WO2013132925A1 - Input device and input system provided therewith - Google Patents

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WO2013132925A1
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guide plate
light guide
input device
pen
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直樹 芝
岡田　訓明
藤原　恒夫
謙一郎 三上
堀山　真
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シャープ株式会社
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    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location

Definitions

  • an input device includes: A light guide plate having an upper surface, a lower surface and side surfaces, and light propagates through the interior; A plurality of light extraction portions for extracting a part of the light propagating through the light guide plate at a plurality of locations apart from each other in the light guide plate; A light receiving means for receiving the light extracted by each of the light extraction units; The traveling direction of the light extracted from the two light extraction portions separated from each other in the light guide plate is obtained from the light reception result of the light receiving means, and from the traveling direction and the separation distance of the two light extraction portions, Detecting means for detecting the position coordinates of the contact object in contact with the upper surface of the light guide plate, Light that propagates through the light guide plate and reaches at least a part of the region adjacent to the side surface on at least one of the upper surface and the lower surface of the light guide plate. Light absorbing means for absorbing, or light scattering means for scattering light reaching at least a part of the region is provided.
  • the pen input device 40 includes a liquid crystal display panel 2 (image display panel), a rectangular light guide plate 1A arranged on the display surface side of the liquid crystal display panel 2, and a light guide plate 1A.
  • Image pickup units 10 and 20 light receiving means
  • a light absorbing section 5 light absorbing means
  • a position coordinate detecting section 90 detecting means
  • 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 orientation of liquid crystal molecules in 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.
  • a conventionally known liquid crystal display panel can be used as the configuration of the liquid crystal display panel 2.
  • the light guide plate 1A for example, acrylic is used, and polycarbonate or glass may be used.
  • the thickness of the light guide plate 1A is mainly 1 to 3 mm, but it may be thicker than this.
  • the size of the light guide plate 1A (the size of the touch surface) can be about 1 m square, but is not limited thereto.
  • ⁇ 1 ′ is obtained from the acquired image of the image sensor, and ⁇ 1 is obtained from ⁇ 1 ′.
  • ⁇ 2 is obtained by obtaining the inclination ⁇ 2 'of the linear image 17.
  • the position of the light emitting point is specified from the analysis of the acquired image, and the angle ⁇ formed by the line segment connecting the pen 3 and the image sensor and the side A is obtained.
  • the pen 3 is placed at a predetermined position. It can be considered that the positional relationship between the pen 3 and the imaging units 10 and 20 (imaging elements) is calibrated, that is, the coordinate position is calibrated.
  • a calibration method requires the user to bring the touch pen into contact with a predetermined position, which is cumbersome and burdensome for the user.
  • FIG. 10 is a subroutine flowchart showing the flow of the coordinate calibration process.
  • the present invention is not limited to this, and the light scattering portion 55 may be configured separately from the light guide plate 1B.
  • the light scattering portion 55 is, for example, a member in which irregularities are directly formed in a part made of acrylic. By adhering the light guide plate 1B and this member, stray light can be propagated from the light guide plate 1B to the member and scattered by the uneven portion.
  • the plate member 1L-a has the same role as the light guide plate 1A of the first embodiment, and the bending member 1L-b is the same as the upper surface side bending portion 1H-a and the rear surface side bending portion 1H-b of the fourth embodiment. Have a role.
  • An end portion of the plate member 1L-a has an inclined portion 1L-c having an inclined touch surface, and the inclined portion 1L-c receives the light propagating through the plate member 1L-a and enters the bending member 1L. It is configured to reflect toward -b.
  • the curved member 1L-b reflects the light reflected from the inclined portion 1L-c of the plate member 1L-a a plurality of times by the curved surface 1L′-b and the curved surface 1L ′′ -b, so that each time it is reflected.
  • Light is scattered on the curved surfaces 1L′-b and 1L ′′ -b, and the light intensity can be weakened. Therefore, if the reflection is repeated a plurality of times, even if the reflection returns to the inside of the plate member 1L-a, it becomes stray light and does not adversely affect the light detection at the light extraction portion.
  • the light absorber 15 can be made of the same material as the light absorber 5 of the first embodiment.
  • the curved portion or the inclined portion is provided at a position lower than the height of the touch surface. Therefore, by forming the light absorbing portion 15 as a thin layer, the light absorbing portion 15 is not positioned above the touch surface, and a full flat touch surface can be realized.

Abstract

Provided are a novel input device and input system wherein stray light from a light-guide plate is minimized. A pen input device (40) in an input system (50) in one embodiment of the present invention is provided with a light-guide plate (1A) and imaging units (10, 20). Light propagates through the interior of the light-guide plate (1A), which has a touch surface with which an input member makes contact. The imaging units (10, 20) each capture, at different points, part of the light propagating through the light-guide plate (1A). An edge region of the back surface of the light-guide plate (1A) is provided with a light-absorption section (5) that absorbs propagated light that reaches said edge region.

Description

入力装置およびそれを具備する入力システムInput device and input system having the same
　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 detects coordinates 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 a rod-shaped operation member (hereinafter referred to as a pen) such as a touch pen or 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. It has been. 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.
　例えば、特許文献１に開示されているタッチパネル１００は、図２５（ａ）および（ｂ）に示すように、導光板１０１と、導光板１０１に光を入射する光源１０２と、導光板１０１の側面の一部に配置された受光素子１０４、１０５と、導光板１０１の側面と受光素子１０４、１０５との間に被検出体１１０により散乱した光源１０２からの光を受光素子１０４、１０５に結像する結像手段１０７と、光吸収手段１０８とを備えている。光吸収手段１０８は、受光素子１０４、１０５が配置された導光板１０１の側面に配置され、受光素子１０４、１０５は、図２５（ｂ）に示すように、光源１０２の照射範囲外に配置されている。導光板１０１の側面に配置された光源１０２から照射された光は導光板１０１の内部で全反射を繰り返しながら伝搬する。通常の状態では、受光素子１０４、１０５は光源１０２の照射範囲外に配置されているため、導光板１０１の内部を伝搬する伝搬光を受光しない。ここで、透明の導光板１０１上に指等の被検出体１１０がタッチされると、伝搬光が乱され、散乱光が発生する。散乱光の一部は受光素子１０４、１０５の方向にも伝搬し、図２６（ａ）および（ｂ）に示すように、受光素子１０４、１０５で受光される。これにより、その方位角が測定され、三角測量法により散乱光が発生した点、つまり、指等の被検出体１１０がタッチされたポイントが特定される。 For example, as shown in FIGS. 25A and 25B, the touch panel 100 disclosed in Patent Document 1 includes a light guide plate 101, a light source 102 that makes light incident on the light guide plate 101, and a side surface of the light guide plate 101. The light from the light source 102 scattered by the detection target 110 between the light receiving elements 104 and 105 disposed in a part of the light receiving element 104 and the side surface of the light guide plate 101 and the light receiving elements 104 and 105 is imaged on the light receiving elements 104 and 105. The image forming means 107 and the light absorbing means 108 are provided. The light absorbing means 108 is disposed on the side surface of the light guide plate 101 on which the light receiving elements 104 and 105 are disposed, and the light receiving elements 104 and 105 are disposed outside the irradiation range of the light source 102 as shown in FIG. ing. Light emitted from the light source 102 disposed on the side surface of the light guide plate 101 propagates while repeating total reflection inside the light guide plate 101. In a normal state, since the light receiving elements 104 and 105 are disposed outside the irradiation range of the light source 102, they do not receive propagating light propagating through the light guide plate 101. Here, when the detection object 110 such as a finger is touched on the transparent light guide plate 101, the propagation light is disturbed and scattered light is generated. A part of the scattered light also propagates in the direction of the light receiving elements 104 and 105 and is received by the light receiving elements 104 and 105 as shown in FIGS. Thereby, the azimuth angle is measured, and the point where the scattered light is generated by the triangulation method, that is, the point where the detected object 110 such as a finger is touched is specified.
　図２７は、特許文献２に開示されている座標入力装置を示す構成概略図である。図２７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。平板部材２０２の内部を伝搬して四隅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て平板部材２０２の四辺に配置された光吸収部材２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄに吸収される。平板部材２０２の上面に手動操作で動かされる光源部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し、平板部材２０２の内部に添加された蛍光染料２０１に当たって励起して等方的な光を発する。そして、その発光位置を、受光器２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを用いて特定する。 FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing a coordinate input device disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. 27, 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. Of the light propagating through the flat plate member 202 and reaching the concave surfaces of the four corners 200a to 200d, only the light directed to the light receivers 203a to 203d is emitted toward the light receivers 203a to 203d, and the other light is emitted. When the light is emitted from the concave surface to the outside, it is refracted toward other than the light receivers 203a to 203d and is absorbed by the light absorbing members 204a, 204b, 204c, and 204d disposed on the four sides of the flat plate member 202. The spot light emitted from the light source unit 205 that is manually moved to the upper surface of the flat plate member 202 is incident on the inside of the flat plate member 202 from the upper surface, and strikes the fluorescent dye 201 added inside the flat plate member 202 to be excited. Emits an isotropic light. And the light emission position is specified using the light receivers 203a, 203b, 203c, and 203d.
特開２００９－２５８９６７号公報（２００９年１１月５日公開）JP 2009-258967 A (published on November 5, 2009) 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)
　上述の従来構成は、受光素子（受光器）に受光されない光を、導光板（特許文献１の導光板１０１、特許文献２の平板部材２０２）の側面に配した光吸収手段（部材）によって吸収しているが、このように光吸収手段を導光板の側面に配する場合、導光板の厚さが薄いと、光吸収手段の設置が困難となる虞がある。 In the conventional configuration described above, light that is not received by the light receiving element (light receiver) is absorbed by the light absorbing means (member) disposed on the side surface of the light guide plate (the light guide plate 101 of Patent Document 1 and the flat plate member 202 of Patent Document 2). However, when the light absorbing means is disposed on the side surface of the light guide plate in this way, if the light guide plate is thin, it may be difficult to install the light absorbing means.
　また上述の従来構成は、導光板の側面の大部分の領域を光吸収手段（部材）の設置領域として占められるため、光源および／または受光手段の配置位置が限定されてしまう。 Further, in the above-described conventional configuration, most of the area on the side surface of the light guide plate is occupied as the installation area of the light absorbing means (member), so that the arrangement position of the light source and / or the light receiving means is limited.
　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、迷光を抑制する新規な構成の入力装置、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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an input device having a novel configuration for suppressing stray light and an input system including the input device.
　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、下面および側面を有し、且つ、内部を光が伝搬する導光板と、
　上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、導光板を伝搬する光の一部を取り出す複数の光取り出し部と、
　各上記光取り出し部によって取り出された光を受光する受光手段と、
　上記導光板における互いに離れた二箇所の光取り出し部から取り出した光の進行方向を上記受光手段の受光結果から求めて、当該進行方向と、当該二箇所の光取り出し部の離間距離とから、前記導光板の上記上面に接触した接触物の位置座標を検出する検出手段と、を備え、
　上記導光板の上記上面および上記下面のうちの少なくとも一方の面における、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に、導光板の内部を伝搬し当該少なくとも一部の領域に至った光を吸収する光吸収手段、または、当該少なくとも一部の領域に至った光を散乱させる光散乱手段を設け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 having an upper surface, a lower surface and side surfaces, and light propagates through the interior;
A plurality of light extraction portions for extracting a part of the light propagating through the light guide plate at a plurality of locations apart from each other in the light guide plate;
A light receiving means for receiving the light extracted by each of the light extraction units;
The traveling direction of the light extracted from the two light extraction portions separated from each other in the light guide plate is obtained from the light reception result of the light receiving means, and from the traveling direction and the separation distance of the two light extraction portions, Detecting means for detecting the position coordinates of the contact object in contact with the upper surface of the light guide plate,
Light that propagates through the light guide plate and reaches at least a part of the region adjacent to the side surface on at least one of the upper surface and the lower surface of the light guide plate. Light absorbing means for absorbing, or light scattering means for scattering light reaching at least a part of the region is provided.
　上記の構成によれば、上記導光板の上記上面および上記下面のうちの少なくとも一方の面における、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に、導光板の内部を伝搬し当該領域に至った光を吸収する光吸収手段、または、当該領域に至った光を散乱させる光散乱手段を配していることから、導光板の側面にこれら光吸収手段または光散乱手段を配する必要がないので、導光板の厚さに影響されずに、光吸収手段または光散乱手段を配することができる。 According to the above configuration, at least one of the upper surface and the lower surface of the light guide plate propagates in the light guide plate to at least a part of the region adjacent to the side surface and reaches the region. Since the light absorbing means for absorbing the light or the light scattering means for scattering the light reaching the region is provided, it is not necessary to provide the light absorbing means or the light scattering means on the side surface of the light guide plate. Therefore, the light absorbing means or the light scattering means can be arranged without being affected by the thickness 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、
　上記光吸収手段または上記光散乱手段は、上記隣接した領域の少なくとも一部の領域から当該少なくとも一部の領域が隣接している上記側面にも延設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 light absorbing means or the light scattering means is preferably extended from at least a part of the adjacent regions to the side surface where the at least part of the region is adjacent.
　上記の構成によれば、光吸収手段または光散乱手段が、導光板の側面にも延設されているため、光吸収または光散乱をより一層確実に実現することができる。更に、光吸収手段または光散乱手段を導光板の側面に配設する態様において、側面とこれに隣接する領域とにそれぞれ別体の光吸収手段または光散乱手段を配する場合と比較して、本発明の構成によれば、側面とこれに隣接する領域とに、一体となった光吸収手段または光散乱手段を配設することができることから、設置が良いとなる。 According to the above configuration, since the light absorbing means or the light scattering means is also extended on the side surface of the light guide plate, light absorption or light scattering can be realized more reliably. Furthermore, in the embodiment in which the light absorbing means or the light scattering means is arranged on the side surface of the light guide plate, compared to the case where separate light absorbing means or light scattering means are arranged on the side surface and the region adjacent thereto, According to the configuration of the present invention, the integrated light absorption means or light scattering means can be disposed on the side surface and the region adjacent thereto, so that the installation is good.
　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、
　上記側面には、光源が配されており、当該光源から発せられた光が、当該側面から上記導光板の内部に入射して当該内部を伝搬することが好ましい。 Moreover, in addition to said structure, one form of the input device which concerns on this invention is
A light source is disposed on the side surface, and it is preferable that light emitted from the light source is incident on the inside of the light guide plate from the side surface and propagates through the inside.
　上記の構成によれば、迷光を抑制するとともに、指や発光しないペン等が導光板の上面に接触した場合にその位置座標を、上記光源から導光板の内部に入射して当該内部を伝搬する光を用いて検出することができる。 According to said structure, while suppressing a stray light, when a finger | toe, a pen which does not light-emit, etc. contact the upper surface of a light-guide plate, the position coordinate enters into the inside of a light-guide plate from the said light source, and propagates the said inside It can be detected using light.
　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、
　上記光吸収手段または上記光散乱手段は、上記導光板の上記下面における、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に配設されているか、あるいは、当該少なくとも一部の領域から当該少なくとも一部の領域に隣接した上記側面に延設されていて、上記導光板を支持し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 light absorbing means or the light scattering means is disposed in at least a part of a region adjacent to the side surface on the lower surface of the light guide plate, or at least one part from the at least part of the region. Preferably, the light guide plate is supported on the side surface adjacent to the region of the portion.
　上記の構成によれば、光吸収手段または上記光散乱手段が導光板を支持する支持部材を兼ねている。 According to the above configuration, the light absorbing means or the light scattering means also serves as a support member that supports 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、
　上記導光板の上記上面および上記下面のうちの少なくとも一方の面における、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に、上記光散乱手段を設けており、
　上記光散乱手段は、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に設けられた湾曲面、あるいは、当該少なくとも一部の領域に設けられた、当該上面および当該下面に対して傾斜した傾斜面であり、
　上記湾曲面または上記傾斜面は、上記少なくとも一部の領域が隣接している上記側面にも延設されており、
　上記導光板の内部に入射して当該内部を伝搬した光のうち、上記少なくとも一部の領域に至った光を、上記湾曲面または上記傾斜面を含む複数の面によって繰り返し反射させながら減衰させる、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 scattering means is provided in at least a part of a region adjacent to the side surface in at least one of the upper surface and the lower surface of the light guide plate,
The light scattering means is a curved surface provided in at least a part of the region adjacent to the side surface, or an inclined surface provided in the at least part of the region and inclined with respect to the upper surface and the lower surface. And
The curved surface or the inclined surface is also extended to the side surface adjacent to the at least part of the region,
Attenuating the light that has entered the light guide plate and propagated through the light guide plate while repeatedly reflecting the light that has reached the at least part of the region by a plurality of surfaces including the curved surface or the inclined surface, It is preferable.
　上記の構成によれば、上記導光板の内部に入射して当該内部を伝搬した光のうち、上記少なくとも一部の領域に至った光を、上記湾曲面または上記傾斜面を含む複数の面によって繰り返し反射させて減衰させることによって、迷光の発生を回避することができる。これにより、迷光による誤検出を抑制し、信頼性の高い入力装置を実現することができる。 According to said structure, the light which reached the said at least one area | region among the light which injected into the inside of the said light-guide plate, and propagated the said inside is carried out by the some surface containing the said curved surface or the said inclined surface. By repeatedly reflecting and attenuating, generation of stray light can be avoided. Thereby, erroneous detection due to stray light can be suppressed, and a highly reliable input device can be realized.
　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、
　複数の画素を有する画像表示パネルと、を備え、
　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 image display panel having a plurality of pixels,
The pixel of the image display panel is driven 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 the above configuration, the pixel corresponding to the position coordinate on the image display panel can be driven and viewed.
　以上のように、本発明により、迷光を抑制する新規な構成の入力装置、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。 As described above, according to the present invention, it is possible to realize an input device having a novel configuration that suppresses stray light 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の部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of FIG. 1. 図２に示す切断線Ａ－Ａ´の矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. 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導光板の平面図である。It is a top view of the light-guide plate comprised in the pen input device of the input system of one Embodiment of this invention. 図２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. 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. 本発明の一実施形態の入力システムのペン入力装置において座標位置の校正に必要な構成を示す図である。It is a figure which shows a structure required for calibration of a coordinate position in the pen input device 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おいて行われる座標位置の校正および補正の方法を示すメインフローチャートである。It is a main flowchart which shows the method of calibration and correction | amendment of the coordinate position performed in the pen input device of the input system of one Embodiment of this invention. 座標校正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。It is a subroutine flowchart which shows the flow of a coordinate calibration process. 座標補正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。It is a subroutine flowchart which shows the flow of a coordinate correction process. 本発明の一実施形態の入力システムのペン入力装置の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the pen input device 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の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the pen input device 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の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the pen input device 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の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the pen input device 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の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the pen input device of the input system of one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態の入力システムのペン入力装置の断面図である。It is sectional drawing of the pen input apparatus of the input system of other embodiment of this invention. 図１７に示す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 shown in FIG. 17 was equipped. 本発明の別の実施形態の入力システムを示す図である。It is a figure which shows the input system of another embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態の入力システムを示す図である。It is a figure which shows the input system of another embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態の入力システムを示す図である。It is a figure which shows the input system of another embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態の入力システムを示す図である。It is a figure which shows the input system of another embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態の入力システムを示す図である。It is a figure which shows the input system of another embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態の入力システムを示す図である。It is a figure which shows the input system of another embodiment of this invention. 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. 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１６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.
　（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（入力装置）と、操作部材であるペン３（接触物）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にペン３が接触すると、その接触位置座標をペン入力装置４０が求めることができる。 (Configuration of input system)
As shown in FIG. 1, the input system 50 of the present embodiment includes a pen input device 40 (input device) and a pen 3 (contact object) that is an operation member. When the pen 3 touches a certain touch surface, the pen input device 40 can obtain the contact position coordinates.
　●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１Ａと、導光板１Ａ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、光吸収部５（光吸収手段）と、位置座標検出部９０（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 1A arranged on the display surface side of the liquid crystal display panel 2, and a light guide plate 1A. Image pickup units 10 and 20 (light receiving means), a light absorbing section 5 (light absorbing means), and a position coordinate detecting section 90 (detecting means) disposed near both ends of one side.
　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 orientation of liquid crystal molecules in 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１Ａ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１Ａ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 1A is a rectangular flat plate made of a translucent material, and is disposed so as to overlap 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 </ b> A 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 formed 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１Ａにおける液晶表示パネル２とは反対側の表面（上面）が、後述する光を発するペン３が接触する接触面（タッチ面）である。 The surface (upper surface) opposite to the liquid crystal display panel 2 in the light guide plate 1A is a contact surface (touch surface) with which a pen 3 that emits light to be described later comes into contact.
　また、導光板１Ａ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。貫通孔１ｈについての詳細は後述するが、貫通孔１ｈは、全反射しながら導光板１Ａの内部を伝搬する光を、導光板１Ａの外部に取り出すための構成であり、且つ、外部に取り出すために伝搬光の光路を変換する光路変換部である。そのため、本実施形態においては、導光板１Ａの上面の全面ではなく、二つの貫通孔１ｈが設けられた二つの角部に隣接した（上面の）３辺よりも内側に座標検出可能領域が構成されている。換言すれば、貫通孔１ｈは、座標検出可能領域の外側に配設されている。 Further, in the vicinity of both ends of one side where the imaging units 10 and 20 are disposed in the light guide plate 1A, through holes 1h (light extraction portions) penetrating from the touch surface to the back surface are provided. Although details of the through-hole 1h will be described later, the through-hole 1h is a configuration for extracting light propagating through the light guide plate 1A while being totally reflected to the outside of the light guide plate 1A, and for extracting the light to the outside. An optical path conversion unit that converts the optical path of the propagating light. Therefore, in the present embodiment, the coordinate detectable region is configured not on the entire upper surface of the light guide plate 1A but on the inner side of the three sides (on the upper surface) adjacent to the two corners provided with the two through holes 1h. Has been. In other words, the through hole 1h is disposed outside the coordinate detectable region.
　また、導光板１Ａの背面には、本発明の特徴的構成である光吸収部５が設けられている。図２は、図１の部分平面図であるが、光吸収部５は、導光板１Ａの背面における、（導光板１Ａの）側面に隣接した少なくとも一部の領域に設けられている。具体的には、図１および図２に示すように、光吸収部５は、四角形の導光板１Ａの背面の四辺のうちの、二つの貫通孔１ｈが設けられている二つの角部に隣接した三辺に沿って設けられている。図２に示すように、光吸収部５は、貫通孔１ｈと当該貫通孔１ｈに最も近い（導光板１Ａの）角部との間にも配されている。各辺に配される光吸収部５は互いに連続しており、コの字型の構造を有している。 Further, a light absorbing portion 5 which is a characteristic configuration of the present invention is provided on the back surface of the light guide plate 1A. FIG. 2 is a partial plan view of FIG. 1, but the light absorbing portion 5 is provided in at least a part of the back surface of the light guide plate 1 </ b> A adjacent to the side surface (of the light guide plate 1 </ b> A). Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the light absorbing portion 5 is adjacent to two corner portions provided with two through holes 1 h out of the four sides of the back surface of the rectangular light guide plate 1 </ b> A. It is provided along the three sides. As shown in FIG. 2, the light absorption part 5 is also arranged between the through hole 1h and the corner part (of the light guide plate 1A) closest to the through hole 1h. The light absorbing portions 5 arranged on each side are continuous with each other and have a U-shaped structure.
　ここで、図３は、図２に示す切断線Ａ－Ａ´の矢視断面図である。図３に示すように、全反射しながら導光板１Ａの内部を伝搬する光が光吸収部５に至ると、光は光吸収部５に入射してしまい、全反射条件が崩れる。光吸収部５に至った光は、全反射することもなく、光吸収部５において再び導光板１Ａに反射することもないため、図３の破線で示すように光が導光板１Ａの側面で反射して迷光となることを回避することができる。 Here, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. As shown in FIG. 3, when light propagating through the light guide plate 1A while being totally reflected reaches the light absorbing portion 5, the light enters the light absorbing portion 5 and the total reflection condition is broken. The light that reaches the light absorbing portion 5 is not totally reflected, and is not reflected again by the light absorbing portion 5 to the light guide plate 1A. Therefore, as shown by the broken line in FIG. It is possible to avoid reflection and stray light.
　光吸収部５の設置幅（背面の端辺からの、当該端辺に対して垂直方向に沿った長さ）について、図４を用いて説明する。図４は、導光板１Ａの上面から見た平面図である。上記座標検出可能領域は、図４において、導光板１Ａの上面の端部から当該上面の中心に向けて狭まった領域８０である。座標検出可能領域８０では、上述したように光が伝搬し全反射する。そのため、この座標検出可能領域８０には、光吸収部５は設置しない。光吸収部５は、座標検出可能領域８０の端部から、導光板１Ａの上面の端辺までの間に配設されている。また特に、座標検出可能領域８０から外れた領域のなかの、撮像ユニット１０、２０が導光板１Ａの内部を伝搬した伝搬光を受光できる受光可能領域から外れた領域６０（図中の斜線部）に光吸収部５を設けることが望ましい。この領域６０であれば、伝搬光を乱すことはない。ここで、上記受光可能領域とは、導光板１Ａに設けられた二つの貫通孔１ｈのそれぞれの中心と、四角形の座標検出可能領域８０の四隅のうちの各貫通孔１ｈに最も近い隅に隣り合っている二つの隅と、を結んだ直線よりも座標検出可能領域８０に近い側の領域をいう。 The installation width of the light absorbing portion 5 (the length along the direction perpendicular to the side edge from the rear side edge) will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view seen from the upper surface of the light guide plate 1A. In FIG. 4, the coordinate detectable region is a region 80 that narrows from the end of the upper surface of the light guide plate 1A toward the center of the upper surface. In the coordinate detectable region 80, light propagates and is totally reflected as described above. Therefore, the light absorbing unit 5 is not installed in the coordinate detectable region 80. The light absorption unit 5 is disposed between the end of the coordinate detectable region 80 and the end of the upper surface of the light guide plate 1A. In particular, among the regions outside the coordinate detectable region 80, the region 60 outside the light receivable region where the imaging units 10 and 20 can receive the propagation light propagated through the light guide plate 1A (shaded portion in the figure). It is desirable to provide the light absorption part 5 in this. In this region 60, the propagating light is not disturbed. Here, the light receiving area is adjacent to the center of each of the two through holes 1h provided in the light guide plate 1A and the corner closest to each through hole 1h among the four corners of the rectangular coordinate detectable area 80. This is an area closer to the coordinate detectable area 80 than a straight line connecting two matching corners.
　光吸収部５は、例えばカーボンブラック含有樹脂などが用いられる。 The light absorbing part 5 is made of, for example, a carbon black-containing resin.
　光吸収部５は、導光板１Ａの背面に接着剤などを用いて貼り付けて固定することによって配設される。 The light absorbing portion 5 is disposed by being attached and fixed to the back surface of the light guide plate 1A using an adhesive or the like.
　なお、導光板１Ａ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１Ａ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１Ａ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。 In addition, as a material of the light guide plate 1A, for example, acrylic is used, and polycarbonate or glass may be used. The thickness of the light guide plate 1A is mainly 1 to 3 mm, but it may be thicker than this. The size of the light guide plate 1A (the size of the touch surface) can be about 1 m square, but is not limited thereto.
　図１に示す撮像ユニット１０、２０は、固定用部材７を介して、固定されている。この固定用部材７も、図４の座標検出可能領域８０の外側、より望ましくは領域６０に設けられている。固定用部材７は、撮像ユニット１０、２０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。このように本実施形態のペン入力装置４０は、撮像ユニット１０、２０がそれぞれ導光板１Ａに固定されていることから、導光板１Ａ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１Ａ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。そのため、環境温度の変化に対応可能な、信頼性の高い位置座標検出を実現することができる。 1 is fixed via a fixing member 7. The imaging units 10 and 20 shown in FIG. This fixing member 7 is also provided outside the coordinate detectable region 80 in FIG. The fixing member 7 may be fixed to the imaging units 10 and 20 and the light guide plate 1 using an adhesive or the like. As described above, the pen input device 40 according to the present embodiment is a case where the light guide plate 1A expands and contracts in response to a change in environmental temperature because the imaging units 10 and 20 are fixed to the light guide plate 1A. In addition, each of the imaging units 10 and 20 and the light guide plate 1 </ b> A do not shift in position, and the relative position can be kept constant. Therefore, it is possible to realize highly reliable position coordinate detection that can cope with changes in environmental temperature.
　次に、図５を用いて、貫通孔１ｈの詳細と、撮像ユニットについて説明する。図５は、図２に示す切断線Ｂ－Ｂ´の矢視断面図である。なお、二つの貫通孔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５では、説明の便宜上、一方の撮像ユニット１０と、この撮像ユニット１０の上方に位置する貫通孔１ｈについて説明する。 Next, the details of the through hole 1h and the imaging unit will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ shown in FIG. Since the two through holes 1h have the same structure, and the imaging units 10 and 20 have the same configuration, in FIG. 5, for convenience of explanation, one imaging unit 10 and above the imaging unit 10 are provided. The located through hole 1h will be described.
　貫通孔１ｈは、図５に示すように、導光板１Ａにおけるタッチ面側の開口径が背面側の開口径よりも大きく構成されており、且つ、タッチ面側から背面側に向かって径が連続的に小さくなった漏斗形状である。換言すれば、貫通孔１ｈの壁面は、タッチ面および背面と垂直な方向に対して傾斜している。 As shown in FIG. 5, the through hole 1h is configured such that the opening diameter on the touch surface side of the light guide plate 1A is larger than the opening diameter on the back surface side, and the diameter is continuous from the touch surface side toward the back surface side. The funnel shape has become smaller. In other words, the wall surface of the through hole 1h is inclined with respect to the direction perpendicular to the touch surface and the back surface.
　撮像ユニット１０は、導光板１Ａ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５に示すように、ペン３から導光板１Ａに入射して結合した光は、全反射しながら導光板１Ａ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１Ａ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。 The imaging unit 10 is disposed immediately below the through hole 1h and its periphery at a position facing the back surface of the light guide plate 1A. As shown in FIG. 5, the light incident on the light guide plate 1 </ b> A from the pen 3 and coupled is propagated through the light guide plate 1 </ b> A while being totally reflected (propagated in the direction indicated by the arrow in the figure). When reaching the wall surface of the through-hole 1h (the end surface adjacent to the end of the upper surface of the light guide plate), the optical path of the light is changed by the wall surface, and is directed toward the back surface of the light guide plate 1A and emitted from the back surface. Incident on the unit 10.
　ここで貫通孔１ｈの壁面は、導光板１Ａ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５中のγ）。これにより、導光板１Ａ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１Ａ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１Ａ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。 Here, the wall surface of the through hole 1h is inclined at 45 degrees or less, for example, 30 degrees or 45 degrees with respect to the back surface of the light guide plate 1A (γ in FIG. 5). Thereby, it is possible to break the total reflection condition of the light propagating through the light guide plate 1A and reaching the wall surface. For example, the wall surface of the through-hole 1h can propagate light inside the light guide plate 1A and reach the wall surface by changing 90 degrees toward the back surface of the light guide plate 1A and to emit light further downward from the back surface. .
　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。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して、光を導光板１Ａ外部へ取り出すことができ、光量のロスも抑えることが可能である。 Note that the funnel-shaped wall may be mirror-coated. By performing mirror reflection and light reflection processing, it is possible to more effectively convert the optical path and take out the light to the outside of the light guide plate 1A, and it is possible to suppress the loss of the light amount.
　なお、本実施形態では、漏斗形状の貫通孔を挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板のタッチ面側が開口しているすり鉢状の窪みであってもよい。また、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。 In the present embodiment, a funnel-shaped through-hole is described as an example, but the present invention is not limited to this, and is a mortar-shaped depression in which the touch surface side of the light guide plate is open. Also good. The through hole 1h has a structure similar to a cone. However, the present invention is not limited to this, and may be configured in a polygonal shape.
　撮像ユニット１０は、図５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。撮像ユニット２０も同じ構成である。 As shown in FIG. 5, the imaging unit 10 has a lens 11, a visible light cut filter 12, and an imaging element 13 in this order from the light incident side. The imaging unit 20 has the same configuration.
　導光板１Ａの背面から出射して撮像ユニット１０に入射した光は、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。 The light emitted from the back surface of the light guide plate 1A and incident on the imaging unit 10 is first condensed by the lens 11, and then the visible light is blocked by the visible light cut filter 12 and received by the imaging device 13. In the image sensor 13, the received light is photoelectrically converted to form an image. This point will be described later.
　撮像ユニット１０によって形成された画像のデータは、位置座標を検出する位置座標検出部９０に送られる。位置座標検出部９０での検出方法については後述する。 The image data formed by the imaging unit 10 is sent to a position coordinate detection unit 90 that detects position coordinates. A detection method in the position coordinate detection unit 90 will be described later.
　●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６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. Details of the pen 3 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
　図６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. 6 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１Ａ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１Ａ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１Ａ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１Ａ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 the elastic material, when the tip of the pen 3, that is, the light diffusion member 36 is used in contact with the light guide plate 1A of the pen input device 40, the surface of the light guide plate 1A is not damaged and is slightly contacted by contact. Since the portion can be deformed to increase the contact area with the surface of the light guide plate 1A, the amount of light coupled to the surface of the light guide plate 1A can be increased.
　光拡散部材３６の光出射面は、図６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 exit 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。 Furthermore, 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 may 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１Ａ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 for emitting light only when the light emitting element 31 comes into contact with the light guide plate 1A 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１Ａ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１Ａに結合して、導光板１Ａ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１Ａに結合した光は、導光板１Ａ内を拡散放射する。 As described above, the pen 3 is provided with a light source that emits infrared light, and the infrared light is diffused and emitted from the pen tip. When the pen tip of the pen 3 comes into contact with the light guide plate 1A, part of the infrared light emitted from the pen tip is coupled to the light guide plate 1A and propagates through the light guide plate 1A. Since the pen 3 diffuses and emits infrared light from the pen tip, the light coupled to the light guide plate 1A diffuses and radiates inside the light guide plate 1A.
　そして、撮像ユニット１０、２０は、図１に示すように導光板１Ａ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。撮像素子の受光面は、導光板１Ａ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 each capture infrared light (hereinafter referred to as propagation light 4a and 4b) that propagates inside the light guide plate 1A as shown in FIG. From the image, the two-dimensional position coordinates of the contact are obtained. The light receiving surface of the imaging element is disposed so as to be parallel to the surface of the light guide plate 1A. Hereinafter, the detection principle of pen input will be described in detail.
　（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（導光板のタッチ面）に接触したとき、ペン３から放射される赤外光の一部が屈折率Ｎの導光板１Ａ内に入射する。この入射光のうち、図５に示す導光板１Ａ内の伝搬角θＰが、式；
ｓｉｎ（９０°－θＰ）　＜　１／Ｎ
に示す条件を満たす光束は、図５に示すように、導光板１Ａ内に閉じ込められ、導光板１Ａのタッチ面（上面）、および背面（下面）での反射を繰り返し、導光板１Ａ内を進行する。 (Pen input detection principle)
When the pen tip of the pen 3 comes into contact with the touch surface of the pen input device (the touch surface of the light guide plate), a part of the infrared light emitted from the pen 3 enters the light guide plate 1A having the refractive index N. Of this incident light, the propagation angle θP in the light guide plate 1A shown in FIG.
sin (90 ° -θP) <1 / N
As shown in FIG. 5, the light flux satisfying the conditions shown in FIG. 5 is confined in the light guide plate 1A, and is repeatedly reflected on the touch surface (upper surface) and back surface (lower surface) of the light guide plate 1A, and travels in the light guide plate 1A. To do.
　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１Ａ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。撮像ユニット１０、２０に入った光は、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。 Infrared light emitted from the pen 3 is diffused radially around the pen tip and propagates in the light guide plate 1A, and some of the light beams 4a and 4b (FIG. 1) are transmitted through the through hole 1h. Guided to the wall surface, the reflected light from the end face is received by the imaging units 10 and 20. The light that has entered the imaging units 10 and 20 is collected by the lens 11, subsequently passes through the visible light cut filter 12, and is finally received by the imaging device 13. The visible light cut filter 12 transmits infrared light emitted from the pen 3 and plays a role of blocking 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７は、検出原理を説明する図であり、図７（ａ）は説明の便宜上、導光板１Ａ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。なお、撮像ユニット１０と撮像ユニット２０とは同じ構成であるため、以下では撮像ユニット１０についてのみ説明する。 Here, FIG. 7 is a diagram for explaining the detection principle, and FIG. 7A is a cross-sectional view in which the light guide plate 1A is cut at the position of the central axis of one through hole 1h for convenience of explanation. Since the imaging unit 10 and the imaging unit 20 have the same configuration, only the imaging unit 10 will be described below.
　図７（ａ）に示すように、ペン３から発せられ導光板１Ａ内を伝搬し、貫通孔１ｈの壁面で光路を変え、導光板１Ａから出射して撮像ユニット１０に入射し、撮像素子１３に入射して線状の像１５を形成する。 As shown in FIG. 7A, the light is emitted from the pen 3 and propagates through the light guide plate 1A, the optical path is changed by the wall surface of the through hole 1h, the light is emitted from the light guide plate 1A, enters the imaging unit 10, and To form a linear image 15.
　図７（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１Ａ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、発光部から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１Ａに接触して赤外光が導光板１Ａに結合すると、図４に示すように、その光束のうちの一部の光束４ａ（図１）が撮像素子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。この線状の像１５の長手方向は、光束の進行方向に沿って延びている。 FIG. 7B 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 </ b> A, 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 light from the light emitting unit comes into contact with the light guide plate 1A and infrared light is coupled to the light guide plate 1A, as shown in FIG. A part of the light beam 4a (FIG. 1) is guided to the imaging device 13, a linear image is formed on the imaging surface of the imaging device 13, and the linear image 15 appears on the acquired image. The longitudinal direction of the linear image 15 extends along the traveling direction of the light beam.
　図７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α１’（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１Ａの上記辺Ａとがなす角度α１と同じ角度になる。撮像素子の取得画像からα１’が求められ、α１’からα１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α２’を求めることにより、α２が求められる。 The position of the linear image 15 shown in FIG. 7 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 α1 ′ 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 such that the line segment connecting the pen 3 and the image sensor 13 and the side A of the light guide plate 1A are as described above. The angle is the same as the formed angle α1. Α1 ′ is obtained from the acquired image of the image sensor, and α1 is obtained from α1 ′. Similarly, when the pen moves to the position 3b, a linear image 17 is formed, and α2 is obtained by obtaining the inclination α2 'of the linear image 17.
　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、辺Ａの長さを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、撮像ユニット２０の撮像素子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。 The length of the side A 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 of the imaging unit 20 is β. The coordinates of the bright spot (X, Y) 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. Of these, L is a fixed value. By obtaining α and β, pen input coordinates X and Y (position coordinates) can be obtained.
　なお、Ｌとは、二つの貫通孔１ｈの中心軸同士の間の距離（貫通孔同士の離間距離）である。 Note that L is the distance between the central axes of the two through holes 1h (the distance between the through holes).
　以上の方法でペン３の位置座標を求めるために、ペン入力装置４０には、位置座標検出部９０（図１）を設けている。なお、位置座標検出部９０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。 In order to obtain the position coordinates of the pen 3 by the above method, the pen input device 40 is provided with a position coordinate detector 90 (FIG. 1). The position coordinate detection unit 90 may be configured in the input system 50 and may be provided outside 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１Ａ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。このように導光板１Ａを備えた光学方式のペン入力装置４０においては、使用時に、導光板１Ａが伸縮または位置ずれしている場合がある。例えば、導光板１Ａをアクリルから構成した場合、環境温度の変化によって伸縮したり、液晶表示パネル２からの発熱などにより膨張したりする。また、何らかの理由でペン入力装置４０が落下した場合には、導光板１Ａと液晶表示パネル２との関係が出荷時に比べて位置ずれしている場合がある。その場合には、ペン３と、撮像ユニット１０、２０（より具体的には撮像素子）との位置関係がずれてしまい、座標検出精度が低下する。 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 1A. Thus, in the optical pen input device 40 provided with the light guide plate 1A, the light guide plate 1A may be expanded or contracted or displaced in use. For example, when the light guide plate 1 </ b> A is made of acrylic, the light guide plate 1 </ b> A expands and contracts due to a change in environmental temperature, or expands due to heat generated from the liquid crystal display panel 2. Further, when the pen input device 40 is dropped for some reason, the relationship between the light guide plate 1A and the liquid crystal display panel 2 may be misaligned as compared with the time of shipment. In that case, the positional relationship between the pen 3 and the imaging units 10 and 20 (more specifically, the imaging device) is shifted, and the coordinate detection accuracy is lowered.
　この座標検出精度の低下を防止するために、例えば、本実施形態のペン入力装置４０のように、操作部材が発光部を有するペン３である場合に、そのペン３を所定の定められた位置に接触させることにより、ペン３と撮像ユニット１０、２０（撮像素子）との位置関係を校正、つまり座標位置のキャリブレーションをすることが考えられる。しかし、そのような校正方法は、使用者にタッチペンを所定の定められた位置に接触させるという操作を強要するので、使用者にとっては煩わしく、負担となる。 In order to prevent the deterioration of the coordinate detection accuracy, for example, when the operation member is the pen 3 having the light emitting unit as in the pen input device 40 of the present embodiment, the pen 3 is placed at a predetermined position. It can be considered that the positional relationship between the pen 3 and the imaging units 10 and 20 (imaging elements) is calibrated, that is, the coordinate position is calibrated. However, such a calibration method requires the user to bring the touch pen into contact with a predetermined position, which is cumbersome and burdensome for the user.
　そこで、本実施形態では、以下のような構成によって、座標位置の校正を実現する。 Therefore, in this embodiment, the calibration of the coordinate position is realized by the following configuration.
　（校正用光源を用いた座標位置の校正および校正値に基づく座標補正）
　導光板１Ａの伸縮および位置ずれに伴う、ペン３における導光板１Ａの表面への接触位置を校正すべく、以下の構成を有している。 (Coordinate position calibration using calibration light source and coordinate correction based on calibration values)
In order to calibrate the contact position of the pen 3 with the surface of the light guide plate 1A accompanying the expansion and contraction of the light guide plate 1A, the following configuration is provided.
　まず、図８（ａ）および（ｂ）は、座標位置の校正に必要な構成を示す図である。図８に示すように、導光板１Ａの下側には、導光板１Ａにおける既知の正確な座標位置から該導光板１Ａに光を入射させる校正用光源９が設けられている。 First, FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a configuration necessary for calibration of coordinate positions. As shown in FIG. 8, a calibration light source 9 is provided below the light guide plate 1A so that light enters the light guide plate 1A from a known accurate coordinate position on the light guide plate 1A.
　この校正用光源９は、例えば、導光板１Ａの座標検出可能領域８０（図４）の端部近傍に複数個設けられている。なお、校正用光源９の個数は、複数に限らず、１個でもよい。また、校正用光源９の設置位置においても、導光板１Ａの端部近傍の近傍でなく、中央であってもよい。 A plurality of the calibration light sources 9 are provided, for example, near the end of the coordinate detectable region 80 (FIG. 4) of the light guide plate 1A. The number of calibration light sources 9 is not limited to a plurality, and may be one. In addition, the calibration light source 9 may be installed at the center instead of the vicinity of the end portion of the light guide plate 1A.
　この校正用光源９は、例えば赤外光等の光を発するＬＥＤまたはＬＤを用いることができる。また、校正用光源９は、液晶表示パネル２の一部を点灯することにより、光を導光板１Ａに入射させる構成とすることも可能である。この構成によれば、校正用光源９を別途に設ける必要が無くなる。 The calibration light source 9 may be an LED or LD that emits light such as infrared light. Further, the calibration light source 9 may be configured such that light is incident on the light guide plate 1 </ b> A by lighting a part of the liquid crystal display panel 2. According to this configuration, it is not necessary to provide the calibration light source 9 separately.
　また、本実施形態の入力システム５０には、図示しないＣＰＵからなる座標校正補正部が設けられている。この座標校正補正部は、校正用光源９を点灯することにより検出した校正用光源９における光の入射位置の座標と、校正用光源９における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求める本発明の座標校正手段としての機能を有している。また、この座標校正補正部は、ペン３を導光板１Ａのタッチ面に接触させて接触位置の座標を検出したときに、位置ずれ量に基づいて検出座標を補正するようになっており、本発明の座標補正手段としての機能を有している。 In addition, the input system 50 of the present embodiment is provided with a coordinate calibration correction unit including a CPU (not shown). This coordinate calibration correction unit compares the coordinates of the light incident position in the calibration light source 9 detected by turning on the calibration light source 9 with the known accurate coordinates in the calibration light source 9, and calculates the positional deviation amount. It has a function as the coordinate calibration means of the present invention to be obtained. The coordinate calibration correction unit corrects the detection coordinates based on the amount of displacement when the pen 3 is brought into contact with the touch surface of the light guide plate 1A and the coordinates of the contact position are detected. It has a function as the coordinate correction means of the invention.
　上記校正用光源９を用いた座標校正方法およびその校正に基づく座標補正方法について、図９に基づいて説明する。図９は校正用光源９を用いた座標校正方法およびその校正に基づく座標補正方法を示すメインフローチャートである。 A coordinate calibration method using the calibration light source 9 and a coordinate correction method based on the calibration will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a main flowchart showing a coordinate calibration method using the calibration light source 9 and a coordinate correction method based on the calibration.
　校正用光源９を用いた座標校正方法およびその校正に基づく座標補正方法は、図９に示すように、出荷前に行われる準備工程（Ｓ１）と、出荷後に行われる座標校正工程（Ｓ２）および座標補正工程（Ｓ３）とに大別される。 As shown in FIG. 9, a coordinate calibration method using the calibration light source 9 and a coordinate correction method based on the calibration include a preparation step (S1) performed before shipment, a coordinate calibration step (S2) performed after shipment, and It is roughly divided into a coordinate correction step (S3).
　上記準備工程（Ｓ１）では、設置された校正用光源９の導光板１Ａにおける正確な座標の位置、正しくは校正用光源９の導光板１Ａへの入射光の位置を求める処理が行われる（Ｓ１）。具体的には、入力システム５０の出荷前に、予めキャリブレーションを人の手により行い、キャリブレーションが正確であるときの撮像ユニット１０、２０（撮像素子）から見た校正用光源９の位置つまり角度を記録しておく。 In the preparatory step (S1), a process for obtaining an accurate coordinate position of the installed calibration light source 9 on the light guide plate 1A, that is, a position of incident light on the light guide plate 1A of the calibration light source 9 is performed (S1). ). Specifically, before the input system 50 is shipped, calibration is performed in advance by a human hand, and the position of the calibration light source 9 viewed from the imaging units 10 and 20 (imaging device) when the calibration is accurate, that is, Record the angle.
　次いで、出荷後においては、座標校正工程（Ｓ２）において、入力システム５０の電源立ち上げ時に校正用光源９を点灯して校正用光源座標検出工程および位置ずれ量算出工程を行う。そして、実際のペン３での導光板１Ａへの接触時においては、算出された位置ずれ量に基づいて座標補正工程（Ｓ３）が行われる。 Next, after the shipment, in the coordinate calibration step (S2), the calibration light source 9 is turned on when the input system 50 is turned on, and the calibration light source coordinate detection step and the positional deviation amount calculation step are performed. When the actual pen 3 is in contact with the light guide plate 1A, a coordinate correction step (S3) is performed based on the calculated amount of positional deviation.
　上記座標校正工程の流れを、図１０に基づいて説明する。図１０は座標校正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。 The flow of the coordinate calibration process will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a subroutine flowchart showing the flow of the coordinate calibration process.
　図１０に示すように、入力システム５０の出荷後において、入力システム５０の電源をオンする（Ｓ１１）。次いで、校正用光源９を点灯し、一定時間発光させる（Ｓ１２）。尚、この処理は、最初においては、この入力システム５０の電源をオンに同期して校正用光源９を点灯することが好ましい。 As shown in FIG. 10, after the input system 50 is shipped, the input system 50 is powered on (S11). Next, the calibration light source 9 is turned on to emit light for a predetermined time (S12). In this process, it is preferable to turn on the calibration light source 9 in synchronization with the power supply of the input system 50 being turned on.
　これにより、校正用光源９からの光が導光板１Ａに入射し、導光板１Ａを伝搬する伝搬光４ａ、４ｂは撮像ユニット１０、２０（撮像素子）にて検知され、校正用光源９における光の入射位置の座標が検出される（Ｓ１３）。 Thereby, the light from the calibration light source 9 enters the light guide plate 1A, and the propagating lights 4a and 4b propagating through the light guide plate 1A are detected by the imaging units 10 and 20 (imaging device), and the light in the calibration light source 9 is detected. The coordinates of the incident position are detected (S13).
　上記Ｓ１1～Ｓ１３が、校正用光源座標検出工程に相当する。 The above S11 to S13 correspond to the calibration light source coordinate detection step.
　次いで、位置ずれ量算出工程として、上記校正用光源座標検出工程（Ｓ１１～Ｓ１３）にて求めた校正用光源９における光の入射位置の座標と、前記準備工程（Ｓ１）にて求めた校正用光源９における正確な座標とを比較して位置ずれ量を算出する（Ｓ１４）。 Next, as the positional deviation amount calculation step, the coordinates of the incident position of the light in the calibration light source 9 obtained in the calibration light source coordinate detection step (S11 to S13) and the calibration value obtained in the preparation step (S1). The positional deviation amount is calculated by comparing with the exact coordinates in the light source 9 (S14).
　ここで、本実施形態では、入力システム５０の電源がオンしている間において、例えば１時間毎の一定時間毎に、Ｓ１２～Ｓ１４の処理が行われるようになっている。これにより、液晶表示パネル２の点灯によって導光板１Ａが経時的に膨張しても、その膨張にもかかわらず、精度の高い座標検出を行うことができる。 Here, in the present embodiment, while the power source of the input system 50 is on, for example, the processes of S12 to S14 are performed at regular intervals of every hour. Thereby, even if the light guide plate 1A expands with time due to the lighting of the liquid crystal display panel 2, coordinate detection with high accuracy can be performed regardless of the expansion.
　次いで、上記座標補正工程の流れを、図１１に基づいて説明する。図１１は座標補正工程の流れを示すサブルーチンフローチャートである。 Next, the flow of the coordinate correction process will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a subroutine flowchart showing the flow of the coordinate correction process.
　座標補正工程においては、図１１に示すように、ペン３を接触させる（Ｓ２１）。これにより、ペン３からの光が導光板１Ａに入射し、導光板１Ａを伝搬する伝搬光４ａ、４ｂは撮像ユニット１０、２０（撮像素子）にて検知され、ペン３における導光板１Ａの表面への接触位置の座標が検出される（Ｓ２２）。 In the coordinate correction step, as shown in FIG. 11, the pen 3 is brought into contact (S21). Thereby, the light from the pen 3 enters the light guide plate 1A, and the propagation lights 4a and 4b propagating through the light guide plate 1A are detected by the imaging units 10 and 20 (imaging elements), and the surface of the light guide plate 1A in the pen 3 is detected. The coordinates of the contact position are detected (S22).
　次いで、位置ずれ量算出工程にて算出された位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する（Ｓ２３）。 Next, the detected coordinates are corrected based on the positional deviation amount calculated in the positional deviation amount calculation step (S23).
　ここで、具体的な、座標校正工程および座標補正工程での処理について説明する。例えば、校正用光源９が１個の場合、校正用光源９の設置位置以外においては、校正用光源９の設置位置と撮像ユニット１０、２０（撮像素子）との距離との比例配分により、位置ずれ量が算出される。 Here, specific processing in the coordinate calibration process and the coordinate correction process will be described. For example, when there is one calibration light source 9, the position of the calibration light source 9 other than the installation position of the calibration light source 9 is proportionally distributed between the installation position of the calibration light source 9 and the distance between the imaging units 10 and 20 (imaging elements). A deviation amount is calculated.
　また、校正用光源９が複数の場合、各校正用光源９での位置ずれ量を求める。そして、その位置ずれ量の幅を相関により求めることが可能であり、例えば各位置ずれ量の平均値を位置ずれ量とすることが可能である。或いは、例えば、導光板１Ａを格子状に区画し、各区画に１個の校正用光源９を設置して、それぞれ位置ずれ量を求める。そして、その区画内にペン３が接触された場合には、その区画内の位置ずれ量を用いてペン３の検出座標を補正することが可能である。 Also, when there are a plurality of calibration light sources 9, the amount of positional deviation at each calibration light source 9 is obtained. Then, the width of the positional deviation amount can be obtained by correlation. For example, an average value of the respective positional deviation amounts can be used as the positional deviation amount. Alternatively, for example, the light guide plate 1A is partitioned in a lattice shape, and one calibration light source 9 is installed in each partition, and the amount of positional deviation is obtained. When the pen 3 is brought into contact with the section, it is possible to correct the detected coordinates of the pen 3 using the positional deviation amount in the section.
　このように、本実施形態のペン入力装置４０は、導光板１Ａの伸縮および位置ずれに伴う、ペン３における導光板１Ａのタッチ面への接触位置を校正すべく、校正用光源９と、校正用光源９を点灯することにより検出した該校正用光源９における光の入射位置の座標と、該校正用光源９における既知の正確な座標とを比較して位置ずれ量を求め、ペン３を導光板１Ａの表面に接触させて接触位置の座標を検出したときに、上記位置ずれ量に基づいて検出座標を補正する座標校正補正部とが設けられている。そのため導光板１Ａの伸縮または位置ずれに伴う検出座標を自動的に校正および補正して座標検出精度の低下を防止し得るペン入力装置４０を提供することができる。また、校正時において、基準となる座標を使用者が操作して検出するのではなく、自動的に、常に固定された場所から検出するため、使用者の負担は発生しない。 As described above, the pen input device 40 of the present embodiment includes the calibration light source 9 and the calibration in order to calibrate the contact position of the pen 3 with the touch surface of the light guide plate 1A accompanying the expansion and contraction of the light guide plate 1A. By comparing the coordinates of the incident position of the light in the calibration light source 9 detected by turning on the calibration light source 9 with the known accurate coordinates in the calibration light source 9, the positional deviation amount is obtained, and the pen 3 is guided. A coordinate calibration correction unit is provided that corrects the detected coordinates based on the amount of positional deviation when the coordinates of the contact position are detected by contacting the surface of the optical plate 1A. Therefore, it is possible to provide the pen input device 40 that can automatically calibrate and correct the detected coordinates accompanying the expansion or contraction of the light guide plate 1A and prevent a decrease in the coordinate detection accuracy. Further, at the time of calibration, the coordinates as a reference are not detected by operating by the user, but are automatically detected from a fixed place, so that the burden on the user does not occur.
　（本実施形態の作用効果）
　以上の本実施形態の入力システム５０によれば、ペン入力装置４０に設けられた導光板の端部近傍の背面に、導光板の内部を伝搬し当該領域に至った光を吸収する光吸収部を備えていることから、導光板の迷光を抑制することができる。特に、本実施形態のように、導光板の端部近傍の背面に光吸収部を備えることにより、導光板の側面に光吸収部を配する必要がない。そのため、導光板の側面のみに光吸収部を配しようとすると導光板の厚さに影響されるが、導光板の側面に光吸収部を配する必要がないので、導光板の厚さを設定する際に光吸収部の配設を考慮しなくてよい。例えば、本構成によれば、側面に光吸収部を配することができない程度に導光板を薄くすることも可能である。 (Operational effect of this embodiment)
According to the input system 50 of the present embodiment described above, the light absorbing unit that propagates through the inside of the light guide plate and absorbs the light reaching the region on the back surface near the end of the light guide plate provided in the pen input device 40. Therefore, stray light from the light guide plate can be suppressed. In particular, as in this embodiment, by providing the light absorbing portion on the back surface in the vicinity of the end portion of the light guide plate, it is not necessary to arrange the light absorbing portion on the side surface of the light guide plate. Therefore, if you try to place the light absorption part only on the side of the light guide plate, it is affected by the thickness of the light guide plate, but it is not necessary to place the light absorption part on the side of the light guide plate, so set the thickness of the light guide plate In doing so, it is not necessary to consider the arrangement of the light absorbing portion. For example, according to this configuration, the light guide plate can be thinned to such an extent that the light absorbing portion cannot be disposed on the side surface.
　また、本実施形態の構成によれば、導光板の側面に光吸収部を配さないので、装置の狭額縁化に寄与することができる。また、導光板のタッチ面はフルフラットにすることができる。 In addition, according to the configuration of the present embodiment, the light absorbing portion is not disposed on the side surface of the light guide plate, which can contribute to narrowing the frame of the device. Further, the touch surface of the light guide plate can be made full flat.
　なお、本実施形態では、光吸収部５が、図１に示すように、導光板１Ａの背面の四辺のうちの三辺に配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、四辺全てに配されていても良い。そして、各辺に配される光吸収部５は互いに連続しており、ロの字型の構造を有していても良い。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the light absorbing portions 5 are arranged on three sides of the four sides on the back surface of the light guide plate 1A, but the present invention is not limited to this. It may be arranged on all four sides. And the light absorption part 5 distribute | arranged to each edge | side is mutually continuous, and may have a square-shaped structure.
　なおまた、本実施形態では、撮像ユニット１０および撮像ユニット２０の計二つの撮像ユニット（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１Ａ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, in the present embodiment, the configuration using a total of two imaging units (imaging elements), that is, the imaging unit 10 and the imaging unit 20, has been described, but the present invention is not limited to this, and the light guide plate 1A You may collect on one image pick-up element using a mirror and a shutter from each place in an end.
　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１Ａ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 1A at the same time, the respective position coordinates can be obtained.
　（実施形態１の変形例１）
　上述した本実施形態では、図１に示すように光吸収部５を導光板１Ａの背面に配設した構成について説明したが、光吸収部５に限らず、光散乱部を設けてもよい。すなわち、本発明は、導光板内部で迷光が生じることを防ぐとともに、生じてしまった迷光を解消することを目的の一つとしているので、光散乱部を設けて、光を導光板の外部に散乱させることも有効である。 (Modification 1 of Embodiment 1)
In the above-described embodiment, the configuration in which the light absorption unit 5 is disposed on the back surface of the light guide plate 1A as illustrated in FIG. 1 has been described. However, the light absorption unit 5 is not limited, and a light scattering unit may be provided. That is, the present invention aims to prevent stray light from being generated inside the light guide plate and to eliminate the stray light that has been generated. Scattering is also effective.
　この光散乱部を、本実施形態の光吸収部５に変えて導光板の背面に設けた構成を図１２に示す。図１２は、本変形例の構成を示す断面図であり、図５に相当している。図１２に示す本変形例では、本実施形態の光吸収部５（図１）と同じ配設位置に、光散乱部５５（光散乱手段）を設けている。ここで、本変形例の光散乱部５５は、導光板１Ｂの背面の一部に直接形成した凹凸形状によって実現されている。すなわち、別体の光散乱部を導光板の背面に固定しているのではなく、導光板の背面の一部分が光散乱部を構成している。これにより、部品点数を減らして、コストダウンに寄与することができる。 FIG. 12 shows a configuration in which this light scattering portion is provided on the back surface of the light guide plate in place of the light absorbing portion 5 of the present embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of this modification, and corresponds to FIG. In this modification shown in FIG. 12, a light scattering portion 55 (light scattering means) is provided at the same arrangement position as the light absorbing portion 5 (FIG. 1) of the present embodiment. Here, the light scattering portion 55 of the present modification is realized by an uneven shape formed directly on a part of the back surface of the light guide plate 1B. That is, a separate light scattering portion is not fixed to the back surface of the light guide plate, but a part of the back surface of the light guide plate constitutes the light scattering portion. Thereby, the number of parts can be reduced and it can contribute to cost reduction.
　しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、光散乱部５５が導光板１Ｂとは別体で構成されてもよい。その場合、光散乱部５５としては、例えば、アクリルを材料とした一部分に直接凹凸が形成されている部材である。導光板１Ｂとこの部材を接着させることにより迷光を導光板１Ｂから部材へと伝搬させ、凹凸部で散乱させることができる。 However, the present invention is not limited to this, and the light scattering portion 55 may be configured separately from the light guide plate 1B. In that case, the light scattering portion 55 is, for example, a member in which irregularities are directly formed in a part made of acrylic. By adhering the light guide plate 1B and this member, stray light can be propagated from the light guide plate 1B to the member and scattered by the uneven portion.
　（実施形態１の変形例２）
　上述した本実施形態では、図１に示すように光吸収部５を導光板１Ａの背面に配設した構成について説明したが、光吸収部５は当該背面のみに限らず、導光板の側面にも延設されていてもよい。これについて図１３を用いて説明する。 (Modification 2 of Embodiment 1)
In the above-described embodiment, the configuration in which the light absorbing portion 5 is disposed on the back surface of the light guide plate 1A as illustrated in FIG. 1 has been described. However, the light absorbing portion 5 is not limited to the back surface, and is provided on the side surface of the light guide plate. May also be extended. This will be described with reference to FIG.
　図１３は、本変形例の構成を示す断面図であり、上述した実施形態における図５に示す状態に相当している。図１３に示す本変形例では、光吸収部が背面のみならず導光板１Ｃの側面にも及んだ断面Ｌ字型の光吸収部５´が設けられている。これにより、導光板１Ｃの側面において反射して迷光となる虞のある光を吸収して、迷光の発生の抑制を上述の実施形態よりもより一層効果的に実現することができる。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of this modification, and corresponds to the state shown in FIG. 5 in the above-described embodiment. In the present modification shown in FIG. 13, a light absorbing portion 5 ′ having an L-shaped cross section is provided in which the light absorbing portion extends not only to the back surface but also to the side surface of the light guide plate 1 </ b> C. Thereby, the light which may be reflected on the side surface of the light guide plate 1C and become stray light is absorbed, and the suppression of the generation of stray light can be realized more effectively than the above-described embodiment.
　光吸収部５´は、導光板１Ｃの背面および側面の両方に接着固定することもできるが、例えば、背面のみと接着固定し、側面には単に隣接している状態としてもよい。これにより、側面にも光吸収部５´を配設する本変形例の態様であっても、導光板１Ｃの厚さに影響されずに、光吸収部を適切に配設することができる。 The light absorbing portion 5 ′ can be bonded and fixed to both the back surface and the side surface of the light guide plate 1 </ b> C. For example, the light absorbing portion 5 ′ may be bonded and fixed only to the back surface and simply adjacent to the side surface. Thereby, even if it is the aspect of this modification which arrange | positions light absorption part 5 'also to a side surface, a light absorption part can be arrange | positioned appropriately, without being influenced by the thickness of 1 C of light-guide plates.
　また、この断面Ｌ字型の光吸収部５´は、導光板１Ｃを支持する支持手段としても機能する。 The light absorbing portion 5 ′ having an L-shaped cross section also functions as a support means for supporting the light guide plate 1C.
　なお、上述の実施形態の光吸収部５も導光板１Ａを支持する支持手段として機能することができる。 In addition, the light absorption part 5 of the above-mentioned embodiment can also function as a support means which supports 1 A of light-guide plates.
　光吸収部５´は、弾性部材から構成することができる。これにより、光吸収部５´が導光板１Ｃに接触した際に、導光板１Ｃに傷、割れ、または欠けが生じることを防ぐことができる。 The light absorbing portion 5 ′ can be composed of an elastic member. Thereby, when light absorption part 5 'contacts the light-guide plate 1C, it can prevent that a crack, a crack, or a chip | tip arises in the light-guide plate 1C.
　（実施形態１の変形例３）
　上述した本実施形態では、図１に示すように光吸収部５を導光板１Ａの背面に配設した構成について説明したが、光吸収部５は当該背面のみに限らず、導光板の側面、および当該導光板のタッチ面の一部にも延設されていてもよい。これについて図１４を用いて説明する。 (Modification 3 of Embodiment 1)
In the present embodiment described above, the configuration in which the light absorbing portion 5 is disposed on the back surface of the light guide plate 1A as illustrated in FIG. 1 has been described, but the light absorbing portion 5 is not limited to the back surface, and the side surface of the light guide plate, And it may be extended also to a part of touch surface of the said light-guide plate. This will be described with reference to FIG.
　図１４は、本変形例の構成を示す断面図であり、上述した実施形態における図５に示す状態に相当している。図１４に示す本変形例では、光吸収部が背面のみならず導光板１Ｄの側面およびタッチ面にも及んだ断面コの字型の光吸収部５´´が設けられている。これにより、導光板１Ｄの側面およびタッチ面において反射して迷光となる虞のある光を吸収して、迷光の発生の抑制を上述の実施形態よりもより一層効果的に実現することができる。さらに、上述の変形例２よりもより一層効果的に迷光の発生を抑制することができる。タッチ面における光吸収部５´´の配設領域は、背面における光吸収部５´´の配設領域と同じく、図４に斜線を付して示した領域とすることが望ましい。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of this modification, and corresponds to the state shown in FIG. 5 in the above-described embodiment. In the present modification shown in FIG. 14, a light absorbing portion 5 ″ having a U-shaped cross section is provided in which the light absorbing portion extends not only to the back surface but also to the side surface and the touch surface of the light guide plate 1 </ b> D. Thereby, the light which may be reflected on the side surface and the touch surface of the light guide plate 1D and become stray light is absorbed, and the generation of stray light can be suppressed more effectively than in the above-described embodiment. Furthermore, the generation of stray light can be more effectively suppressed than in the above-described modification example 2. It is desirable that the arrangement area of the light absorbing portion 5 ″ on the touch surface is an area indicated by hatching in FIG. 4 in the same manner as the arrangement area of the light absorbing portion 5 ″ on the back surface.
　また、光吸収部５´´は、導光板１Ｄに接着固定してもよいし、光吸収部５´´を弾性材料から構成する場合は、弾性力（復元力）を利用して、導光板１Ｄを挟持することによって配設してもよい。また、光吸収部５´´の導光板１Ｄを支持する支持手段としても機能する。 Further, the light absorbing portion 5 ″ may be bonded and fixed to the light guide plate 1D. When the light absorbing portion 5 ″ is made of an elastic material, the light guide plate is utilized by utilizing an elastic force (restoring force). You may arrange | position by pinching 1D. Further, it also functions as a support means for supporting the light guide plate 1D of the light absorbing portion 5 ''.
　（実施形態１の変形例４）
　上述した実施形態では、導光板１Ａはタッチ面から背面までの幅、すなわち、導光板１Ａの厚さが均一である平板状の導光板について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、タッチ面の端辺近傍において、タッチ面が背面に向かって傾斜していて厚さが端に向かって徐々に薄くなっている導光板を用いてもよい。本変形例はこの導光板を具備している。 (Modification 4 of Embodiment 1)
In the above-described embodiment, the light guide plate 1A has been described as a flat light guide plate in which the width from the touch surface to the back surface, that is, the thickness of the light guide plate 1A is uniform. However, the present invention is not limited to this. For example, in the vicinity of the edge of the touch surface, the light guide plate in which the touch surface is inclined toward the back surface and the thickness gradually decreases toward the edge. May be used. This modification includes this light guide plate.
　図１５は、本変形例の構成を示す断面図であり、上述した実施形態における図５に示す状態に相当している。本変形例の導光板１Ｅは、図４に斜線を付して示した領域におけるタッチ面の端辺近傍において、タッチ面が背面に向かって傾斜していて厚さが端に向かって徐々に薄くなっている傾斜領域１ｎを有している。そして、この傾斜領域１ｎの背面側に光吸収部５を配している。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of this modification, and corresponds to the state shown in FIG. 5 in the above-described embodiment. In the light guide plate 1E of this modified example, the touch surface is inclined toward the back surface in the vicinity of the edge of the touch surface in the region indicated by hatching in FIG. It has an inclined region 1n. And the light absorption part 5 is distribute | arranged to the back side of this inclination area | region 1n.
　傾斜領域１ｎを有する導光板１Ｅは、傾斜領域１ｎの端付近において伝搬光の反射回数が多くなるため、その領域に光吸収部５を配設することにより、迷光の抑制を効果的に実現することができる。 Since the light guide plate 1E having the inclined region 1n has a large number of reflections of propagating light near the end of the inclined region 1n, the light absorbing portion 5 is provided in that region, thereby effectively suppressing stray light. be able to.
　また、傾斜領域１ｎを設け、そこに光吸収部５を配設することによって、効果的に迷光を抑制することが可能であるので、傾斜領域１ｎを設けない構成に比べて、光吸収部５の配設面積を小さくすることが可能であり、これによる小型化、軽量化が可能である。 Further, since the stray light can be effectively suppressed by providing the inclined region 1n and providing the light absorbing portion 5 there, the light absorbing portion 5 can be compared with the configuration in which the inclined region 1n is not provided. It is possible to reduce the arrangement area, and this makes it possible to reduce the size and weight.
　傾斜領域１ｎは、例えば削り出しによって形成加工することが可能である。 The inclined region 1n can be formed and processed by cutting, for example.
　（実施形態１の変形例５）
　上述した実施形態では、導光板１Ａは平板状であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、端部近傍において下方に屈曲した導光板を用いてもよい。本変形例はこの導光板を具備している。 (Modification 5 of Embodiment 1)
In the embodiment described above, the light guide plate 1A has a flat plate shape, but the present invention is not limited to this, and a light guide plate bent downward in the vicinity of the end may be used. This modification includes this light guide plate.
　図１６は、本変形例の構成を示す断面図であり、上述した実施形態における図５に示す状態に相当している。本変形例の導光板１Ｆは、図４に斜線を付して示した領域において、導光板の端部が導光板の下方に向けて略直角に屈曲した屈曲部１ｍを有している。屈曲部１ｍにおける背面には、光吸収部５が配設されている。 FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of the present modification, and corresponds to the state shown in FIG. 5 in the above-described embodiment. The light guide plate 1F of the present modification has a bent portion 1m in which the end portion of the light guide plate is bent at a substantially right angle toward the lower side of the light guide plate in the region indicated by hatching in FIG. A light absorbing portion 5 is disposed on the back surface of the bent portion 1m.
　屈曲部１ｍを設けることによって、屈曲部を設けていない平板状の導光板と比べて、同じ大きさの光吸収部を設けることができつつ、タッチ面側から見た導光板の面積を小さく構成することが可能である。 By providing the bent portion 1m, a light absorbing portion having the same size as that of a flat light guide plate without a bent portion can be provided, and the area of the light guide plate viewed from the touch surface side can be reduced. Is possible.
　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described. In addition, in this embodiment, in order to demonstrate a difference from the said Embodiment 1, for convenience of explanation, the same member number is attached | subjected to the member which has the same function as the member demonstrated in Embodiment 1, and the description Is omitted.
　上述の実施形態１では、発光部を有するペン３にて導光板１Ａに接触して、接触位置の座標を検出するものであった。しかしながら、本発明においては、必ずしもこれに限らず、例えば、図１７に示すように、操作部材としての指Ｆ（接触物）を導光板１Ａに接触させて、接触位置の座標を検出する構成とすることが可能である。この場合、図１７に示すように、導光板１Ａの周辺に光源ユニット７０を配設する。 In the first embodiment, the coordinates of the contact position are detected by contacting the light guide plate 1A with the pen 3 having the light emitting unit. However, in the present invention, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, as shown in FIG. 17, a finger F (contact object) as an operation member is brought into contact with the light guide plate 1A to detect the coordinates of the contact position. Is possible. In this case, as shown in FIG. 17, the light source unit 70 is disposed around the light guide plate 1A.
　すなわち、本実施形態の入力装置は、導光板１Ａにおける一辺の周辺に、図１７に示すように、導光板１Ａに光を入射させる複数の光源としてのＬＥＤ７０ａを並べた光源ユニット７０を配している。本実施形態では、図１に示した導光板１Ａのタッチ面の４辺のうちの光吸収部５が配されていない一辺に沿って複数のＬＥＤ７０ａを並べた光源ユニット７０を配している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板１Ａの、光吸収部５が配された一辺に光源ユニット７０を配してもよい。また、光源ユニット７０は、一辺のみならず、少なくとも一辺に配することができる。 That is, in the input device of this embodiment, as shown in FIG. 17, a light source unit 70 in which LEDs 70a as light sources for making light incident on the light guide plate 1A are arranged is arranged around one side of the light guide plate 1A. Yes. In the present embodiment, a light source unit 70 in which a plurality of LEDs 70a are arranged along one side of the four sides of the touch surface of the light guide plate 1A shown in FIG. However, the present invention is not limited to this, and the light source unit 70 may be arranged on one side of the light guide plate 1A where the light absorbing portion 5 is arranged. Moreover, the light source unit 70 can be arranged not only on one side but on at least one side.
　導光板１Ａには、複数のＬＥＤ７０ａから入射されて該導光板１Ａの内部を導光する伝搬光を２箇所に設けられた撮像ユニット１０、２０（より具体的には撮像素子）へそれぞれ線状に出射する光路変換部としての貫通孔１ｈが設けられている。そして、操作部材は、導光板１Ａの表面に接触させることによって導光板１Ａにおける伝搬光の光量を減衰させる指Ｆからなっている。 The light guide plate 1A is linearly transmitted to the image pickup units 10 and 20 (more specifically, image pickup devices) provided in two places with propagating light that enters from the plurality of LEDs 70a and guides the inside of the light guide plate 1A. A through-hole 1h is provided as an optical path changing part that emits light. And the operation member consists of the finger | toe F which attenuates the light quantity of the propagation light in 1 A of light guide plates by making it contact the surface of 1 A of light guide plates.
　本実施形態の入力装置４４における、指Ｆが導光板１Ａに接触されたときの接触位置の座標検出原理について、図１８（ａ）および（ｂ）に基づいて以下に説明する。図１８（ａ）は指Ｆが導光板１Ａに接触されていないときの撮像素子１３の出力像を示す平面図であり、図１８（ｂ）は指Ｆが導光板１Ａに接触されたときの撮像素子１３の出力像を示す平面図である。 The coordinate detection principle of the contact position when the finger F is brought into contact with the light guide plate 1A in the input device 44 of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 18A is a plan view showing an output image of the image sensor 13 when the finger F is not in contact with the light guide plate 1A, and FIG. 18B is a view when the finger F is in contact with the light guide plate 1A. 3 is a plan view showing an output image of the image sensor 13. FIG.
　まず、本実施形態の入力装置４４では、図１７に示すように、導光板１Ａにおける上記一辺の周辺に沿って複数設けられたＬＥＤ７０ａから、導光板１Ａに光が入射される。 First, in the input device 44 of the present embodiment, as shown in FIG. 17, light is incident on the light guide plate 1A from a plurality of LEDs 70a provided along the periphery of the one side of the light guide plate 1A.
　ＬＥＤ７０ａから導光板１Ａに入射された光は、導光板１Ａの内部を伝搬光として導光し、貫通孔１ｈを介して２箇所に設けられた撮像ユニット１０、２０（撮像素子）へそれぞれ出射される。これにより、撮像素子１３では、図１８（ａ）に示すように、貫通孔１ｈの形状に基づく、扇形状の明部１３ａの出力像が得られる。 The light incident on the light guide plate 1A from the LED 70a is guided as propagating light inside the light guide plate 1A, and is emitted to the imaging units 10 and 20 (imaging devices) provided at two locations via the through holes 1h. The Thereby, in the image pick-up element 13, as shown to Fig.18 (a), the output image of the fan-shaped bright part 13a based on the shape of the through-hole 1h is obtained.
　この状態において、被検出体としての指Ｆを導光板１Ａの表面に接触させると、その接触位置での伝搬光が乱される。この結果、撮像素子１３での受光量に強度低下が生じる。具体的には、図１８（ｂ）に示すように、明部１３ａの中に、線状の暗部１３ｂが生じる。したがって、撮像素子１３におけるこの受光量の強度低下を示す暗部１３ｂを位置座標検出部９０にて検知し、実施形態１と同様に角度を検出することにより、三角測量の原理に基づいて、指Ｆにおける導光板１Ａの表面への接触位置の座標が求められる。 In this state, when the finger F as the detection object is brought into contact with the surface of the light guide plate 1A, the propagation light at the contact position is disturbed. As a result, the intensity of light received by the image sensor 13 is reduced. Specifically, as shown in FIG. 18B, a linear dark portion 13b is generated in the bright portion 13a. Therefore, by detecting the dark portion 13b indicating the decrease in the intensity of the received light amount in the image sensor 13 by the position coordinate detection unit 90 and detecting the angle in the same manner as in the first embodiment, the finger F is detected based on the principle of triangulation. The coordinates of the position of contact with the surface of the light guide plate 1A are obtained.
　以上のように、指Ｆを導光板１Ａの表面に接触させ、その接触位置での伝搬光が乱され、散乱光が発生する。この散乱光の一部は撮像素子１３の方向にも伝搬し、各撮像素子１３にて受光される。この結果、撮像素子１３での線状に表された像から、その方位角が測定され、三角測量法により散乱光が発生した点、つまり指Ｆの導光板１Ａへの接触位置の座標が特定される。 As described above, the finger F is brought into contact with the surface of the light guide plate 1A, the propagation light at the contact position is disturbed, and scattered light is generated. Part of this scattered light also propagates in the direction of the image sensor 13 and is received by each image sensor 13. As a result, the azimuth angle is measured from the linear image on the image sensor 13, and the point where the scattered light is generated by the triangulation method, that is, the coordinates of the contact position of the finger F on the light guide plate 1A is specified. Is done.
　したがって、導光板１Ａを使用し、指Ｆを導光板１Ａに接触させることにより、指Ｆの導光板１Ａへの接触位置の座標を三角測量法により求める方式の入力装置４４を提供することができる。 Therefore, by using the light guide plate 1A and bringing the finger F into contact with the light guide plate 1A, it is possible to provide an input device 44 that uses the triangulation method to obtain the coordinates of the contact position of the finger F on the light guide plate 1A. .
　なお、上述した実施形態１と同様に、座標校正方法を本実施形態においても適用することができ、その場合には、実施形態１の上記校正用光源として、複数のＬＥＤ７０ａのうちの一部のＬＥＤ７０ａを用いることができる。これにより、校正に伴うコストの増加を抑制することができる。 As in the first embodiment described above, the coordinate calibration method can also be applied to this embodiment. In this case, some of the plurality of LEDs 70a are used as the calibration light source in the first embodiment. The LED 70a can be used. Thereby, the increase in the cost accompanying calibration can be suppressed.
　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 3]
Another embodiment of the present invention will be described. In addition, in this embodiment, in order to demonstrate a difference from the said Embodiment 1, for convenience of explanation, the same member number is attached | subjected to the member which has the same function as the member demonstrated in Embodiment 1, and the description Is omitted.
　上述の実施形態１では、光取り出し部（光路変換部）としての貫通孔１ｈ（図１）が導光板に設けられていたが、本発明はこの構造の光取り出し部（光路変換部）に限定されるものではなく、四角形の導光板の四隅のうちの隣り合う二つの隅（角）が、図１９のように切り欠かれた切り欠き部１ａとして構成されていてもよい。 In Embodiment 1 described above, the through hole 1h (FIG. 1) as the light extraction portion (optical path conversion portion) is provided in the light guide plate. However, the present invention is limited to the light extraction portion (optical path conversion portion) having this structure. Instead, two adjacent corners (corners) of the four corners of the rectangular light guide plate may be configured as a cutout portion 1a cut out as shown in FIG.
　本実施形態のペン入力装置に具備されている導光板１Ｇは、凹型の円錐面状を有した切り欠き部１ａが光取り出し部（光路変換部）として設けられている。切り欠き部１ａにおけるタッチ面側の端部よりも、切り欠き部１ａにおける背面側の端部のほうが、突き出した構造となっている。切り欠き部１ａの壁面と、導光板１Ｇの背面とは、実施形態１と同様に、４５度以下、例えば３０度や４５度の角度を成している。 In the light guide plate 1G provided in the pen input device of the present embodiment, a notch portion 1a having a concave conical surface is provided as a light extraction portion (optical path conversion portion). The end portion on the back side of the cutout portion 1a protrudes from the end portion on the touch surface side of the cutout portion 1a. Similarly to the first embodiment, the wall surface of the cutout portion 1a and the back surface of the light guide plate 1G form an angle of 45 degrees or less, for example, 30 degrees or 45 degrees.
　図１９に示す本実施形態のペン入力装置４０´も、実施形態１と同じく、撮像ユニット１０、２０の撮像素子には、線状の像が形成されて、実施形態１と同一の手法で角度を求めることができる。そして、本実施形態の場合は、撮像素子間の距離を上記Ｌとして、三角測量の原理に基づいて、位置座標を求めることができる。 As in the first embodiment, the pen input device 40 ′ according to the present embodiment illustrated in FIG. 19 has a linear image formed on the imaging elements of the imaging units 10 and 20, and the angle is the same as in the first embodiment. Can be requested. In the case of the present embodiment, the position coordinates can be obtained based on the principle of triangulation with the distance between the imaging elements as L.
　なお、切り欠き１ａの円錐面には、ミラーコーティングが施されていてもよい。 In addition, mirror coating may be given to the conical surface of the notch 1a.
　〔実施形態４〕
　本発明の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態１との相違点について説明するため、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 4]
Another embodiment of the present invention will be described. In addition, in this embodiment, in order to demonstrate a difference from the said Embodiment 1, for convenience of explanation, the same member number is attached | subjected to the member which has the same function as the member demonstrated in Embodiment 1, and the description Is omitted.
　図２０は、本実施形態のペン入力装置に具備されている導光板１Ｈを示す断面図である。なお、図２０は、実施形態１の図５に類似しているが、図２０は光取り出し部（光路変換部）としての貫通孔１ｈ（図１）が設けられていない位置での断面図である。 FIG. 20 is a cross-sectional view showing the light guide plate 1H provided in the pen input device of the present embodiment. 20 is similar to FIG. 5 of the first embodiment, but FIG. 20 is a cross-sectional view at a position where the through hole 1h (FIG. 1) as the light extraction portion (optical path changing portion) is not provided. is there.
　図２０に示す導光板１Ｈは、タッチ面である上面、および背面のそれぞれの端辺近傍の領域が、上面は端辺に近づくにつれて背面側に近づく方向に湾曲した上面側湾曲部１Ｈ－ａ（光散乱手段）を有しており、且つ、背面は端辺に近づくにつれて上面側に近づく方向に湾曲した背面側湾曲部１Ｈ－ｂ（光散乱手段）を有している。 The light guide plate 1H shown in FIG. 20 has an upper surface side curved portion 1H-a (a region in the vicinity of each of the upper side and the rear side of the touch surface that is curved in a direction approaching the back side as the upper surface approaches the end side. And the back surface has a back-side curved portion 1H-b (light scattering means) that is curved in a direction approaching the top surface as it approaches the end side.
　導光板１Ｈ内部を伝播した光が図２０に示す矢印方向に進んで曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂに至ると反射するが、その反射光が、光取り出し部に向かうことなく、且つ、導光板１Ｈ内部に戻らないように、各湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂの曲率が設定されている。 The light propagating through the light guide plate 1H proceeds in the direction of the arrow shown in FIG. 20 and is reflected when it reaches the curved portions 1H-a and 1H-b. However, the reflected light does not go to the light extraction portion and is guided. Curvatures of the curved portions 1H-a and 1H-b are set so as not to return to the inside of the optical plate 1H.
　各湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂの曲率は、導光板１Ｈ内部を伝播して、湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂに初めて達して１回目に反射した反射光が、導光板１Ｈ内部に戻らなければよい。すなわち、湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂにおいて反射を繰り返した末に導光板１Ｈ内部に戻る構成は本実施形態に含まれる。 The curvature of each curved portion 1H-a, 1H-b propagates through the light guide plate 1H, and the reflected light reflected for the first time after reaching the curved portions 1H-a, 1H-b for the first time enters the light guide plate 1H. I don't want to go back. In other words, the present embodiment includes a configuration that returns to the inside of the light guide plate 1H after repeated reflection at the curved portions 1H-a and 1H-b.
　湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂにおいて反射を繰り返す度に光強度は弱まる。これは、反射の度に湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂにおいて光が散乱するためである。そのため、反射が複数回繰り返された状態であれば、導光板１Ｈ内部に戻ったとしても、迷光となって光取り出し部での光検出に悪影響を及ぼすほどではない。 The light intensity decreases each time reflection is repeated at the curved portions 1H-a and 1H-b. This is because light is scattered at the curved portions 1H-a and 1H-b each time it is reflected. Therefore, as long as the reflection is repeated a plurality of times, even if the light returns to the inside of the light guide plate 1H, it is not so much as stray light that adversely affects the light detection at the light extraction portion.
　上面側湾曲部１Ｈ－ａおよび背面側湾曲部１Ｈ－ｂは、同じ曲率を有していてもよく、異なる曲率を有していても良い。また、図２０では、上面側湾曲部１Ｈ－ａと背面側湾曲部１Ｈ－ｂとの境界部が、導光板１Ｈの厚さの半分の位置において形成されているが、当該位置に限定されるものはない。なお、この境界部も曲面を有していることが好ましい。 The upper surface side curved portion 1H-a and the back surface side curved portion 1H-b may have the same curvature or different curvatures. In FIG. 20, the boundary between the upper surface side curved portion 1H-a and the rear surface side curved portion 1H-b is formed at a position that is half the thickness of the light guide plate 1H, but is limited to this position. There is nothing. In addition, it is preferable that this boundary part also has a curved surface.
　なお、湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂは、平坦な上面と背面との連結する断面Ｕ字型（図２０に示す状態）の側面であると換言することもできる。 The curved portions 1H-a and 1H-b can also be said to be side surfaces of a U-shaped cross section (state shown in FIG. 20) where the flat upper surface and the rear surface are connected.
　このように、タッチ面である上面、および背面のそれぞれの端辺近傍の領域が曲面を有していることによって、迷光を抑制することができる。仮に、上面と背面とがこれらに垂直な側面によって連結されている場合は、導光板内部を伝播した光が当該側面に至ると、当該側面において反射して導光板内部に戻り迷光となる。そこで、本実施形態のように、上面および背面のそれぞれの端辺近傍の領域が湾曲しており、この湾曲部に光が至ると湾曲部が形成されている領域において光が複数回反射を繰り返して光強度が弱まる。これにより、光強度が弱まった後にその光が湾曲部に光が戻っても、光取り出し部での光検出に影響を与えない。 In this way, stray light can be suppressed by the areas near the edges of the top surface and the back surface that are touch surfaces having curved surfaces. If the upper surface and the rear surface are connected by a side surface perpendicular to them, when the light propagated inside the light guide plate reaches the side surface, the light is reflected on the side surface and returns to the inside of the light guide plate to become stray light. Therefore, as in the present embodiment, the areas near the edges of the top surface and the back surface are curved, and when light reaches this curved portion, the light is repeatedly reflected multiple times in the region where the curved portion is formed. The light intensity is weakened. Thereby, even if the light returns to the curved portion after the light intensity is weakened, the light detection at the light extraction portion is not affected.
　具体的には、上面側湾曲部１Ｈ－ａおよび背面側湾曲部１Ｈ－ｂを設けていることにより、上面側湾曲部１Ｈ－ａおよび背面側湾曲部１Ｈ－ｂを設けずに上面と背面とに垂直な側面を設けて当該側面に至った光が反射して直ぐに導光板１Ｈ内部に戻る場合の戻り光に比べて、光強度を４０％程度に低減することができる。 Specifically, by providing the upper surface side curved portion 1H-a and the rear surface side curved portion 1H-b, the upper surface and the rear surface are not provided without the upper surface side curved portion 1H-a and the rear surface side curved portion 1H-b. The light intensity can be reduced to about 40% as compared with the return light in the case where the side surface perpendicular to the surface is provided and the light reaching the side surface is reflected and immediately returns to the inside of the light guide plate 1H.
　（実施形態４の変形例１）
　本実施形態では、導光板内部を伝播した光が至る端部領域を湾曲部としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図２１に示すように、導光板１Ｊの上面、および背面のそれぞれの端辺近傍の領域が、上面は端辺に近づくにつれて背面側に近づく方向に傾斜した上面側傾斜部１Ｊ－ａを有しており、且つ、背面は端辺に近づくにつれて上面側に近づく方向に傾斜した背面側傾斜部１Ｊ－ｂを有した構成であってもよい。 (Modification 1 of Embodiment 4)
In the present embodiment, the end region where the light propagated inside the light guide plate reaches is a curved portion. However, the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. 21, the upper surface of the light guide plate 1J. , And a region in the vicinity of each edge of the back surface has a top surface side inclined portion 1J-a that is inclined in a direction approaching the back surface side as the top surface approaches the end side, and the back surface approaches the end side. A configuration having a back side inclined portion 1J-b that is inclined in a direction approaching the upper surface side may be employed.
　なお、傾斜部１Ｊ－ａ、１Ｊ－ｂは、平坦な上面と背面との連結する断面Ｖ字型（図２１に示す状態）の側面であると換言することもできる。 In addition, it can be said that the inclined portions 1J-a and 1J-b are side surfaces of a V-shaped cross section (state shown in FIG. 21) where the flat upper surface and the back surface are connected.
　このように導光板１Ｊの端部に傾斜部１Ｊ－ａ、１Ｊ－ｂを設けることにより、傾斜部１Ｊ－ａ、１Ｊ－ｂに至った内部伝播光を傾斜部１Ｊ－ａ、１Ｊ－ｂの形成領域において複数回反射を繰り返すことができる。これにより、本実施形態と同様に、光強度を弱めて、迷光となることを抑制することができる。 Thus, by providing the inclined portions 1J-a and 1J-b at the end of the light guide plate 1J, the internally propagated light reaching the inclined portions 1J-a and 1J-b can be transmitted to the inclined portions 1J-a and 1J-b. The reflection can be repeated a plurality of times in the formation region. Thereby, like this embodiment, light intensity can be weakened and it can control that it becomes stray light.
　傾斜部１Ｊ－ａ、１Ｊ－ｂの傾斜角度は、傾斜部に至った光が傾斜部の形成領域において複数回反射を繰り返すことができるように設定することができる。 The inclination angles of the inclined portions 1J-a and 1J-b can be set so that the light reaching the inclined portions can be repeatedly reflected a plurality of times in the formation region of the inclined portions.
　なお、本変形例では、導光板１Ｊの上面、および背面のそれぞれに傾斜部１Ｊ－ａ、１Ｊ－ｂを設けた構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２２に示すように導光板１Ｋの上面（タッチ面）の端辺近傍のみに傾斜部１Ｋ－ａを形成してもよい。 In this modification, the inclined portions 1J-a and 1J-b are provided on the upper and rear surfaces of the light guide plate 1J, respectively, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 22, the inclined portion 1K-a may be formed only in the vicinity of the edge of the upper surface (touch surface) of the light guide plate 1K.
　（実施形態４の変形例２）
　本実施形態では、図２０に示すように、導光板１Ｈの端部に、導光板１Ｈのタッチ面が拡がる方向に沿って湾曲部１Ｈ－ａ、１Ｈ－ｂを設けた構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、湾曲部を導光板の板部材とは別構成として、これを導光板の例えば背面の端部に取着する構成としてもよい。この構成を、本実施形態の変形例２として説明する。 (Modification 2 of Embodiment 4)
In the present embodiment, as shown in FIG. 20, the curved portions 1H-a and 1H-b are provided at the end of the light guide plate 1H along the direction in which the touch surface of the light guide plate 1H expands. The invention is not limited to this, and the curved portion may be configured separately from the plate member of the light guide plate, and may be configured to be attached to, for example, the rear end portion of the light guide plate. This configuration will be described as a second modification of the present embodiment.
　図２３は、本変形例の構成を示す断面図である。図２３において、導光板１Ｌは、板部材１Ｌ－ａと、湾曲部材１Ｌ－ｂとを有している。 FIG. 23 is a cross-sectional view showing the configuration of this modification. In FIG. 23, the light guide plate 1L includes a plate member 1L-a and a curved member 1L-b.
　板部材１Ｌ－ａは、実施形態１の導光板１Ａと同一の役割をもち、湾曲部材１Ｌ－ｂは、実施形態４の上面側湾曲部１Ｈ－ａおよび背面側湾曲部１Ｈ－ｂと同一の役割をもつ。板部材１Ｌ－ａの端部には、タッチ面が傾斜した傾斜部１Ｌ－ｃを有しており、傾斜部１Ｌ－ｃは、板部材１Ｌ－ａを内部伝播する光が入射すると湾曲部材１Ｌ－ｂに向けて反射する構成となっている。 The plate member 1L-a has the same role as the light guide plate 1A of the first embodiment, and the bending member 1L-b is the same as the upper surface side bending portion 1H-a and the rear surface side bending portion 1H-b of the fourth embodiment. Have a role. An end portion of the plate member 1L-a has an inclined portion 1L-c having an inclined touch surface, and the inclined portion 1L-c receives the light propagating through the plate member 1L-a and enters the bending member 1L. It is configured to reflect toward -b.
　湾曲部材１Ｌ－ｂは、図２３の紙面の手前側から奥側に続く構造となっており、板部材１Ｌ－ａの背面の端部において、当該背面よりも下方に沿って延びた面を有している。背面よりも下方に沿って延びた面は、導光板１Ｌを、板部材１Ｌ－ａの厚さ方向に沿って切断した断面としたときに、板部材１Ｌ－ａの中央側に向いた内面と、板部材１Ｌ－ａの外側に向いた外面とを有しており、当該内面が湾曲面１Ｌ´－ｂとなっており、当該外面が湾曲面１Ｌ´´－ｂとなっている。そして、これら湾曲面１Ｌ´－ｂと湾曲面１Ｌ´´－ｂとの接点に相当する湾曲部材１Ｌ－ｂの先端も湾曲している。 The curved member 1L-b has a structure that extends from the front side to the back side of the paper surface of FIG. 23, and has a surface that extends along the lower side of the back surface at the end of the back surface of the plate member 1L-a. is doing. When the light guide plate 1L has a cross section cut along the thickness direction of the plate member 1L-a, the surface extending along the lower side of the back surface is an inner surface facing the center side of the plate member 1L-a. The outer surface of the plate member 1L-a faces outward, the inner surface is a curved surface 1L ″ -b, and the outer surface is a curved surface 1L ″ -b. The tip of the bending member 1L-b corresponding to the contact point between the curved surface 1L′-b and the curved surface 1L ″ -b is also curved.
　板部材１Ｌ－ａと湾曲部材１Ｌ－ｂとは、同一材料から構成することができる。湾曲部材１Ｌ－ｂは、板部材１Ｌ－ａの背面の端部近傍に例えば接着剤を用いて接着されており、傾斜部１Ｌ－ｃによって反射された光を入射させることができる構成となっている。 The plate member 1L-a and the bending member 1L-b can be made of the same material. The curved member 1L-b is bonded to the vicinity of the end of the back surface of the plate member 1L-a using, for example, an adhesive so that the light reflected by the inclined portion 1L-c can enter. Yes.
　湾曲部材１Ｌ－ｂは、板部材１Ｌ－ａの傾斜部１Ｌ－ｃから反射した光を、湾曲面１Ｌ´－ｂおよび湾曲面１Ｌ´´－ｂによって複数回反射させることによって、反射の度に湾曲面１Ｌ´－ｂ、１Ｌ´´－ｂにおいて光が散乱して、光強度を弱めることができる。そのため、反射が複数回繰り返された状態であれば、板部材１Ｌ－ａ内部に戻ったとしても、迷光となって光取り出し部での光検出に悪影響を及ぼさない。 The curved member 1L-b reflects the light reflected from the inclined portion 1L-c of the plate member 1L-a a plurality of times by the curved surface 1L′-b and the curved surface 1L ″ -b, so that each time it is reflected. Light is scattered on the curved surfaces 1L′-b and 1L ″ -b, and the light intensity can be weakened. Therefore, if the reflection is repeated a plurality of times, even if the reflection returns to the inside of the plate member 1L-a, it becomes stray light and does not adversely affect the light detection at the light extraction portion.
　（実施形態４の変形例３）
　本実施形態および変形例１の構成に加えて、湾曲部あるいは傾斜部に光吸収部を貼着してもよい。図２４は、本実施形態および変形例１の構成に光吸収部１５を配設した構成である。 (Modification 3 of Embodiment 4)
In addition to the configurations of the present embodiment and Modification 1, a light absorbing portion may be attached to the curved portion or the inclined portion. FIG. 24 shows a configuration in which the light absorbing portion 15 is disposed in the configurations of the present embodiment and the first modification.
　光吸収部１５は、実施形態１の光吸収部５と同一材料から構成することができる。本実施形態４および変形例１の構成は、湾曲部あるいは傾斜部がタッチ面の高さよりも低い位置に設けられている。そこで、光吸収部１５を薄層とすることによって、光吸収部１５がタッチ面よりも上方に位置することがなく、フルフラットのタッチ面を実現することができる。 The light absorber 15 can be made of the same material as the light absorber 5 of the first embodiment. In the configurations of the fourth embodiment and the first modification, the curved portion or the inclined portion is provided at a position lower than the height of the touch surface. Therefore, by forming the light absorbing portion 15 as a thin layer, the light absorbing portion 15 is not positioned above the touch surface, and a full flat touch surface can be realized.
　導光板の端部に光吸収部１５を配設することにより、当該端部に至った光であって、側面において反射すると導光板の内部に戻って迷光となり得る光を吸収して、迷光となることを防ぐことができる。 By arranging the light absorbing portion 15 at the end portion of the light guide plate, the light reaching the end portion is absorbed into the stray light by returning to the inside of the light guide plate when reflected on the side surface, and stray light. Can be prevented.
　以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記の各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 each 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、導光板を備え、上記導光板の表面に操作部材を接触させることによって該導光板を伝搬する伝搬光を受光手段にて検知し、該操作部材における導光板のタッチ面への接触位置の座標を検出する光学式の入力装置および入力システムに適用することができる。また、入力装置は、タッチペンタイプおよび指タイプのいずれにも適用可能である。 The present invention includes a light guide plate, detects the propagation light propagating through the light guide plate by bringing the operation member into contact with the surface of the light guide plate, and contacts the touch surface of the light guide plate in the operation member. The present invention can be applied to an optical input device and an input system that detect position coordinates. Further, the input device can be applied to both a touch pen type and a finger type.
１、１Ａ～１Ｈ、１Ｊ～１Ｌ　導光板
１ａ　切り欠き（光取り出し部）
１ｈ　貫通孔（光取り出し部）
１ｍ　屈曲部
１ｎ　傾斜領域
１Ｈ－ａ　上面側湾曲部（光散乱手段、湾曲面）
１Ｈ－ｂ　背面側湾曲部（光散乱手段、湾曲面）
１Ｊ－ａ　上面側傾斜部（光散乱手段、傾斜面）
１Ｊ－ｂ　背面側傾斜部（光散乱手段、傾斜面）
１Ｋ－ａ　傾斜部（光散乱手段、傾斜面）
１Ｌ－ａ　板部材
１Ｌ－ｂ　湾曲部材（光散乱手段、湾曲面）
１Ｌ－ｃ　傾斜部（光散乱手段、傾斜面）
１Ｌ´－ｂ、１Ｌ´´－ｂ　湾曲面（光散乱手段）
２　液晶表示パネル（画像表示パネル）
３　ペン（操作部材、接触物）
４ａ、４ｂ　光束（伝搬光）
５、５´、５´´　光吸収部（光吸収手段）
７　固定用部材
９　校正用光源
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（受光手段）
１３ａ　明部
１３ｂ　暗部
１５　光吸収部（光吸収手段）
１６　扇形状
１７　線状像
１８　中心
２０　撮像ユニット（受光手段）
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、４０´　ペン入力装置（入力装置）
４４　入力装置
５０　入力システム
５５　光散乱部（光散乱手段）
６０　領域
７０　光源ユニット
７０ａ　ＬＥＤ
８０　座標検出可能領域
８０　領域
９０　位置座標検出部（検出手段）
Ｆ　指（操作部材、接触物） 1, 1A to 1H, 1J to 1L Light guide plate 1a Notch (light extraction part)
1h Through hole (light extraction part)
1m Bent part 1n Inclined area 1H-a Upper surface side curved part (light scattering means, curved surface)
1H-b Back side curved part (light scattering means, curved surface)
1J-a Top side inclined part (light scattering means, inclined surface)
1Jb Back side inclined part (light scattering means, inclined surface)
1K-a inclined part (light scattering means, inclined surface)
1L-a plate member 1L-b curved member (light scattering means, curved surface)
1Lc Inclined part (light scattering means, inclined surface)
1L′-b, 1L ″ -b curved surface (light scattering means)
2 Liquid crystal display panel (image display panel)
3 Pen (operating member, contact object)
4a, 4b Luminous flux (propagating light)
5, 5 ′, 5 ″ Light absorption part (light absorption means)
7 Fixing member 9 Calibration light source 10 Imaging unit (light receiving means)
11 Lens 12 Visible Light Cut Filter 13 Image Sensor (Light Receiving Means)
13a Bright part 13b Dark part 15 Light absorption part (light absorption means)
16 Fan-shaped 17 Linear image 18 Center 20 Imaging unit (light receiving means)
Reference Signs List 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, 40 ′ Pen Input Device (Input Device)
44 Input Device 50 Input System 55 Light Scattering Unit (Light Scattering Means)
60 area 70 light source unit 70a LED
80 Coordinate Detectable Area 80 Area 90 Position Coordinate Detection Unit (Detection Means)
F finger (operation member, contact object)

Claims (6)

  1. 　上面、下面および側面を有し、且つ、内部を光が伝搬する導光板と、
    　上記導光板における互いに離れた複数の箇所に在って、導光板を伝搬する光の一部を取り出す複数の光取り出し部と、
    　各上記光取り出し部によって取り出された光を受光する受光手段と、
    　上記導光板における互いに離れた二箇所の光取り出し部から取り出した光の進行方向を上記受光手段の受光結果から求めて、当該進行方向と、当該二箇所の光取り出し部の離間距離とから、前記導光板の上記上面に接触した接触物の位置座標を検出する検出手段と、を備え、
    　上記導光板の上記上面および上記下面のうちの少なくとも一方の面における、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に、導光板の内部を伝搬し当該少なくとも一部の領域に至った光を吸収する光吸収手段、または、当該少なくとも一部の領域に至った光を散乱させる光散乱手段を設けていることを特徴とする入力装置。     A light guide plate having an upper surface, a lower surface and side surfaces, and light propagates through the interior;
    A plurality of light extraction portions for extracting a part of the light propagating through the light guide plate at a plurality of locations apart from each other in the light guide plate;
    A light receiving means for receiving the light extracted by each of the light extraction units;
    The traveling direction of the light extracted from the two light extraction portions separated from each other in the light guide plate is obtained from the light reception result of the light receiving means, and from the traveling direction and the separation distance of the two light extraction portions, Detecting means for detecting the position coordinates of the contact object in contact with the upper surface of the light guide plate,
    Light that propagates through the light guide plate and reaches at least a part of the region adjacent to the side surface on at least one of the upper surface and the lower surface of the light guide plate. An input device comprising a light absorbing means for absorbing light or a light scattering means for scattering light reaching at least a part of the area.
  2. 　上記光吸収手段または上記光散乱手段は、上記隣接した領域の少なくとも一部の領域から当該少なくとも一部の領域が隣接している上記側面にも延設されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。 2. The light absorbing means or the light scattering means is also extended from at least a part of the adjacent region to the side surface where the at least part of the region is adjacent. The input device described in 1.
  3. 　上記側面には、光源が配されており、当該光源から発せられた光が、当該側面から上記導光板の内部に入射して当該内部を伝搬す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 light source is disposed on the side surface, and light emitted from the light source is incident on the inside of the light guide plate from the side surface and propagates inside the light guide plate. Input device.
  4. 　上記光吸収手段または上記光散乱手段は、上記導光板の上記下面における、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に配設されているか、あるいは、当該少なくとも一部の領域から当該少なくとも一部の領域に隣接した上記側面に延設されていて、上記導光板を支持してい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 light absorbing means or the light scattering means is disposed in at least a part of a region adjacent to the side surface on the lower surface of the light guide plate, or at least one part from the at least part of the region. The input device according to any one of claims 1 to 3, wherein the input device is extended on the side surface adjacent to the region of the portion and supports the light guide plate.
  5. 　上記導光板の上記上面および上記下面のうちの少なくとも一方の面における、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に、上記光散乱手段を設けており、
    　上記光散乱手段は、上記側面に隣接した領域の少なくとも一部の領域に設けられた湾曲面、あるいは、当該少なくとも一部の領域に設けられた、当該上面および当該下面に対して傾斜した傾斜面であり、
    　上記湾曲面または上記傾斜面は、上記少なくとも一部の領域が隣接している上記側面にも延設されており、
    　上記導光板の内部に入射して当該内部を伝搬した光のうち、上記少なくとも一部の領域に至った光を、上記湾曲面または上記傾斜面を含む複数の面によって繰り返し反射させながら減衰させる、ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。     The light scattering means is provided in at least a part of a region adjacent to the side surface in at least one of the upper surface and the lower surface of the light guide plate,
    The light scattering means is a curved surface provided in at least a part of the region adjacent to the side surface, or an inclined surface provided in the at least part of the region and inclined with respect to the upper surface and the lower surface. And
    The curved surface or the inclined surface is also extended to the side surface adjacent to the at least part of the region,
    Attenuating the light that has entered the light guide plate and propagated through the light guide plate while repeatedly reflecting the light that has reached the at least part of the region by a plurality of surfaces including the curved surface or the inclined surface, The input device according to claim 1.
  6. 　請求項１から５までの何れか１項に記載の入力装置と、
    　複数の画素を有する画像表示パネルと、を備え、
    　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を特徴とする入力システム。     An input device according to any one of claims 1 to 5,
    An image display panel having a plurality of pixels,
    An input system for driving the pixels of the image display panel based on the position coordinates detected by the detection means.
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