WO2013128737A1

WO2013128737A1 - 入力装置および入力システム

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Publication number: WO2013128737A1
Application number: PCT/JP2012/081076
Authority: WO
Inventors: 藤原　恒夫; 岡田　訓明; 謙一郎三上; 直樹芝
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-09-06
Also published as: JP2013182344A; JP5813533B2

Abstract

受光画像から三角測量のための角度を正確に検出することが可能な（座標）入力装置および入力システムを提供する。本発明の一形態の入力システム５０は、ペン入力装置４０と光を発するペン３とを具備しており、ペン入力装置４０は、表面にペン３を接触させることができ、且つ、ペン３の光を結合させて内部を伝搬させることができる透明導光板１と、透明導光板１内を伝搬する光束の一部の光束を互いに異なる箇所で捕らえる撮像ユニット１０、２０と、検出装置６０を有している。ペン３の接触座標位置は、各撮像ユニットが撮像した像に基づいて検出装置６０が求める。

Description

入力装置および入力システム

　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。

　タッチペン、スタイラスペン等の棒状の操作部材（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近または接触させ、座標入力装置は、ペンが接近または接触（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。

　特許文献１に記載の位置検出装置は、図１７に示すように、導光板１０１と、導光板１０１の厚み方向で全反射し、面方向では所定の方向に向かって進行するように所定幅の光束を導光板１０１の側面から複数個列状に投射する投射手段１０２と、投射手段１０２からの各光束が導光板１の側面に沿って順次走査するように投射手段１０２の投射パターンを制御する投射制御手段１０３と、指示体１０４を有する。指示体１０４は、導光板１０１に接触させることにより、導光板１０１の内部を進行する光を導入し、導入した光を検知して検知信号を出力する検知部を有し、さらに検知信号と投射制御手段１０３による走査位置に基づいて指示体１０４が導光板１０１と接触する座標位置を演算する座標演算手段とを有している。

　また、タッチパネルに受光素子を設けた構成も知られている。例えば、特許文献２に記載のタッチパネルは、図１８（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１８（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で検知される信号強度の測定例を図１９（ｂ）に示す。横軸は受光素子上の画素番号であり、縦軸は受光素子で検知された光信号強度である。各受光素子はライン方向に複数の画素が配列されており、画素番号とは受光素子のライン方向の画素の位置を表す。ここで、信号強度は本来画素軸に対して離散的な値をとりうるが、ここでは模式的に連続的な曲線でデータを例示する。なお、図１９（ｂ）の横軸の画素番号と図１８（ａ）の受光素子１１０４、１１０５との対応は次の通りである。すなわち、図１９（ｂ）の横軸の左側は、導光板の第１面を上にして受光素子の導光板とは反対側から受光素子を見て受光素子１１０４の左側の画素、受光素子１１０５の左側の画素に対応する。さらに、図１９（ｂ）の横軸の左側は、導光板の第１面を上にして各受光素子から導光板を見て右側のタッチ位置に対応する。図１９（ａ）に示すように被検出体１２１０、受光素子１１０４、受光素子１１０５を結ぶ三角形のうち、受光素子１１０４、１１０５間の距離１１１１はタッチパネル固有の値である。受光素子１１０４の光信号１１１２の位置（画素番号）から角度αが、受光素子１１０５の光信号１１１３の位置（画素番号）から角度βが計測できる。三角測量の原理から被検出体１２０１の座標を計算する。

特開２００８－１５８６１６号公報（２００８年７月１０日公開）特開２００９－２５８９６７号公報（２００９年１１月５日公開）

　本願発明者らは、特許文献２と同じくタッチパネル側に受光素子を実装した座標入力装置に関して、導光板における互いに離れた複数の箇所から、伝搬光を導光板の外部に取り出す光取り出し部と、当該光取り出し部から取り出された各上記箇所の光を受けて像を結像する受光手段と、を少なくとも備え、導光板の上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光を受光手段が受けると各上記像によって扇形の軌跡が描かれる構成を見出したが、扇形の軌跡を形成する画像を用いた場合、特許文献２に記載されている三角測量による角度検出は困難である。

　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、導光板の上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光を受光手段が受けると各像によって扇形の軌跡が描かれる構成であって、且つ、三角測量の原理を用いて角度を正確且つ容易に検出することが可能な（座標）入力装置、およびそれを具備する入力システムを提供することにある。

　そこで、上記の課題を解決するために、本発明に係る第１の入力装置は、
　上面から入射した光を内部において伝搬させる導光板と、
　上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、各箇所から伝搬光を導光板の外部に取り出す複数の光取り出し部と、
　各上記光取り出し部から取り出された各上記箇所の光を受けて棒状の像を結像する受光手段と、を備えた、導光板の上記上面における上記光の光入射位置の位置座標を検出する入力装置であって、
　導光板の上記上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光が或る光取り出し部から取り出されて上記受光手段に受光されて得られる各上記棒状の像を結ぶと、扇形の軌跡が描かれる構成となっており、
　上記入力装置は、
　上記導光板の上記上面において互いに異なる少なくとも二箇所の光入射位置から光が受光手段にそれぞれ入射して得られる少なくとも２つの棒状の像のそれぞれの長手方向に延伸した各直線の交点を、導光板における互いに離れた二箇所にある上記光取り出し部ごとに算出する交点算出手段と、
　上記交点算出手段によって算出された上記交点を通る仮想軸を決定する仮想軸決定手段と、
　第ｎの光入射位置から光が入射したときに、上記受光手段に結像する第ｎの棒状の像の長手方向に延伸した第ｎの直線と上記仮想軸とが成す角度を上記二箇所にある光取り出し部ごとに算出し、算出された２つの当該角度を基に、第ｎの光入射位置の位置座標を検出する検出手段と、をさらに備えていることを特徴としている。

　上記の構成によれば、導光板の上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光を受光手段が受けると各上記像によって扇形の軌跡が描かれる構成において、上記導光板の上記上面において互いに異なる少なくとも二箇所の光入射位置から光が受光手段にそれぞれ入射して得られる少なくとも２つの棒状の像のそれぞれの長手方向に延伸した各直線の交点を、導光板における互いに離れた二箇所にある上記光取り出し部ごとに算出する。そして、仮想軸を求めて、更に、この仮想軸と線状の像の長手方向に延設される直線とのなす角度を求めることによって、上記光取り出し部ごとに求められる角度に基づいて、三角測量の原理を用いて位置座標を正確に検出することができる。

　また、本発明に係る第２の入力装置は、上記の課題を解決するために、
　上面から入射した光を内部において伝搬させる導光板と、
　上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、各箇所から伝搬光を導光板の外部に取り出す複数の光取り出し部と、
　各上記光取り出し部から取り出された各上記箇所の光を受けて像を結像する受光手段と、を備えた、導光板の上記上面における上記光の光入射位置の位置座標を検出する入力装置であって、
　導光板の上記上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光が或る光取り出し部から取り出されて上記受光手段に受光されて得られる各上記像を結ぶと、扇形の軌跡が描かれる構成となっており、
　上記入力装置は、
　上記導光板の上記上面において互いに異なる少なくとも三箇所の光入射位置から光が受光手段にそれぞれ入射して得られる少なくとも三つの像が一つの円周上に位置する仮想円の中心点を、導光板における互いに離れた二箇所にある上記光取り出し部ごとに算出する中心点算出手段と、
　上記中心点算出手段によって算出された上記中心点を通る仮想軸を決定する仮想軸決定手段と、
　第ｎの光入射位置から光が入射したときに、上記受光手段に結像する第ｎの像と上記中心点とを結ぶ第ｎの直線と、上記仮想軸とが成す角度を上記二箇所にある光取り出し部ごとに算出し、算出された２つの当該角度を基に、第ｎの光入射位置の位置座標を検出する検出手段と、をさらに備えていることを特徴としている。

　上記の構成によれば、導光板の上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光を受光手段が受けると各上記像によって扇形の軌跡が描かれる構成において、上記導光板の上記上面において互いに異なる少なくとも三箇所の光入射位置から光が受光手段にそれぞれ入射して得られる少なくとも三つの像が一つの円周上に位置する仮想円の中心点を、導光板における互いに離れた二箇所にある上記光取り出し部ごとに算出する。そして、仮想軸を求めて、更に、この仮想軸と、線状の長手方向に延設される直線とのなす角度を求めることによって、上記光取り出し部ごとに求められる角度に基づいて、三角測量の原理を用いて位置座標を正確に検出することができる。

　また、本発明に係る第１および第２の入力装置は、上記の構成に加えて、
　上記扇形の軌跡が描かれる領域の画像を、矩形領域に変換する画像補正手段をさらに備えていることが好ましい。

　上記の構成によれば、上記扇形の軌跡が描かれる領域の画像を、矩形領域に変換することにより、角度検出が容易となる。

　また、本発明に係る第１および第２の入力装置は、上記の構成に加えて、
　上記画像補正手段は、上記扇形の軌跡が描かれる領域の画像データの位置アドレスに対応したメモリアドレスに、画像補正後位置に対応した値を保持したメモリ手段を有していることが好ましい。

　上記の構成によれば、扇形の軌跡が描かれる領域の画像データの位置アドレスに対応したメモリアドレスに画像補正後位置に対応した値をもつ上記メモリ手段を使用することにより、画像データ用メモリへのバッファリングと同時に画像補正を行うので、簡易且つ高速に処理を完了することができる。

　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。

　上記の構成によれば、信頼性の高い位置座標検出を行う入力システムを提供することができる。

　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。

　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。

　以上のように、本発明により、導光板の上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光を受光手段が受けると各像によって扇形の軌跡が描かれる構成であって、且つ、三角測量の原理を用いて角度を正確且つ容易に検出することが可能な（座標）入力装置、およびそれを具備する入力システムを実現することができる。

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。本発明の一実施形態の入力システムに具備されたペン入力装置の部分上面図である。図２に示す切断線Ａ－Ａ´の矢視断面図である。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。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。本発明の一実施形態の入力システムに設けられた検出装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態の入力システムにおいて行われる位置検出の原理を示す図である。図６の一部の構成である角度決定手段の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態の入力システムにおいて行われる位置検出の原理の別例を示す図である。図６の一部の構成である角度決定手段の変形例の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態の入力システムにおいて行われる位置検出の原理の別例を示す図である。図６の一部の構成である角度決定手段の変形例の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態の入力システムにおいて行われる位置検出の原理の別例を示す図である。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斜視図である。本発明の他の実施形態の入力システムにおいて行われる位置検出の原理を示す図である。本発明の他の実施形態の入力システムに設けられた検出装置の構成を示すブロック図である。従来構成の図である。従来構成の図である。従来構成の図である。

　〔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１２を参照して説明する。以下では、入力システムの一実施形態を説明する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。

　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。

　（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（座標入力装置）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。

　●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の或る一辺の両端近傍にそれぞれ配設された撮像ユニット１０、２０（受光手段）と、撮像ユニット１０、２０によって撮像された画像に基づいてタッチ位置の位置座標を検出する検出装置６０（交点算出手段、仮想軸決定手段、検出手段）を有している。

　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。

　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。

　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として構成されている。

　導光板１における撮像ユニット１０、２０を配設する一辺の両端近傍には、それぞれ、タッチ面から背面に貫通した貫通孔１ｈ（光取り出し部）が設けられている。

　以下、貫通孔１ｈおよび撮像ユニット１０、２０について、図２および図３を用いて説明する。図２は、貫通孔１ｈおよびその周辺を示した拡大平面図である。図３は、図２に示す切断線Ｂ－Ｂ´の矢視断面図である。なお、図１に示す２つの貫通孔１ｈはそれぞれ同じ構造であり、また撮像ユニット１０、２０もそれぞれ同じ構成であるので、図２および図３では、説明の便宜上、導光板１に設けられた２つの貫通孔１ｈのうちの一方と、その貫通孔１ｈの下方に配設された一つの撮像ユニット１０について説明し、もう一つの貫通孔１ｈと撮像ユニット２０とについては説明を省略する。

　撮像ユニット１０は、導光板１の背面に対向する位置の、貫通孔１ｈおよびその周囲の直下に配されている。図３に示すように、ペン３から導光板１に入射して結合した光は、全反射しながら導光板１の内部を伝搬する（図中の矢印で示す方向に伝搬）。そして、貫通孔１ｈの上記壁面（導光板の上面の端部に隣接した端面）まで達すると、当該壁面によって光の光路が変化し、導光板１の背面に向かい、さらに背面から出射して撮像ユニット１０に入射する。

　導光板１に設けられた上記貫通孔１ｈの壁面は、導光板１の背面に対して、４５度以下、例えば３０度や４５度で傾斜している（図３中のγ）。これにより、導光板１の内部を伝搬して当該壁面に至った光の全反射条件を破綻させることができる。例えば、貫通孔１ｈの壁面は、導光板１の内部を伝搬して当該壁面に至った光を、９０度変化させて導光板１の背面に向かわせ、背面から更に下方に出射させることができる。

　なお、漏斗形状の壁面には、ミラーコーティングが施してあってもよい（光取り出し部）。ミラーティングを施して光反射加工することによって、より効果的に光路を変換することができ、光量のロスも抑えることが可能である。

　導光板１の厚さは１～３ｍｍが主に用いられる。導光板１の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネートやガラスでも構わない。また導光板１の厚さは１～３ｍｍが主に用いられるが、これより厚くてもかまわない。また、導光板１のサイズ（タッチ面のサイズ）は、約１ｍ角とすることができるが、これに制限されるものではない。

　なお、貫通孔１ｈは、円錐体にも似た構造である。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、多角面状に構成されていてもよい。

　撮像ユニット１０は、図３に示すように、光入射側から、レンズ１１と、可視光カットフィルタ１２と、撮像素子１３とをこの順で有している。そのため、撮像ユニット１０に入射した上記光は、まずレンズ１１によって集光され、続いて可視光カットフィルタ１２によって可視光が遮断されて、撮像素子１３に受光される。撮像素子１３では、受光した光が光電変換されて画像が形成される。この点については、後述する。

　なお、撮像ユニット１０と導光板１とは、図１および図２に示すように、固定用部材７を介して、固定されている。固定用部材７は円柱構造であるが、構造はこれに限定されるものでなく、また、そのサイズも特に限定はないが、コンパクトで、且つ、十分な強度を有していることが好ましい。固定用部材７は、撮像ユニット１０および導光板１に対して接着剤などを用いて固定すればよい。本実施形態では、図１に示した撮像ユニット１０、２０が、導光板１の端部よりも内側に配されているため、導光板１の上面の全面のうちの一部の領域が座標検出可能領域となっている。そのため、固定用部材７は、当該座標検出可能領域から外れた位置にあればよい。

　●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。

　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。

　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。

　光拡散部材３６の光出射面は、図４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。

　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。

　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。

　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、一つのペン３に対して一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。

　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。

　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。

　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。

　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。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、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。

　（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、図３に示す導光板１内の伝搬角θ_Ｐが、式；
ｓｉｎ（９０°－θ_Ｐ）＞１／Ｎ
に示す条件を満たす光束は、図３に示すように、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。

　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）は貫通孔１ｈの壁面に導かれ、当該端面の反射光が撮像ユニット１０、２０で受光される。具体的には、当該端面の反射光は、レンズ１１にて集光され、続いて、可視光カットフィルタ１２を通って、最後に撮像素子１３に受光される。可視光カットフィルタ１２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。

　ここで図５（ａ）は、導光板１が、片方の貫通孔１ｈの中心軸の位置で切断した断面図となっている。図５（ａ）に示すように、ペン３から発せられて導光板１内部に入射した光は、導光板１内を伝搬し、貫通孔１ｈの壁面で光路を変え、導光板１から出射してレンズ１１に入射し、可視光カットフィルタ１２を経て、撮像素子１３に受光される。撮像素子１３は、イメージセンサを有しており、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には、イメージセンサは何も結像しない。一方、図５（ａ）に示すようにペン３のペン先が導光板１に接触してペン３からの赤外光が導光板１に結合すると、イメージセンサでは、図５（ｂ）に示すように線状の像１５が形成される。

　この図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。すなわち、線状の像１５は、導光板１の内部を伝搬する光の伝搬方向を示すものである。

　以下、図６および図７を用いて、検出原理の詳細を説明する。本実施形態では、上述のように、撮像ユニット１０、２０によって撮像された画像に基づいてタッチ位置の位置座標を検出する検出装置６０を用いる。図６は、検出装置６０の構成を示すブロック図である。図７（ａ）は、導光板１の一方の貫通孔１ｈおよびその近傍の部分平面図であり、図７（ｂ）は、撮像素子１３のイメージセンサに結像される像と当該像に基づいてタッチ位置の位置座標を検出する方法を模式的に示している。

　検出装置６０は、図６に示すように、交点算出手段６１と、仮想軸決定手段６２と、角度決定手段６３と、座標検出手段６４とを備えている。

　交点算出手段６１では、位置座標を検出する準備段階の前半として、少なくとも二箇所の光入射位置から光が受光手段にそれぞれ入射して得られる少なくとも２つの棒状の像のそれぞれの長手方向に延伸した各直線の交点を算出する。そのために、交点算出手段６１は、直線抽出部６１ａ（画像補正手段）と交点決定部６１ｂとを有している。

　直線抽出部６１ａは、図７（ａ）に示すように、導光板１のタッチ面において第１の光入射位置（タッチ位置）から光が導光板１に結合して導光板１の内部を伝搬してそのうちの一部の光束が貫通孔１ｈにて取り出されて、図７（ｂ）に示すように、撮像ユニット１０の撮像素子１３（イメージセンサ）に入射して得られる第１の棒状の像の長手方向に延伸する第１の直線と、当該第１の光入射位置とは異なる第２の光入射位置（タッチ位置）から光が導光板１に結合して導光板１の内部を伝搬してそのうちの一部の光束が貫通孔１ｈにて取り出されて、図７（ｂ）に示すように、撮像ユニット１０の撮像素子１３（イメージセンサ）に入射して得られる第２の棒状の像の長手方向に延伸した第２の直線とを求める。

　続いて、上記仮想軸決定手段６２が、位置座標を検出する準備段階の後半として、交点算出部によって算出された交点を通る仮想軸を決定する。仮想軸の決定方法の一例としては、単純に撮像画像の底辺（横軸）を仮想軸として、各軸間の角度差は、撮像素子の取り付け設計角度差と取り付け誤差によって発生した角度誤差を加算した値として、角度誤差は正確な角度がわかっているリファレンス点の撮像結果を用いて測定することが可能である。その他の例としては、撮像ユニット１０、２０ごとに上述の過程で交点が算出されるので、これら交点同士を結ぶ線分を仮想軸に設定することも可能である。

　なお、本実施形態では、仮想軸は、図１に示す２つの貫通孔１ｈ（２つの撮像ユニット）の各中心軸を結ぶ線分（辺Ａ）と一致している。

　続いて、角度決定手段６３は、第ｎの光入射位置から光が導光板１に結合して導光板１の内部を伝搬してそのうちの一部の光束が一方の貫通孔１ｈにて取り出されて図６（ｂ）に示すように撮像ユニット１０の撮像素子１３（イメージセンサ）に入射して得られる第ｎの棒状の像の長手方向に延伸する第ｎの直線を求めて、求めた第ｎの直線と上記仮想軸とが成す角度θｎ１を求める。且つ、第ｎの光入射位置から光が導光板１に結合して導光板１の内部を伝搬してそのうちの一部の光束が他方の貫通孔１ｈにて取り出されて撮像ユニット２０（図１）の撮像素子２３（イメージセンサ）に入射して得られる第ｎの棒状の像の長手方向に延伸する第ｎの直線を求めて、求めた第ｎの直線と上記仮想軸とが成す角度θｎ２を求める。そのために、角度決定手段６３は、図８に示すように、メモリ６３１と、画像補正部６３２と、一次元化処理部６３３と、二値化処理部６３４と、抽出部６３５とを有している。

　メモリ６３１では、撮像素子１３、２３のそれぞれで結像された、図５（ｂ）において一点鎖線で示した扇形状１６の領域の画像を含む撮像画像を記憶する。

　画像補正部６３２では、メモリ６３１に格納された撮像画像を取得し、画像補正する。具体的には、画像補正部６３２では、線状像の軌跡によって形成される図５（ｂ）において一点鎖線で示した扇形状１６の領域の画像を、矩形領域の画像に補正する。図９は、画像を模式的に示す図であり、図９の（ａ）ではイメージセンサで結像された画像に含まれる扇形状１６の領域を示し、図９の（ｂ）において、この扇形状１６の領域の画像が、上記画像補正部６３２によって、矩形領域１６´の画像に補正された状態を示している。矩形領域１６´に補正された画像は、再び、メモリ６３１に格納される。矩形領域１６´に補正された画像は、撮像素子１３、２３それぞれに形成される。

　一次元化処理部６３３は、矩形領域１６´に補正された画像を、メモリ６３１から取得し、一次元化処理し、一次元データを作成する。作成された一次元データは、二値化処理部６３４に送られる。一次元データは、撮像素子１３、２３それぞれに形成される。

　二値化処理部６３４では、図９の（ｂ）に示す平均化方向に加算（平均）して、所定の閾値で二値化し、二値化データを作成する。二値化データは、撮像素子１３、２３それぞれに形成される。

　抽出部６３５では、二値化処理部６３４によって作成された二値化データから中央位置を抽出する。そして、抽出した中央位置を利用して、撮像素子１３における上記角度θｎ１を求め、且つ、撮像素子２３における上記角度θｎ２を求める。具体的には、求める角度（θｎ１またはθｎ２）をθｘとしたとき、下記の式；
θｘ＝（θＥ－θＳ）×（Ｒｘ／ＲＷ）＋θＳ
（ただし、式中、
矩形領域に変換される前の扇形の角度の始角：θＳ（仮想軸を０とする）
矩形領域に変換される前の扇形の角度の終角：θＥ（仮想軸を０とする）
矩形領域の幅：ＲＷ
中央位置：Ｒｘ
とする）
に基づいてθｘを求める。

　上述のように、本実施形態では、仮想軸の長さは、図１の２つの貫通孔１ｈの中心軸間を結ぶ直線（以下、辺Ａと記載）と等しい。また、上記角度θｎ１は、図１に示す光束４ｂと辺Ａとのなす角度βに相当し、上記角度θｎ２は、図１に示す光束４ａと辺Ａとのなす角度αに相当する。

　以上から、上記座標検出手段６４において、図１の角度α（角度θｎ１）と、角度β（角度θｎ２）と、辺Ａの両端の位置座標と、辺Ａの長さとから三角測量の原理を用いて第ｎの光入射位置の位置座標を求める。なお、辺Ａを仮想軸における交点間の距離とする場合、撮像画像上の交点等の単位は画素なので、三角測量における座標位置の特定はメートル等の実単位の撮像素子間の距離（あるいは光取り出し部の距離）等を基にすることになる。

　なお、検出装置６０は、入力システム５０に構成されていればよく、ペン入力装置４０の外部に設けてもよい。

　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。

　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。

　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。

　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の内部を伝搬して上記端面に至った伝搬光を、撮像ユニット１０、２０の少なくとも一部分が導光板１の背面と対向する位置に配設されている。これにより、従来構成のように、導光板（平板部材）の上面の面積を拡げる方向に沿って撮像ユニット（センサーアレイ）配設されている構成と比較して、導光板の上面の面積を拡げる方向に装置が大型化することを抑えて、入力装置の小型化に寄与することができる。

　また、本実施形態のペン入力装置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。

　また、本実施形態では、撮像ユニット１０、２０がそれぞれ導光板１に固定されていることから、導光板１が環境温度の変化に応じて膨張、収縮した場合であっても、撮像ユニット１０、２０のそれぞれと導光板１とが位置ずれを起こすことがなく、相対位置を一定に保つことができる。

　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。

　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一つの撮像素子に集めてもよい。

　なおまた、本実施形態では、導光板１の内部を伝搬する光を貫通孔１ｈにて取り出す態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板１の角部に、貫通孔１ｈの壁面と同じく導光板１の背面に対して傾斜している面を有した切り欠きを設けてもよい。

　なお、本実施形態では、仮想軸が、図１に示す２つの貫通孔１ｈ（２つの撮像ユニット）の各中心軸を結ぶ線分（辺Ａ）と一致している態様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、仮想軸と、２つの貫通孔１ｈ（２つの撮像ユニット）の各中心軸を結ぶ線分（辺Ａ）とに角度差がある場合であってもよい。この場合には、当該角度差の角度が予め分かっているか当該角度を予め求めておき、その角度と、求めた上記角度θｎ１およびθｎ２とを用いて、三角測量に用いる角度を求めて、当該求めた角度と、２つの貫通孔１ｈ（２つの撮像ユニット）の各中心軸を結ぶ線分（辺Ａ）とを用いて上述のように三角測量の原理を用いて第ｎの光入射位置の位置座標を求めることができる。このように、角度差がある場合とは、撮像素子の設計上の設置角度と、実際に取り付けた撮像素子の設置角度との間の角度誤差（取り付け誤差）が生じた場合に生じ得る。

　（本実施形態の作用効果）
　本実施形態のペン入力装置４０は、上述した検出装置６０を有することにより、導光板の上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光を受光手段が受けると各上記像によって扇形の軌跡が描かれる構成において、受光手段から得られる画像から、三角測量のための角度を正確に検出することができる。

　（変形例１）
　上述の実施形態１では図８に示す角度決定手段６３を備えているが、本変形例では図１０に示すように、角度決定手段６３´が、ピクセルカウンタ６３００と、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）処理部６３０１（メモリ手段）と、メモリ６３１と、一次元化処理部６３３と、二値化処理部６３４と、抽出部６３５とを有している。

　撮像素子１３で結像された、図５（ｂ）において一点鎖線で示した扇形状１６の領域の画像を含む撮像画像を、ピクセルカウンタ６３００が受け取ると、扇形状１６の領域の画像データの位置アドレスを、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）処理部６３０１に送る。

　ルックアップテーブル処理部６３０１では、線状像の軌跡によって形成される図５（ｂ）において一点鎖線で示した扇形状１６の領域の画像データの位置アドレスに対応したメモリアドレスに、矩形領域１６´の画像データの位置情報を対応付けたルックアップテーブルを用いて、扇形状１６の領域の画像を、矩形領域１６´の画像に補正する。当該ルックアップテーブルは、扇形状１６の領域内の或る画素が、扇形状１６の領域の画像が矩形領域１６´の画像に補正されたときに、扇形状１６の領域内での位置に対応した、当該矩形領域１６´の領域内での位置になるように構成されている。図１１は、本変形例における画像補正について示す図であり、一点鎖線で示した扇形状１６の領域の画像を含む撮像画像データ全体に位置アドレスを設け、そのうちの扇形状１６の領域の画像データの位置アドレスには、矩形領域１６´の画像データの位置情報を対応付ける一方、扇形状１６の領域外の画像データの位置アドレスには、異なる位置情報を対応付ける。これにより、図１１に示すように、矩形領域１６´の画像データを作成することができる。

　矩形領域１６´に補正された画像は、再び、メモリ６３１に格納される。以降の処理は、実施形態１と同じである。

　本変形例によれば、ルックアップテーブルを使用することにより、メモリ６３１へのバッファリングと同時に画像補正が行うことができるので、簡易且つ高速に処理を完了することができる。

　（変形例２）
　本変形例では、上述の実施形態１の図８に示す角度決定手段６３に構成されたメモリ６３１および一次元化処理部６３３に代えて、図１２に示すように、ピクセルカウンタ６３００と、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）処理部６３０１（メモリ手段）と、加算器６３０２と、一次元データ用メモリ６３０３とを有した一次元化処理部６３３´を有している。

　これにより、撮像画像の位置アドレスに一次元データメモリの位置に対応した値をもつルックアップテーブル（ＬＵＴ）と、一次元データメモリの値と撮像画像のピクセルの値とを加算する加算器とによって、図１３に示すように、画像補正と一次元化とを同時に行うため、データ用メモリの容量が小さくなり、構成を簡素化することができる。

　〔実施形態２〕
　図１４～図１６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１４は、本実施形態の入力システムのペン入力装置の一部の構成を示す断面図である。本実施形態と、上述の実施形態１との相違点は、ペン入力装置に具備される導光板の構造と、撮像ユニットの構成にある。なお、図１４では、片方の撮像ユニットのみを図示しているが、もう片方の撮像ユニットも、図１４に示す撮像ユニットと同一の構成である。

　まず、本実施形態のペン入力装置に具備される導光板の構成について説明する。上述の実施形態１の導光板１では、光路変換部として貫通孔１ｈが設けられている。これに対して、本実施形態の導光板１´のタッチ面における、実施形態１の貫通孔１ｈと同じ位置に、凹部１ｈ´が設けられている。

　上記凹部１ｈ´は、底面がタッチ面と平行に構成され、開口端から当該底面に向かって開口径が徐々に小さくなった形状を有している。すなわち、凹部１ｈ´の側面は導光板１´の厚さ方向に対して傾斜しており、この傾斜面は、実施形態１の貫通孔１ｈの壁面と同じく、導光板１´の背面に対して４５度以下、例えば３０度や４５度で傾斜している（図１４中のγ）。本実施形態では、この傾斜面によって、導光板１の内部を伝搬して当該壁面に至った光の全反射条件を破綻させることができる。全反射条件が破綻した光は、傾斜面によって反射して光路を変え、背面から更に下方に出射して、撮像ユニット１０´に入射する。

　本実施形態に具備される撮像ユニット１０´は、上述の実施形態１の撮像ユニット１０の可視光カットフィルタ１２（図３）に代えて、アパーチャ１４が、レンズ１１と撮像素子１３との間に配設されている。アパーチャ１４は、凹部１ｈ´の側面によって反射した光（伝搬光）以外の光が撮像素子１３に入射することを防ぐために、凹部１ｈ´の側面によって反射した光の光路のみが開口している一方、他の領域は遮光されている素子である。

　そして、以上のように、伝搬光の光路変更部（凹部１ｈ´の側面）が比較的小さい場合や、アパーチャ１４を備えている場合には、撮像素子１３（イメージセンサ）上に結像する像が、実施形態１の撮像素子１３上に結像する像のように細長い線状の像１５（図５）にはならず、長手方向が明瞭でない像となる。そのため、本実施形態のペン入力装置の構成の場合には実施形態１で説明したペン入力の検出原理とは異なる検出原理に基づいて、ペン入力の位置座標を求める。以下、本実施形態のペン入力の検出原理を、図１５を用いて説明する。

　図１５（ａ）は、導光板１の一方の凹部１ｈ´およびその近傍の部分平面図であり、図１５（ｂ）は、撮像素子１３のイメージセンサに結像される像と当該像に基づいてタッチ位置の位置座標を検出する方法を模式的に示している。図１４に示すように、ペン３から発せられて導光板１内部に入射した光は、導光板１内を伝搬し、凹部１ｈ´の側面で光路を変え、導光板１から出射してレンズ１１に入射し、アパーチャ１４の開口部分を通過して、撮像素子１３に受光される。撮像素子１３は、イメージセンサを有しており、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、イメージセンサでは、図１５（ｂ）に示すように非線状の像１５´が形成される。図１５（ｂ）に示すように像の長手方向が不明瞭である場合には、上述の実施形態１の検出装置６０（図１、図６）に具備された交点算出手段６１に代えて、図１６に示す中心点算出手段６１０を備えて、異なる方法によって交点を算出する。

　中心点算出手段６１０は、図１５（ａ）に示すように、導光板１´のタッチ面において第１の光入射位置（タッチ位置）から光が導光板１´に結合して導光板１の内部を伝搬してそのうちの一部の光束が凹部１ｈ´にて取り出されて、図１５（ｂ）に示すように、撮像ユニット１０´の撮像素子１３（イメージセンサ）に入射して得られる第１の像と、同様に、図１５（ａ）に示す第２の光入射位置（タッチ位置）からの光によって撮像素子１３（イメージセンサ）に形成される第２の像と、図１５（ａ）に示す第３の光入射位置（タッチ位置）からの光によって撮像素子１３（イメージセンサ）に形成される第３の像と、を用いて、これら三つの像が一つの円周上に位置する仮想円の中心点を算出する。ここでは、三つの像（三つの光入射位置）を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、三つ以上であればよい。

　次に、中心点算出手段６１０によって算出された仮想円の中心点を通る仮想軸を、実施形態１と同じ仮想軸決定手段６２によって決定する。以上の準備段階によって仮想線が設定された状態において、いよいよ位置座標検出段階として、角度決定手段６３を用いる。

　この角度決定手段６３は、第ｎの光入射位置から光が導光板１´に結合して導光板１´の内部を伝搬してそのうちの一部の光束が凹部１ｈ´にて取り出されて図１５（ｂ）に示すように撮像ユニット１０´の撮像素子１３（イメージセンサ）に入射して得られる第ｎの像と、上記仮想円の中心点を結ぶ直線を求めて、求めた第ｎの直線と、上記仮想軸とが成す角度θｎを求める。ここで、本実施形態においても、複数の光入射位置に基づいて撮像素子１３上に結像される像の軌跡は、実施形態１よりも幅は狭いが扇形の軌跡となる。そのため、角度θｎを求める方法は、実施形態１の方法と同じである。

　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。

　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。

１　導光板
１ｈ　貫通孔（光取り出し部）
１ｈ´　凹部（光取り出し部）
２　液晶表示パネル
３　ペン（操作部材）
４ａ、４ｂ　光束
７　固定用部材
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
１４　アパーチャ
１６　扇形状
１６´　矩形領域
１７　線状像
２０　撮像ユニット（受光手段）
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　検出装置（検出手段）
６１　交点算出手段
６１ａ　直線抽出部
６１ｂ　交点決定部
６２　仮想軸決定手段
６３　角度決定手段
６４　座標検出手段
６１０　中心点算出手段
６３００　ピクセルカウンタ
６３０１　ルックアップテーブル（ＬＵＴ）処理部
６３０２　加算器
６３０３　一次元データ用メモリ
６３１　メモリ
６３２　画像補正部
６３３　一次元化処理部
６３４　二値化処理部
６３５　抽出部

Claims

　上面から入射した光を内部において伝搬させる導光板と、
　上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、各箇所から伝搬光を導光板の外部に取り出す複数の光取り出し部と、
　各上記光取り出し部から取り出された各上記箇所の光を受けて棒状の像を結像する受光手段と、を備えた、導光板の上記上面における上記光の光入射位置の位置座標を検出する入力装置であって、
　導光板の上記上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光が或る光取り出し部から取り出されて上記受光手段に受光されて得られる各上記棒状の像を結ぶと、扇形の軌跡が描かれる構成となっており、
　上記入力装置は、
　上記導光板の上記上面において互いに異なる少なくとも二箇所の光入射位置から光が受光手段にそれぞれ入射して得られる少なくとも２つの棒状の像のそれぞれの長手方向に延伸した各直線の交点を、導光板における互いに離れた二箇所にある上記光取り出し部ごとに算出する交点算出手段と、
　上記交点算出手段によって算出された上記交点を通る仮想軸を決定する仮想軸決定手段と、
　第ｎの光入射位置から光が入射したときに、上記受光手段に結像する第ｎの棒状の像の長手方向に延伸した第ｎの直線と上記仮想軸とが成す角度を上記二箇所にある光取り出し部ごとに算出し、算出された２つの当該角度を基に、第ｎの光入射位置の位置座標を検出する検出手段と、をさらに備えていることを特徴とする入力装置。
　上面から入射した光を内部において伝搬させる導光板と、
　上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、各箇所から伝搬光を導光板の外部に取り出す複数の光取り出し部と、
　各上記光取り出し部から取り出された各上記箇所の光を受けて像を結像する受光手段と、を備えた、導光板の上記上面における上記光の光入射位置の位置座標を検出する入力装置であって、
　導光板の上記上面への光入射位置が変わるごとに各光入射位置の光が或る光取り出し部から取り出されて上記受光手段に受光されて得られる各上記像を結ぶと、扇形の軌跡が描かれる構成となっており、
　上記入力装置は、
　上記導光板の上記上面において互いに異なる少なくとも三箇所の光入射位置から光が受光手段にそれぞれ入射して得られる少なくとも三つの像が一つの円周上に位置する仮想円の中心点を、導光板における互いに離れた二箇所にある上記光取り出し部ごとに算出する中心点算出手段と、
　上記中心点算出手段によって算出された上記中心点を通る仮想軸を決定する仮想軸決定手段と、
　第ｎの光入射位置から光が入射したときに、上記受光手段に結像する第ｎの像と上記中心点とを結ぶ第ｎの直線と、上記仮想軸とが成す角度を上記二箇所にある光取り出し部ごとに算出し、算出された２つの当該角度を基に、第ｎの光入射位置の位置座標を検出する検出手段と、をさらに備えていることを特徴とする入力装置。
　上記扇形の軌跡が描かれる領域の画像を、矩形領域に変換する画像補正手段をさらに備え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。
　上記画像補正手段は、上記扇形の軌跡が描かれる領域の画像データの位置アドレスに対応したメモリアドレスに、画像補正後位置に対応した値を保持したメモリ手段を有していることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
　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。
　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。