KR100907962B1 - 위치 검출 장치 - Google Patents

위치 검출 장치

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KR100907962B1
KR100907962B1 KR1020070087626A KR20070087626A KR100907962B1 KR 100907962 B1 KR100907962 B1 KR 100907962B1 KR 1020070087626 A KR1020070087626 A KR 1020070087626A KR 20070087626 A KR20070087626 A KR 20070087626A KR 100907962 B1 KR100907962 B1 KR 100907962B1
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요시노리 아사무라
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

표면에 물방울 등이 부착되어도 지시체의 지시 위치를 정확하게 검출할 수 있는 위치 검출 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
표시 장치의 표시면상에 설치되는 투광성 재료로 이루어지는 도광판(1)과, 상기 도광판(1)의 두께 방향으로는 전반사하고, 면 방향으로는 소정의 방향을 향하여 진행하도록 소정 폭의 광속을 상기 도광판(1)의 측면으로부터 X 방향 및 Y 방향으로 복수의 열 형상으로 투사하는 투사 수단(2)과, 상기 각 광속이 상기 도광판(1)의 측면을 따라 X 방향 및 Y 방향으로 순차 주사되도록 상기 투사 수단(2)을 제어하는 투사 제어 수단(3)과, 상기 도광판(1)에 접촉시킴으로써, 상기 도광판(1) 내부를 진행하는 광을 도입하는 도광부(41)와, 상기 도광부(41)가 도입한 광을 검지하여, 검지 신호를 출력하는 검지부(42)를 갖는 지시체(4)와, 상기 검지 신호와 상기 투사 제어 수단(3)에 의한 주사 위치에 근거하여, 상기 지시체(4)가 상기 도광판(1)과 접촉하는 좌표 위치를 연산하는 좌표 연산 수단(43)을 구비했다.

Description

위치 검출 장치{POSITION DETECTING DEVICE}
본 발명은, 표시 화면상의 지시체에 의한 지시 위치를 광학적으로 검출하는 위치 검출 장치에 관한 것이다.
광학적으로 표시 화면상의 지시체의 지시 위치를 검출하는 장치로서는, 표시 장치의 표시면상에 설치되는 투광성 재료의 도광판이 대향하는 측면의 한쪽에 조명 수단을, 다른 쪽에 광 센서 어레이를 설치하고, 선단부에 투광성 재료로 이루어지는 접촉부를 갖는 지시체를 도광판 표면에 접촉시켜, 광 센서 어레이에 도달하는 광량의 변화로부터 지시체의 위치를 검출하는 터치 패널이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제 2000－172444호(단락 0017∼0034, 도 1)
상기와 같은 터치 패널에서는, 조명 수단으로부터의 광을 도광판의 두께 방향으로 전반사하면서 대향하는 측면으로 향하도록 조정하고, 지시체의 접촉에 의해 전반사 조건이 무너져 조명 수단에 대향하는 광 센서 어레이에 도달하는 광량이 저하하는 것을 검지하여 지시체의 위치를 검출하고 있다. 이 때문에, 표시 화면의 가장 표면이 되는 도광판의 표면에 물방울이 부착된 경우에, 전반사 조건이 무너져 광이 외부로 누출되어 버리고, 광 센서 어레이에 도달하는 광량이 감소하고, 지시 위치를 틀리게 검출한다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 표면에 물방울 등이 부착되어도 지시체의 지시 위치를 정확하게 검출할 수 있는 위치 검출 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
위치 검출 장치를, 표시 장치의 표시면상에 설치되고, 투광성 재료로 이루어지는 도광판과, 상기 도광판의 두께 방향으로는 전반사하고, 면 방향으로는 소정의 방향을 향하여 진행하도록 소정 폭의 광속을 상기 도광판의 측면으로부터 X 방향 및 Y 방향으로 복수의 열 형상으로 투사하는 투사 수단과, 상기 각 광속이 상기 도광판의 측면을 따라 X 방향 및 Y 방향으로 순차 주사되도록 상기 투사 수단을 제어하는 투사 제어 수단과, 상기 도광판에 접촉시킴으로써, 상기 도광판 내부를 진행 하는 광을 도입하는 도광부와, 상기 도광부가 도입한 광을 검지하여, 검지 신호를 출력하는 검지부를 갖는 지시체와, 상기 검지 신호와 상기 투사 제어 수단에 의한 주사 위치에 근거하여, 상기 지시체가 상기 도광판과 접촉하는 좌표 위치를 연산하는 좌표 연산 수단을 구비하여 이루어지는 것으로 했다.
상기의 구성에 의하면, 표면에 물방울 등이 부착되어도, 지시체의 지시 위치를 정확하게 검출할 수 있는 위치 검출 장치를 얻을 수 있다.
(실시예 1)
도 1∼4는 본 발명의 실시예 1에서의 표시 장치의 표시 화면상에 설치되는 위치 검출 장치를 나타낸 것으로, 도 1(a)는 위치 검출 장치의 구성을 나타내는 평면도, 도 1(b)는 측면도, 도 2는 위치 검출 장치의 지시체를 나타내는 구성도, 도 3은 위치 검출 장치의 회로의 일부를 나타내는 블록도, 도 4(a)는 투사 제어 패턴을 나타내는 도면, 도 4(b)는 지시체의 검지부의 출력을 나타내는 도면이다. 도 1에서, 위치 검출 장치는, 투광성 재료로 이루어지는 정사각형 평판상의 도광판(1)과, 도광판(1)의 두께 방향으로 전반사하고, 면 방향으로는 소정의 방향을 향하여 진행하도록 소정 폭의 광속을 도광판(1)의 측면으로부터 복수의 열 형상으로 투사하는 투사 수단(2)과, 투사 수단(2)으로부터의 각 광속이 도광판(1)의 측면을 따라 순차 주사되도록 투사 수단(2)의 투사 패턴을 제어하는 투사 제어 수단(3)과, 지시체(4)를 갖는다.
도광판(1)은, 굴절률이 약 1.5이고, 두께 5㎜ 정도의 정사각형의 유리판이며, 도시하지 않는 표시 장치의 표시면상에 극간을 마련하여 설치되어, 도광판(1)을 통하여 표시 장치의 화면을 볼 수 있다.
투사 수단(2)은, 복수의 광원(21)(X 방향으로 19개, Y 방향으로 13개)과, 각 광원(21)에 대응하고, 광원(21)으로부터 출력된 광을 정형하여, 도광판(1)의 측면으로부터 열 형상으로 광속을 투사하는 광학 처리부(22)를 갖는다. 광원(21)에는, 출력 분포가 2차원적인 폭을 갖는 반도체 적외선 레이저를 사용하고 있다. 반도체 적외선 레이저의 특성으로서, 각 광원(21)으로부터 출력된 광의 출력 분포는 2차원적인 폭을 갖고 있지만, 광학 처리부(22)를 구성하는 콜리메이트 렌즈, 실린드리컬 렌즈에 의해 정형되어, 도광판(1)의 두께 방향으로 소정 각도 내로 확산하고, 면 방향으로는 대향하는 측면에 인접하는 측면에 대하여 평행한 수 ㎜의 폭의 광속이 된다. 정형된 광은 각 광원(21)마다 도광판(1)의 측면을 향하여 투사되어, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 굴절률 1의 공기 중에 유지된 도광판(1)의 두께 방향으로 전반사하고, 도광판(1)의 표면으로부터 누설되는 일 없이, 대향하는 측면을 향하여 진행한다. 본 실시예에서는, 도광판(1)의 도면 중 상측의 측면(1u)에 설치되어, 수평 방향(X 방향)으로 19개의 광속을 직선 형상으로 배열한 투사 수단(2x)과, 도광판(1)의 우측면(1r)에 설치되어, 수직 방향(Y 방향)으로 13개의 광속을 직선 형상으로 배열한 투사 수단(2y)에 의해 투사 수단(2)을 구성하고 있다. 그리고, 투사 수단(2x)으로부터 투사된 광속은, 도광판(1)의 내부를 투사된 측면(1r)에 인접하는 측면(1u)에 대하여 평행을 유지한 상태로 진행하여 하면측(1d)에 도달하고, 투사 수단(2y)으로부터 투사된 광속은, 투사된 측면(1u)에 인접하는 측면(1r)에 대하여 평행을 유지한 상태로 진행하여 좌면측(1L)에 도달한다. 이 때, 인접하는 광속의 광로는 도광판(1) 내부에서 오버랩하도록 제어함으로써, 광속이 진행하지 않는 영역을 없애는 것이 가능해진다.
투사 제어 수단(3)은, 각 광원(21)을 구동하는 레이저 드라이버(3a)와 각 레이저 드라이버(3a)의 구동을 제어하는 제어부(3b)로 이루어지며, 투사 수단(2)으로부터 각 광속이 도광판(1)의 측면을 따라 약 10㎳의 간격으로 순차 주사되도록 각 광원(21)의 점등을 제어한다.
지시체(4)는, 도광판(1)에 접촉시킴으로써, 도광판(1)의 내부를 진행하는 광을 도입하는 도광부(41)와, 도광부(41)가 도입한 광을 검지하여 검지 신호를 출력하는 검지부(42)를 갖고, 또한 검지 신호와 투사 제어 수단(3)에 의한 주사 위치에 근거하여 지시체(4)가 도광판(1)과 접촉하는 좌표 위치를 연산하는 좌표 연산 수단(43)을 갖고 있다.
이하, 지시체(4)의 구성을 도 2에 근거하여 설명한다. 또, 본 실시예에서는 2개의 지시체(4)를 사용하고 있으며, 각각을 개별로 나타낼 때는 번호로 A 또는 B를 붙여 지시체(4A), 지시체(4B)와 같이 표기하고, 정리하여 표기하는 경우는 지시체(4)로 표기한다. 지시체(4)의 선단부에는, 유연성이 있는 투명한 수지제의 도광부(41)를 갖고 있다. 도광부(41)는 도광판(1)과 같은 정도의 굴절률을 갖고, 소정 의 압력으로 도광판(1)에 눌려짐으로써, 도광판(1)에 밀착하여 도광판(1)과 광학적으로 일체가 되며, 도광판(1) 내의 전반사 조건을 무너트려 도광판(1) 내를 진행하는 광을 도광부(41)의 내부로 도입한다. 도입한 광은 지시체(4) 내부의 검지부(42)에서 검지되어, 전기 신호로 변환되어 검지 신호로서 출력된다. 또한 지시체(4)는, 검지부(42)가 출력하는 검지 신호와 투사 제어 수단(3)의 주사 타이밍에 의해, 도광부(41)가 검지한 광이 어떤 광원으로부터의 광속인지를 특정하고, 특정한 광속으로부터 지시체(4)가 도광판(1)에 접촉한 좌표 위치를 연산하여 좌표 신호 SC를 출력하는 좌표 연산 수단(43)을 갖는다. 또한, 지시체(4A)와 지시체(4B)에는, 서로 다른 식별 정보가 할당되어, 상기 식별 정보로부터 식별 신호 SI를 생성하여 출력하는 식별 신호 출력부(44)를 갖는다. 그리고, 좌표 신호 SC와 식별 신호 SI는 송신 주파수가 2.4㎓대의 송신부(45)에 출력되어, 송신부(45)로부터 좌표 신호 SC를 식별 신호 SI와 함께 송신 신호 ST로서 외부로 송신한다.
지시체(4)의 송신부(45)로부터 송신된 송신 신호 ST는, 좌표 출력 수단(5)에 수신된다. 좌표 출력 수단(5)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 지시체(4)로부터의 송신 신호 ST를 수신하는 수신부(51)와, 수신부(51)가 수신한 송신 신호 ST를 좌표 신호 SC와 식별 신호 SI로 분리하고, 지시체마다의 좌표 위치를 출력하는 CPU(52)를 갖고 있다. 그리고, 좌표 출력 수단(5)의 CPU(52)의 출력은 LAN, USB 등의 외부 인터페이스(61)를 경유하여 컴퓨터(62)에 출력된다. 컴퓨터(62)에서는, 내부에 애플리케이션 소프트가 인스톨되어 있으며, 지시체(4A, 4B)마다 출력된 좌표 위치를 근거로, 도시하지 않는 표시면에 표시시키는 영상을 제어하고, 지시체(4A)와 지 시체(4B)의 위치 정보에 근거하여 제어된 영상이 표시면에 출력되어, 도광판(1)을 통하여 보는 것이 가능하다. 또, 본 실시예에서는, 2개의 지시체(4A, 4B)를 동시에 사용하므로, 수신부(51)에는 각각의 지시체에 대응하여 2개의 수신기(51A, 51B)를 갖고 있다.
다음으로, 동작에 대하여 설명한다.
투사 제어 수단(3)은, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이 광원(21)을 소정 간격으로 2회에 걸쳐 모두 점등시키는 제 1 동시 제어(simultaneous control)(WL1) 후, 광속이 도광판(1)의 좌로부터 우로 순차 주사(SLX)하도록 투사 수단(2x)의 19개의 광원(21)을 순차 점등시키고, 이어서 광속이 도광판(1)의 아래로부터 위로 순차 주사(SLY)하도록 투사 수단(2y)의 13개의 광원(21)을 순차 점등시키는 주사식 제어(SL)를 행하고, 다시 광원(21)을 소정 시간 모두 점등시키는 제 2 동시 제어(WL2)로 이루어지는 1사이클 약 10㎳의 투사 제어를 반복하여 행한다. 각 광원(21)으로부터 출력된 광은, 광학 처리부(22)에 정형되어 소정 폭의 광속이 되어 투사되고, 투사된 광속은, 상술한 바와 같이 도광판(1)의 두께 방향으로 전반사하면서 투사된 면에 인접하는 측면에 대하여 평행한 상태로, 대향하는 측면을 향하여 진행한다.
이때, 지시체(4A)의 선단부의 도광부(41)를 도광판(1)에 누르면, 도광부(41)가 도광판(1)에 밀착함으로써 도광판(1)과 도광부(41)간의 공기의 계면이 없어지며, 광학적으로 일체가 되어 전반사 조건이 무너져, 도광판(1)의 표면에서 전반사하고 있던 광의 일부가 도광부(41)에 도입된다. 밀착한 부분으로부터 입사하여 도 광부(41)에 도입된 광은, 검지부(42)가 검지하여 검지 신호를 출력한다. 여기서, 지시체(4A)를 도 1의 (3, 10)의 위치에 둔 경우, 검지부(42)가 출력하는 신호는 도 4(b)와 같이 된다. 지시체(4A)가 도광판(1)상의 어떤 영역 내에 놓여져도 제 1 동시 제어에 의해 광원(21)을 모두 점등시켰을 때의 광을 검지하여 제 1 신호 S1을 출력한다. 다음으로, 주사식 제어에 의해 지시체(4A)가 접촉하고 있는 위치에 대응한 투사 수단(2x)의 좌로부터 3번째의 광원(21)으로부터의 광속을 검지하여 X 주사 신호 Sx를 출력하고, 또한 투사 수단(2y)의 아래로부터 10번째의 광원(21)으로부터의 광속을 검지하여 Y 주사 신호 Sy를 출력하고, 마지막으로 제 2 동시 제어에 의해 광원(21)을 소정 시간 모두 점등시켰을 때의 광속을 검지하여 제 2 신호 S2를 출력한다.
본 실시예에 의하면, 광속 중, 도광부(41)에 누출되는 광의 양은 소량이며, 복수의 지시체(4)를 이용했다고 하여도 다른 지시체(4)의 위치 검출 정밀도에 영향을 미치지 않는다. 또한, 표시 화면의 가장 표면인 도광판(1)의 표면에 물방울 등이 부착되고, 광이 외부로 누출된 경우에도, 대향하는 면에 도달하는 광량이 저하하는 정도이며, 물방울의 위치를 지시체(4)의 위치와 오인하여 식별하지 않는다.
제 1 신호 S1은 상술한 바와 같이 제 1 동시 제어에 의한 소정 간격으로의 2회의 점등에 의해, 다른 신호와 구별할 수 있고, 마찬가지로 제 2 신호 S2도 제 2 동시 제어에 의한 소정 시간의 점등에 의해 다른 신호와 구별할 수 있다. 또한, 투사 제어 수단(3)이 제어하는 주사에 의한 각 광속이 투사되는 시간은, 제 1 동시 제어 WL1로부터 제 2 동시 제어 WL2까지의 시간으로부터 용이하게 산출할 수 있으 므로, 제 1 신호 S1, 제 2 신호 S2를 X 주사 신호 Sx, Y 주사 신호 Sy와 판별함으로써, 검출한 광속의 광원(21)을 특정할 수 있다. 본 실시예에서는, 주사식 제어 SL과 제 1 동시 제어 WL1, 제 2 동시 제어 WL2에서 점등의 방법을 변화시켰으므로, 제 1 신호 S1을 스타트 비트, 제 2 신호 S2를 스톱 비트로 정의하면, 주사식 제어 SL에 의해 검출된 X 주사 신호 Sx 및 Y 주사 신호 Sy를 제 1 신호 S1로부터 제 2 신호 S2 사이의 어떤 타이밍으로 검출했는가를 계산함으로써, 투사 제어 수단(3)에 의한 주사 위치, 다시 말해, 검지한 광속이 어떤 광원(21)으로부터 투사되었는지를 특정할 수 있다. 또한, 투사 장치(2x)로부터 투사된 광속은 소정의 폭을 유지한 채로 Y 축에 대하여 평행으로, 투사 장치(2y)로부터 투사된 광속도 소정의 폭을 유지한 채로 X 축에 대하여 평행으로 진행하므로, 광원(21)을 특정함으로써, 지시체(4A)의 위치를 X 좌표, Y 좌표의 위치 (3, 10)으로 하여 연산할 수 있다. 따라서, 지시체(4A)의 좌표 연산 수단(43A)은 검지부(42A)가 출력한 검지 신호로부터 검지한 광속이 어떤 광원(21)으로부터의 광속인지를 특정하고, 또한 특정한 광원(21)으로부터 지시체(4A)의 도광판(1)상에서의 2차원 좌표 위치를 연산할 수 있다. 더구나, 투사 제어는 1사이클 10㎳ 정도의 짧은 시간이므로, 움직임을 수반하는 지시체(4A)의 위치를 실시간으로 원활하게 검지할 수 있다. 이때, 인접하는 광속의 광로가 오버랩하고 있는 영역에서는, 주사 제어시에 연속하여 2개의 검지 신호가 출력되게 되지만, 이 경우도, 2개의 광원(21)의 중간 위치에 있는 것을 특정할 수 있으므로, 정확하게 위치를 검출할 수 있다.
또, 인접하는 광속의 광로 사이에 간격이 있는 경우에도, 지시체(4)의 도광 부(41)가 광로 사이의 간격보다 넓은 면적에서 도광판(1)과 밀착하고, 광을 도입할 수 있는 경우, 도광판(1)의 면 내에 광을 검지할 수 없는 비검지 영역을 형성하는 일 없이, 좌표 위치를 검지하는 것이 가능해진다.
그리고 지시체(4A)의 좌표 연산 수단(43A)은 연산한 좌표 위치 (3, 10)을 좌표 신호 SCA로서 출력한다. 한편, 식별 신호 출력부(44A)는 지시체(4A)에 할당된 식별 신호 SIA를 생성하고, 출력하므로, 좌표 연산 수단(43A)으로부터의 좌표 신호 SCA와 식별 신호 출력부(44A)로부터의 식별 신호 SIA를 수신한 송신부(45A)는, 좌표 신호 SCA를 식별 신호 SIA와 함께 송신 신호 STA로서 외부로 송신한다.
송신부(45A)로부터의 송신 신호 STA는, 지시체(4A)의 발신 주파수에 대응한 좌표 출력 수단(5)의 수신기(51A)가 수신하고, 수신한 송신 신호 STA는 CPU(52)에 의해 좌표 신호 SCA와 식별 신호 SIA로 분리되어, 좌표 출력 수단(5)으로부터 지시체(4A)의 좌표 위치로서 출력된다.
마찬가지로, 도광판(1)의 (7, 2)의 위치에 놓여진 지시체(4B)에 대해서도, 상술한 바와 같이 검지 신호로부터 좌표 위치 (7, 2)를 산출할 수 있고, 지시체(4B)의 송신부(45B)로부터 지시체(4B)의 식별 신호 SIB가 좌표 신호 SCB와 함께 송신 신호 STB로서 송신되고, 송신된 송신 신호 STB는, 지시체(4B)의 발신 주파수에 대응한 수신기(51B)가 수신하고, 수신한 송신 신호 STB가 CPU(52)에 의해 좌표 신호 SCB와 식별 신호 SIB로 분리되어, 좌표 출력 수단(5)으로부터 지시체(4B)의 좌표 위치 (7, 2)로서 출력된다.
상기 좌표 출력 수단(5)으로부터의 출력은, 표시 화면상의 지시체(4)의 2차 원 좌표로서 지시체(4)마다 구별하여 출력되어, LAN, USB 등의 외부 인터페이스(61)를 경유하여 컴퓨터(62)에 입력된다. 컴퓨터(62)는, 내부에 영상 정보를 보유하고 있으며, 보유하는 영상 정보를 영상 신호로서 도시하지 않는 표시 장치에 출력하고 있다. 이때, 외부 인터페이스(61)로부터 좌표 신호 SC와 식별 신호 SI가 입력되면, 외부에 인스톨된 애플리케이션 소프트웨어에 의해, 입력된 위치 정보에 근거하여, 영상 정보를 제어하고, 제어한 영상 정보를 영상 신호로서 표시 장치에 출력하고, 표시 장치의 표시면에 표시된 영상을 도광판(1)을 통하여 볼 수 있다.
다시 말해, 지시체(4)에 도광부(41)와 검지부(42)를 구비하고, 표시 장치의 표시면상에 놓여진 도광판(1)의 측면을 향하여 소정 폭의 광속을 순차 주사하도록 투사시킨 상태로, 지시체(4)의 도광부(41)를 도광판(1)에 접촉시킴으로써, 도광판(1) 내의 광을 지시체(4)가 검지하여, 검지 신호와 주사 위치에 근거하여 좌표 위치를 검출하도록 했으므로, 표시면의 표면이 되는 도광판(1)에 물방울 등이 부착되어도 지시체(4)의 위치를 정확하게 더구나 실시간으로 검출할 수 있다. 또한, 종이 등의 장해물이 있어도, 도광판(1) 내의 전반사 조건에 영향을 미치는 일 없이, 지시체(4)와 도광판(1)의 사이에 장해물을 두는 일이 없는 한, 좌표를 정확하게 검지할 수 있다. 또한, 도광판(1)에 투사하는 광을 비가시 영역의 광으로 했으므로, 표시 화면의 화질에 영향을 미치는 일도 없다.
또한, 각 지시체(4)에 식별 정보를 할당함으로써, 복수의 지시체를 동시에 사용하여도, 각 지시체를 구별하여 지시체마다의 위치를 정확하게 검출할 수 있다. 또, 본 실시예에서는, 송신 주파수가 서로 다른 지시체(4A, 4B)로부터의 송신 신호 가 혼신하지 않도록 수신부(51)에는 지시체의 수에 따라 2개의 수신기(51A, 51B)를 구비했지만, 사용할 수 있는 지시체의 수는 본 실시예에 한정되지 않고, 더 증가시키는 것도 가능하다. 또한, IEEE 802. 15. 1 규격에 표시된 바와 같이, 하나의 수신기에서 복수의 기기와 접속이 가능한 수신기를 사용하고, 복수의 지시체로부터의 신호를 수신할 수 있도록 하여도 좋다.
(실시예 2)
도 5는 본 발명의 실시예 2에서의 위치 검출 장치를 나타낸 것으로, 도 5(a)는 위치 검출 장치의 구성을 나타내는 평면도, 도 5(b)는 단면도이다. 본 실시예에서는 도광판(100)을, 유리제의 제 1 도광판(100a)에 제 1 도광판(100a)보다 연질이고 용이하게 변형하는 제 2 도광판(100b)을 겹쳐 구성했다. 다른 것은 실시예 1과 마찬가지이며, 동일 구성에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제 1 도광판(100a)은, 굴절률이 약 1.5이고, 두께 5㎜ 정도의 정사각형의 유리판이며, 제 2 도광판(100b)은 굴절률이 약 1.3의 연질의 수지이다. 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 제 1 도광판(100a)과 제 2 도광판(100b)을 겹쳐 도광판(100)을 구성하고 있다. 투사 수단(2)에 대해서는, 광학 처리부(22)에 의해, 광원(21)으로부터 출력된 광의 도광판(1)의 두께 방향으로의 각도를 조정함으로써, 실시예 1과 마찬가지로, 투사한 광을 도광판(100)의 표면에서 전반사하도록 하고 있다. 이때, 제 2 도광판(100b)이 제 1 도광판(100a)과 밀착하고 있는 부분에서는 도광판(100)의 두께 방향으로 전반사하고, 제 2 도광판(100b)이 제 1 도광판(100a)과 밀착하고 있지 않은 부분에서는 제 2 도광판(100b) 내 및 제 1 도광판(100a) 내 각각의 두께 방향으로 전반사하고, 어느 부분에서도 도광판(100)의 표면으로부터 광이 누설되는 일 없이, 투사한 광을 대향하는 측면을 향하여 진행시킬 수 있다.
다음으로, 동작에 대하여 설명한다.
실시예 1과 마찬가지로 투사 수단(2)으로부터 도광판(100) 내로 광을 투사하고 있는 상태로, 지시체(4)의 선단인 도광부(41)를 도광판(100)에 누르면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 2 도광판(100b)의 α로 나타내는 부분이 변형하고, 도광판(100)의 표면의 각도가 변화한다. 또한, 도광부(41)와 제 2 도광판(100b)의 밀착 면적이 증대하고, 도광판(100) 내를 진행하고 있던 광의 일부를 도광부(41)로 효율적으로 도입할 수 있다. 이 때문에, 지시체(4)의 위치를 정확하게 검출하는 것이 용이해진다.
다시 말해, 실시예 2에 의하면, 도광판(100)을 제 1 도광판(100a)과 제 1 도광판(100a)보다 연질의 제 2 도광판(100b)을 겹쳐 구성했으므로, 지시체(4)의 도광부(41)의 경도, 형상에 의존하지 않고 용이하게 도광판(100) 내를 진행하는 광을 검지하여, 검지 신호와 투사 제어 수단(3)의 조작 위치에 근거하여, 지시체(4)의 위치를 검출하는 것이 가능해진다.
(실시예 3)
도 7은 본 발명의 실시예 3에서의 위치 검출 장치의 도광판을 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서는 도광판을 3층 구조로 구성했다. 다른 것은 실시예 2와 마찬가지이며, 동일 구성에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제 1 도광판(200a)은, 실시예 2와 같이 굴절률이 약 1.5이고, 두께 5㎜ 정도의 정사각형의 유리판이다. 제 1 도광판(200a)의 표면에는 제 3 도광판(200b)을 형성하고, 또한 제 3 도광판(200b)의 표면에 제 4 도광판(200c)을 형성하고 있다. 제 3 도광판(200b)에는, 유연성이 높은 투명 재료를 사용하지만, 고체 이외의 순수한 물, 알콜 등의 유동성이 있는 재료를 제 1 도광판(200a)과 제 4 도광판(200c)의 사이에 밀봉하여 사용하는 것도 가능하다. 제 4 도광판(200c)에는, 얇은 아크릴 등을 사용할 수 있다. 투사 수단(2)에 대해서는, 광속의 도광판(200)의 두께 방향으로의 각도가, 각 도광판(200a, 200b, 200c) 사이에서는 투사광은 투과하고, 도광판(200)과 공기와의 계면에서는 전반사 조건이 되도록 광학 처리부(22)를 조정한다.
다음으로 동작에 대하여 설명한다.
실시예 2와 마찬가지로 투사 수단(2)으로부터 도광판(200) 내로 광을 투사하고 있는 상태로, 지시체(4)의 선단인 도광부(41)를 도광판(200)에 누르면, 유연성이 있는 제 3 도광판(200b)이 변형하므로, 제 3 도광판(200b)에 겹쳐 있는 얇은 제 4 도광판(200c)도 변형한다. 이 때문에, 도광판(200)의 표면(200c)은, 실시예 2와 마찬가지로, 도광부(41)에 눌려져 변형하고, 도광판(200)의 표면의 각도가 변화한다. 또한, 도광부(41)와 제 4 도광판(200c)의 밀착 면적이 증대하고, 도광판(200) 내를 진행하고 있던 광의 일부를 도광부(41)로 효율적으로 도입할 수 있다. 이때, 도광부(41)와 접촉하는 제 4 도광판(200c)은, 유연한 제 3 도광판(200b)상에 겹쳐 져 있으므로, 강도가 높은 재료를 이용하여도, 두께를 얇게 함으로써 변형시킬 수 있으므로, 도광부(41)와의 마찰을 억제하거나, 마찰에 의한 마모를 억제할 수 있다.
다시 말해, 실시예 3에 의하면, 도광판(200)을 제 1 도광판(200a)과 제 4 도광판(200c)의 사이에 연질의 제 3 도광판(200b)을 갖는 3층 구조로 구성했으므로, 지시체(4)의 도광부(41)의 경도, 형상에 의존하지 않고 용이하게 도광판(200) 내를 진행하는 광을 검지하는 것이 가능해지며, 더구나, 도광판(200)의 표면의 고강도화나 저마모화가 용이해진다.
또, 상기 각 실시예에서는, 지시체(4)에 좌표 연산 수단(43)을 마련했지만, 지시체(4)에는 광을 검지하여 검지 신호를 단독 또는 식별 신호와 함께 송신하는 기능만을 구비하고, 좌표 출력 수단(5)이 지시체(4)의 위치를 연산하는 기능을 갖도록 하여도 좋다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 각 광속에 대응하여 광원(21)을 마련하고, 광원(21)의 점등을 제어함으로써 각 광속의 투사를 제어했지만, 광원(21)은 점등한 채로, 광학 처리부(22)의 출구에 LCD 등의 셔터 등을 마련하고, 각 광속에 대응하는 셔터의 개폐를 제어함으로써 각 광속의 투사를 제어하여도 좋다. 이 경우, 레이저의 출력을 수평 방향으로 넓힌 후, 렌즈를 사용하여 평행광으로 함으로써, 하나의 레이저가 복수의 광속의 광원으로서 사용될 수 있으므로, 레이저의 개수를 저감할 수 있다.
또한, 광속의 수는 위치 정밀도나 화면 사이즈에 따라 적당히 변경 가능하 다. 또, 광원(21)에는 레이저 이외에 다이오드를 사용하여도 좋다. 단, 레이저에 비하여 집광성이 뒤떨어지므로, 위치 검출 정밀도를 유지하기 위해, 광원에 대응하여 광학 처리부(22) 등의 조정이 필요하다.
또한, 상기 각 실시예에서 이용한 스타트 비트, 스톱 비트를 인식시키기 위한 점등 제어는 적당히 변경하는 것은 가능하다. 또한, 스타트 비트, 스톱 비트를 이용한 비동기식 수법 이외에 클록 내장 등의 다른 동기 수법을 이용하여도 주사 위치를 특정하는 것은 가능하다.
또, 도광판에는 유리 대신에 아크릴 등의 수지를 이용하여도 좋다. 그 경우에는, 투사 수단(2)에서, 투사광을 두께 방향으로 전반사시키기 위해 두께 방향의 확산 각도의 조정이 필요하다. 광속이 투사되는 측면에 대향하는 측면에 대해서는 언급하고 있지 않지만, 투사광을 유효하게 이용하기 위해 미러 코팅을 행하여, 투사광을 투사한 광원(21)을 향하여 반사하도록 하여도 좋다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 위치 검출 장치의 구성을 나타내는 평면도와 측면도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 지시체의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 좌표 출력 수단을 나타내는 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 투사 제어 패턴 및 검지 신호를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 의한 위치 검출 장치의 구성을 나타내는 평면도와 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 의한 동작을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예 3에 의한 위치 검출 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 도광판 2 : 투사 수단
3 : 투사 제어 수단 4 : 지시체
5 : 좌표 출력 수단 41 : 도광부
42 : 검지부 43 : 좌표 연산 수단
45 : 송신부 100a : 제 1 도광판
100b : 제 2 도광판

Claims (7)

  1. 표시 장치의 표시면상에 설치되고, 투광성 재료로 이루어지는 도광판과,
    상기 도광판의 두께 방향으로는 전반사하고, 면 방향으로는 소정의 방향을 향하여 진행하도록 소정 폭의 광속을 상기 도광판의 측면으로부터 X 방향 및 Y 방향으로 복수의 열 형상으로 투사하는 투사 수단과,
    상기 각 광속이 상기 도광판의 측면을 따라 X 방향 및 Y 방향으로 순차 주사되도록 상기 투사 수단을 제어하는 투사 제어 수단과,
    상기 도광판에 접촉시킴으로써, 상기 도광판 내부를 진행하는 광을 도입하는 도광부와, 상기 도광부가 도입한 광을 검지하여, 검지 신호를 출력하는 검지부를 갖는 지시체와,
    상기 검지 신호와 상기 투사 제어 수단에 의한 주사 위치에 근거하여, 상기 지시체가 상기 도광판과 접촉하는 좌표 위치를 연산하는 좌표 연산 수단
    을 구비하여 이루어지는 위치 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투사 수단은, 상기 도광판의 측면을 따라 상기 광속을 출력하는 복수의 광원을 갖는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투사 수단은, 상기 도광판의 측면을 따라 상기 광속의 투사를 제어하는 복수의 셔터를 갖는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지시체는,
    상기 좌표 연산 수단과,
    상기 좌표 연산 수단이 연산한 좌표 위치를 좌표 신호로서 외부로 송신하는 송신부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지시체는, 상이한 식별 정보를 갖는 복수의 지시체이며, 상기 식별 정보에 근거하는 식별 신호를 상기 좌표 신호와 함께 송신하고,
    상기 지시체로부터 송신된 상기 식별 신호 및 상기 좌표 신호를 수신하고, 수신한 상기 식별 신호 및 상기 좌표 신호에 근거하여, 상기 복수의 지시체의 좌표 위치를 구별하여 출력하는 좌표 출력 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투사 제어 수단은, 상기 광속을 순차 주사시키기 전후에, 상기 광속을 동시에 투사시키는 제 1 동시 제어(simultaneous control)와 제 2 동시 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은, 제 1 도광판의 위에 상기 제 1 도광판보다 연질의 제 2 도광판을 겹쳐 구성하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
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