plate 1 is made of glass as in the present embodiment, there is no bending and it is possible to contribute to the realization of highly accurate position coordinate detection. However, in the present invention, the material of the light guide plate is not limited to glass, and may be configured using plastic or a conventionally known material as a light guide material other than these.

導光板1は、伝搬光の一部が導光板1の背面から後述する光学部材60に取り出されるので、従来構成のように導光板に切り欠きを設ける必要がない。すなわち、導光板1は、内部に光を伝搬させることができる構成(構造)であるだけでよく、その他の加工は必要ない。   In the light guide plate 1, a part of the propagation light is extracted from the back surface of the light guide plate 1 to the optical member 60 described later, so that it is not necessary to provide a notch in the light guide plate unlike the conventional configuration. That is, the light guide plate 1 only needs to have a configuration (structure) capable of propagating light therein, and no other processing is necessary.

光学部材60は、導光板1の背面と、後述する撮像ユニット10、20との間に配設された透光材である。   The optical member 60 is a translucent material disposed between the back surface of the light guide plate 1 and imaging units 10 and 20 described later.

図2は、光学部材60の外形を示す図であり、図3は、図1に示す切断線A−A´の矢視断面図である。   FIG. 2 is a view showing the outer shape of the optical member 60, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA 'shown in FIG.

光学部材60は、上面(隣接面)が平坦で、図2に示すように、導光板1の背面に接着固定されている。光学部材60は、導光板1の内部を伝搬している光を導光板1の背面から光を取り出して、取り出した光を自身に入射させて内部にて結合させて内部を伝搬させる構成となっている。光学部材60と導光板1との接着方法は特に限定されるものではないが、上述のように、光学部材60は導光板1から光を取り出して入射させるので、これを妨げない方法あるいは材料を用いて接着固定する。   The optical member 60 has a flat upper surface (adjacent surface) and is bonded and fixed to the back surface of the light guide plate 1 as shown in FIG. The optical member 60 has a configuration in which light propagating inside the light guide plate 1 is extracted from the back surface of the light guide plate 1, and the extracted light is incident on itself and coupled inside to propagate inside. ing. The bonding method between the optical member 60 and the light guide plate 1 is not particularly limited. However, as described above, since the optical member 60 takes out light from the light guide plate 1 and makes it incident, a method or material that does not hinder this is used. Use to fix.

光学部材60は、導光板1よりも、屈折率が同じか高い材料から構成されている。これにより、導光板1の内部を伝搬した光が光学部材60と導光板1との境界面で反射して再び導光板1の内部に戻ることを防いで導光板1からの光の取り出し効率を高めることができる。本実施形態では、導光板1がガラスによって構成されているため、光学部材60は、ガラスよりも屈折率の高い高屈折率ガラスやポリカーボネートから構成されている。これにより、導光板1から効率的に光を取り出して、光学部材60内部に入射させることができる。   The optical member 60 is made of a material having the same or higher refractive index than the light guide plate 1. This prevents light propagating in the light guide plate 1 from being reflected at the boundary surface between the optical member 60 and the light guide plate 1 and returning to the inside of the light guide plate 1 again, thereby improving the light extraction efficiency from the light guide plate 1. Can be increased. In this embodiment, since the light guide plate 1 is made of glass, the optical member 60 is made of high refractive index glass or polycarbonate having a higher refractive index than glass. Thereby, it is possible to efficiently extract light from the light guide plate 1 and to enter the optical member 60.

なお、上述のように、本発明は導光板をガラス以外の材料から構成することができるので、例えば導光板がアクリルの場合には、同様に光学部材はアクリルや高屈折率ガラス、ポリカーボネートから構成することができる。   In addition, as mentioned above, since this invention can comprise a light-guide plate from materials other than glass, for example, when a light-guide plate is an acrylic, an optical member is similarly comprised from an acrylic, high refractive index glass, and a polycarbonate. can do.

なお、本実施形態では、光学部材60は導光板1よりも屈折率の高い材料によって構成されているが、導光板1の内部を伝搬した光が光学部材60と導光板1との境界面で反射して再び導光板1の内部に戻ることがないようにすればよく、光学部材60は導光板1と同じ屈折率を有する材料から構成されてもよい。   In the present embodiment, the optical member 60 is made of a material having a refractive index higher than that of the light guide plate 1, but light propagated inside the light guide plate 1 is at the boundary surface between the optical member 60 and the light guide plate 1. The optical member 60 may be made of a material having the same refractive index as that of the light guide plate 1 as long as it does not reflect and return to the inside of the light guide plate 1 again.

光学部材60は、図2および図3に示すように、上面に隣接した端面の、導光板1の角部に近い領域に、凹型の円錐面状の切り欠き60aが設けられている。この切り欠き60aの円錐面と光学部材60の背面とがなす角度(図2に示すγ)は、45度以下であり、30度や45度が選ばれる。円錐面状の切り欠き60aにはミラーコーティング(光路変換部)を施してあってもよい。   As shown in FIGS. 2 and 3, the optical member 60 is provided with a concave conical cutout 60 a in a region close to the corner of the light guide plate 1 on the end surface adjacent to the upper surface. The angle (γ shown in FIG. 2) formed by the conical surface of the cutout 60a and the back surface of the optical member 60 is 45 degrees or less, and 30 degrees or 45 degrees is selected. The conical cutout 60a may be provided with a mirror coating (optical path changing portion).

そして、図2に示すように光学部材60の内部を伝搬して切り欠き60aに至った光は、その光路を切り欠き60aによって光学部材60の下方、すなわち、光学部材60の背面に向けて変化させる。すなわち、導光板1の内部を伝搬した光は、導光板1の下面よりも下方に向かう。   Then, as shown in FIG. 2, the light that propagates through the optical member 60 and reaches the notch 60a changes along the optical path toward the lower side of the optical member 60, that is, toward the back surface of the optical member 60. Let That is, the light propagated through the light guide plate 1 travels downward from the lower surface of the light guide plate 1.

なお、本実施形態では、切り欠き60aが円錐面状に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、双曲面状または多角面状に構成されていてもよい。   In the present embodiment, the cutout 60a is formed in a conical surface shape, but the present invention is not limited to this, and may be formed in a hyperboloid shape or a polygonal surface shape.

また、本実施形態では、光学部材60の形状が、上面側からみると図3に示すように扇形に似た形状となっているが、これに限定されるものではない。   In the present embodiment, the shape of the optical member 60 is similar to a fan shape as shown in FIG. 3 when viewed from the upper surface side, but is not limited thereto.

また光学部材60の製造方法は特に限定されるものではないが、プラスチック成型やガラス成型を行うと安価に製造できる。   Moreover, the manufacturing method of the optical member 60 is not particularly limited, but can be manufactured at low cost by plastic molding or glass molding.

光学部材60は、図1に示すように矩形の導光板1の四隅のうちの隣り合う二隅近傍の背面に配設されている。光学部材60の配設位置は、これに限定されるものではない。後述する検出方法を実現するために2つの撮像ユニット10、20を互いに離して配設するので、その撮像ユニット10、20の配設位置に対応させて、導光板1の内部を伝播した光が、最終的に撮像ユニットのそれぞれに入射する光の経路の途中に光学部材60を配すればよい。   As shown in FIG. 1, the optical member 60 is disposed on the back surface in the vicinity of two adjacent corners of the four corners of the rectangular light guide plate 1. The arrangement position of the optical member 60 is not limited to this. Since the two imaging units 10 and 20 are arranged apart from each other in order to realize a detection method to be described later, the light that has propagated through the light guide plate 1 corresponds to the arrangement position of the imaging units 10 and 20. The optical member 60 may be disposed in the middle of the path of light finally incident on each of the imaging units.

撮像ユニット10、20は、光学部材60の円錐面状の切り欠き60aの直下に配置され、導光板1の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。また、撮像ユニット10、20は、導光板1のタッチ面よりも上方には突出していない。撮像ユニット10は、レンズ11と、可視光カットフィルタ12と、撮像素子13とを有している。また撮像ユニット20も同様に、レンズ21と、可視光カットフィルタ22、撮像素子23とを有している。撮像ユニット10、20は、導光板1および光学部材60の少なくとも一方に接続されていて、導光板1を伝搬しない光は撮像素子13、23に結合しない構造になっている。   The imaging units 10 and 20 are disposed immediately below the conical cutout 60 a of the optical member 60, and are disposed at two locations separated from each other at the end of the light guide plate 1. Further, the imaging units 10 and 20 do not protrude above the touch surface of the light guide plate 1. The imaging unit 10 includes a lens 11, a visible light cut filter 12, and an imaging element 13. Similarly, the imaging unit 20 includes a lens 21, a visible light cut filter 22, and an imaging element 23. The imaging units 10 and 20 are connected to at least one of the light guide plate 1 and the optical member 60, and have a structure in which light that does not propagate through the light guide plate 1 is not coupled to the imaging elements 13 and 23.

●ペン3
一方、ペン入力装置40に対応するペン3は、いわゆるタッチペン、スタイラスペンと呼ばれる操作部材である。本実施形態のペン3の詳細について、図4を用いて説明する。
Pen 3
On the other hand, the pen 3 corresponding to the pen input device 40 is an operation member called a touch pen or a stylus pen. The details of the pen 3 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図4は、ペン3の構成を示す断面図である。ペン3は、外形となる筐体35の内部に、赤外光を出射する発光素子31および当該赤外光をペン3の先端へと導く導光部材32を有する発光部30と、電源装置33と、制御装置34とが、格納されている。そして、本実施形態のペン3の特徴的構成として、ペン3の先端に発光部30が配置された構成となっているとともに、その光出射側に、光を拡散させる光拡散部材36を取り付けている点がある。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the pen 3. The pen 3 has a light emitting unit 30 that has a light emitting element 31 that emits infrared light and a light guide member 32 that guides the infrared light to the tip of the pen 3, and a power supply device 33. And the control device 34 are stored. As a characteristic configuration of the pen 3 according to the present embodiment, the light emitting unit 30 is arranged at the tip of the pen 3, and a light diffusion member 36 that diffuses light is attached to the light emitting side. There is a point.

この光拡散部材36は、光拡散材料を含有する樹脂から構成されている。上記光拡散材料としては、ガラスビーズを用いることができる。また上記樹脂としては、フッ素樹脂(具体例としてはポリテトラフルオロエチレン)、シリコンラバーを用いることができ、弾性を有して構成されていることが好ましい。弾性材を用いることによって、ペン入力装置40の導光板1にペン3の先端、すなわち光拡散部材36を接触させて用いる場合に、導光板1表面を傷付けることなく、且つ、接触によって僅かに接触部分が変形して導光板1表面との接触面積を大きくすることができるので、導光板1表面にカップリングする光量を多くすることができる。   The light diffusing member 36 is made of a resin containing a light diffusing material. Glass beads can be used as the light diffusion material. As the resin, a fluororesin (specifically, polytetrafluoroethylene) and silicon rubber can be used, and it is preferable that the resin is configured to have elasticity. By using an elastic material, when the light guide plate 1 of the pen input device 40 is used by contacting the tip of the pen 3, that is, the light diffusion member 36, the surface of the light guide plate 1 is not damaged and slightly touched by contact. Since the portion is deformed and the contact area with the surface of the light guide plate 1 can be increased, the amount of light coupled to the surface of the light guide plate 1 can be increased.

光拡散部材36の光出射面は、図3に示すように、曲面を有している。すなわち、光拡散部材36は概ね半球体である。なお、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、ペン3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良い。なお、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良い。   The light emitting surface of the light diffusing member 36 has a curved surface as shown in FIG. That is, the light diffusing member 36 is generally hemispherical. Note that the curved surface does not need to be configured with a uniform curvature, and the curvature may be different between the region that is the tip of the pen 3 and the region that surrounds it. The curved surface may have a fine uneven shape on the surface.

また、光拡散部材36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。光拡散部材36がポリテトラフルオロエチレンによって構成されている場合には不要であるが、光拡散部材36自体が耐磨耗に優れていない他の材料から構成されている場合には、その光出射面に耐磨耗加工を施すことは有効である。耐磨耗加工とは、特に制限はないが、例えばポリテトラフルオロエチレンを光拡散部材36の光出射面にコーティングする加工が挙げられる。   Further, it is preferable that the light emitting surface of the light diffusing member 36 is subjected to wear resistance processing. This is unnecessary when the light diffusing member 36 is made of polytetrafluoroethylene, but when the light diffusing member 36 is made of another material that is not excellent in wear resistance, the light emission It is effective to apply a wear resistant process to the surface. Although there is no restriction | limiting in particular with an abrasion-resistant process, For example, the process which coats the polytetrafluoroethylene on the light-projection surface of the light-diffusion member 36 is mentioned.

さらに、この光拡散部材36は、ペン3に対して着脱可能に構成されている。光拡散部材36が何らかの理由で損傷した場合(経時劣化を含む)であっても、光拡散部材36を交換するだけでペン3の使用を継続することができる。ペン3ごと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。着脱可能であるために、光拡散部材36が取り付けられる側の部材(本実施形態では、導光部材32)には、光拡散部材36と接触する部分に、溝構造、咬合する構造、または、嵌め合う構造が設けられており(不図示)、光拡散部材36には、その構造に合う構造が設けられている(不図示)。なお、本実施形態では、導光部材32に光拡散部材36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35に光拡散部材36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。   Further, the light diffusing member 36 is configured to be detachable from the pen 3. Even if the light diffusing member 36 is damaged for some reason (including deterioration with time), the use of the pen 3 can be continued only by replacing the light diffusing member 36. Compared to the configuration in which the pen 3 is replaced, the use can be continued at a low cost. In order to be detachable, the member on the side to which the light diffusing member 36 is attached (in this embodiment, the light guide member 32) has a groove structure, an occlusal structure, or a portion in contact with the light diffusing member 36, or A fitting structure is provided (not shown), and the light diffusion member 36 is provided with a structure that matches the structure (not shown). In the present embodiment, the light diffusion member 36 is attached to the light guide member 32. However, the present invention is not limited to this, and the light diffusion member 36 may be attached to the housing 35. It may be other embodiments.

上記発光素子31は、赤外光を発するLED(light emitting diode)あるいはLD(laser diode)を用いることができる。なお、LEDもしくはLDは、1つのペン3に対して1つだけ設けられている構成に限らず、複数個を搭載してもよい。   The light emitting element 31 may be an LED (light emitting diode) or an LD (laser diode) that emits infrared light. The number of LEDs or LDs is not limited to one provided for one pen 3, and a plurality of LEDs or LDs may be mounted.

上記電源装置33から電源を受けて発光した発光素子31からの赤外光は、上記導光部材32を経てこの光拡散部材36に入射し、当該光拡散部材36の上記光拡散材料および上記微細凹凸によって乱反射する。そして、光拡散部材36の光出射面から拡散光となって出射される。   Infrared light from the light emitting element 31 that receives light from the power supply device 33 and enters the light diffusing member 36 through the light guiding member 32 enters the light diffusing material 36 and the fine light. Diffusely reflected by unevenness. And it is radiate | emitted as diffused light from the light-projection surface of the light-diffusion member 36. FIG.

電源装置33は、例えば電池を内蔵する構成とすることができるほか、充電式に構成されていてもよい。   The power supply device 33 can be configured to include a battery, for example, or may be configured to be rechargeable.

上記制御装置34は、発光素子31の発光を制御する。例えば、発光素子31が導光板1に接触したときにのみに発光する仕組み等が盛り込まれる。この仕組みは感圧スイッチ等を用いることにより構成され、発光時間を制御できるため、消費電力を低減し、電池寿命を延ばすことができる。   The control device 34 controls the light emission of the light emitting element 31. For example, a mechanism that emits light only when the light emitting element 31 comes into contact with the light guide plate 1 is included. This mechanism is configured by using a pressure-sensitive switch or the like, and can control the light emission time, thereby reducing power consumption and extending battery life.

以上のように、ペン3には、赤外光を出射する光源が設けられており、ペン先から赤外光が拡散放射される構成となっている。ペン3のペン先が導光板1に接触すると、ペン先から放射された赤外光の一部が、導光板1に結合して、導光板1内を伝搬する。ペン3は、ペン先から赤外光を拡散放射するため、導光板1に結合した光は、導光板1内を拡散放射する。これにより、位置座標を精度よく求めることができる。   As described above, the pen 3 is provided with a light source that emits infrared light, and the infrared light is diffused and radiated from the pen tip. When the pen tip of the pen 3 comes into contact with the light guide plate 1, a part of the infrared light emitted from the pen tip is coupled to the light guide plate 1 and propagates through the light guide plate 1. Since the pen 3 diffuses and emits infrared light from the pen tip, the light coupled to the light guide plate 1 diffuses and radiates inside the light guide plate 1. Thereby, a position coordinate can be calculated | required accurately.

そして、撮像ユニット10、20は、図1に示すように導光板1の内部を伝搬する赤外光(以下、伝搬光4a、4bと記載する)を、光学部材60を介して、それぞれ捕らえて、撮像素子13から得られる各画像から、当該接触の二次元の位置座標を求める。撮像素子13の受光面は、導光板1の表面と平行であるように配設されている。以下に、ペン入力の検出原理について詳述する。   The imaging units 10 and 20 respectively capture infrared light (hereinafter referred to as propagation light 4a and 4b) propagating inside the light guide plate 1 through the optical member 60 as shown in FIG. From the images obtained from the image sensor 13, the two-dimensional position coordinates of the contact are obtained. The light receiving surface of the image sensor 13 is disposed so as to be parallel to the surface of the light guide plate 1. Hereinafter, the detection principle of pen input will be described in detail.

(2)ペン入力の検出原理
ペン3のペン先がペン入力装置のタッチ面(透明導光板表面)に接触したとき、ライトペンから放射される赤外光の一部が屈折率Nの導光板1内に入射する。この入射光のうち、導光板1内の伝搬角θが、式;
sin(90°−θ)>1/N
に示す条件を満たす光束は、導光板1内に閉じ込められ、導光板1の表面、および裏面での反射を繰り返し、導光板1内を進行する。そして、導光板1と、光学部材60との界面に至ると、導光板1を伝搬していた光は、屈折率N(N>N)の光学部材60に入射し、図2に示すように、光学部材60内の伝搬角θが、式;
sin(90°−θ)>1/N
に示す条件を満たす光束は、光学部材60内に閉じ込められ、光学部材60の表面、および裏面での反射を繰り返し、光学部材60内を進行する。
(2) Pen input detection principle When the pen tip of the pen 3 comes into contact with the touch surface (transparent light guide plate surface) of the pen input device, part of the infrared light emitted from the light pen is guided by the refractive index N 1 . The light enters the optical plate 1. Of this incident light, the propagation angle θ P in the light guide plate 1 is expressed by the formula:
sin (90 ° −θ P )> 1 / N
The light beam satisfying the conditions shown in FIG. 2 is confined in the light guide plate 1, is repeatedly reflected on the front and back surfaces of the light guide plate 1, and travels in the light guide plate 1. Then, when reaching the interface between the light guide plate 1 and the optical member 60, the light propagating through the light guide plate 1 enters the optical member 60 having a refractive index N 2 (N 2 > N 1 ). As shown, the propagation angle θ P in the optical member 60 is given by the formula;
sin (90 ° −θ P )> 1 / N
The light beam satisfying the conditions shown in FIG. 5 is confined in the optical member 60, is repeatedly reflected on the front surface and the back surface of the optical member 60, and travels in the optical member 60.

結果として、ペン3から発せられた赤外光はペン先を中心にして放射状に拡散され、導光板1内を伝搬し、その光束のうちの一部の光束4a、4b(図1)が、光学部材60の円錐面状の切り欠き60aに導かれると、当該円錐面で反射して、光学部材60の下方に導かれて撮像ユニット10、20で受光される。撮像ユニット10、20では、光学部材60からの出射光は、まずレンズ11、21にて集光され、続いて、可視光カットフィルタ12、22を通って、最後に撮像素子13、23に受光される。可視光カットフィルタ12、22はペン3から放射される赤外光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断する役割を果たす。可視光カットフィルタ12により、太陽光や、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。   As a result, the infrared light emitted from the pen 3 is diffused radially around the pen tip and propagates in the light guide plate 1, and some of the light beams 4 a and 4 b (FIG. 1) When guided to the conical surface notch 60 a of the optical member 60, it is reflected by the conical surface, guided below the optical member 60, and received by the imaging units 10 and 20. In the imaging units 10 and 20, the emitted light from the optical member 60 is first collected by the lenses 11 and 21, then passes through the visible light cut filters 12 and 22, and finally received by the imaging elements 13 and 23. Is done. The visible light cut filters 12 and 22 transmit infrared light emitted from the pen 3 and serve to block light in other wavelength bands. The visible light cut filter 12 blocks sunlight and stray light such as liquid crystal display panel backlight light, and can increase the SN ratio.

ここで図5は、検出原理を説明する図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the detection principle.

図5(a)に示すように、ペン3から発せられ導光板1内および光学部材60内を伝搬し、出射された光はレンズ11を経て、撮像素子13に線状の像15を形成する。線状の像15の位置はペン3の位置によって変化し、撮像ユニットの取得画像を分析することにより、光束4a、4bと導光板1の一辺とがなす角度α、βがそれぞれ求められ、三角測量の原理を用いて発光源となるペン先が接した点の位置座標が求められる。図5(a)において、ペンが3aの位置にあるとき、線状の像15が形成される。このペンが3bの位置に移動したとき、線状の像17が形成される。   As shown in FIG. 5A, the light emitted from the pen 3 propagates through the light guide plate 1 and the optical member 60, and the emitted light forms a linear image 15 on the image sensor 13 through the lens 11. . The position of the linear image 15 changes depending on the position of the pen 3, and by analyzing the acquired image of the imaging unit, angles α and β formed by the light beams 4a and 4b and one side of the light guide plate 1 are obtained, respectively. Using the principle of surveying, the position coordinates of the point where the pen tip serving as the light source contacts is obtained. In FIG. 5A, when the pen is at the position 3a, a linear image 15 is formed. When the pen moves to the position 3b, a linear image 17 is formed.

図5(b)に撮像素子13の取得画像を示す。赤外線を照射している状態にあるペン3のペン先が導光板1に接触していないとき、撮像素子13の取得画像には何も現れない。一方、赤外線を照射している状態にあるペン3のペン先が導光板1に接触して赤外光が導光板1に結合すると、図2に示すように、その光束のうちの一部の光束4aが光学部材60を経由して撮像素子13に導かれ、撮像素子13の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状の像15が現れる。   FIG. 5B shows an acquired image of the image sensor 13. When the pen tip of the pen 3 in the state of irradiating infrared rays is not in contact with the light guide plate 1, nothing appears in the acquired image of the image sensor 13. On the other hand, when the pen tip of the pen 3 in the state of irradiating infrared rays comes into contact with the light guide plate 1 and infrared light is coupled to the light guide plate 1, as shown in FIG. The light beam 4a is guided to the image sensor 13 via the optical member 60, a linear image is formed on the imaging surface of the image sensor 13, and the linear image 15 appears on the acquired image.

図5に示す線状の像15の位置は、ペン3のペン先の接触点の位置に依存して変化し、ペン先の接触点の位置を変えると、線状像は破線で示した線状像17のように変化する。その線状像の軌跡は一点鎖線で示した扇形状16になる。その扇形の中心18と線状像を結ぶ線分の回転角度α’(円弧の中心を回転中心とする)は、ペン3と撮像素子13を結ぶ線分と導光板1の上記辺Aとがなす角度αと同じ角度になる。撮像素子の取得画像からα’が求められ、α’からαが求められる。同様にペンが3bの位置に移動すると、線状像17が形成され、その線状像17の傾きα‘を求めることにより、αが求められる。 The position of the linear image 15 shown in FIG. 5 changes depending on the position of the contact point of the pen tip of the pen 3, and when the position of the contact point of the pen tip is changed, the linear image is a line indicated by a broken line. It changes like the image 17. The locus of the linear image is a fan shape 16 indicated by a one-dot chain line. The rotation angle α 1 ′ of the line segment connecting the fan-shaped center 18 and the linear image (with the center of the arc as the rotation center) is the line segment connecting the pen 3 and the image sensor 13 and the side A of the light guide plate 1. Is the same angle as the angle α 1 formed by. Alpha 1 'is found, alpha 1' from the acquired image of the imaging element alpha 1 is obtained from. Similarly, when the pen is moved to the position of the 3b, formed a line-shaped image 17, by obtaining the inclination alpha 2 'of the line-shaped image 17, alpha 2 is calculated.

撮像ユニット20の撮像素子についても同様に取得画像の分析から発光点の位置が特定され、ペン3と当該撮像素子とを結ぶ線分と辺Aとがなす角度βが求められる。   Similarly, for the image sensor of the image pickup unit 20, the position of the light emitting point is specified from the analysis of the acquired image, and the angle β formed by the line segment connecting the pen 3 and the image sensor and the side A is obtained.

そして、撮像素子間の間隔をL、撮像素子13からの画像を読み取り求めた輝点の変位角度をα、撮像素子23からの取得画像を読み取り求めた輝点の変位角度をβとしたとき、輝点の座標(X、Y)は下記の関係式(1)および(2);
Y=tanα・X …(1)
Y=tanβ・(L−X) …(2)
を満足する。これを解くと、輝点の座標(X、Y)は、
X=tanβ・L/(tanα+tanβ) …(3)
Y=(tanα・tanβ)・L/(tanα+tanβ) …(4)
と表され、上述のように求めたα、βと、予め求めることができるLにより、ペン先が接触した地点の座標X、Yが求められる。このうちLは撮像素子13と撮像素子23の間の間隔であり固定の値である。α、βを求めることにより、ペン入力座標X、Y(位置座標)を求めることができる。
Then, when the interval between the image sensors is L, the displacement angle of the bright spot obtained by reading the image from the image sensor 13 is α, and the displacement angle of the bright spot obtained by reading the acquired image from the image sensor 23 is β, The coordinates (X, Y) of the bright spot are the following relational expressions (1) and (2);
Y = tan α · X (1)
Y = tan β · (L−X) (2)
Satisfied. Solving this, the coordinates (X, Y) of the bright spot are
X = tan β · L / (tan α + tan β) (3)
Y = (tan α · tan β) · L / (tan α + tan β) (4)
The coordinates X and Y of the point where the pen tip contacts are obtained by α and β obtained as described above and L that can be obtained in advance. Among these, L is an interval between the image sensor 13 and the image sensor 23 and is a fixed value. By obtaining α and β, pen input coordinates X and Y (position coordinates) can be obtained.

なお、撮像素子間の間隔Lとは、レンズ11の光軸中心とレンズ21の光軸中心との間の距離である。   Note that the distance L between the imaging elements is a distance between the optical axis center of the lens 11 and the optical axis center of the lens 21.

ペン3の位置座標を以上の方法で求めるために、入力システム50には、図示しない位置座標検出部を設けている。位置座標検出部はペン入力装置40に設けることができる。   In order to obtain the position coordinates of the pen 3 by the above method, the input system 50 is provided with a position coordinate detection unit (not shown). The position coordinate detection unit can be provided in the pen input device 40.

また、以上の方法で求められたペン3の位置座標に基づいて、液晶表示パネル2の当該位置座標に対応する位置にある画素を駆動して、ユーザが、ペン3のタッチ位置を視認することができるようにすることが可能である。そのためには、液晶表示パネル2の駆動を制御する制御部(不図示)が、位置座標検出部で求めた位置座標の情報を取得して、当該情報に基づいて液晶表示パネル2を駆動すればよい。   Further, based on the position coordinates of the pen 3 obtained by the above method, the pixel at the position corresponding to the position coordinates of the liquid crystal display panel 2 is driven, and the user visually recognizes the touch position of the pen 3. Is possible. For this purpose, if a control unit (not shown) that controls the driving of the liquid crystal display panel 2 acquires information on the position coordinates obtained by the position coordinate detection unit and drives the liquid crystal display panel 2 based on the information. Good.

以上のように本実施形態の入力システム50は、導光板1における互いに離れた少なくとも二箇所において、伝搬した光を捕らえることによって、ペン3の位置座標を求めることができる。   As described above, the input system 50 according to the present embodiment can obtain the position coordinates of the pen 3 by capturing the propagated light at at least two points apart from each other in the light guide plate 1.

また本実施形態のペン入力装置40の構成によれば、導光板1のタッチ面よりも上方に突出しない位置に撮像ユニットが設けられているので、導光板1のタッチ面がペン入力装置40の最上面となり、タッチ面よりも上方に撮像ユニットが出っ張らない。よって、本実施形態の入力システム50のペン入力装置40をテーブル型端末に適用した場合であっても、周囲が土手のように盛り上がることなく、テーブル面を完全にフラットにすることができる。   Further, according to the configuration of the pen input device 40 of the present embodiment, since the imaging unit is provided at a position that does not protrude upward from the touch surface of the light guide plate 1, the touch surface of the light guide plate 1 is the pen input device 40. The imaging unit does not protrude above the touch surface. Therefore, even when the pen input device 40 of the input system 50 of this embodiment is applied to a table type terminal, the table surface can be made completely flat without the surroundings rising like a bank.

また本実施形態の入力システム50は、遮光方式ではなく、導光板の内部を伝搬した光が撮像素子によって受光される構成となっているので、太陽光を含む迷光によって誤認識が生じる虞がなく正確な位置検出を実現することができ、故に、屋外や窓際に装置を置くことも可能である。   In addition, the input system 50 according to the present embodiment is not a light shielding method, but has a configuration in which light that has propagated inside the light guide plate is received by the imaging device, so that there is no possibility of erroneous recognition due to stray light including sunlight. Accurate position detection can be realized, and therefore it is possible to place the device outdoors or near a window.

また、本実施形態の入力システム50のペン入力装置40は、ペン3先からの放射光を受光する撮像ユニット10、20が導光板1に接続されていて、導光板1を伝搬しない光は撮像素子に結合しない構造になっている。よって、導光板1のタッチ面の法線方向から照明光が当てられても、その光は導光板1に結合しないため、迷光が撮像素子に導かれることはない。このため、ペン入力装置40は外光の影響を受けにくく、屋外や窓際に配置することが可能である。   In the pen input device 40 of the input system 50 according to the present embodiment, the imaging units 10 and 20 that receive the light emitted from the tip of the pen 3 are connected to the light guide plate 1 and light that does not propagate through the light guide plate 1 is imaged. The structure is not coupled to the element. Therefore, even if illumination light is applied from the normal direction of the touch surface of the light guide plate 1, the light is not coupled to the light guide plate 1, so stray light is not guided to the imaging element. For this reason, the pen input device 40 is not easily affected by external light, and can be disposed outdoors or near a window.

また、本実施形態では、ペン3先から出射される光が、ペン3先に設けた光拡散部材36によって拡散する構成となっている。これにより、ペン3の傾斜角度によることなく、十分な光量を導光板1にカップリングさせることができる。したがって、正確な位置検出を実現することができる。   Further, in the present embodiment, the light emitted from the tip of the pen 3 is configured to diffuse by the light diffusion member 36 provided at the tip of the pen 3. Thereby, a sufficient amount of light can be coupled to the light guide plate 1 without depending on the inclination angle of the pen 3. Therefore, accurate position detection can be realized.

なお、本実施形態では、撮像素子13および撮像素子23の計2つの撮像素子を用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板1の端部における各箇所からミラーおよびシャッターを用いて1つの撮像素子に集めてもよい。   In addition, although this embodiment demonstrated the structure using the image pick-up element 13 and the image pick-up element 23 in total, this invention is not limited to this, Each location in the edge part of the light-guide plate 1 is not limited to this. May be collected in one image sensor using a mirror and a shutter.

なおまた、本実施形態では、1つのペン3を用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のペンを用いた場合であっても例えば各ペンの発光タイミングを異ならせるなどすれば、導光板1のタッチ面に同時に複数のペンが接触していてもそれぞれの位置座標を求めることができる。   In this embodiment, the configuration using one pen 3 has been described. However, the present invention is not limited to this, and even when a plurality of pens are used, for example, the light emission timing of each pen. If a plurality of pens are in contact with the touch surface of the light guide plate 1 at the same time, the respective position coordinates can be obtained.

(3)本実施形態の作用効果
本実施形態の構成によれば、光学部材60が、導光板1から伝搬光の一部を取り出して入射させ、当該入射させた光を当該導光板1の下面よりも下方に向けて出射させるので、導光板1自体に、伝搬光を当該導光板1の下面よりも下方に向けて出射させるための構成、例えば従来構成に設けられたような切り欠きを設ける必要がない。そのため、導光板1の材料を制限することなく、また導光板1の製造コストを、導光板自体に切り欠きを設ける場合と比較して、抑えることができる。
(3) Effects of this Embodiment According to the configuration of this embodiment, the optical member 60 takes out part of the propagation light from the light guide plate 1 and makes it incident, and the incident light is the lower surface of the light guide plate 1. The light guide plate 1 itself is provided with a configuration for emitting the propagating light downward from the lower surface of the light guide plate 1, for example, a notch provided in the conventional configuration. There is no need. Therefore, the material of the light guide plate 1 is not limited, and the manufacturing cost of the light guide plate 1 can be suppressed as compared with the case where the light guide plate itself is provided with a notch.

〔実施形態2〕
図6および図7を用いて本発明の入力システムの他の実施形態について説明する。図6は、本実施形態の入力システムに具備されているペン入力装置に設けられた導光板1と光学部材60とを示した平面透視図である。図7は、図6に示す切断線B−B´の矢視断面図である。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the input system of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a perspective plan view showing the light guide plate 1 and the optical member 60 provided in the pen input device provided in the input system of the present embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB ′ shown in FIG.

本実施形態と、上述の実施形態1との相違点は、光学部材の構造、および、撮像ユニットの配設位置にある。   The difference between the present embodiment and the first embodiment described above lies in the structure of the optical member and the arrangement position of the imaging unit.

本実施形態においては、図6に示すように、光学部材60´に設けられている切り欠き60a´が円錐面状ではなく、双曲面状になっている。この双曲面の中心位置と、導光板1の角の位置とが重畳方向に沿って一致している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the cutout 60a ′ provided in the optical member 60 ′ is not a conical surface but a hyperboloid. The center position of this hyperboloid coincides with the corner position of the light guide plate 1 along the superimposing direction.

図7に示すように、光学部材60´は、導光板1の内部を伝搬している光を導光板1の背面から光を取り出して、取り出した光を自身に入射させて内部にて結合させて内部を伝搬させて切り欠き60a´に導かれる。   As shown in FIG. 7, the optical member 60 ′ takes out light propagating inside the light guide plate 1 from the back surface of the light guide plate 1, makes the extracted light incident on itself, and couples it inside. And is guided to the notch 60a '.

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is not limited to said embodiment. Various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、発光ペンを用いてペンの座標位置を求めるあらゆる種類の入力システムに提供することができる。   The present invention can be provided for any type of input system that uses a light emitting pen to determine the coordinate position of a pen.

1 導光板
2 液晶表示パネル(画像表示パネル)
3 ペン
4a、4b 光束
10 撮像ユニット(受光手段)
11 レンズ
12 可視光カットフィルタ
13 撮像素子
16 扇形状
17 線状像
18 中心
20 撮像ユニット(受光手段)
21 レンズ
22 可視光カットフィルタ
23 撮像素子
30 発光部
31 発光素子
32 導光部材
33 電源装置
34 制御装置
35 筐体
36 光拡散部材
40 ペン入力装置(入力装置)
50 入力システム
60、60´ 光学部材
60a、60a´ 切り欠き
1 Light guide plate 2 Liquid crystal display panel (image display panel)
3 Pen 4a, 4b Light flux 10 Imaging unit (light receiving means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Lens 12 Visible light cut filter 13 Image pick-up element 16 Fan shape 17 Linear image 18 Center 20 Imaging unit (light-receiving means)
21 Lens 22 Visible Light Cut Filter 23 Image Sensor 30 Light Emitting Unit 31 Light Emitting Element 32 Light Guide Member 33 Power Supply Device 34 Control Device 35 Housing 36 Light Diffusing Member 40 Pen Input Device (Input Device)
50 Input system 60, 60 'Optical member 60a, 60a' Notch

Claims (6)

上面に被検出体を接触させることができ、且つ、光を内部において伝搬させる導光板と、
上記導光板の下面に隣接する隣接面を有した複数の光学部材であって、上記導光板の下面に互いに離れて設けられると共に、当該導光板の下面における互いに離れた複数の箇所から当該隣接面を通して導光板の伝搬光の一部をそれぞれ取り出して入射させ、当該入射させた光をそれぞれ、当該導光板の下面よりも下方に向けて出射させる複数の光学部材と、
各上記箇所から取り出されて上記光学部材から出射した光をそれぞれ受光する複数の受光手段と、
上記上面への上記被検出体の接触による伝搬光の変化を上記複数の受光手段の受光結果に基づいて検出し、三角測量の原理を用いて、上記上面への上記被検出体の接触位置の位置座標を検出する検出手段と、を備えていることを特徴とする入力装置。
A light guide plate capable of bringing a detection object into contact with the upper surface and propagating light therein;
A plurality of optical members having adjacent surfaces adjacent to the lower surface of the light guide plate, the optical members being provided apart from each other on the lower surface of the light guide plate , and the adjacent surfaces from a plurality of locations separated from each other on the lower surface of the light guide plate A plurality of optical members that take out and enter a part of the propagation light of the light guide plate through, and emit the incident light downward from the lower surface of the light guide plate,
A plurality of light receiving means for receiving each light emitted from each of the optical member is removed from the above point,
A change in propagation light due to the contact of the detected object with the upper surface is detected based on the light reception results of the plurality of light receiving means, and the contact position of the detected object with the upper surface is detected using the principle of triangulation . An input device comprising: detecting means for detecting position coordinates.
上記光学部材の端面の一部は、円錐面または双曲面であり、
上記円錐面または双曲面によって、上記光学部材に入射した光の光路が変わることを特徴とする請求項1記載の入力装置。
A part of the end surface of the optical member is a conical surface or a hyperboloid,
The input device according to claim 1, wherein an optical path of light incident on the optical member is changed by the conical surface or the hyperboloid.
上記光学部材は、導光板よりも屈折率が同じか高い材料によって構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の入力装置。   The input device according to claim 1, wherein the optical member is made of a material having a refractive index equal to or higher than that of the light guide plate. 上記導光板は、ガラスからなることを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の入力装置。   The input device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light guide plate is made of glass. 請求項1から4までの何れか1項に記載の入力装置と、
上記導光板の上記上面に接触して、当該接触した位置から光を出射する操作部材と、を具備していることを特徴とする入力システム。
An input device according to any one of claims 1 to 4,
An input system comprising: an operation member that contacts the upper surface of the light guide plate and emits light from the contacted position.
複数の画素を有する画像表示パネルをさらに具備し、
上記検出手段によって検出された上記位置座標に基づいて、上記画像表示パネルの上記画素を駆動する請求項5に記載の入力システム。
An image display panel having a plurality of pixels;
The input system according to claim 5, wherein the pixel of the image display panel is driven based on the position coordinates detected by the detection unit.
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