JPH0651906A - 位置入力装置 - Google Patents

位置入力装置

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JPH0651906A
JPH0651906A JP20327092A JP20327092A JPH0651906A JP H0651906 A JPH0651906 A JP H0651906A JP 20327092 A JP20327092 A JP 20327092A JP 20327092 A JP20327092 A JP 20327092A JP H0651906 A JPH0651906 A JP H0651906A
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JP
Japan
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image
position input
transparent electrode
display device
image forming
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20327092A
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English (en)
Inventor
Toshimitsu Minemura
敏光 峯村
Motohiko Fukuhara
元彦 福原
Yukio Iigahama
行生 飯ケ浜
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置等の平面表示装置と一体化され
情報処理装置に命令やデータを入力する簡易入力装置、
特に入力ペンの先端を近接せしめ表示された画像上の点
の位置信号を出力するペンタッチ方式の位置入力装置に
関し、入力ペンや指先の当接位置と画像表示面との間に
視差がなく構成が容易な位置入力装置の提供を目的とす
る。 【構成】 表示装置4上にレンズまたはレンズアレイか
らなる結像手段5と位置入力手段6と拡散層7を順次積
み重ね、表示装置4に表示された画像を結像手段5によ
って拡散層7に結像させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置等の平面表
示装置と一体化され情報処理装置に命令やデータを入力
する簡易入力装置に係り、特に入力ペンの先端を近接せ
しめ表示された画像上の点の位置信号を出力するペンタ
ッチ方式の位置入力装置に関する。
【0002】コンピュータやワープロ等のOA機器に命
令やデータを入力する手段として一般にキーボードが用
いられているが、操作に若干の専門的な知識と習熟を必
要とするためキーボードは誰もが容易に使いこなせる入
力装置ではない。
【0003】近年、OA機器の普及に伴いマン・マシン
インターフェイスの多様化からキーボードに代わる操作
の容易な装置として、ペンによって紙に文字や画を書く
感覚で誰もが容易に情報を入力できる手書き入力装置の
開発が推進されている。
【0004】表示された画面をみながら情報を入力する
手段として既にタブレットやマウス、タッチパネル等が
実用化されているが、タブレットやマウスは画面から離
れた位置で操作されるためペンによって紙に文字や画を
記入する感覚が得られない。
【0005】それに対しタッチパネル等の位置入力装置
は入力ペンの先端や指先を表示画像に接近させるだけで
情報が入力できる。そこでペンで紙に文字や画を記入す
るのに近い感覚を実現できる入力装置として各種の位置
入力装置が開発されている。
【0006】
【従来の技術】図4は位置入力装置の従来例を示す側断
面図、図5は位置入力装置の動作原理を示す模式図であ
る。
【0007】従来の位置入力装置は図4(a) に示す如く
平面表示装置、例えば液晶表示パネル1と位置入力手段
2とが一体化され、液晶表示パネル1は隙間を介して対
向せしめた板厚 0.7〜 1.1mmの2枚のガラス基板11の間
に液晶12が封入されている。
【0008】通常2枚のガラス基板11の外側にはそれぞ
れ偏光方向が直交するように配置された2枚の偏光膜13
が貼着されており、2枚のガラス基板11の内側に形成さ
れた電極(図示省略)に電圧を印加することにより偏光
膜13上に画像が表示される。
【0009】例えば静電容量方式の位置入力手段2は板
厚 0.7〜 1.1mmのガラス基板21上にITO等からなる透
明電極22が被着され、入力ペン3の先端を当接させたと
きに傷が着かないように透明電極22の上面は保護フィル
ム23により被覆されている。
【0010】また、従来の別の位置入力装置は図4(b)
に示す如く数多くの光ファイバが平行に接合されたファ
イバ基板14を有し、ファイバ基板14は液晶表示パネル1
および位置入力手段2を構成する基板として中間に介在
せしめ共用されている。
【0011】即ち、ファイバ基板14の一方の面は所定の
隙間を介してガラス基板11と対向しており間に液晶12が
封入されている。また、ファイバ基板14の反対側の面に
は偏光膜13とITOからなる透明電極22と保護フィルム
23が順次積層されている。
【0012】ファイバ基板14上の偏光膜13と偏光方向が
直交するように配置された他方の偏光膜13はガラス基板
11の外側に貼着され、図示省略された液晶表示パネル1
の電極に電圧を印加することによって透明電極22のすぐ
下に画像が表示される。
【0013】静電容量方式の位置入力手段2は図5に示
す如くガラス基板21上に被着された透明電極22と入力ペ
ン3とで構成され、透明電極22のXY軸方向の両端はそ
れぞれ発振回路24に接続され導体からなる入力ペン3は
人体に直接接続されている。
【0014】保護フィルムを介して入力ペン3を透明電
極22に当接すると入力ペン3に接続された人体はコンデ
ンサCとして作用し、入力ペン3を当接させることで分
割された透明電極22からなる抵抗R1 とR2 とで発振回
路24の共振回路を構成する。
【0015】発振回路24から出力される信号の周波数は
CとR1 とR2 とで構成された共振回路における時定数
によって決まり、出力される信号の周波数を計測するこ
とで逆に入力ペン3を当接させている透明電極22上の位
置を検出することができる。
【0016】なお、前記位置入力手段2は保護フィルム
を介して人体に接続された入力ペン3の先端を透明電極
22に当接させているが、入力ペン3を通すことなく保護
フィルムを介して指先を透明電極22に当接させても位置
を検出することができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図4(a) に示
す従来の位置入力装置は偏光膜と透明電極の間に位置入
力手段を構成するガラス基板が介在し、入力ペンの当接
位置と画像表示面との間に視差があるためCADシステ
ム用等微細な信号を入力する際に誤差を生じる。
【0018】また、図4(b) に示す従来の位置入力装置
はファイバを接合して大型のファイバ基板を形成するこ
とが困難であり、液晶表示パネルの電極や偏光膜を形成
する面をガラス基板と同等に平坦化することが極めて難
しいという問題があった。
【0019】本発明の目的は入力ペンや指先の当接位置
と画像表示面との間に視差がなく構成が容易な位置入力
装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】図1は本発明になる位置
入力装置の構成を示す側断面図である。なお全図を通し
同じ対象物は同一記号で表している。
【0021】上記課題は少なくとも平面表示装置と表示
装置に表示された画像を透過可能な位置入力手段とが一
体化され、入力ペンの先端または指先を位置入力手段に
近接せしめ画像上の点の位置信号を出力する位置入力装
置において、表示装置4上にレンズまたはレンズアレイ
からなる結像手段5と位置入力手段6と拡散層7を順次
積み重ね、表示装置4に表示された画像を結像手段5に
よって拡散層7に結像させる本発明の位置入力装置によ
って達成される。
【0022】
【作用】図1において表示装置上にレンズまたはレンズ
アレイからなる結像手段と位置入力手段と拡散層を順次
積み重ね、表示装置に表示された画像を結像手段によっ
て拡散層に結像させることによって位置入力手段の基板
等による視差がなくなり、しかもファイバ基板のような
特殊な部材を用いていないため位置入力装置の構成を簡
素化することが可能になる。即ち、入力ペンや指先の当
接位置と画像表示面との間に視差がなく構成が容易な位
置入力装置を実現することができる。
【0023】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお、図2は本発明になる位置入力装置の一実
施例を示す側断面図、図3は本発明になる位置入力装置
の変形例を示す側断面図である。
【0024】図1において本発明になる位置入力装置は
液晶表示装置やプラズマディスプレイ等からなる平面表
示装置4の上に、等倍正立像を結像するレンズやレンズ
アレイからなる結像手段5と位置入力手段6と拡散層7
が順次積み重ねられている。
【0025】平面表示装置4の表示画像は結像手段5に
より透過型スクリーンとして機能する拡散層7上に等倍
正立像が結像され、拡散層7上の画像をみながら入力ペ
ン3や信号発生検出装置63を具えた位置入力手段6によ
って位置情報が出力される。
【0026】位置入力手段6として通常静電容量方式や
電磁結合方式の位置入力手段が用いられるが位置検出部
が透明であれば、それ以外に圧電方式や超音波方式の位
置入力手段も使用可能であり入力ペン3の代わりに直接
指先で入力してもよい。
【0027】本発明の一実施例は図2に示す如く平面表
示装置4上に結像手段5と位置入力手段6が順次積み重
ねられており、平面表示装置4は液晶表示パネル1と液
晶表示パネル1の背面に装着されたバックライト41とカ
バー42とで構成されている。
【0028】液晶表示パネル1は隙間を介して対向せし
めた板厚 0.7〜 1.1mmの2枚のガラス基板11の間に液晶
12が封入されており、2枚のガラス基板11の外側にはそ
れぞれ偏光方向が互いに直交するよう配置された2枚の
偏光膜13が貼着されている。
【0029】かかる液晶表示パネル1の電極(図示省
略)は表示駆動回路43を介して位置入力装置を制御する
制御装置9に接続され、表示駆動回路43を介して制御装
置9から入力される信号に基づいて結像手段5に面した
偏光膜13上に画像を表示する。
【0030】液晶表示装置4の上には数多くの屈折率分
布レンズが平行に接合されたレンズアレイが結像手段5
として重置され、透明基板61上にITOからなる透明電
極62が形成された静電容量方式の位置入力手段6が結像
手段5上に重置されている。
【0031】屈折率分布レンズは円柱状のガラスや透明
樹脂の屈折率をイオン交換等の方法で放物線状に変化さ
せた単一レンズで、レンズの直径や屈折率分布曲線、レ
ンズの長さ等を適宜選択することによって所定の焦点距
離で等倍正立像を結像する。
【0032】拡散層7は位置入力手段6の透明基板61上
に透明電極62を覆うように塗布された光拡散性樹脂の薄
膜により形成され、等倍正立像を結像させる透過型スク
リーンとしての機能を有すると同時に透明電極62の保護
膜としての機能を有する。
【0033】また、結像手段5により液晶表示装置4に
表示された画像の等倍正立像を拡散層7上に高精度に結
像させるため、液晶表示装置4と結像手段5の間、およ
び結像手段5と位置入力手段6の間に適当な厚さのスペ
ーサ8が嵌挿されている。
【0034】位置入力手段6が有する透明電極62は発振
回路等を含む信号発生検出装置63を介して前記制御装置
9に接続されており、拡散層7に入力ペン3を当接させ
ることによって位置情報が信号発生検出装置63を介して
制御装置9に入力される。
【0035】なお、位置入力手段6は人体に接続されて
なる入力ペン3の先端を拡散層7を介して透明電極62に
当接させているが、入力ペン3を通すことなく拡散層7
を介して指先を透明電極62に当接させることにより位置
を検出することができる。
【0036】このように表示装置上にレンズまたはレン
ズアレイからなる結像手段と位置入力手段と拡散層を順
次積み重ね、表示装置に表示された画像を結像手段によ
って拡散層に結像させることによって位置入力手段の基
板等による視差がなくなる。
【0037】しかも、ファイバ基板のような特殊な部材
を用いていないため位置入力装置の構成を簡素化するこ
とが可能になる。即ち、入力ペンや指先の当接位置と画
像表示面との間に視差がなく構成が容易な位置入力装置
を実現することができる。
【0038】前記実施例は液晶表示装置に表示された画
像の等倍正立像を拡散層に結像させているが位置情報の
高精度化を図るには、表示画像を拡大して拡散層に結像
させた方が有利な場合があり図3(a) 、図3(b) の変形
例はかかる機能を有する。
【0039】本発明の変形例は図3(a) に示す如く結像
手段5の後に画像拡大用の透明樹脂からなるフレネル凹
レンズ51を有し、凹レンズ51には光線を外側に広げる作
用があり表示装置4の画像が拡大されて透明基板61上の
拡散層7に結像される。
【0040】なお、結像手段5によって画像を結像させ
る前記実施例とは異なり結像手段5の後にフレネル凹レ
ンズ51を設けており、フレネル凹レンズ51による屈折を
考慮して拡散層7の位置をフレネル凹レンズ51の焦点位
置にずらす必要がある。
【0041】また、本発明の他の変形例は図3(b) に示
す如く結像手段5の前に透明樹脂からなるフレネル凸レ
ンズ51を有する。凸レンズ51は焦点位置より近い物体に
対して拡大虚像を形成し結像手段5は拡大虚像の等倍正
立像を拡散層7に結像する。
【0042】更に、前記変形例とは逆に画像が縮小され
ても全体の輝度を高くしたい場合がありかかる場合は図
3(c) に示す如く、結像手段5の後に透明樹脂からなる
フレネル凸レンズ51を配設し結像手段5による等倍正立
像を縮小し結像させている。
【0043】このように凸レンズまたは凹レンズを結像
手段の前方または後方に配設することにより画像が拡大
または縮小され、しかも、入力ペンや指先の当接位置と
画像表示面との間に視差がなく構成が容易な位置入力装
置を実現することができる。
【0044】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば入力ペンや指
先の当接位置と画像表示面との間に視差がなく構成が容
易な位置入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる位置入力装置の構成を示す側断
面図である。
【図2】 本発明になる位置入力装置の一実施例を示す
側断面図である。
【図3】 本発明になる位置入力装置の変形例を示す側
断面図である。
【図4】 位置入力装置の従来例を示す側断面図であ
る。
【図5】 位置入力装置の動作原理を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
1 液晶表示パネル 3 入力ペン 4 平面表示装置 5 結像手段 6 位置入力手段 7 拡散層 8 スペーサ 9 制御装置 11 ガラス基板 12 液晶 13 偏光膜 41 バックライト 42 カバー 43 表示駆動回路 51 レンズ 61 透明基板 62 透明電極 63 信号発生検出装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも平面表示装置と該表示装置に
    表示された画像を透過可能な位置入力手段とが一体化さ
    れ、入力ペンの先端または指先を該位置入力手段に近接
    せしめ画像上の点の位置信号を出力する位置入力装置に
    おいて、 表示装置(4) 上にレンズまたはレンズアレイからなる結
    像手段(5) と位置入力手段(6) と拡散層(7) を順次積み
    重ね、該表示装置(4) に表示された画像を該結像手段
    (5) によって該拡散層(7) に結像させることを特徴とす
    る位置入力装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の平面表示装置(4) が液晶
    表示装置であることを特徴とする位置入力装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の結像手段(5) が前方また
    は後方に画像を拡大または縮小するレンズ(51)を具えて
    なることを特徴とする位置入力装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の位置入力手段(6) が透明
    基板(61)と該透明基板(61)上に形成された透明電極(62)
    を有し、かつ、拡散層(7) が該透明電極(62)を覆うよう
    に重着されてなることを特徴とする位置入力装置。
JP20327092A 1992-07-30 1992-07-30 位置入力装置 Withdrawn JPH0651906A (ja)

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JP20327092A JPH0651906A (ja) 1992-07-30 1992-07-30 位置入力装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000284217A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Nippon Sheet Glass Co Ltd 正立変倍アレイレンズ装置
US7812831B2 (en) 2004-06-18 2010-10-12 Nec Lcd Technologies, Ltd. Input and output device and terminal device
JP2017076216A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 アルプス電気株式会社 入力装置

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US8013844B2 (en) 2004-06-18 2011-09-06 Nec Lcd Technologies, Ltd. Input and output device and terminal device for inputting data with sensation of handwriting
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