JP2013190980A - Coordinate input device, coordinate input system, and coordinate input method - Google Patents

Coordinate input device, coordinate input system, and coordinate input method Download PDF

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直樹 芝
Noriaki Okada
訓明 岡田
Tsuneo Fujiwara
恒夫 藤原
Kenichiro Mikami
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coordinate input device, a coordinate input system, and a coordinate input method for suppressing deterioration of detection accuracy in an area where position detection becomes difficult when a contact position of a detected object is detected by using a triangulation method.SOLUTION: A coordinate input device 3A includes: at least three imaging units 20, 30, 50, 60 which receive propagation light which propagates inside a tabular light guide plate 10; and a detection part 4 which calculates coordinates of a contact position P of the detected object by using a triangulation method on the basis of output of the imaging units 20, 30, 50, 60 which detect the propagation light based on contact when the detected object is brought into contact with the light guide plate 10. The coordinate input device 3A is provided with a selection part 7 which selects whether or not the coordinates of the contact position P are calculated by output of what two imaging units 20, 30, 50, 60 on the basis of the output from the imaging units 20, 30, 50, 60 based on the contact position P of the detected object.

Description

本発明は、導光部材の内部を伝搬する伝搬光を受光する受光手段と、導光部材に被検出体を接触したときの接触位置の座標を三角測量法を用いて求める検出手段とを備えた座標入力装置、座標入力システム、及び座標入力方法に関するものである。詳細には、位置検出が困難となる領域の発生を回避し得る座標入力装置、座標入力システム、及び座標入力方法に関する。   The present invention includes a light receiving means for receiving propagating light propagating through the inside of the light guide member, and a detection means for obtaining coordinates of a contact position when the detected object is brought into contact with the light guide member by using a triangulation method. The present invention relates to a coordinate input device, a coordinate input system, and a coordinate input method. Specifically, the present invention relates to a coordinate input device, a coordinate input system, and a coordinate input method that can avoid the occurrence of a region in which position detection is difficult.

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）又は指等による座標入力を受け付ける導光部材とからなる光学式の座標入力装置又は位置検出装置、並びに座標入力装置又は位置検出装置と表示パネルとを組み合わせたタブレット、タッチパネル等の座標入力システムが知られている。   An optical coordinate input device or position detection device comprising a bar-shaped operation member (hereinafter referred to as “pen”) such as a touch pen or a stylus pen, or a light guide member that receives coordinate input by a finger or the like, and a coordinate input device or A coordinate input system such as a tablet or a touch panel in which a position detection device and a display panel are combined is known.

上記座標入力システムでは、上記ペン又は指を座標入力装置の座標入力領域に接近又は接触させることにより、座標入力装置又は位置検出装置が該ペン又は指における接近又は接触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、又は該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又は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。   In the coordinate input system, the coordinate input device or the position detection device obtains the coordinates of the approached or touched position of the pen or finger by causing the pen or finger to approach or contact the coordinate input area of the coordinate input device. The obtained coordinates are 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 integrally laminated on the coordinate input device. Used for etc.

具体的には、例えば、特許文献１に開示されているタッチパネル装置１００は、図１４に示すように、表示面１１１とその周辺のベゼル１１２とを有する表示装置１１０に対して指示体１２０により入力可能となっており、２つのカメラ部１０１・１０１と検出部１０２とから主に構成されている。２つのカメラ部１０１・１０１は、ベゼル１１２に配置され、所定の間隔を設けて配置されている。各カメラ部１０１・１０１は、それぞれレンズ光軸が表示装置１１０の表示面１１１に対して略垂直となるように配置される円周魚眼レンズを有し、表示面１１１上を撮像可能なものである。検出部１０２は、２つのカメラ部１０１・１０１により撮像されるそれぞれの指示体１２０の像と、２つのカメラ部１０１・１０１との間の距離とを用いて三角測量法の原理で指示体２２０の指示位置を検出するようになっている。   Specifically, for example, as shown in FIG. 14, the touch panel device 100 disclosed in Patent Literature 1 is input by the indicator 120 to the display device 110 having the display surface 111 and the surrounding bezel 112. This is possible, and is mainly composed of two camera units 101 and 101 and a detection unit 102. The two camera units 101 and 101 are arranged on the bezel 112 and arranged at a predetermined interval. Each of the camera units 101 and 101 has a circumferential fisheye lens that is arranged so that the lens optical axis is substantially perpendicular to the display surface 111 of the display device 110, and can image the display surface 111. . The detection unit 102 uses the images of the respective indicators 120 captured by the two camera units 101 and 101 and the distance between the two camera units 101 and 101 to indicate the indicator 220 based on the principle of triangulation. The designated position is detected.

また、例えば、特許文献２に開示されているタッチパネル２００は、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、導光板２０１と、導光板２０１に光を入射する光源２０２と、導光板２０１の側面の一部に配置された受光素子２０４・２０５と、導光板２０１の側面と受光素子２０４・２０５との間に被検出体２１０により散乱した光源２０２からの光を受光素子２０４・２０５に結像する結像手段２０７とを備えている。また、受光素子２０４・２０５が配置された導光板２０１の側面には光吸収手段２０８が配置され、受光素子２０４・２０５は、図１５（ｂ）に示すように、光源２０２の照射範囲外に配置されている。   Further, for example, as shown in FIGS. 15A and 15B, the touch panel 200 disclosed in Patent Document 2 includes a light guide plate 201, a light source 202 that makes light incident on the light guide plate 201, and the light guide plate 201. Light from the light source 202 scattered by the detected object 210 between the light receiving elements 204 and 205 disposed on a part of the side surface and the side surface of the light guide plate 201 and the light receiving elements 204 and 205 is coupled to the light receiving elements 204 and 205. And imaging means 207 for imaging. Further, light absorbing means 208 is disposed on the side surface of the light guide plate 201 on which the light receiving elements 204 and 205 are disposed, and the light receiving elements 204 and 205 are outside the irradiation range of the light source 202 as shown in FIG. Is arranged.

上記タッチパネル２００の座標検出原理は、以下のとおりである。   The principle of coordinate detection of the touch panel 200 is as follows.

導光板２０１の側面に配置された光源２０２から照射された光は導光板２０１の内部で全反射を繰り返しながら伝播する。通常の状態では、受光素子２０４・２０５は光源２０２の照射範囲外に配置されているため、導光板２０１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２０１上に指等の被検出体２１０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２０４・２０５の方向にも伝搬し、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、受光素子２０４・２０５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２１０がタッチされたポイントが特定される。   Light emitted from the light source 202 disposed on the side surface of the light guide plate 201 propagates while repeating total reflection inside the light guide plate 201. In a normal state, since the light receiving elements 204 and 205 are arranged outside the irradiation range of the light source 202, they do not receive propagating light propagating through the light guide plate 201. Here, when the detection object 210 such as a finger is touched on the transparent light guide plate 201, 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 204 and 205 and is received by the light receiving elements 204 and 205 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 210 such as a finger is touched is specified.

特開２０１０−２８２４６３号公報（２０１０年１２月１６日公開）JP 2010-282463 A (released on December 16, 2010) 特開２００９−２５８９６７号公報（２００９年１１月０５日公開）JP 2009-258967 A (published 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)

上記従来の特許文献１及び特許文献２に開示された座標入力装置においては、座標検出原理においていずれも三角測量法を採用しているので、死角となって位置検出が困難となる領域を有するという問題点を有している。   In the conventional coordinate input devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, the triangulation method is adopted in both of the coordinate detection principles. Has a problem.

例えば、特許文献１に開示されたタッチパネル装置１００では、三角測量法を用いた位置検出において、光学ユニットである２つのカメラ部１０１・１０１からの角度が極度の鋭角となる場所の検出精度は低くなる。このため、一般的には、検出精度の低さを補うために光学ユニットをタッチエリアよりも外側に配置することによって常に検出する位置に角度を持たせている構造を採用している。しかし、タッチエリアの外側にカメラ部１０１・１０１を配置するために必然的に額縁は大きくなってしまう。   For example, in the touch panel device 100 disclosed in Patent Literature 1, in the position detection using the triangulation method, the detection accuracy of the place where the angle from the two camera units 101 and 101 as the optical unit is an extremely acute angle is low. Become. For this reason, in general, in order to compensate for the low detection accuracy, a structure is adopted in which the optical unit is arranged outside the touch area so that an angle is always provided at the position to be detected. However, since the camera units 101 and 101 are arranged outside the touch area, the frame is inevitably enlarged.

また、特許文献２に開示されたタッチパネル２００においても、三角測量法を用いているので、光源２０２の近傍においては、やはり、受光素子２０４・２０５からの角度が極端な鋭角となるので、検出することが困難である。また、タッチパネル２００では、導光板２０１における照射範囲２０３外に被検出体２１０にタッチされた場合には、死角となって、位置検出できない。   Further, since the touch panel 200 disclosed in Patent Document 2 also uses the triangulation method, in the vicinity of the light source 202, the angle from the light receiving elements 204 and 205 becomes an extremely acute angle, so that detection is performed. Is difficult. Further, in the touch panel 200, when the detected object 210 is touched outside the irradiation range 203 in the light guide plate 201, it becomes a blind spot and the position cannot be detected.

尚、特許文献３には、複数の受光部を備えた座標入力装置が開示されている。この座標入力装置３００は、図１７に示すように、導光板３０１と、上記導光板３０１に接触位置からスポット光を入射させる発光ペン３０２と、導光板３０１の周囲の側面に配置された複数の受光器３０３…と、導光板３０１の周囲に設けられた光吸収部材３０４と、受光器３０３…の出力信号を受けて導光板３０１におけるスポット光の位置座標に関わる信号を出力する検出回路部３０５とから構成されている。   Note that Patent Document 3 discloses a coordinate input device including a plurality of light receiving units. As illustrated in FIG. 17, the coordinate input device 300 includes a light guide plate 301, a light emitting pen 302 that causes the light guide plate 301 to make a spot light incident from a contact position, and a plurality of light emitting pens 302 that are disposed on a side surface around the light guide plate 301. .., A light absorbing member 304 provided around the light guide plate 301, and a detection circuit unit 305 that receives an output signal from the light receivers 303 and outputs a signal related to the position coordinates of the spot light on the light guide plate 301. It consists of and.

しかし、この座標入力装置３００は、発光ペン３０２の導光板３０１への接触位置を４つの受光器３０３…にて検知し、これら４つの出力強度の全てを用いて、発光ペン３０２の座標位置を検出するものであり、特許文献１、２に開示された２つの受光部での出力により発光ペンの接触位置を算出するものとは異なり、上述した課題は生じない。   However, this coordinate input device 300 detects the contact position of the light-emitting pen 302 to the light guide plate 301 by the four light receivers 303... And uses all of these four output intensities to determine the coordinate position of the light-emitting pen 302. Unlike the case of calculating the contact position of the light-emitting pen based on the outputs from the two light receiving units disclosed in Patent Documents 1 and 2, the above-described problem does not occur.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、三角測量法を用いて被検出体の接触位置を検出する場合に、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置、座標入力システム、及び座標入力方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to detect in a region where position detection is difficult when detecting the contact position of the detection object using the triangulation method. An object of the present invention is to provide a coordinate input device, a coordinate input system, and a coordinate input method that can suppress a decrease in accuracy.

本発明の座標入力装置は、上記課題を解決するために、板状の導光部材と、上記導光部材の内部を伝搬する伝搬光を受光する少なくとも２つの受光手段と、上記導光部材の表面に被検出体を接触したときの該接触に基づく伝搬光を検知した上記受光手段の出力に基づいて、三角測量法を用いて上記被検出体における導光部材の表面への接触位置の座標を用いて求める検出手段とを備えた座標入力装置であって、上記受光手段は少なくとも３つ設けられていると共に、上記被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって上記接触位置の座標を求めるかを選択する選択手段が設けられていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the coordinate input device of the present invention includes a plate-shaped light guide member, at least two light receiving means for receiving propagation light propagating through the light guide member, and the light guide member. The coordinates of the contact position of the light guide member on the surface of the detected body using the triangulation method based on the output of the light receiving means that has detected the propagation light based on the contact with the surface to be detected. A coordinate input device including at least three light receiving means and a light receiving means based on a contact position of the detected body to the surface of the light guide member. On the basis of the output, a selection means is provided for selecting which of the two light receiving means is used to obtain the coordinates of the contact position.

本発明の座標入力方法は、上記課題を解決するために、前記記載の座標入力装置を用いた座標入力方法であって、被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって上記接触位置の座標を求めるかを選択することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the coordinate input method of the present invention is a coordinate input method using the coordinate input device described above, and is a light receiving means based on a contact position of the detected body with the surface of the light guide member. On the basis of the output from, it is selected whether the coordinates of the contact position are obtained by the output of any two light receiving means.

上記の発明によれば、座標入力装置は、板状の導光部材と、上記導光部材の内部を伝搬する伝搬光を受光する少なくとも２つの受光手段と、上記導光部材の表面に被検出体を接触したときの該接触に基づく伝搬光を検知した上記受光手段の出力に基づいて、三角測量法を用いて上記被検出体における導光部材の表面への接触位置の座標を用いて求める検出手段とを備えている。   According to the above invention, the coordinate input device includes a plate-shaped light guide member, at least two light receiving means for receiving propagating light propagating through the light guide member, and detection on the surface of the light guide member. Based on the output of the light receiving means that detects the propagation light based on the contact when the body is contacted, the coordinates of the contact position on the surface of the light guide member in the detected body are obtained using triangulation. Detecting means.

この種の三角測量法を用いる座標入力装置では、被検出体の接触位置が導光部材における受光手段の近傍位置である場合には、検出限界を越えるので、検出精度が低くなる。すなわち、三角測量法での算出において、２つの受光手段を結ぶ線に対する少なくとも１個の受光手段への入射角度が鋭角過ぎる場合には、計算しても誤差が大きくなるので、検出精度が低くなる。   In a coordinate input device using this kind of triangulation method, when the contact position of the detected object is a position near the light receiving means in the light guide member, the detection limit is exceeded, so the detection accuracy is low. That is, in the calculation by the triangulation method, if the incident angle to at least one light receiving means with respect to the line connecting the two light receiving means is too acute, the error will increase even if it is calculated, and the detection accuracy will be low. .

この課題を回避すべく、受光手段への入射角度が鋭角過ぎるのを防止するために額縁幅を広くしたのでは、装置のコンパクト化を図ることができない。   In order to avoid this problem, if the frame width is increased in order to prevent the incident angle on the light receiving means from being too acute, the apparatus cannot be made compact.

このため、本発明では、このような位置検出が困難となる領域の発生を回避すべく、受光手段を少なくとも３つ設けている。しかしながら、受光手段を少なくとも３つ設けた場合には、逆に、いずれの２つの受光手段における出力に基づいて、位置検出を行うべきかが問題となる。   For this reason, in the present invention, at least three light receiving means are provided in order to avoid the occurrence of such a region where position detection is difficult. However, when at least three light receiving means are provided, on the contrary, it becomes a problem whether position detection should be performed based on the output from any two light receiving means.

そこで、本発明では、選択手段を設けて、被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって上記接触位置の座標を求めるかを選択するようになっている。   Therefore, in the present invention, a selection unit is provided, and based on the output from the light receiving unit based on the contact position on the surface of the light guide member in the detection target, the contact position is determined by the output of any two light receiving units. It is designed to select whether to obtain coordinates.

この結果、受光手段からの出力に基づいて２つの受光手段を選択するので、少なくとも３つの受光手段がある場合においても最適な受光手段を選択することができる。   As a result, since the two light receiving means are selected based on the output from the light receiving means, the optimum light receiving means can be selected even when there are at least three light receiving means.

したがって、三角測量法を用いて被検出体の接触位置を検出する場合に、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置、及び座標入力方法を提供することができる。   Therefore, it is possible to provide a coordinate input device and a coordinate input method that can suppress a decrease in detection accuracy in a region where position detection is difficult when the contact position of a detection object is detected using triangulation. it can.

本発明の座標入力装置では、前記板状の導光部材は、方形に形成されており、前記少なくとも３つの受光手段は、上記方形の導光部材の隅角部にそれぞれ設けられ、前記導光部材を複数の領域に分割し、分割された領域毎に予め実測して求めた選択すべき２つの受光手段が記憶された記憶手段を備えていると共に、前記選択手段は、前記被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、該被検出体の接触位置がどの分割された領域に属するかを判断した後、記憶手段に記憶された上記選択すべき２つの受光手段を選択することが好ましい。   In the coordinate input device of the present invention, the plate-shaped light guide member is formed in a square shape, and the at least three light receiving means are respectively provided at corners of the square light guide member, The member is divided into a plurality of regions, and each of the divided regions includes a storage unit that stores two light receiving units to be selected, which are obtained by actual measurement in advance. Based on the output from the light receiving means based on the contact position on the surface of the light guide member, after determining which divided region the contact position of the detected object belongs to, the selection stored in the storage means Preferably, two light receiving means to be selected are selected.

これにより、少なくとも３つの受光手段は、方形の導光部材の隅角部に設けられる。このため、額縁幅が広くなることはない。   Thus, at least three light receiving means are provided at the corners of the rectangular light guide member. For this reason, the frame width does not increase.

また、本発明では、導光部材を複数の領域に分割し、分割された領域毎に予め実測して求めた選択すべき２つの受光手段が記憶された記憶手段を備えている。そして、選択手段は、被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、該被検出体の接触位置がどの分割された領域に属するかを判断した後、記憶手段に記憶された上記選択すべき２つの受光手段を選択する。   In the present invention, the light guide member is divided into a plurality of regions, and the storage unit stores two light receiving units to be selected, which are obtained by actual measurement in advance for each of the divided regions. Then, the selection unit determines which divided region the contact position of the detected body belongs based on an output from the light receiving unit based on the contact position of the detected body with the surface of the light guide member. Thereafter, the two light receiving means to be selected stored in the storage means are selected.

このため、実際の被検出体における導光部材の表面への接触位置を検出する場合には、全ての受光手段からの出力に基づいて、おおよその位置を算出し、その被検出体の接触位置がどの分割された領域に属するかを判断する。その後、記憶手段に記憶された上記選択すべき２つの受光手段を選択して、被検出体の接触位置の座標を求める。この結果、その分割領域の最適な２つの受光手段による被検出体の接触位置が求まるので、検出品質の向上を図ることができる。   For this reason, when detecting the contact position on the surface of the light guide member in the actual detected body, the approximate position is calculated based on the outputs from all the light receiving means, and the contact position of the detected body It is determined to which divided area belongs. Thereafter, the two light receiving means to be selected stored in the storage means are selected, and the coordinates of the contact position of the detected object are obtained. As a result, the contact position of the detection object by the optimum two light receiving means in the divided area is obtained, so that the detection quality can be improved.

本発明の座標入力装置では、前記検出手段は、三角測量法に必要な２つの受光手段を結ぶ線に対する少なくとも１つの受光手段からの前記接触位置への視認角度が閾値角度以下であるか否かを判断する判断手段を備えていると共に、前記選択手段は、上記接触位置の座標を求めるべく、方形の導光部材における一辺の両端に設けた受光手段を選択した結果、判断手段により、少なくとも１つの受光手段からの上記接触位置への視認角度が閾値角度以下であると判断とされたときには、上記一辺の一端に設けた受光手段と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた受光手段とを選択することが好ましい。   In the coordinate input device of the present invention, the detection means determines whether or not a viewing angle from at least one light receiving means to the contact position with respect to a line connecting the two light receiving means necessary for the triangulation method is equal to or less than a threshold angle. Determination means, and the selection means selects at least one light receiving means provided at both ends of one side of the rectangular light guide member to obtain the coordinates of the contact position. When it is determined that the viewing angle from the two light receiving means to the contact position is equal to or less than the threshold angle, the light receiving means provided at one end of the one side and the at least one end of the side facing the one side are provided. It is preferable to select the light receiving means.

すなわち、三角測量法を用いた位置検出においては、２つの受光手段間の近傍位置は、各受光手段からの角度が極度の鋭角となるので、検出精度が低くなる。   That is, in the position detection using the triangulation method, the detection accuracy is low at the vicinity position between the two light receiving means because the angle from each light receiving means is an extremely acute angle.

そこで、本発明では、検出手段は、三角測量法に必要な２つの受光手段を結ぶ線に対する少なくとも１つの受光手段からの前記接触位置への視認角度が閾値角度以下であるか否かを判断する判断手段を備えている。このため、閾値角度を用いて検出限界であるか否かを判断するので、判断基準が明確かつ客観的となり、品質の向上を図ることができる。   Therefore, in the present invention, the detection means determines whether or not the viewing angle from at least one light receiving means to the contact position with respect to a line connecting the two light receiving means necessary for the triangulation method is equal to or smaller than a threshold angle. Judgment means is provided. For this reason, since it is judged whether it is a detection limit using a threshold angle, a judgment standard becomes clear and objective, and it can aim at the improvement of quality.

また、選択手段は、接触位置の座標を求めるべく、方形の導光部材における一辺の両端に設けた受光手段を選択した結果、判断手段により、少なくとも１つの受光手段からの上記接触位置への視認角度が閾値角度以下であると判断とされたときには、上記一辺の一端に設けた受光手段と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた受光手段とを選択する。   Further, as a result of selecting the light receiving means provided at both ends of one side of the rectangular light guide member in order to obtain the coordinates of the contact position, the selection means visually recognizes the contact position from at least one light receiving means. When it is determined that the angle is equal to or smaller than the threshold angle, a light receiving unit provided at one end of the one side and a light receiving unit provided at at least one end of the side opposite to the one side are selected.

この結果、三角測量法に必要な２つの受光手段を結ぶ線に対する少なくとも１つの受光手段からの前記接触位置への視認角度が閾値角度以下となることを回避することができる。   As a result, it is possible to avoid that the viewing angle from the at least one light receiving means to the contact position with respect to the line connecting the two light receiving means necessary for the triangulation method is equal to or less than the threshold angle.

また、判断手段により、少なくとも１つの受光手段からの上記接触位置への視認角度が閾値角度以下であると判断とされたときには、上記一辺の一端に設けた受光手段と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた受光手段とを選択する。このため、一辺の一端に設けた受光手段と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた受光手段とを選択することによって、無駄な演算を省略して、被検出体における精度の高い接触位置を短時間にて求めることが可能となる。   Further, when the judging means judges that the viewing angle from the at least one light receiving means to the contact position is equal to or smaller than the threshold angle, the light receiving means provided at one end of the one side and the side facing the one side And a light receiving means provided at at least one of the ends. For this reason, by selecting the light receiving means provided at one end of one side and the light receiving means provided at at least one end of the side opposite to the one side, useless calculation is omitted, and accuracy in the detection target is reduced. It is possible to obtain a high contact position in a short time.

また、これにより、額縁幅を広くすることなく、被検出体における精度の高い接触位置を求めることができる。   In addition, this makes it possible to obtain a highly accurate contact position on the detection object without increasing the frame width.

本発明の座標入力装置では、前記被検出体は、前記導光部材の表面に接触することによって該導光部材に光を入射させる発光部を有する発光ペンからなっていると共に、上記導光部材には、上記被検出体の発光部から該導光部材にそれぞれ入射して該導光部材の内部を伝搬する伝搬光を上記受光手段へ出射する光路変換部が設けられ、前記受光手段は、上記伝搬光における導光部材からの出射光を受光するとすることができる。   In the coordinate input device according to the aspect of the invention, the object to be detected is made of a light emitting pen having a light emitting portion that makes light incident on the light guide member by contacting the surface of the light guide member. Is provided with an optical path changing unit that emits propagating light that is incident on the light guide member from the light emitting unit of the detected object and propagates through the light guide member, and the light receiving unit includes: It can be assumed that the light emitted from the light guide member in the propagation light is received.

これにより、発光ペンから発光され、導光部材を導光して出射された伝搬光の出射光は、光路変換部を介して２つの受光手段へそれぞれ出射される。この結果、受光手段には、伝搬光の出射光の例えば線状の像が現れるので、それぞれの受光手段の像にて発光ペンにおける、該受光手段間の一辺の両角を求めることができ、三角測量法にて、発光ペンが接触した導光部材上の位置の平面座標を検出することができる。   Thereby, the emitted light of the propagating light emitted from the light-emitting pen and guided through the light guide member is emitted to the two light receiving units via the optical path conversion unit. As a result, for example, a linear image of the outgoing light of the propagating light appears in the light receiving means, and therefore, both corners of one side between the light receiving means in the light emitting pen can be obtained from the images of the respective light receiving means. By the surveying method, the plane coordinates of the position on the light guide member in contact with the light-emitting pen can be detected.

また、本発明では、発光ペンからの発光部から発光された光は、導光部材の上方の空気中を光路とするのではなく、導光部材の内部を光路としている。このため、発光ペンを持つ指等で発光ペンの光路が遮蔽されて発光ペンの座標位置を求めるために補間処理をすることもないので、確実、かつ精度よく検出できる。   In the present invention, the light emitted from the light emitting unit from the light emitting pen does not use the air above the light guide member as an optical path, but uses the inside of the light guide member as an optical path. For this reason, since the light path of the light-emitting pen is shielded by a finger or the like having the light-emitting pen and no interpolation processing is performed to obtain the coordinate position of the light-emitting pen, detection can be performed reliably and accurately.

したがって、被検出体として発光ペンを用いる場合に、三角測量法を用いて被検出体の接触位置を検出するときに、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置を提供することができる。   Therefore, when using a light emitting pen as the detected object, coordinate input that can suppress a decrease in detection accuracy in areas where position detection is difficult when detecting the contact position of the detected object using triangulation An apparatus can be provided.

本発明の座標入力装置では、前記導光部材の端部から照明光を入射させる光源が設けられ、前記被検出体は、前記導光部材の表面に接触することによって上記導光部材内を伝搬する上記照明光を減衰させると共に、前記受光手段は、導光部材内を伝搬する照明光及び被検出体により減衰された照明光の伝搬光を受光すると共に、前記検出手段は、被検出体の導光部材への接触による上記照明光の減衰に基づく受光手段の出力強度の減少を検出して、該被検出体における導光部材の表面への接触位置の座標を求めるとすることができる。   In the coordinate input device of the present invention, a light source that allows illumination light to enter from the end of the light guide member is provided, and the detected object propagates through the light guide member by contacting the surface of the light guide member. The illumination light is attenuated, and the light receiving means receives illumination light propagating in the light guide member and propagation light of the illumination light attenuated by the detected object, and the detecting means is configured to detect the detected light of the detected object. By detecting a decrease in the output intensity of the light receiving means based on the attenuation of the illumination light due to the contact with the light guide member, the coordinates of the contact position on the surface of the light guide member in the detected body can be obtained.

すなわち、特許文献２のタッチパネルにおいては、受光手段の受光量を０に維持した状態において、被検出体の存在による散乱光の受光ピークを検知するものとなっていた。この結果、受光手段は光源の照射範囲外に配置されなければ、受光手段の受光量を０に維持することができず、また、被検出体による散乱光の受光量は微小であるので、受光手段から遠方での被検出体の接触検出においては信号品質が低下し、大型タッチパネルへの適用は困難であるという問題点を有していた。   That is, in the touch panel of Patent Document 2, the light reception peak of scattered light due to the presence of the detection target is detected in a state where the light reception amount of the light receiving means is maintained at zero. As a result, if the light receiving means is not arranged outside the irradiation range of the light source, the amount of light received by the light receiving means cannot be maintained at 0, and the amount of scattered light received by the detected object is very small. In the contact detection of the object to be detected at a distance from the means, the signal quality is lowered, and it is difficult to apply to a large touch panel.

そこで、本発明では、受光手段は、被検出体の導光部材への接触による照明光の例えば散乱又は吸収等の減衰に基づく受光手段の出力強度の減少を検出して、該被検出体における導光部材の表面への接触位置の座標を求める。   Therefore, in the present invention, the light receiving means detects a decrease in output intensity of the light receiving means based on attenuation of illumination light, for example, scattering or absorption due to contact of the detected object with the light guide member, and The coordinates of the contact position on the surface of the light guide member are obtained.

すなわち、本発明では、特許文献２に対して発想の転換を図り、特許文献２では、被検出体の存在による散乱光の受光ピークを検知するのに対して、本発明では、受光手段に一定量の受光量を与えた状態で、被検出体の存在による照明光の減衰に基づいて受光手段における出力強度の減少を検知するようになっている。   That is, in the present invention, the concept is changed with respect to Patent Document 2, and in Patent Document 2, the light receiving peak of scattered light due to the presence of the detected object is detected, whereas in the present invention, the light receiving means is fixed. In the state where the amount of received light is given, a decrease in the output intensity of the light receiving means is detected based on the attenuation of the illumination light due to the presence of the detected object.

この結果、受光手段は照明光の照射範囲内に設けられているので、受光手段には絶えず一定の受光量が与えられており、その状態で受光手段から遠方での被検出体の接触による例えば散乱又は吸収等の光減衰により、その一定の受光量に強度低下が生じる。このため、この強度低下を検知することにより、検出手段にて被検出体における導光部材の表面への接触位置の座標を求めることができる。したがって、導光部材を使用する光学式の座標入力装置において、大型タッチパネルに適用した場合においても、死角を発生することなく、指等の被検出体の座標位置を検出し得る座標入力装置を提供することができる。   As a result, since the light receiving means is provided within the illumination light irradiation range, the light receiving means is constantly given a constant amount of received light. In this state, for example, by contact of the detected object far away from the light receiving means. Due to light attenuation such as scattering or absorption, a decrease in intensity occurs in the certain amount of received light. For this reason, by detecting this decrease in strength, the coordinates of the contact position of the detected body on the surface of the light guide member can be obtained by the detecting means. Therefore, in an optical coordinate input device using a light guide member, even when applied to a large touch panel, a coordinate input device capable of detecting the coordinate position of a detected object such as a finger without generating a blind spot is provided. can do.

また、このような座標入力装置において、三角測量法を用いて被検出体の接触位置を検出するときに、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置を提供することができる。   In addition, in such a coordinate input device, a coordinate input device that can suppress a decrease in detection accuracy in a region where position detection is difficult when the contact position of the detected object is detected using triangulation is provided. can do.

本発明の座標入力システムは、上記課題を解決するために、前記記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示パネルを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a coordinate input system according to the present invention is a coordinate input system including the coordinate input device described above, and includes an image display panel.

上記の発明によれば、座標入力装置を、画像表示パネルの画像を見ながらタッチペン又は指にて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、三角測量法を用いて被検出体の接触位置を検出する場合に、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置を備えた座標入力システムを提供することができる。   According to said invention, a coordinate input device can be functioned as a touchscreen which inputs with a touch pen or a finger, seeing the image of an image display panel. Accordingly, it is possible to provide a coordinate input system including a coordinate input device that can suppress a decrease in detection accuracy in a region where position detection is difficult when the contact position of a detection object is detected using triangulation. Can do.

本発明の座標入力装置は、以上のように、受光手段は少なくとも３つ設けられていると共に、上記被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって上記接触位置の座標を求めるかを選択する選択手段が設けられているものである。   As described above, the coordinate input device of the present invention is provided with at least three light receiving means, and based on the output from the light receiving means based on the contact position of the detected body to the surface of the light guide member. The selection means is provided for selecting whether the coordinates of the contact position are obtained by the output of any two light receiving means.

本発明の座標入力システムは、以上のように、前記記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示パネルを備えているものである。   As described above, the coordinate input system of the present invention is a coordinate input system including the coordinate input device described above, and includes an image display panel.

本発明の座標入力装置の座標入力方法は、以上のように、被検出体における導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって上記接触位置の座標を求めるかを選択する方法である。   As described above, the coordinate input method of the coordinate input device according to the present invention is based on the output of any two light receiving means based on the output from the light receiving means based on the contact position of the detected object to the surface of the light guide member. This is a method for selecting whether to obtain the coordinates of the contact position.

それゆえ、三角測量法を用いて被検出体の接触位置を検出する場合に、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置、座標入力システム及び座標入力装置の座標入力方法を提供するという効果を奏する。   Therefore, when detecting the contact position of the detected object using the triangulation method, a coordinate input device, a coordinate input system, and a coordinate input device that can suppress a decrease in detection accuracy in a region where position detection is difficult are described. There is an effect that a coordinate input method is provided.

本発明における座標入力装置、及び座標入力システムの実施の一形態を示すものであって、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置の構成を示す平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a top view which shows one Embodiment of the coordinate input device in this invention, and a coordinate input system, Comprising: It is a top view which shows the structure of the coordinate input device which can suppress the fall of the detection accuracy in the area | region where position detection becomes difficult. is there. 上記座標入力装置を備えた座標入力システムの全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the coordinate input system provided with the said coordinate input device. 上記座標入力システムの全体構成を示すものであって、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。It shows the whole structure of the said coordinate input system, Comprising: It is AA arrow sectional drawing of FIG. 上記座標入力装置のタッチペンにおける上面の筐体を取り外して示す平面図である。It is a top view which removes and shows the housing | casing of the upper surface in the touch pen of the said coordinate input device. 上記タッチペンの先端に設けられた光散乱部材の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light-scattering member provided in the front-end | tip of the said touch pen. （ａ）は上記座標入力装置における撮像ユニットでの撮像状況を示す斜視図であり、（ｂ）は上記撮像ユニットの撮像素子での像を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows the imaging condition in the imaging unit in the said coordinate input device, (b) is a top view which shows the image in the image pick-up element of the said imaging unit. 上記座標入力装置における各分割領域での接触位置における撮像ユニットの選択方法を示す平面図である。It is a top view which shows the selection method of the imaging unit in the contact position in each division area in the said coordinate input device. 上記座標入力装置における各分割領域での接触位置における撮像ユニットの出力強度及び選択方法を示す図である。It is a figure which shows the output intensity | strength of the imaging unit in the contact position in each division area in the said coordinate input device, and the selection method. 本発明における座標入力装置及び座標入力システムの他の実施の形態を示すものであって、座標入力装置を備えた座標入力システムの全体構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an overall configuration of a coordinate input system including a coordinate input device according to another embodiment of the coordinate input device and the coordinate input system of the present invention. 上記座標入力システムの全体構成を示すものであって、図９のＢ−Ｂ線矢視断面図である。It shows the whole structure of the said coordinate input system, Comprising: It is the BB arrow sectional drawing of FIG. （ａ）は指が導光板に接触されていないときの撮像素子の出力像を示す平面図であり、（ｂ）は指が導光板に接触されたときの撮像素子の出力像を示す平面図である。(A) is a top view which shows the output image of an image pick-up element when a finger is not contacting the light guide plate, (b) is a top view which shows the output image of an image pick-up element when a finger is contacted to the light guide plate It is. （ａ）は上記座標入力装置における撮像ユニットでの撮像状況を示す斜視図であり、（ｂ）は上記撮像ユニットの撮像素子での像を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows the imaging condition in the imaging unit in the said coordinate input device, (b) is a top view which shows the image in the image pick-up element of the said imaging unit. 上記撮像ユニットを３つ以上備えた座標入力装置を示す平面図である。It is a top view which shows the coordinate input device provided with three or more said imaging units. 従来の座標入力装置としてのタッチパネル装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the touchscreen apparatus as a conventional coordinate input device. （ａ）は従来の他の座標入力装置としてのタッチパネルの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は上記タッチパネルの要部の構成を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows the structure of the touchscreen as another conventional coordinate input device, (b) is a top view which shows the structure of the principal part of the said touchscreen. （ａ）は上記従来の座標入力装置としての位置検出装置の検出原理を示す平面図であり、（ｂ）は上記位置検出装置における受光素子の光信号を示す波形図である。(A) is a top view which shows the detection principle of the position detection apparatus as the said conventional coordinate input device, (b) is a wave form diagram which shows the optical signal of the light receiving element in the said position detection apparatus. 従来のさらに他の座標入力装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the further another conventional coordinate input device.

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。 [Embodiment 1]
One embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS.

（座標入力システムの構成）
本実施の形態の座標入力装置を備えた座標入力システムの構成について、図２に基づいて説明する。図２は、上記座標入力システムの構成を示す斜視図である。 (Configuration of coordinate input system)
A configuration of a coordinate input system including the coordinate input device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the coordinate input system.

本実施の形態の座標入力システム１は、図２に示すように、画像表示パネルとしての液晶表示パネル２と、この液晶表示パネル２の上側に設けられた座標入力装置３Ａとを備えている。   As shown in FIG. 2, the coordinate input system 1 of the present embodiment includes a liquid crystal display panel 2 as an image display panel, and a coordinate input device 3 </ b> A provided on the upper side of the liquid crystal display panel 2.

上記液晶表示パネル２は、一対の図示しない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行う。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 (not shown), and each substrate is provided with at least various electrodes for changing the orientation of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage. . Then, by changing the orientation of the liquid crystal molecules by applying a voltage, the amount of light transmitted through the liquid crystal layer of each pixel is adjusted to perform a desired display. As the configuration of the liquid crystal display panel 2, a conventionally known liquid crystal display panel can be used.

上記座標入力システム１では、液晶表示パネル２に表示された画面を見ながら、液晶表示パネル２の上側に設けられた座標入力装置３Ａの後述する導光板１０上に被検出体及び発光ペンとしての例えばタッチペン４０を接触させることにより、そのタッチペン４０における接触位置の座標が特定され、所望のデータ入力ができるようになっている。   In the coordinate input system 1, while viewing the screen displayed on the liquid crystal display panel 2, the coordinate input device 3 </ b> A provided on the upper side of the liquid crystal display panel 2 has a detection object and a light emitting pen on a light guide plate 10 described later. For example, by bringing the touch pen 40 into contact, the coordinates of the contact position on the touch pen 40 are specified, and desired data can be input.

（座標入力装置の構成）
次に、上記座標入力システム１に備えられた座標入力装置３Ａの構成について、前記図２、及び図３に基づいて以下に詳述する。図３は、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。 (Configuration of coordinate input device)
Next, the configuration of the coordinate input device 3A provided in the coordinate input system 1 will be described in detail below based on FIG. 2 and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

上記座標入力装置３Ａは、図３に示すように、四角形の透明の導光部材としての導光板１０と、導光板１０の一辺の両端にそれぞれ配設された受光手段としての撮像ユニット２０・３０と、導光板１０に接触される被検出体としてのタッチペン４０とを有している。   As shown in FIG. 3, the coordinate input device 3 </ b> A includes a light guide plate 10 as a rectangular transparent light guide member, and imaging units 20 and 30 as light receiving means disposed on both ends of one side of the light guide plate 10. And a touch pen 40 as a detected body that is in contact with the light guide plate 10.

導光板１０は、透光性材料からなる一枚の平板からなっており、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１０の大きさは、液晶表示パネルと略同じ大きさの四角形つまり方形となっている。詳細には、図２に示すように、撮像ユニット２０・３０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いる。これにより、撮像ユニット２０・３０の少なくとも一部分を、導光板１０の背面側に配設することができる。この結果、座標入力装置３Ａのタッチペン４０における導光板１０への接触面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、座標入力装置３Ａのコンパクトサイズの実現に寄与している。   The light guide plate 10 is made of a single 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. The size of the light guide plate 10 is a quadrangle, that is, a square, which is substantially the same size as the liquid crystal display panel. Specifically, as shown in FIG. 2, one side where the imaging units 20 and 30 are disposed is configured to be larger than the liquid crystal display panel 2. Accordingly, at least a part of the imaging units 20 and 30 can be disposed on the back side of the light guide plate 10. As a result, an increase in the size of the coordinate input device 3A in the direction extending along the contact surface to the light guide plate 10 in the touch pen 40 is suppressed, which contributes to the realization of the compact size of the coordinate input device 3A.

また、導光板１０における撮像ユニット２０・３０を配設する２箇所の隅角部には、凹型の円錐面状の光路変換部としての切り欠き１１がそれぞれ形成されている。この切り欠き１１の円錐面と導光板１０背面とがなす角度（図３に示すγ）は、４５度以下であり、３０度又は４５度が選ばれる。円錐面状の切り欠き１１にはミラーコーティング１１ａが施されている。これにより、図３に示すように、導光板１０の内部を伝搬して切り欠き１１に至った光の光路を、切り欠き１１によって導光板１０の下方、つまり導光板１０の背面に向けて変化させる。尚、ミラーコーティング１１ａが無くても、切り欠き１１の円錐面によって、光路を導光板１０の下方に変化させることが可能である。すなわち、導光板１０は、完全な四角形である必要はなく、上述のように、角が切り欠かれていたり、又は角が曲面加工されていたりする等の実質的な四角形であってよい。   In addition, notches 11 as concave conical surface light path conversion portions are formed at two corners of the light guide plate 10 where the imaging units 20 and 30 are disposed. The angle (γ shown in FIG. 3) formed by the conical surface of the notch 11 and the back surface of the light guide plate 10 is 45 degrees or less, and 30 degrees or 45 degrees is selected. The conical notch 11 is provided with a mirror coating 11a. As a result, as shown in FIG. 3, the optical path of light propagating through the inside of the light guide plate 10 to the notch 11 is changed by the notch 11 below the light guide plate 10, that is, toward the back surface of the light guide plate 10. Let Even without the mirror coating 11 a, the optical path can be changed below the light guide plate 10 by the conical surface of the notch 11. That is, the light guide plate 10 does not have to be a perfect quadrangle, and may be a substantial quadrangle such that corners are notched or corners are curved as described above.

また、本実施の形態では、光変換部材を導光板１０の隅角部の切り欠き１１として設けたため、導光板１０から光変換部材が突出するのを回避している。   In this embodiment, since the light conversion member is provided as the notch 11 in the corner portion of the light guide plate 10, the light conversion member is prevented from protruding from the light guide plate 10.

導光板１０の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられる。本実施の形態では、厚さ例えば２ｍｍとなっている。導光板１０の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネート又はガラスでもよい。また導光板１０の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられるが、これより厚くてもよい。また、導光板１０の四角形の大きさは、例えば約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。   The thickness of the light guide plate 10 is mainly 1 to 3 mm. In the present embodiment, the thickness is, for example, 2 mm. As a material of the light guide plate 10, for example, acrylic is used, and polycarbonate or glass may be used. Further, the thickness of the light guide plate 10 is mainly 1 to 3 mm, but may be thicker than this. Further, the size of the quadrilateral of the light guide plate 10 can be, for example, about 1 m square, but is not limited thereto.

撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の円錐面状の切り欠き１１の直下に配置されている。つまり、撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。また、撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の表面よりも上方には突出していない。   The imaging units 20 and 30 are arranged immediately below the conical cutout 11 of the light guide plate 10. In other words, the imaging units 20 and 30 are disposed at two locations separated from each other at the end of the light guide plate 10. In addition, the imaging units 20 and 30 do not protrude above the surface of the light guide plate 10.

上記撮像ユニット２０は、レンズ２１と可視光カットフィルタ２２と撮像素子２３とを有している。また、撮像ユニット３０も、同様に、レンズ３１と可視光カットフィルタ３２と撮像素子３３とを有している。撮像素子２３・３３の受光面は、それぞれ、導光板１０の表面と平行であるように配設されている。   The imaging unit 20 includes a lens 21, a visible light cut filter 22, and an imaging element 23. Similarly, the imaging unit 30 includes a lens 31, a visible light cut filter 32, and an imaging element 33. The light receiving surfaces of the image sensors 23 and 33 are arranged so as to be parallel to the surface of the light guide plate 10.

撮像ユニット２０・３０は、導光板１０に接続されており、導光板１０を伝搬しない光は撮像素子２３・３３に結合しない構造になっている。   The imaging units 20 and 30 are connected to the light guide plate 10 and have a structure in which light that does not propagate through the light guide plate 10 is not coupled to the imaging elements 23 and 33.

尚、本実施の形態では、切り欠き１１が円錐面状に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、双曲面状又は多角面状に構成されていてもよい。   In the present embodiment, the notch 11 is formed in a conical surface shape, but the present invention is not limited to this, and may be formed in a hyperboloid shape or a polygonal surface shape.

（タッチペンの構成）
次に、本実施の形態のタッチペンの構成について、図４及び図５に基づいて説明する。図４は、本実施の形態のタッチペン４０の構成を示す平面図である。尚、図４においては、説明の便宜上、筐体の一部を取り外して、内部構造を露出させている。また、図５は、タッチペンの先端に設けられた光散乱部材の構成を示す断面図である。 (Configuration of touch pen)
Next, the structure of the touch pen of this Embodiment is demonstrated based on FIG.4 and FIG.5. FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the touch pen 40 of the present embodiment. In FIG. 4, for convenience of explanation, a part of the housing is removed to expose the internal structure. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the light scattering member provided at the tip of the touch pen.

上記タッチペン４０は、いわゆるタッチペン又はスタイラスペンと呼ばれる操作用具である。   The touch pen 40 is an operation tool called a so-called touch pen or stylus pen.

タッチペン４０は、図４に示すように、外形となる筐体４１の内部に、光を出射する発光素子４２ａと、該発光素子４２ａから発光された光をタッチペン４０の先端から導光板１０へ導入させる導入部４２ｂとを有する発光部４２と、電源装置４３と、制御装置４４とを格納している。そして、タッチペン４０の光出射先端側には、光を拡散させる光散乱部材４５が導入部４２ｂに固定されて取り付けられている。   As shown in FIG. 4, the touch pen 40 introduces light into the light guide plate 10 from the tip of the touch pen 40 into the light emitting element 42 a that emits light and the light emitted from the light emitting element 42 a inside the housing 41 that forms the outer shape. The light-emitting part 42 which has the introduction part 42b to make, the power supply device 43, and the control apparatus 44 are stored. A light scattering member 45 that diffuses light is fixedly attached to the introduction portion 42b on the light emitting tip side of the touch pen 40.

この光散乱部材４５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、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、又は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、座標入力装置３Ａの導光板１０にタッチペン４０の先端つまり光散乱部材４５を接触させて用いる場合に、導光板１０表面を傷付けることなく、かつ、接触によって僅かに接触部分が変形して導光板１０表面との接触面積を大きくすることができる。この結果、図５に示すように、導光板１０表面に導入される光量を多くすることができる。すなわち、導光板１０の内部における深さ方向に対して複数の放射状の方向に、タッチペン４０からの光を入射させることができるようになっている。   The light scattering member 45 is made of a resin containing a light diffusing material. Glass beads can be used as the light diffusion material. Moreover, as said resin, fluororesins, such as polytetrafluoroethylene, or a silicon rubber can be used, for example, and it is preferable to have elasticity. By using the elastic material, when the tip of the touch pen 40, that is, the light scattering member 45 is used in contact with the light guide plate 10 of the coordinate input device 3A, the surface of the light guide plate 10 is not damaged and the contact portion is slightly touched by the contact. Can be deformed to increase the contact area with the surface of the light guide plate 10. As a result, as shown in FIG. 5, the amount of light introduced to the surface of the light guide plate 10 can be increased. That is, light from the touch pen 40 can be incident in a plurality of radial directions with respect to the depth direction inside the light guide plate 10.

光散乱部材４５の光出射面は、図５に示すように、曲面を有している。すなわち、光散乱部材４５は概ね半球体であり、直径が例えば２．５〜５．５ｍｍとなっている。直径が２．５よりも小さいと、十分に拡散した光を形成することができない虞がある。また、光散乱部材４５を座標入力装置３Ａの導光板１０に接触させて用いる場合に、十分な接触面積を確保することができる光が十分に導光板１０表面に導入されない虞がある。一方、直径が５．５ｍｍを超える場合、拡散光が拡がり過ぎて正確な位置検出を行うことが困難になる虞がある。また、光散乱部材４５を座標入力装置３Ａの導光板１０に接触させる場合に、接触面積が広すぎることから摩擦抵抗が大きくなりすぎて操作性を損なう虞がある。この結果、直径を２．５〜５．５ｍｍとすれば、光を効率よく拡散させることができつつ、位置座標を精度よく検出することができる。また、滑らかな書き味つまりタッチ感を実現することができる。尚、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、タッチペン４０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よい。   The light emitting surface of the light scattering member 45 has a curved surface as shown in FIG. That is, the light scattering member 45 is generally hemispherical and has a diameter of, for example, 2.5 to 5.5 mm. When the diameter is smaller than 2.5, there is a possibility that the sufficiently diffused light cannot be formed. Further, when the light scattering member 45 is used while being in contact with the light guide plate 10 of the coordinate input device 3A, there is a possibility that light that can ensure a sufficient contact area is not sufficiently introduced to the surface of the light guide plate 10. On the other hand, when the diameter exceeds 5.5 mm, the diffused light may be excessively spread and it may be difficult to perform accurate position detection. Further, when the light scattering member 45 is brought into contact with the light guide plate 10 of the coordinate input device 3A, since the contact area is too large, there is a possibility that the frictional resistance becomes too large and the operability is impaired. As a result, if the diameter is 2.5 to 5.5 mm, the position coordinates can be detected with high accuracy while light can be diffused efficiently. In addition, a smooth writing taste, that is, a touch feeling can be realized. 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 most distal end portion of the touch pen 40 and the region that surrounds the region.

さらに、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よい。この微細な凹凸形状によって、光を拡散させることができる。また、光散乱部材４５を座標入力装置３Ａの導光板１０に接触させて用いる場合、この微細な凹凸形状によって導光板１０との接触面積が減少し、摺動させたときの摩擦力が低減するので、滑らかな書き味つまりタッチ感を実現することができる。尚、このように、微細な凹凸形状を設ける態様の場合は、光散乱部材４５に光拡散材料を含めることなく樹脂単体で構成し、該樹脂における導光板１０との対向領域に微細な凹凸形状を設けることによっても、光拡散効果を奏することができる。換言すれば、光拡散材料を含めるのに加えて微細な凹凸形状を形成すれば、光拡散効果をより高めることができる。微細な凹凸形状は、型成形によって形成することができるが、この方法に限定されるものでない。尚、微細な凹凸形状を設けることにより導光板１０との接触面積が減少するが、それによる導入光量の減少は５％程度であるため、位置座標の検出に大きな影響は与えない。   Further, the curved surface may be provided with a fine uneven shape on the surface. Light can be diffused by this fine uneven shape. Further, when the light scattering member 45 is used in contact with the light guide plate 10 of the coordinate input device 3A, the fine uneven shape reduces the contact area with the light guide plate 10 and reduces the frictional force when sliding. Therefore, a smooth writing taste, that is, a touch feeling can be realized. In addition, in the case of a mode in which a fine concavo-convex shape is provided in this way, the light scattering member 45 is configured by a single resin without including a light diffusing material, and the fine concavo-convex shape in the region facing the light guide plate 10 in the resin is provided. By providing the light diffusion effect, a light diffusion effect can be achieved. In other words, if a fine uneven shape is formed in addition to including the light diffusion material, the light diffusion effect can be further enhanced. The fine uneven shape can be formed by molding, but is not limited to this method. Although the contact area with the light guide plate 10 is reduced by providing a fine concavo-convex shape, the reduction in the amount of introduced light is about 5%, so that the position coordinate detection is not greatly affected.

また、光散乱部材４５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。光散乱部材４５がポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂によって構成されている場合には不要であるが、光散乱部材４５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等のフッ素樹脂を光散乱部材４５の光出射面にコーティングする加工が挙げられる。   Further, the light emitting surface of the light scattering member 45 is preferably subjected to wear resistance processing. This is unnecessary when the light scattering member 45 is made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, but when the light scattering member 45 itself is made of another material that is not excellent in wear resistance. It is effective to subject the light emitting surface to wear-resistant processing. Although there is no restriction | limiting in particular with an abrasion-resistant process, For example, the process which coats fluororesins, such as polytetrafluoroethylene, on the light-projection surface of the light-scattering member 45 is mentioned.

さらに、この光散乱部材４５は、タッチペン４０に対して着脱可能に構成されている。これにより、光散乱部材４５が何らかの理由で損傷した場合又は経時劣化した場合であっても、光散乱部材４５を交換するだけでタッチペン４０の使用を継続することができる。また、タッチペン４０自体を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。さらに、着脱可能であるために、光散乱部材４５が取り付けられる側の部材である導入部４２ｂには、光散乱部材４５と接触する部分に、溝構造、咬合する構造、又は嵌め合う構造を設ける一方、光散乱部材４５には、その構造に合う構造を設けておくことが好ましい。尚、本実施の形態では、導入部４２ｂに光散乱部材４５を取り付ける態様となっている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、筐体４１に光散乱部材４５を取り付ける態様であってもよく、他の態様であってもよい。   Further, the light scattering member 45 is configured to be detachable from the touch pen 40. Thereby, even if the light scattering member 45 is damaged for some reason or is deteriorated with time, the use of the touch pen 40 can be continued only by replacing the light scattering member 45. Moreover, compared with the structure which replace | exchanges touch pen 40 itself, use can be continued at low cost. Further, since it is detachable, the introduction portion 42b, which is a member to which the light scattering member 45 is attached, is provided with a groove structure, an occlusal structure, or a fitting structure at a portion in contact with the light scattering member 45. On the other hand, the light scattering member 45 is preferably provided with a structure that matches the structure. In the present embodiment, the light scattering member 45 is attached to the introduction portion 42b. However, the present invention is not limited to this, and may be an aspect in which the light scattering member 45 is attached to the housing 41, or another aspect.

上記発光素子４２ａは、例えば赤外光等の光を発するＬＥＤ（light emitting diode）又はＬＤ（laser diode）を用いることができる。尚、ＬＥＤ又はＬＤは、１つのタッチペン４０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。   As the light emitting element 42a, for example, an LED (light emitting diode) or an LD (laser diode) emitting light such as infrared light can be used. Note that the number of LEDs or LDs is not limited to one provided for one touch pen 40, and a plurality of LEDs or LDs may be mounted.

上記電源装置４３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 43 may be configured to include a battery, for example, or may be configured to be rechargeable.

上記制御装置４４は、発光素子４２ａの発光を制御する。例えば、発光素子４２ａが導光板１０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 44 controls light emission of the light emitting element 42a. For example, a mechanism that emits light only when the light emitting element 42a contacts the light guide plate 10 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.

上記構成のタッチペン４０では、電源装置４３から電源を受けた発光素子４２ａは所定波長の光を発光する。この発光素子４２ａから発光された光は、導入部４２ｂを経て光散乱部材４５に入射し、該光散乱部材４５の光拡散材料及び上記微細な凹凸形状によって乱反射する。そして、光散乱部材４５の光出射面から拡散光となって出射される。   In the touch pen 40 configured as described above, the light emitting element 42a that receives power from the power supply device 43 emits light of a predetermined wavelength. The light emitted from the light emitting element 42a enters the light scattering member 45 through the introducing portion 42b, and is irregularly reflected by the light diffusing material of the light scattering member 45 and the fine uneven shape. Then, the light is emitted as diffused light from the light emitting surface of the light scattering member 45.

以上のように、タッチペン４０には、光を出射する発光部４２が設けられており、ペン先から光が拡散放射される構成となっている。したがって、タッチペン４０のペン先が導光板１０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１０に結合して、導光板１０内を伝搬する。タッチペン４０は、ペン先から光を拡散放射するため、導光板１０に結合した光は、導光板１０内を拡散放射しながら導光伝搬される。   As described above, the touch pen 40 is provided with the light emitting unit 42 that emits light, and the light is diffused and emitted from the pen tip. Therefore, when the pen tip of the touch pen 40 contacts the light guide plate 10, part of the infrared light emitted from the pen tip is coupled to the light guide plate 10 and propagates through the light guide plate 10. Since the touch pen 40 diffuses and emits light from the pen tip, the light coupled to the light guide plate 10 is guided and propagated through the light guide plate 10 while diffusing and radiating.

そして、図３に示すように、導光板１０の内部を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂは、切り欠き１１を介して撮像ユニット２０・３０にそれぞれ入射する。撮像ユニット２０・３０では、撮像素子１３から得られる各画像から、タッチペン４０が接触した箇所における導光板１０の二次元平面内での撮像ユニット２０・３０とのなす角度を求める。これにより、以下に述べる２次元座標の算出原理に基づいて、二次元平面内での位置座標を精度よく求めることができる。   As shown in FIG. 3, the propagation lights 10 a and 10 b propagating through the light guide plate 10 enter the imaging units 20 and 30 through the notches 11, respectively. In the imaging units 20 and 30, an angle formed with the imaging units 20 and 30 in the two-dimensional plane of the light guide plate 10 at a location where the touch pen 40 contacts is obtained from each image obtained from the imaging element 13. Thereby, based on the calculation principle of the two-dimensional coordinate described below, the position coordinate in the two-dimensional plane can be obtained with high accuracy.

（２次元座標位置の算出）
上述のようにして求めた、タッチペン４０が接触した箇所における導光板１０の二次元平面内での撮像ユニット２０・３０とのなす角度を用いて、タッチペン４０が接触した箇所における２次元座標位置の算出方法について、前記図２及び図３、並びに図６（ａ）（ｂ）に基づいて、以下に説明する。図６（ａ）は座標入力装置３Ａにおける撮像ユニット２０での撮像状況を示す斜視図であり、図６（ｂ）は撮像ユニット２０の撮像素子２３での像を示す平面図である。 (Calculation of 2D coordinate position)
Using the angle formed with the imaging units 20 and 30 in the two-dimensional plane of the light guide plate 10 at the location where the touch pen 40 comes into contact, the two-dimensional coordinate position at the location where the touch pen 40 comes into contact is obtained. The calculation method will be described below based on FIGS. 2 and 3 and FIGS. 6 (a) and 6 (b). FIG. 6A is a perspective view showing an imaging state in the imaging unit 20 in the coordinate input device 3A, and FIG. 6B is a plan view showing an image on the imaging element 23 of the imaging unit 20. FIG.

図３に示すように、まず、タッチペン４０のペン先が座標入力装置３Ａにおける導光板１０の表面に接触したとき、タッチペン４０から放射される赤外光の一部が屈折率Ｎの導光板１０内に入射する。この入射光のうち、導光板１０内の伝搬角θＰ が、
ｓｉｎ（９０°−θＰ ）＞１／Ｎ
に示す条件を満たす光束は、導光板１０内に閉じ込められ、導光板１０の表面、及び裏面での反射を繰り返し、導光板１０内を進行する。 As shown in FIG. 3, first, when the pen tip of the touch pen 40 contacts the surface of the light guide plate 10 in the coordinate input device 3 </ b> A, a part of the infrared light emitted from the touch pen 40 has a refractive index N. Incident in. Of this incident light, the propagation angle θ P in the light guide plate 10 is
sin (90 ° −θ P )> 1 / N
The light flux that satisfies the conditions shown in FIG. 5 is confined in the light guide plate 10, and is repeatedly reflected on the front and back surfaces of the light guide plate 10, and travels in the light guide plate 10.

ここで、図２に示すように、タッチペン４０から発せられた赤外光はペン先を中心にして導光板１０の２次元平面に対して放射状に拡散され、導光板１０内を伝搬する。そして、その光束のうちの一部における伝搬光１０ａ・１０ｂは、円錐面状の切り欠き１１の端面にも導かれ、該端面の反射光が撮像ユニット２０・３０にて受光される。具体的には、切り欠き１１の端面の反射光は、レンズ２１・３１にて集光され、続いて、可視光カットフィルタ２２・３２を通って、最後に撮像素子２３・３３に受光される。可視光カットフィルタ２２・３２は、タッチペン４０から放射される波長帯の光を透過し、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２２・３２により、太陽光や、液晶表示パネル用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。   Here, as shown in FIG. 2, the infrared light emitted from the touch pen 40 is diffused radially with respect to the two-dimensional plane of the light guide plate 10 around the pen tip and propagates in the light guide plate 10. The propagating lights 10a and 10b in a part of the luminous flux are also guided to the end face of the conical cutout 11, and the reflected light of the end face is received by the imaging units 20 and 30. Specifically, the reflected light on the end face of the notch 11 is collected by the lenses 21 and 31, and then passes through the visible light cut filters 22 and 32 and finally received by the image sensors 23 and 33. . The visible light cut filters 22 and 32 transmit light in the wavelength band emitted from the touch pen 40 and play a role of blocking light in other wavelength bands. Visible light cut filters 22 and 32 block stray light such as sunlight and backlight light for a liquid crystal display panel, thereby increasing the SN ratio.

次に、撮像ユニット２０・３０の処理について、図６（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。尚、図６（ａ）（ｂ）においては、撮像ユニット２０についてのみ説明するが、撮像ユニット３０においても同様の処理が行われる。   Next, the processing of the imaging units 20 and 30 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B, only the imaging unit 20 will be described, but the same processing is performed in the imaging unit 30 as well.

図２及び図６（ａ）に示すように、撮像ユニット２０・３０に入射した光は、レンズ２１・３１を経て、撮像素子２３・３３に線状の像２５を形成する。線状の像２５の位置はタッチペン４０の位置によって変化し、撮像ユニットの取得画像を分析することにより、伝搬光１０ａ・１０ｂと導光板１０の一辺とがなす角度α・βがそれぞれ求められ。そして、この角度α・βにより、三角測量法を用いて発光源となるペン先が接した点の位置座標が求められる。   As shown in FIG. 2 and FIG. 6A, the light incident on the imaging units 20 and 30 passes through the lenses 21 and 31 to form a linear image 25 on the imaging elements 23 and 33. The position of the linear image 25 changes depending on the position of the touch pen 40, and the angles α and β formed by the propagation light 10a and 10b and one side of the light guide plate 10 are obtained by analyzing the acquired image of the imaging unit. Then, with the angles α and β, the position coordinates of the point where the pen tip serving as the light emission source is in contact with each other can be obtained using the triangulation method.

詳細には、図６（ａ）において、タッチペン４０が点Ｐ１ の位置にあるとき、図６（ｂ）にも示すように、線状の像２５が形成される。また、このタッチペン４０が点Ｐ２ の位置に移動したとき、線状の像２７が形成される。 Specifically, in FIG. 6 (a), the case where the touch pen 40 is in the position of point P 1, as shown in FIG. 6 (b), the linear image 25 is formed. Also, the touch pen 40 when moved to the position of the point P 2, the image 27 of the line shape is formed.

光を照射している状態にあるタッチペン４０のペン先が導光板１０に接触していないとき、撮像素子２３の取得画像には何も現れない。一方、発光部４２から光を照射している状態にあるタッチペン４０のペン先が導光板１０に接触して赤外光が導光板１０に結合すると、その光束のうちの一部における伝搬光１０ａが撮像素子２３に導かれ、撮像素子２３の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状の像２５が現れる。   When the pen tip of the touch pen 40 in the state of irradiating light is not in contact with the light guide plate 10, nothing appears in the acquired image of the image sensor 23. On the other hand, when the pen tip of the touch pen 40 that is in the state of irradiating light from the light emitting unit 42 contacts the light guide plate 10 and infrared light is coupled to the light guide plate 10, the propagation light 10a in a part of the light flux. Is guided to the image sensor 23, a linear image is formed on the imaging surface of the image sensor 23, and a linear image 25 appears on the acquired image.

図６（ｂ）に示す線状の像２５の位置は、タッチペン４０のペン先における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、線状の像２５は線状の像２７のように変化する。その線状の像２５・２７の軌跡は一点鎖線で示した扇形状２６になる。その扇形の中心と線状の像２５を結ぶ線分の傾き角度α１ ’（円弧の中心を回転中心とする）は、タッチペン４０と撮像素子２３を結ぶ線分と導光板１０の上記或る一辺とがなす角度α１ と同じ角度になる。したがって、撮像素子の取得画像から傾き角度α１ ’が求められ、この傾き角度α１ ’から角度α１ が求められる。同様に、タッチペン４０が点Ｐ２ の位置に移動すると、線状の像２７が形成され、その線状の像２７の傾き角度α２ ’を求めることにより、角度α２ が求められる。 The position of the linear image 25 shown in FIG. 6B changes depending on the position of the contact point at the pen tip of the touch pen 40, and when the position of the contact point of the pen tip is changed, the linear image 25 becomes It changes like a linear image 27. The trajectories of the linear images 25 and 27 have a fan shape 26 indicated by a one-dot chain line. The inclination angle α 1 ′ of the line segment connecting the fan-shaped center and the linear image 25 (with the center of the arc as the rotation center) is the above-described certain value of the light guide plate 10 and the line segment connecting the touch pen 40 and the image sensor 23 The angle is the same as the angle α 1 formed by one side. Therefore, the inclination angle α 1 ′ is obtained from the acquired image of the image sensor, and the angle α 1 is obtained from the inclination angle α 1 ′. Similarly, when the touch pen 40 moves to the position of the point P 2, a linear image 27 is formed, and the angle α 2 is obtained by obtaining the inclination angle α 2 ′ of the linear image 27.

撮像素子２３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、タッチペン４０と撮像素子２３とを結ぶ線分と導光板１０の上記或る一辺とがなす角度βが求められる。   Similarly, for the image sensor 23, 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 touch pen 40 and the image sensor 23 and the certain side of the light guide plate 10 is obtained.

そして、撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔をＬ、撮像素子２３からの画像を読み取り求めた輝点の角度をα、撮像素子２３からの取得画像を読み取り求めた輝点の角度をβとしたとき、輝点の座標（Ｘ、Ｙ）は下記の関係式（１）及び関係式（２）
Ｙ＝ｔａｎα・Ｘ …関係式（１）
Ｙ＝ｔａｎβ・（Ｌ−Ｘ） …関係式（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） …式（３）
Ｙ＝（ｔａｎα・ｔａｎβ）・Ｌ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） …式（４）
と表され、上述のように求めた角度α・βと、予め求めることができる間隔Ｌとにより、ペン先が接触した地点の座標Ｘ・Ｙが求められる。このうち間隔Ｌは撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔であり、固定の値である。角度α・βを求めることにより、ペン入力位置の座標Ｘ・Ｙを求めることができる。 The distance between the image sensor 23 and the image sensor 33 is L, the angle of the bright spot obtained by reading the image from the image sensor 23 is α, and the angle of the bright spot obtained by reading the acquired image from the image sensor 23 is When β is defined, the coordinates (X, Y) of the bright spot are the following relational expressions (1) and (2)
Y = tan α · X (1)
Y = tan β · (L−X) ... Relational expression (2)
Satisfied. Solving this, the coordinates (X, Y) of the bright spot are
X = tan β · L / (tan α + tan β) Equation (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 from the angles α and β obtained as described above and the interval L that can be obtained in advance. Among these, the space | interval L is a space | interval between the image pick-up element 23 and the image pick-up element 33, and is a fixed value. By obtaining the angles α and β, the coordinates X and Y of the pen input position can be obtained.

尚、撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔Ｌとは、レンズ２１の光軸中心とレンズ３１の光軸中心との間の距離である。   The distance L between the image sensor 23 and the image sensor 33 is a distance between the optical axis center of the lens 21 and the optical axis center of the lens 31.

タッチペン４０の位置座標を以上の方法で求めるために、座標入力システム１には、図２に示すように、検出部４を設けている。検出部４は座標入力装置３Ａに設けることができる。   In order to obtain the position coordinates of the touch pen 40 by the above method, the coordinate input system 1 is provided with a detection unit 4 as shown in FIG. The detection unit 4 can be provided in the coordinate input device 3A.

また、以上の方法にて求められたタッチペン４０の位置座標に基づいて、液晶表示パネル２の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、タッチペン４０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の駆動を制御する図示しない制御部が、位置座標検出部で求めた位置座標の情報を取得して、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 touch pen 40 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 touch pen 40. Is possible. For this purpose, a control unit (not shown) that controls driving of the liquid crystal display panel 2 may acquire information on the position coordinates obtained by the position coordinate detection unit and drive the liquid crystal display panel 2 based on the information.

（複数の撮像ユニットの選択）
本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、図１に示すように、被検出体としてのタッチペン４０の接触位置Ｐが導光板１０における受光手段としての撮像ユニット２０・３０の近傍位置の領域Ｓである場合には、検出限界を越えるので、検出精度が低くなる。すなわち、三角測量法での算出において、２つの撮像ユニット２０・３０を結ぶ線に対する少なくとも１個の撮像ユニット２０又は撮像ユニット３０への入射角度が鋭角過ぎる場合には、計算しても誤差が大きくなるので、検出精度が低くなる。 (Selecting multiple imaging units)
In the coordinate input device 3A of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the contact position P of the touch pen 40 as the detection target is a region S in the vicinity of the imaging units 20 and 30 as the light receiving means on the light guide plate 10. In some cases, the detection accuracy is low because the detection limit is exceeded. That is, in the calculation by the triangulation method, if the incident angle to at least one imaging unit 20 or the imaging unit 30 with respect to the line connecting the two imaging units 20 and 30 is too acute, the error is large even if the calculation is performed. Therefore, the detection accuracy is lowered.

この課題を回避すべく、撮像ユニット２０・３０への入射角度が鋭角過ぎるのを防止するために額縁幅を広くしたのでは、装置のコンパクト化を図ることができない。   In order to avoid this problem, if the frame width is increased in order to prevent the incident angle on the imaging units 20 and 30 from being too acute, the apparatus cannot be made compact.

このため、本実施の形態では、このような位置検出が困難となる領域の発生を回避すべく、受光手段を少なくとも３つ設けている。具体的には、図１に示すように、撮像ユニット２０・３０・５０・６０を、方形の導光板１０の隅角部に設けている。このように、撮像ユニット２０・３０・５０・６０を方形の導光板１０の隅角部に設けた場合には、額縁幅が広くなることはない。   For this reason, in this embodiment, at least three light receiving means are provided in order to avoid the occurrence of such a region where position detection is difficult. Specifically, as shown in FIG. 1, the imaging units 20, 30, 50, and 60 are provided at the corners of the rectangular light guide plate 10. As described above, when the imaging units 20, 30, 50, and 60 are provided at the corners of the rectangular light guide plate 10, the frame width does not increase.

しかしながら、このように撮像ユニット２０・３０・５０・６０を４つ設けた場合には、逆に、撮像ユニット２０・３０・５０・６０のうちのいずれの２つの撮像ユニットにおける出力に基づいて、位置検出を行うべきかが問題となる。   However, when four imaging units 20, 30, 50, 60 are provided in this way, conversely, based on the output of any two imaging units of the imaging units 20, 30, 50, 60, The problem is whether to perform position detection.

そこで、本実施の形態では、選択手段として選択部７を設けて、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置Ｐに基づく撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの出力に基づいて、いずれの２つの撮像ユニットの出力によって接触位置Ｐの座標を求めるかを選択するようになっている。   Therefore, in the present embodiment, the selection unit 7 is provided as a selection unit, and based on the output from the imaging units 20, 30, 50, 60 based on the contact position P of the touch pen 40 to the surface of the light guide plate 10, Whether to obtain the coordinates of the contact position P is selected based on the outputs of the two imaging units.

この結果、撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの出力に基づいて２つの撮像ユニットを選択するので、少なくとも３つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０がある場合においても最適な撮像ユニット２０・３０、撮像ユニット２０・５０、撮像ユニット５０・６０、撮像ユニット６０・３０のいずれかを選択することができる。   As a result, since the two imaging units are selected based on the outputs from the imaging units 20, 30, 50, 60, the optimum imaging unit 20,. Even when there are at least three imaging units 20, 30, 50, 60. 30, any one of the imaging units 20 and 50, the imaging units 50 and 60, and the imaging units 60 and 30 can be selected.

したがって、三角測量法を用いてタッチペン４０の接触位置Ｐを検出する場合に、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置３Ａ、及び座標入力方法を提供することができる。   Therefore, when detecting the contact position P of the touch pen 40 using the triangulation method, a coordinate input device 3A and a coordinate input method that can suppress a decrease in detection accuracy in a region where position detection is difficult are provided. Can do.

ここで、選択部７における撮像ユニット２０・３０・５０・６０の選択方法について説明する。ここでは、受光手段は例えば撮像ユニット２０・３０・５０の３つであるとして、図７に基づいて説明する。図７は撮像ユニット２０・３０・５０の選択方法を示す平面図である。   Here, the selection method of the imaging units 20, 30, 50, and 60 in the selection unit 7 will be described. Here, the light receiving means will be described based on FIG. 7 assuming that there are three imaging units 20, 30, and 50, for example. FIG. 7 is a plan view showing a method of selecting the imaging units 20, 30, and 50.

まず、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、導光板１０を複数の領域に分割する。例えば、図７に示すように、導光板１０の縦及び横の半分に分割して、分割領域Ｄ１〜Ｄ４とする。そして、分割領域Ｄ１〜Ｄ４毎に、撮像ユニット２０・３０・５０のうちのいずれの一組の撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０を選択すれば最も精度の高い位置検出ができるかを実測によって決定する。尚、分割領域Ｄ１〜Ｄ４は、必ずしもこれに限らず、より、細かく分割することも可能である。また、本実施の形態では、撮像ユニット３０・５０の組み合わせについては考慮していない。すなわち、撮像ユニット間距離の明確な撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０の組み合わせしか考えていない。ただし、必ずしもこれに限らず、撮像ユニット３０・５０の組み合わせを用いることも可能である。   First, in the coordinate input device 3A of the present embodiment, the light guide plate 10 is divided into a plurality of regions. For example, as shown in FIG. 7, the light guide plate 10 is divided into vertical and horizontal halves to form divided regions D1 to D4. And, for each of the divided areas D1 to D4, if one set of the imaging units 20, 30 or the imaging units 20, 50 among the imaging units 20, 30, 50 is selected, whether the position can be detected with the highest accuracy. Determined by actual measurement. The divided areas D1 to D4 are not necessarily limited to this, and can be divided more finely. In the present embodiment, the combination of the imaging units 30 and 50 is not considered. That is, only the combination of the imaging units 20 and 30 or the imaging units 20 and 50 with a clear distance between the imaging units is considered. However, the present invention is not necessarily limited to this, and a combination of the imaging units 30 and 50 can also be used.

実測の結果、例えば、図８に示す撮像ユニット２０・３０・５０の各出力が得られたとする。ここで、本実施の形態では、撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０の組み合わせのいずれを選択するかの判断基準として、
判断基準１：検出出力の大きい撮像ユニットを選択する。 As a result of the actual measurement, for example, it is assumed that outputs of the imaging units 20, 30, and 50 shown in FIG. Here, in this embodiment, as a criterion for selecting which of the imaging units 20 and 30 or the combination of the imaging units 20 and 50 is selected,
Judgment criterion 1: An imaging unit having a large detection output is selected.

判断基準２：近くの撮像ユニットを選択する。
を用いている。 Judgment criterion 2: Select a nearby imaging unit.
Is used.

したがって、例えば、分割領域Ｄ１の接触位置Ｐ１ では、検出出力の大きい撮像ユニットを選択する判断基準１により撮像ユニット２０・５０を選択する。また、分割領域Ｄ２の接触位置Ｐ２ では、近くの撮像ユニットを選択する判断基準２により撮像ユニット２０・５０を選択する。分割領域Ｄ３の接触位置Ｐ３ では、検出出力の大きい撮像ユニットを選択する判断基準１により撮像ユニット２０・３０を選択する。分割領域Ｄ４の接触位置Ｐ４ では、近くの撮像ユニットを選択する判断基準２により撮像ユニット２０・３０を選択する。 Thus, for example, the contact position P 1 of the divided regions D1, the criterion 1 to select a large imaging unit detection output selecting imaging unit 20 - 50. Further, the contact position P 2 of the divided regions D2, selects the imaging unit 20, 50 by criteria 2 for selecting the nearby imaging unit. In the contact position P 3 of the divided region D3, the criterion 1 to select a large imaging unit detection output selecting imaging unit 20, 30. In the contact position P 4 of the divided regions D4, selects the imaging unit 20, 30 by criteria 2 for selecting the nearby imaging unit.

一方、本実施の形態では、検出限界以内においては、その検出限界以内の角度を示す撮像ユニット２０・３０・５０・６０を採用しないようにしている。具体的には、図１に示すように、２つの撮像ユニット２０・３０間における近傍位置の領域Ｓは、各撮像ユニット２０・３０からの角度が極度の鋭角となるので、検出精度が低くなる。そこで、本実施の形態では、図１に示すように、撮像ユニット２０・３０・５０からの接触位置への視認角度が閾値角度以下であるか否かを判断する判断手段としての判断部５を設けている。そして、判断部５は、閾値角度として例えば１０度を採用しており、撮像ユニット２０・３０では閾値角度１０度以下となる領域Ｓでは、最初から撮像ユニット２０・３０を選択しないように設定し、他の撮像ユニット２０・５０を選択するようにしている。この撮像ユニット２０・５０は、撮像ユニット２０・３０に対して導光板１０の一辺の一端に設けた撮像ユニット２０と、該一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた撮像ユニット５０との組み合わせになっている。これにより、閾値角度１０度以下となる場合に、その撮像ユニット２０・３０を選択することが回避できるようになっている。   On the other hand, in the present embodiment, the imaging units 20, 30, 50, and 60 that indicate angles within the detection limit are not employed within the detection limit. Specifically, as shown in FIG. 1, the region S in the vicinity between the two imaging units 20 and 30 has an extremely acute angle from each imaging unit 20 and 30, and thus the detection accuracy is low. . Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the determination unit 5 as a determination unit that determines whether the viewing angle from the imaging units 20, 30, and 50 to the contact position is equal to or less than the threshold angle is used. Provided. Then, the determination unit 5 adopts, for example, 10 degrees as the threshold angle, and sets the imaging units 20 and 30 not to be selected from the beginning in the region S where the threshold angle is 10 degrees or less in the imaging units 20 and 30. The other imaging units 20 and 50 are selected. The imaging units 20 and 50 include an imaging unit 20 provided at one end of one side of the light guide plate 10 with respect to the imaging units 20 and 30, and an imaging unit 50 provided at at least one end of the side facing the one side. It is a combination. Thereby, when the threshold angle is 10 degrees or less, it is possible to avoid selecting the imaging units 20 and 30.

そして、本実施の形態ではこれら分割領域Ｄ１〜Ｄ４・領域Ｓにおける撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０の組み合わせは、図１に示すように、記憶手段としての記憶部６に記憶されている。   In the present embodiment, the combinations of the imaging units 20 and 30 or the imaging units 20 and 50 in the divided areas D1 to D4 and the area S are stored in the storage unit 6 as a storage unit as shown in FIG. Yes.

したがって、実際のタッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置Ｐを検出する場合には、まず、全ての撮像ユニット２０・３０・５０からの出力に基づいて、おおよその位置を算出する。この場合、２つの座標が得られた場合には、例えばその中間位置をおおよその位置として算出する。そして、求まったおおよその位置が、分割領域Ｄ１〜Ｄ４におけるいずれに属するかを求める。その後、その分割領域Ｄ１〜Ｄ４に基づいて記憶部６に記憶された選択すべき２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０の組み合わせを選択して、タッチペン４０の接触位置Ｐの座標を求める。この結果、その分割領域Ｄ１〜Ｄ４の最適な２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０によるタッチペン４０の接触位置Ｐが求まるので、検出品質の向上を図ることができる。   Therefore, when detecting the contact position P to the surface of the light guide plate 10 in the actual touch pen 40, first, the approximate position is calculated based on the outputs from all the imaging units 20, 30, and 50. In this case, when two coordinates are obtained, for example, the intermediate position is calculated as an approximate position. Then, it is determined to which of the divided areas D1 to D4 the approximate position obtained belongs. Thereafter, based on the divided areas D1 to D4, the two imaging units 20 and 30 or the combination of the imaging units 20 and 50 to be selected stored in the storage unit 6 are selected, and the coordinates of the contact position P of the touch pen 40 are determined. Ask. As a result, the optimum contact position P of the touch pen 40 by the two imaging units 20 and 30 or the imaging units 20 and 50 in the divided areas D1 to D4 is obtained, so that the detection quality can be improved.

このように、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、板状の導光板１０と、導光板１０の内部を伝搬する伝搬光を受光する少なくとも２つの撮像ユニット２０・３０と、導光板１０の表面にタッチペン４０を接触したときの該接触に基づく伝搬光を検知した撮像ユニット２０・３０の出力に基づいて、三角測量法を用いてタッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置の座標を用いて求める検出部４とを備えている。そして、受光手段は、少なくとも３つの撮像ユニット２０・３０・５０が設けられている。また、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置Ｐに基づく撮像ユニット２０・３０・５０からの出力に基づいて、いずれの２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０の出力によって接触位置Ｐの座標を求めるかを選択する選択部７が設けられている。   Thus, in the coordinate input device 3A of the present embodiment, the plate-shaped light guide plate 10, at least two imaging units 20 and 30 that receive the propagation light propagating through the light guide plate 10, and the light guide plate 10 Based on the output of the imaging units 20 and 30 that detect the propagation light based on the touch pen 40 when the surface touches the surface, the coordinates of the contact position of the touch pen 40 on the surface of the light guide plate 10 are calculated using the triangulation method. And a detecting unit 4 to be obtained by using. The light receiving means is provided with at least three imaging units 20, 30 and 50. Further, based on the output from the imaging units 20, 30, 50 based on the contact position P to the surface of the light guide plate 10 in the touch pen 40, contact is made by the output of any two imaging units 20, 30 or imaging units 20, 50. A selection unit 7 for selecting whether to obtain the coordinates of the position P is provided.

また、本実施の形態の座標入力方法は、座標入力装置３Ａを用いた座標入力方法であって、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置Ｐに基づく撮像ユニット２０・３０・５０からの出力に基づいて、いずれの２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０の出力によって接触位置Ｐの座標を求めるかを選択する。   In addition, the coordinate input method according to the present embodiment is a coordinate input method using the coordinate input device 3 </ b> A, and is obtained from the imaging units 20, 30, and 50 based on the contact position P on the surface of the light guide plate 10 in the touch pen 40. Based on the output, it is selected whether the coordinates of the contact position P are to be obtained by the output of any of the two imaging units 20 and 30 or the imaging units 20 and 50.

この結果、撮像ユニット２０・３０・５０からの出力に基づいて２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０を選択するので、少なくとも３つの撮像ユニット２０・３０・５０がある場合においても最適な受光手段を選択することができる。   As a result, since the two imaging units 20, 30 or the imaging units 20, 50 are selected based on the output from the imaging units 20, 30, 50, it is optimal even when there are at least three imaging units 20, 30, 50. A simple light receiving means can be selected.

したがって、三角測量法を用いてタッチペン４０の接触位置Ｐを検出する場合に、位置検出が困難となる領域Ｓでの検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置３Ａ、及び座標入力方法を提供することができる。   Therefore, when detecting the contact position P of the touch pen 40 using the triangulation method, a coordinate input device 3A and a coordinate input method that can suppress a decrease in detection accuracy in the region S where position detection is difficult are provided. be able to.

また、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、板状の導光板１０は、方形に形成されており、少なくとも３つの撮像ユニット２０・３０・５０は、方形の導光板１０の隅角部にそれぞれ設けられ、導光板１０を複数の分割領域Ｄ１〜Ｄ４に分割し、分割領域Ｄ１〜Ｄ４毎に予め実測して求めた選択すべき２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０が記憶された記憶部６を備えている。そして、選択部７は、タッチペン４０における導光板１０の表面への接触位置Ｐに基づく撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０からの出力に基づいて、タッチペン４０の接触位置Ｐがどの分割領域Ｄ１〜Ｄ４に属するかを判断した後、記憶部６に記憶された選択すべき２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０を選択する。   In the coordinate input device 3A of the present embodiment, the plate-shaped light guide plate 10 is formed in a square shape, and at least three image pickup units 20, 30 and 50 are provided at the corners of the square light guide plate 10. Each of the imaging units 20 and 30 to be selected or the imaging units 20 and 50 to be selected is obtained by dividing the light guide plate 10 into a plurality of divided regions D1 to D4 and measuring in advance for each of the divided regions D1 to D4. The storage unit 6 is provided. And the selection part 7 is based on the output from the imaging unit 20 * 30 or imaging unit 20 * 50 based on the contact position P to the surface of the light-guide plate 10 in the touch pen 40, which division area | region the contact position P of the touch pen 40 is. After determining whether it belongs to D1 to D4, the two imaging units 20 and 30 or the imaging units 20 and 50 to be selected stored in the storage unit 6 are selected.

この結果、その分割領域Ｄ１〜Ｄ４の最適な２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０によるタッチペン４０の接触位置Ｐが求まるので、検出品質の向上を図ることができる。   As a result, the optimum contact position P of the touch pen 40 by the two imaging units 20 and 30 or the imaging units 20 and 50 in the divided areas D1 to D4 is obtained, so that the detection quality can be improved.

また、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、検出部４は、三角測量法に必要な２つの撮像ユニット２０・３０を結ぶ線に対する少なくとも１つの撮像ユニット２０又は撮像ユニット３０からの接触位置Ｐへの視認角度が閾値角度以下であるか否かを判断する判断部５を備えている。そして、選択部７は、接触位置Ｐの座標を求めるべく、方形の導光板１０における一辺の両端に設けた撮像ユニット２０・３０を選択した結果、判断部５により、少なくとも１つの撮像ユニット２０又は撮像ユニット３０からの接触位置Ｐへの視認角度が閾値角度以下であると判断とされたときには、上記一辺の一端に設けた撮像ユニット２０と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた撮像ユニット５０とを選択する。   Further, in the coordinate input device 3A of the present embodiment, the detection unit 4 has a contact position P from at least one imaging unit 20 or the imaging unit 30 with respect to a line connecting the two imaging units 20 and 30 necessary for the triangulation method. It is provided with a determination unit 5 that determines whether or not the visual recognition angle is less than or equal to a threshold angle. Then, the selection unit 7 selects at least one imaging unit 20 or 30 by the determination unit 5 as a result of selecting the imaging units 20 and 30 provided at both ends of one side of the rectangular light guide plate 10 to obtain the coordinates of the contact position P. When it is determined that the viewing angle from the imaging unit 30 to the contact position P is equal to or less than the threshold angle, the imaging unit 20 provided at one end of the one side and at least one end of the side facing the one side The provided imaging unit 50 is selected.

このため、閾値角度を用いて検出限界であるか否かを判断するので、判断基準が明確かつ客観的となり、品質の向上を図ることができる。   For this reason, since it is judged whether it is a detection limit using a threshold angle, a judgment standard becomes clear and objective, and it can aim at the improvement of quality.

また、三角測量法に必要な２つの撮像ユニット２０・３０を結ぶ線に対する少なくとも１つの撮像ユニット２０又は撮像ユニット３０からの接触位置Ｐへの視認角度が閾値角度以下となることを回避することができる。   Further, it is possible to avoid that the visual angle to the contact position P from at least one imaging unit 20 or the imaging unit 30 with respect to the line connecting the two imaging units 20 and 30 necessary for the triangulation method is equal to or less than the threshold angle. it can.

また、接触位置Ｐへの視認角度が閾値角度以下となる場合に、一辺の一端に設けた撮像ユニット２０と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた撮像ユニット５０とを選択することによって、無駄な演算を省略して、タッチペン４０における精度の高い接触位置を短時間にて求めることが可能となる。   In addition, when the viewing angle to the contact position P is equal to or smaller than the threshold angle, the imaging unit 20 provided at one end of one side and the imaging unit 50 provided at at least one end of the side facing the one side are selected. By doing so, it is possible to omit a useless calculation and to obtain a highly accurate contact position on the touch pen 40 in a short time.

また、これにより、額縁幅を広くすることなく、タッチペン４０における精度の高い接触位置Ｐを求めることができる。   In addition, this makes it possible to obtain a highly accurate contact position P on the touch pen 40 without increasing the frame width.

また、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、被検出体は、導光板１０の表面に接触することによって導光板１０に光を入射させる発光部４２を有するタッチペン４０からなっている。そして、導光板１０には、タッチペン４０の発光部４２から導光板１０にそれぞれ入射して導光板１０の内部を伝搬する伝搬光１０ａ・１０ｂを撮像ユニット２０・３０・５０へ出射する切り欠き１１が設けられ、撮像ユニット２０・３０・５０は、伝搬光１０ａ・１０ｂにおける導光板１０からの出射光を受光する。   Further, in the coordinate input device 3 </ b> A of the present embodiment, the detection target includes the touch pen 40 having the light emitting unit 42 that causes light to enter the light guide plate 10 by contacting the surface of the light guide plate 10. The light guide plate 10 has a notch 11 that emits propagating light 10 a and 10 b that are incident on the light guide plate 10 from the light emitting portion 42 of the touch pen 40 and propagate through the light guide plate 10 to the imaging units 20, 30, and 50. The imaging units 20, 30 and 50 receive light emitted from the light guide plate 10 in the propagation light 10a and 10b.

これにより、タッチペン４０から発光され、導光板１０を導光して出射された伝搬光１０ａ・１０ｂの出射光は、切り欠き１１を介して２つの撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット２０・５０へそれぞれ出射される。この結果、撮像ユニット２０・３０・５０には、伝搬光１０ａ・１０ｂの出射光の例えば線状の像が現れるので、それぞれの撮像ユニット２０・３０・５０の像にてタッチペン４０における、撮像ユニット２０・３０間又は撮像ユニット２０・５０間の一辺の両角を求めることができ、三角測量法にて、タッチペン４０が接触した導光板１０上の位置の平面座標を検出することができる。   Thereby, the emitted light of the propagating lights 10a and 10b emitted from the touch pen 40 and guided through the light guide plate 10 is transmitted to the two imaging units 20 and 30 or the imaging units 20 and 50 through the notch 11. Each is emitted. As a result, for example, linear images of the emitted light of the propagation lights 10a and 10b appear in the imaging units 20, 30, and 50. Therefore, the imaging units in the touch pen 40 are displayed in the images of the imaging units 20, 30, and 50, respectively. Both corners of one side between the 20 and 30 or between the imaging units 20 and 50 can be obtained, and the plane coordinates of the position on the light guide plate 10 with which the touch pen 40 contacts can be detected by the triangulation method.

また、本実施の形態では、タッチペン４０からの発光部４２から発光された光は、導光板１０の上方の空気中を光路とするのではなく、導光板１０の内部を光路としている。このため、タッチペン４０を持つ指等でタッチペン４０の光路が遮蔽されてタッチペン４０の座標位置を求めるために補間処理をすることもないので、確実、かつ精度よく検出できる。   In the present embodiment, the light emitted from the light emitting unit 42 from the touch pen 40 does not use the air above the light guide plate 10 as an optical path, but uses the inside of the light guide plate 10 as an optical path. For this reason, since the optical path of the touch pen 40 is shielded by a finger or the like having the touch pen 40 and no interpolation processing is performed to obtain the coordinate position of the touch pen 40, detection can be performed reliably and accurately.

したがって、被検出体としてタッチペン４０を用いる場合に、三角測量法を用いてタッチペン４０の接触位置Ｐを検出するときに、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置３Ａを提供することができる。   Therefore, when the touch pen 40 is used as the detection target, when the contact position P of the touch pen 40 is detected using the triangulation method, the coordinate input that can suppress the decrease in detection accuracy in the region where position detection is difficult. An apparatus 3A can be provided.

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図９〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 [Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.

前記実施の形態１における座標入力装置３Ａ及び座標入力システム１では、被検出体は、発光ペンとしてのタッチペン４０を使用するものであった。しかし、本実施の形態の座標入力装置３Ｂ及び座標入力システム１では、被検出体として指を使用する点が異なっている。   In the coordinate input device 3A and the coordinate input system 1 in the first embodiment, the detected object uses the touch pen 40 as a light emitting pen. However, the coordinate input device 3B and the coordinate input system 1 according to the present embodiment are different in that a finger is used as a detection target.

最初に、被検出体としての指を検出するための基本構成について説明する。   First, a basic configuration for detecting a finger as an object to be detected will be described.

（座標入力システムの基本構成）
本実施の形態の座標入力装置を備えた座標入力システムの基本構成について、図９に基づいて説明する。図９は、上記座標入力システムの構成を示す斜視図である。 (Basic configuration of coordinate input system)
A basic configuration of a coordinate input system including the coordinate input device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the coordinate input system.

本実施の形態の座標入力システム１は、図９に示すように、画像表示パネルとしての液晶表示パネル２と、この液晶表示パネル２の上側に設けられた座標入力装置３Ｂとを備えている。   As shown in FIG. 9, the coordinate input system 1 according to the present embodiment includes a liquid crystal display panel 2 as an image display panel, and a coordinate input device 3 </ b> B provided on the upper side of the liquid crystal display panel 2.

上記液晶表示パネル２は、一対の図示しない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行う。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 (not shown), and each substrate is provided with at least various electrodes for changing the orientation of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage. . Then, by changing the orientation of the liquid crystal molecules by applying a voltage, the amount of light transmitted through the liquid crystal layer of each pixel is adjusted to perform a desired display. As the configuration of the liquid crystal display panel 2, a conventionally known liquid crystal display panel can be used.

上記座標入力システム１では、液晶表示パネル２に表示された画面を見ながら、液晶表示パネル２の上側に設けられた座標入力装置３Ｂの後述する導光板１０上に被検出体としての例えば指８を接触させることにより、その指８における接触位置の座標が特定され、所望のデータ入力ができるようになっている。   In the coordinate input system 1, for example, a finger 8 as a detected object is placed on a light guide plate 10 (to be described later) of a coordinate input device 3 </ b> B provided on the upper side of the liquid crystal display panel 2 while watching the screen displayed on the liquid crystal display panel 2. By touching, the coordinates of the contact position on the finger 8 are specified, and desired data can be input.

（座標入力装置の基本構成）
次に、上記座標入力システム１に備えられた座標入力装置３Ｂの基本構成について、前記図９、及び図１０に基づいて以下に詳述する。図１０は、図９のＡ−Ａ線矢視断面図である。 (Basic configuration of coordinate input device)
Next, the basic configuration of the coordinate input device 3B provided in the coordinate input system 1 will be described in detail below based on FIG. 9 and FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

上記座標入力装置３Ｂは、図９に示すように、四角形つまり方形の透明の導光部材としての導光板１０と、導光板１０の一辺の両端にそれぞれ配設された受光手段としての撮像ユニット２０・３０と、導光板１０の三辺の周辺に設けられた光源としての光源ユニット９と、検出手段としての検出部４とを有している。   As shown in FIG. 9, the coordinate input device 3 </ b> B includes a light guide plate 10 as a transparent light guide member having a square shape, that is, a square shape, and an image pickup unit 20 as a light receiving unit disposed at both ends of one side of the light guide plate 10. 30, a light source unit 9 as a light source provided around the three sides of the light guide plate 10, and a detection unit 4 as detection means.

導光板１０は、透光性材料からなる一枚の平板からなっており、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１０の大きさは、液晶表示パネルと略同じ大きさの四角形となっている。詳細には、図９に示すように、撮像ユニット２０・３０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いる。これにより、撮像ユニット２０・３０の少なくとも一部分を、導光板１０の背面側に配設することができる。この結果、座標入力装置３Ｂの指８における導光板１０への接触面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、座標入力装置３Ｂのコンパクトサイズの実現に寄与している。   The light guide plate 10 is made of a single 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. The size of the light guide plate 10 is a quadrangle having substantially the same size as the liquid crystal display panel. Specifically, as shown in FIG. 9, one side where the imaging units 20 and 30 are disposed is configured to be larger than the liquid crystal display panel 2. Accordingly, at least a part of the imaging units 20 and 30 can be disposed on the back side of the light guide plate 10. As a result, the size of the finger 8 of the coordinate input device 3B in the direction extending along the contact surface to the light guide plate 10 is suppressed, thereby contributing to the realization of a compact size of the coordinate input device 3B.

また、導光板１０における撮像ユニット２０・３０を配設する２箇所の隅角部には、凹型の円錐面状の光路変換部としての切り欠き１１がそれぞれ形成されている。この切り欠き１１の円錐面と導光板１０背面とがなす角度（図１０に示すγ）は、４５度以下であり、３０度又は４５度が選ばれる。円錐面状の切り欠き１１にはミラーコーティング１１ａが施されている。これにより、図１０に示すように、導光板１０の内部を伝搬して切り欠き１１に至った光の光路を、切り欠き１１によって導光板１０の下方、つまり導光板１０の背面に向けて変化させる。尚、ミラーコーティング１１ａが無くても、切り欠き１１の円錐面によって、光路を導光板１０の下方に変化させることが可能である。すなわち、導光板１０は、完全な四角形である必要はなく、上述のように、角が切り欠かれていたり、又は角が曲面加工されていたりする等の実質的な四角形であってよい。   In addition, notches 11 as concave conical surface light path conversion portions are formed at two corners of the light guide plate 10 where the imaging units 20 and 30 are disposed. The angle (γ shown in FIG. 10) formed by the conical surface of the notch 11 and the back surface of the light guide plate 10 is 45 degrees or less, and 30 degrees or 45 degrees is selected. The conical notch 11 is provided with a mirror coating 11a. As a result, as shown in FIG. 10, the optical path of light propagating through the inside of the light guide plate 10 to the notch 11 is changed by the notch 11 toward the lower side of the light guide plate 10, that is, toward the back surface of the light guide plate 10. Let Even without the mirror coating 11 a, the optical path can be changed below the light guide plate 10 by the conical surface of the notch 11. That is, the light guide plate 10 does not have to be a perfect quadrangle, and may be a substantial quadrangle such that corners are notched or corners are curved as described above.

また、本実施の形態では、光変換部材を導光板１０の隅角部の切り欠き１１として設けたため、導光板１０から光変換部材が突出するのを回避している。   In this embodiment, since the light conversion member is provided as the notch 11 in the corner portion of the light guide plate 10, the light conversion member is prevented from protruding from the light guide plate 10.

導光板１０の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられる。ただし、これよりも厚くてもよい。本実施の形態では、厚さが例えば２ｍｍとなっている。導光板１０の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネート又はガラスでもよい。また、導光板１０の四角形の大きさは、例えば約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。   The thickness of the light guide plate 10 is mainly 1 to 3 mm. However, it may be thicker than this. In the present embodiment, the thickness is 2 mm, for example. As a material of the light guide plate 10, for example, acrylic is used, and polycarbonate or glass may be used. Further, the size of the quadrilateral of the light guide plate 10 can be, for example, about 1 m square, but is not limited thereto.

撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の円錐面状の切り欠き１１の直下に配置されている。つまり、撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。また、撮像ユニット２０・３０は、導光板１０の表面よりも上方には突出していない。   The imaging units 20 and 30 are arranged immediately below the conical cutout 11 of the light guide plate 10. In other words, the imaging units 20 and 30 are disposed at two locations separated from each other at the end of the light guide plate 10. In addition, the imaging units 20 and 30 do not protrude above the surface of the light guide plate 10.

上記撮像ユニット２０は、レンズ２１と可視光カットフィルタ２２と撮像素子２３とを有している。また、撮像ユニット３０も、同様に、レンズ３１と可視光カットフィルタ３２と撮像素子３３とを有している。本実施の形態の撮像素子２３・３３は、例えば２次元のイメージセンサからなっている。ただし、必ずしも２次元に限らず、１次元のイメージセンサであってもよい。   The imaging unit 20 includes a lens 21, a visible light cut filter 22, and an imaging element 23. Similarly, the imaging unit 30 includes a lens 31, a visible light cut filter 32, and an imaging element 33. The image sensors 23 and 33 according to the present embodiment are constituted by, for example, a two-dimensional image sensor. However, the image sensor is not necessarily limited to two dimensions, and may be a one-dimensional image sensor.

撮像素子２３・３３の受光面は、それぞれ、導光板１０の表面と平行であるように配設されている。   The light receiving surfaces of the image sensors 23 and 33 are arranged so as to be parallel to the surface of the light guide plate 10.

撮像ユニット２０・３０は、導光板１０に接続されており、導光板１０を伝搬しない光は撮像素子２３・３３に結合しない構造になっている。   The imaging units 20 and 30 are connected to the light guide plate 10 and have a structure in which light that does not propagate through the light guide plate 10 is not coupled to the imaging elements 23 and 33.

尚、本実施の形態では、切り欠き１１が円錐面状に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、多角面状に構成されていてもよい。   In the present embodiment, the notch 11 is configured in a conical surface shape, but the present invention is not limited to this and may be configured in a polygonal surface shape.

次に、本実施の形態では、導光板１０の周辺に光源としての光源ユニット９が設けられている。   Next, in the present embodiment, a light source unit 9 as a light source is provided around the light guide plate 10.

すなわち、座標入力装置３Ｂには、導光板１０における三辺の周辺には、該導光板１０に光を入射させる複数のＬＥＤ（light emitting diode）９ａを並べた光源としての光源ユニット９が該三辺に沿って設けられている。この三辺は、両端に撮像ユニット２０・３０が設けられた導光板１０の一辺とは異なる三辺である。この結果、導光板１０における三辺の光源ユニット９は、撮像ユニット２０・３０に対向しており、上記撮像ユニット２０・３０は、光源ユニット９からの照明光の照射範囲内に設けられていることになる。尚、本発明においては、必ずしも導光板１０における三辺の周辺に限らず、例えば、両端に撮像ユニット２０・３０が設けられた導光板１０の一辺とは異なる他の一辺の周辺であってもよい。   That is, the coordinate input device 3B includes three light source units 9 as light sources in which a plurality of LEDs (light emitting diodes) 9a that allow light to enter the light guide plate 10 are arranged around the three sides of the light guide plate 10. It is provided along the side. These three sides are three sides different from one side of the light guide plate 10 provided with the imaging units 20 and 30 at both ends. As a result, the light source units 9 on the three sides of the light guide plate 10 face the imaging units 20 and 30, and the imaging units 20 and 30 are provided within the illumination range of the illumination light from the light source unit 9. It will be. In the present invention, it is not necessarily limited to the periphery of the three sides of the light guide plate 10, for example, the periphery of another side different from the one side of the light guide plate 10 provided with the imaging units 20 and 30 at both ends. Good.

光源ユニット９に複数並べられたＬＥＤ９ａは、例えば赤外光等の光を発するようになっている。ただし、必ずしも赤外光に限らず、可視光、紫外光であってもよい。また、必ずしもＬＥＤ９ａを使用する必要はなく、ＬＤ（laser diode）等を用いることもできる。   A plurality of LEDs 9 a arranged in the light source unit 9 emit light such as infrared light. However, it is not necessarily limited to infrared light, and may be visible light or ultraviolet light. Further, the LED 9a is not necessarily used, and an LD (laser diode) or the like can be used.

次に、座標入力装置３Ｂには、図９に示すように、検出手段としての検出部４が設けられている。この検出部４は、指８による光散乱又は光吸収による光減衰に基づく撮像素子２３・３３の出力強度の減少を検知して、指８における導光板１０の表面への接触位置の座標を求めるものである。具体的には、ＣＰＵからなっている。   Next, as shown in FIG. 9, the coordinate input device 3B is provided with a detection unit 4 as detection means. The detection unit 4 detects a decrease in the output intensity of the imaging elements 23 and 33 based on light scattering by the finger 8 or light attenuation by light absorption, and obtains the coordinates of the contact position of the finger 8 on the surface of the light guide plate 10. Is. Specifically, it consists of a CPU.

ここで、本実施の形態の座標入力システム１では、被検出体として例えば指８が使用される。ただし、必ずしも指８に限らず、棒状のタッチペン等の被検出体であってもよい。   Here, in the coordinate input system 1 of this Embodiment, the finger | toe 8 is used as a to-be-detected body, for example. However, the detection target is not necessarily limited to the finger 8 and may be a detected object such as a stick-shaped touch pen.

（座標入力装置の座標検出原理）
上記構成の座標入力装置３Ｂにおける、指６が導光板１０に接触されたときの座標検出原理について、図９、図１０及び図１１（ａ）（ｂ）に基づいて以下に説明する。図１１（ａ）は指８が導光板１０に接触されていないときの撮像素子２３の出力像を示す平面図であり、図１０（ｂ）は指８が導光板１０に接触されたときの撮像素子２３の出力像を示す平面図である。 (Coordinate detection principle of coordinate input device)
The coordinate detection principle when the finger 6 is brought into contact with the light guide plate 10 in the coordinate input device 3B having the above configuration will be described below with reference to FIGS. 9, 10 and 11A and 11B. FIG. 11A is a plan view showing an output image of the image sensor 23 when the finger 8 is not in contact with the light guide plate 10, and FIG. 10B is a view when the finger 8 is in contact with the light guide plate 10. 3 is a plan view showing an output image of an image sensor 23. FIG.

まず、座標入力装置３Ｂでは、図９及び図１０に示すように、導光板１０における少なくとも一辺の周辺に沿って複数設けられたＬＥＤ９ａ…から、導光板１０に光が入射される。   First, in the coordinate input device 3B, as shown in FIGS. 9 and 10, light is incident on the light guide plate 10 from a plurality of LEDs 9 a provided along the periphery of at least one side of the light guide plate 10.

導光板１０に入射された光は、導光板１０の内部を伝搬光として導光し、切り欠き１１を介して少なくとも２箇所に設けられた撮像素子２３・３３へそれぞれ出射される。これにより、撮像素子２３では、図１１（ａ）に示すように、切り欠き１１の形状に基づく、扇形状の明部２３ａの出力像が得られる。尚、図１１（ａ）では、撮像素子２３の出力像しか示していないが、撮像素子３３の出力像も同様である。   The light incident on the light guide plate 10 is guided as propagating light inside the light guide plate 10, and is emitted to the image pickup devices 23 and 33 provided at least at two locations via the notches 11. Thereby, in the image pick-up element 23, as shown to Fig.11 (a), the output image of the fan-shaped bright part 23a based on the shape of the notch 11 is obtained. In FIG. 11A, only the output image of the image sensor 23 is shown, but the output image of the image sensor 33 is the same.

この状態において、被検出体としての指８を導光板１０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２３・３３での受光量に強度低下が生じる。具体的には、図１１（ｂ）に示すように、明部２３ａの中に、線状の暗部ＢＬが生じる。したがって、撮像素子２３・３３におけるこの受光量の強度低下を示す暗部ＢＬを検知することにより、検出部４にて、指８における導光板１０の表面への接触位置の座標を求めることができる。尚、撮像素子２３・３３が、１次元のイメージセンサである場合には、点の像が現れる。   In this state, when the finger 8 as the detection object is brought into contact with the surface of the light guide plate 10, the propagation light at the contact position is disturbed. As a result, the intensity of light received by the image sensors 23 and 33 is reduced. Specifically, as shown in FIG. 11B, a linear dark part BL is generated in the bright part 23a. Therefore, by detecting the dark portion BL indicating the intensity reduction of the amount of received light in the image pickup devices 23 and 33, the detection unit 4 can obtain the coordinates of the contact position of the finger 8 on the surface of the light guide plate 10. When the image sensors 23 and 33 are one-dimensional image sensors, dot images appear.

この検出原理について、詳述する。   This detection principle will be described in detail.

図１０に示すように、周囲が空気である導光板１０の端部に設けられたある１つのＬＥＤ９ａから赤外光が屈折率Ｎの導光板１０内に入射する。この入射光のうち、導光板１０内の伝搬角θＰ が、
ｓｉｎ（９０°−θＰ）＞１／Ｎ
に示す条件（全反射条件）を満たす光束は、導光板１０内に閉じ込められ、導光板１０の表面、及び裏面での反射を繰り返し、導光板１０内を進行する。 As shown in FIG. 10, infrared light enters the light guide plate 10 having a refractive index N from one LED 9 a provided at an end portion of the light guide plate 10 whose surrounding is air. Of this incident light, the propagation angle θ P in the light guide plate 10 is
sin (90 ° −θ P )> 1 / N
The light beam satisfying the condition (total reflection condition) is confined in the light guide plate 10, is repeatedly reflected on the front and back surfaces of the light guide plate 10, and travels in the light guide plate 10.

ここで、導光板１０の表面に屈折率Ｎｍの物質が接触すると、全反射条件は、
ｓｉｎ（９０°−θＰ）＞Ｎｍ／Ｎ
となる。このため、一部の光は、全反射条件を満足することができなくなり、導光板１０内に閉じ込められなくなって、屈折率Ｎｍの物質側に入射する。例えば、人間の皮膚の屈折率は約１．３７であるため、指６が導光板１０に接触することにより、導光板１０内に閉じ込められる光量が減少する。 Here, when a substance having a refractive index of Nm contacts the surface of the light guide plate 10, the total reflection condition is
sin (90 ° −θ P )> Nm / N
It becomes. For this reason, a part of the light cannot satisfy the total reflection condition, is not confined in the light guide plate 10, and is incident on the material side having the refractive index Nm. For example, since the refractive index of human skin is about 1.37, the amount of light trapped in the light guide plate 10 is reduced when the finger 6 contacts the light guide plate 10.

すなわち、導光板１０に指８が接触しなければ、導光板１０内の照明光は、指８の接触位置にてそのまま全反射して、撮像素子２３・３３に入射されるが、指８の存在による光散乱又は光吸収による光減衰によって、撮像素子２３・３３に向かう伝搬光の光量が減少する。この結果、図１１（ｂ）に示すように、図１１（ａ）に示す扇形状の明部２３ａとなった出力像に線状の暗部ＢＬが現れる。したがって、この暗部ＢＬに基づいて、後述するように、検出部４にて、指８における導光板１０の表面への接触位置の座標を求めることができる。尚、図１１（ｂ）では、撮像素子２３の出力像しか示していないが、撮像素子３３の出力像も同様である。   That is, if the finger 8 does not contact the light guide plate 10, the illumination light in the light guide plate 10 is totally reflected as it is at the contact position of the finger 8 and is incident on the image pickup devices 23 and 33. Due to light scattering due to existence or light attenuation due to light absorption, the amount of propagating light toward the image sensors 23 and 33 decreases. As a result, as shown in FIG. 11B, a linear dark portion BL appears in the output image that is the fan-shaped bright portion 23a shown in FIG. Therefore, based on the dark part BL, as described later, the detection part 4 can obtain the coordinates of the contact position of the finger 8 on the surface of the light guide plate 10. In FIG. 11B, only the output image of the image sensor 23 is shown, but the output image of the image sensor 33 is the same.

（２次元座標位置の算出方法）
上述のようにして検知した撮像素子２３・３３の暗部ＢＬに基づいて、検出部４における指８が接触した箇所における２次元座標位置の算出方法について、前記図９及び図１０、並びに図１２（ａ）（ｂ）に基づいて、以下に説明する。図１２（ａ）は座標入力装置３Ｂにおける撮像ユニット２０での撮像状況を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は撮像ユニット２０の撮像素子２３での像を示す平面図である。 (Calculation method of 2D coordinate position)
Based on the dark portions BL of the image sensors 23 and 33 detected as described above, the calculation method of the two-dimensional coordinate position at the location where the finger 8 is in contact with the detection unit 4 will be described with reference to FIGS. A description will be given below based on a) and (b). FIG. 12A is a perspective view showing an imaging state in the imaging unit 20 in the coordinate input device 3B, and FIG. 12B is a plan view showing an image in the imaging element 23 of the imaging unit 20. FIG.

まず、本実施の形態では、指８が接触した箇所における導光板１０の２次元平面内での撮像ユニット２０・３０とのなす角度と撮像素子２３・３３間の距離とを用いて、三角測量法にて指８が接触した箇所における２次元座標位置を算出する。   First, in the present embodiment, triangulation is performed using the angle between the imaging units 20 and 30 and the distance between the imaging elements 23 and 33 in the two-dimensional plane of the light guide plate 10 at the location where the finger 8 is in contact. The two-dimensional coordinate position at the location where the finger 8 touches is calculated by the method.

最初に、指８が導光板１０に接触していないときの撮像素子２３・３３に出力像の検出について説明する。   First, detection of an output image in the image sensors 23 and 33 when the finger 8 is not in contact with the light guide plate 10 will be described.

まず、図１０に示すように、導光板１０の端部に設けられたある１つのＬＥＤ９ａから赤外光が屈折率Ｎの導光板１０内に入射する。この入射光のうち、導光板１０内の伝搬角θＰ が、
ｓｉｎ（９０°−θＰ ）＞１／Ｎ
に示す条件（全反射条件）を満たす光束は、導光板１０内に閉じ込められ、導光板１０の表面、及び裏面での反射を繰り返し、導光板１０内を進行する。 First, as shown in FIG. 10, infrared light enters the light guide plate 10 having a refractive index N from one LED 9 a provided at the end of the light guide plate 10. Of this incident light, the propagation angle θ P in the light guide plate 10 is
sin (90 ° −θ P )> 1 / N
The light beam satisfying the condition (total reflection condition) is confined in the light guide plate 10, is repeatedly reflected on the front and back surfaces of the light guide plate 10, and travels in the light guide plate 10.

ここで、図９に示すように、その光束のうちの一部における伝搬光１０ａ・１０ｂは、円錐面状の切り欠き１１・１１の端面にも導かれ、該端面の反射光が撮像ユニット２０・３０にて受光される。具体的には、切り欠き１１・１１の端面の反射光は、レンズ２１・３１にて集光され、続いて、可視光カットフィルタ２２・３２を通って、最後に撮像素子２３・３３に受光される。可視光カットフィルタ２２・３２は、ＬＥＤ９ａにて発光される波長帯の光を透過し、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２２・３２により、太陽光や、液晶表示パネル用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。   Here, as shown in FIG. 9, the propagation lights 10a and 10b in a part of the light flux are also guided to the end faces of the conical cutouts 11 and 11, and the reflected light of the end faces is reflected by the imaging unit 20. • Light is received at 30. Specifically, the reflected light of the end faces of the notches 11 and 11 is collected by the lenses 21 and 31, and then passes through the visible light cut filters 22 and 32 and finally received by the image sensors 23 and 33. Is done. The visible light cut filters 22 and 32 transmit light in the wavelength band emitted by the LED 9a, and play a role of blocking light in other wavelength bands. Visible light cut filters 22 and 32 block stray light such as sunlight and backlight light for a liquid crystal display panel, thereby increasing the SN ratio.

次いで、図１２（ａ）に示すように、撮像ユニット２０に入射した光は、レンズ２１を経て、撮像素子２３に線状の像を形成する。ここで、ＬＥＤ９ａ…は複数存在しており、広範囲の角度から導光板１０に入射される。このため、図１２（ｂ）において一点鎖線で示すように、撮像素子２３に線状の複数の像が集合して扇形状になり、図１２（ａ）に示すように、撮像素子２３において明部２３ａの出力像として現れる。   Next, as shown in FIG. 12A, the light incident on the imaging unit 20 forms a linear image on the imaging element 23 via the lens 21. Here, a plurality of LEDs 9a... Exist and enter the light guide plate 10 from a wide range of angles. For this reason, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 12B, a plurality of linear images are gathered on the image sensor 23 to form a fan shape, and as shown in FIG. It appears as an output image of the part 23a.

次に、この状態で、図１２（ａ）に示すように、指８が導光板１０における例えば点Ｐ１ の位置に接触されたときの撮像素子２３・３３に出力像の検出について説明する。 Next, in this state, as shown in FIG. 12 (a), the detection will be described of the output image on the imaging element 23, 33 when the finger 8 is being contacted to a position, for example the point P 1 in the light guide plate 10.

この場合、図１０に示すように、指８の導光板１０への接触によって、導光板１０内の伝搬角θＰ の光が散乱又は吸収され、この結果、光量が減縮される。光量が減縮された伝搬光１０ａは、円錐面状の切り欠き１１の端面に導かれ、該端面の反射光が撮像ユニット２０にて受光される。そして、撮像ユニット２０に入射した光は、レンズ２１を経て、図１２（ｂ）に示すように、撮像素子２３において扇形状の明部２３ａの中に線状の暗部ＢＬ１ の像を形成する。 In this case, as shown in FIG. 10, by contact with the light guide plate 10 of the finger 8, the light propagation angle theta P of the light guide plate 10 is scattered or absorbed, as a result, amount of light is Genchijimi. The propagating light 10a with the light amount reduced is guided to the end face of the conical cutout 11, and the reflected light of the end face is received by the imaging unit 20. Then, the light incident on the imaging unit 20, through the lens 21, as shown in FIG. 12 (b), to form a linear image of the dark portion BL 1 in the fan-shaped light portion 23a in the image pickup device 23 .

また、この指８が点Ｐ２ の位置に移動したとき、線状の暗部ＢＬ２ の像が形成される。 Also, the fingers 8 when moved to the position of the point P 2, the image of the linear dark portion BL 2 is formed.

図１２（ｂ）に示す線状の暗部ＢＬ１・ＢＬ２の位置は、指８における接触点の位置に依存して変化し、指８の接触点の位置を変えると、線状の暗部ＢＬ１の像は、線状の暗部ＢＬ２の像のように変化する。その線状の暗部ＢＬ１・ＢＬ２の像の軌跡は一点鎖線で示した扇形状の明部２３ａの内部に存在する。その扇形の中心と線状の暗部ＢＬ１の像を結ぶ線分の傾き角度α１ ’（円弧の中心を回転中心とする）は、指８と撮像素子２３とを結ぶ線分と導光板１０における撮像ユニット２０・３０側の一辺とがなす角度α１ と同じ角度になる。したがって、撮像素子２３の取得画像から傾き角度α１ ’が求められ、この傾き角度α１ ’から角度α１ が求められる。同様に、指８が点Ｐ２ の位置に移動すると、線状の暗部ＢＬ２の像が形成され、その線状の暗部ＢＬ２の像における傾き角度α２ ’を求めることにより、角度α２ が求められる。 The positions of the linear dark portions BL 1 and BL 2 shown in FIG. 12B change depending on the position of the contact point on the finger 8. If the position of the contact point of the finger 8 is changed, the linear dark portion BL is changed. 1 of the image changes as the image of the linear dark portion BL 2. The locus of the images of the linear dark portions BL 1 and BL 2 exists inside the fan-shaped bright portion 23a indicated by the alternate long and short dash line. The inclination angle α 1 ′ of the line segment connecting the fan-shaped center and the image of the linear dark part BL 1 (with the center of the arc as the rotation center) is the line segment connecting the finger 8 and the image sensor 23 to the light guide plate 10. Is the same angle as the angle α 1 formed by one side of the imaging unit 20/30 side. Therefore, the inclination angle α 1 ′ is obtained from the acquired image of the image sensor 23, and the angle α 1 is obtained from the inclination angle α 1 ′. Similarly, when the finger 8 is moved to the position of the point P 2, the image of the linear dark portion BL 2 is formed, by obtaining the inclination angle alpha 2 'in its linear dark portion BL 2 of the image, the angle alpha 2 Is required.

撮像素子２３についても同様に取得画像の分析から指８の接触点の位置が特定され、指８と撮像素子２３とを結ぶ線分と導光板１０における撮像ユニット２０・３０側の一辺とがなす角度βが求められる。   Similarly, for the image sensor 23, the position of the contact point of the finger 8 is specified from the analysis of the acquired image, and a line segment connecting the finger 8 and the image sensor 23 is formed by one side of the light guide plate 10 on the image pickup unit 20 or 30 side. An angle β is determined.

そして、撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔をＬ、撮像素子２３からの画像を読み取り求めた接触点の角度をα、撮像素子２３からの取得画像を読み取り求めた接触点の角度をβとしたとき、接触点の座標（Ｘ、Ｙ）は下記の関係式（１）及び関係式（２）
Ｙ＝ｔａｎα・Ｘ …関係式（１）
Ｙ＝ｔａｎβ・（Ｌ−Ｘ） …関係式（２）
を満足する。これを解くと、接触点の座標（Ｘ、Ｙ）は、
Ｘ＝ｔａｎβ・Ｌ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） …式（３）
Ｙ＝（ｔａｎα・ｔａｎβ）・Ｌ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ） …式（４）
と表され、上述のように求めた角度α・βと、予め求めることができる間隔Ｌとにより、指８が接触した地点の座標Ｘ・Ｙが求められる。このうち間隔Ｌは撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔であり、固定の値である。したがって、角度α・βを求めることにより、指８の接触位置の座標Ｘ・Ｙを求めることができる。 Then, the interval between the image sensor 23 and the image sensor 33 is L, the angle of the contact point obtained by reading the image from the image sensor 23 is α, and the angle of the contact point obtained by reading the acquired image from the image sensor 23 is obtained. Where β is the coordinate (X, Y) of the contact point, the following relational expression (1) and relational expression (2)
Y = tan α · X (1)
Y = tan β · (L−X) ... Relational expression (2)
Satisfied. Solving this, the coordinates (X, Y) of the contact point are
X = tan β · L / (tan α + tan β) Equation (3)
Y = (tan α · tan β) · L / (tan α + tan β) (4)
The coordinates X · Y of the point where the finger 8 is in contact are obtained from the angles α · β obtained as described above and the interval L that can be obtained in advance. Among these, the space | interval L is a space | interval between the image pick-up element 23 and the image pick-up element 33, and is a fixed value. Therefore, the coordinates X and Y of the contact position of the finger 8 can be obtained by obtaining the angles α and β.

尚、撮像素子２３と撮像素子３３との間の間隔Ｌとは、レンズ２１の光軸中心とレンズ３１の光軸中心との間の距離である。   The distance L between the image sensor 23 and the image sensor 33 is a distance between the optical axis center of the lens 21 and the optical axis center of the lens 31.

以上の方法にて求められた指８の接触位置座標に基づいて、液晶表示パネル２の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、指８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の駆動を制御する図示しない制御部が、位置座標検出部で求めた位置座標の情報を取得して、該情報に基づいて液晶表示パネル２を駆動すればよい。   Based on the contact position coordinates of the finger 8 obtained by the above method, the user can visually recognize the touch position of the finger 8 by driving a pixel at a position corresponding to the position coordinate of the liquid crystal display panel 2. It is possible to make it possible. For this purpose, a control unit (not shown) that controls driving of the liquid crystal display panel 2 may acquire information on the position coordinates obtained by the position coordinate detection unit and drive the liquid crystal display panel 2 based on the information.

（複数の撮像ユニットの選択）
本実施の形態の座標入力装置３Ｂでは、図１３に示すように、受光手段としての撮像ユニット２０・３０・５０・６０を方形の導光板１０における４つの隅角部に配設することが可能である。 (Selecting multiple imaging units)
In the coordinate input device 3B of the present embodiment, as shown in FIG. 13, the imaging units 20, 30, 50, 60 as the light receiving means can be arranged at the four corners of the rectangular light guide plate 10. It is.

ここで、このように受光手段としての４つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０を、方形の導光板１０の各隅角部に配設した場合、図１３に示すように、光源としての光源ユニット９…を導光板１０の全周囲の端部に配設しておき、光源ユニット９…が、導光板１０の全周囲の端部から照明光を入射させるようにすることが好ましい。必要条件としては、導光板１０の周囲に受光手段としての撮像ユニット５０・６０を増やした場合、撮像ユニット５０・６０の対向位置に光源が存在することが好ましい。   Here, when the four image pickup units 20, 30, 50, and 60 as the light receiving means are arranged at the respective corners of the rectangular light guide plate 10, a light source as a light source as shown in FIG. It is preferable that the units 9 are disposed at the end portions of the entire periphery of the light guide plate 10 so that the light source units 9 enter the illumination light from the end portions of the entire periphery of the light guide plate 10. As a necessary condition, when the number of imaging units 50 and 60 as light receiving means is increased around the light guide plate 10, it is preferable that a light source exists at a position opposite to the imaging units 50 and 60.

これにより、受光手段としての４つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０は、導光板１０における全ての範囲が照明光の照射範囲内に設けられていることになる。したがって、指８が導光板１０のいずれの場所に接触されても、指８の接触位置Ｐの位置座標を確実に特定することが可能となる。   As a result, the four imaging units 20, 30, 50, and 60 as the light receiving means are all provided in the light guide plate 10 within the illumination light irradiation range. Therefore, regardless of where the finger 8 is in contact with the light guide plate 10, it is possible to reliably specify the position coordinate of the contact position P of the finger 8.

また、光源ユニット９…と撮像ユニット２０・３０・５０・６０とを対向して配置するため、撮像ユニット２０・３０・５０・６０の配置の自由度が高くなり、大型タッチパネルに適用した場合の信号品質低下も生じ難い。   In addition, since the light source units 9 and the imaging units 20, 30, 50, 60 are arranged to face each other, the degree of freedom of arrangement of the imaging units 20, 30, 50, 60 is increased. Signal quality is unlikely to deteriorate.

ここで、本実施の形態の座標入力装置３Ｂにおいても、少なくとも３つの受光手段として、４つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０を設けた場合には、前記実施の形態１の座標入力装置３Ａと同様に、いずれか２つの撮像ユニットを選択するかが問題となる。   Here, also in the coordinate input device 3B of the present embodiment, when the four imaging units 20, 30, 50, 60 are provided as at least three light receiving means, the coordinate input device 3A of the first embodiment is used. Similarly to the above, it is a problem to select any two imaging units.

そこで、本実施の形態の座標入力装置３Ｂにおいても、この問題を解決するために、図１３に示すように、受光手段は少なくとも３つ設けられていると共に、指８における導光板１０の表面への接触位置Ｐに基づく撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって接触位置の座標を求めるかを選択する選択手段として選択部７が設けられている。   Therefore, in order to solve this problem, the coordinate input device 3B according to the present embodiment also includes at least three light receiving means as shown in FIG. Based on the output from the imaging units 20, 30, 50, 60 based on the contact position P, a selection unit 7 is provided as a selection means for selecting which of the two light receiving means outputs to obtain the coordinates of the contact position. ing.

そして、本実施の形態の座標入力方法では、指８における導光板１０の表面への接触位置Ｐに基づく撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの出力に基づいて、いずれの２つの撮像ユニット２０・３０、撮像ユニット２０・５０、撮像ユニット５０・６０、又は撮像ユニット６０・３０の出力によって接触位置Ｐの座標を求めるかを選択する。   And in the coordinate input method of this Embodiment, based on the output from imaging unit 20,30,50,60 based on the contact position P to the surface of the light-guide plate 10 in the finger | toe 8, any two imaging units 20 are used. Select whether to obtain the coordinates of the contact position P based on the output of 30, the imaging units 20 and 50, the imaging units 50 and 60, or the imaging units 60 and 30.

この結果、撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの出力に基づいて２つの撮像ユニット２０・３０、撮像ユニット２０・５０、撮像ユニット５０・６０、又は撮像ユニット６０・３０を選択するので、少なくとも３つの受光手段がある場合においても最適な受光手段を選択することができる。   As a result, since the two imaging units 20 and 30, the imaging units 20 and 50, the imaging units 50 and 60, or the imaging units 60 and 30 are selected based on the output from the imaging units 20, 30, 50, and 60, at least Even when there are three light receiving means, the optimum light receiving means can be selected.

したがって、三角測量法を用いて指８の接触位置Ｐを検出する場合に、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置３Ｂ、及び座標入力方法を提供することができる。   Therefore, when detecting the contact position P of the finger 8 using the triangulation method, a coordinate input device 3B and a coordinate input method capable of suppressing a decrease in detection accuracy in a region where position detection is difficult are provided. Can do.

また、本実施の形態の座標入力装置３Ｂにおいても、少なくとも３つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０は、方形の導光板１０の隅角部にそれぞれ設けられ、導光板１０を複数の領域に分割し、分割された領域毎に予め実測して求めた選択すべき２つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０が記憶された記憶手段としての記憶部６を備えていると共に、選択部７は、指８における導光板１０の表面への接触位置Ｐに基づく撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの出力に基づいて、指８の接触位置Ｐがどの分割された領域に属するかを判断した後、記憶部６に記憶された選択すべき２つの撮像ユニット２０・３０、撮像ユニット２０・５０、撮像ユニット５０・６０、又は撮像ユニット６０・３０を選択する。   Also in the coordinate input device 3B of the present embodiment, at least three imaging units 20, 30, 50, and 60 are respectively provided at the corners of the rectangular light guide plate 10, and the light guide plate 10 is arranged in a plurality of regions. The storage unit 6 is provided as a storage unit that stores two imaging units 20, 30, 50, and 60 to be selected, which are divided and obtained by actual measurement in advance for each divided region, and the selection unit 7 includes Based on the output from the imaging units 20, 30, 50, 60 based on the contact position P of the finger 8 to the surface of the light guide plate 10, it is determined to which divided region the contact position P of the finger 8 belongs. Then, the two imaging units 20 and 30 to be selected, the imaging units 20 and 50, the imaging units 50 and 60, or the imaging units 60 and 30 stored in the storage unit 6 are selected.

この結果、その分割領域の最適な２つの撮像ユニット２０・３０、撮像ユニット２０・５０、撮像ユニット５０・６０、又は撮像ユニット６０・３０による指８の接触位置Ｐが求まるので、検出品質の向上を図ることができる。   As a result, the contact position P of the finger 8 by the two optimal image pickup units 20 and 30, image pickup units 20 and 50, image pickup units 50 and 60, or image pickup units 60 and 30 in the divided area can be obtained, so that the detection quality can be improved. Can be achieved.

また、本実施の形態の座標入力装置３Ｂにおいても、検出手段としての検出部４は、三角測量法に必要な２つの撮像ユニット２０・３０、撮像ユニット２０・５０、撮像ユニット５０・６０、又は撮像ユニット６０・３０をそれぞれ結ぶ線に対する少なくとも１つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの接触位置Ｐへの視認角度が閾値角度以下であるか否かを判断する判断手段としての判断部５を備えている。そして、選択部７は、接触位置Ｐの座標を求めるべく、方形の導光板１０における一辺の両端に設けた撮像ユニット２０・３０、撮像ユニット２０・５０、撮像ユニット５０・６０、又は撮像ユニット６０・３０を選択した結果、判断部５により、少なくとも１つの撮像ユニット２０・３０・５０・６０からの接触位置Ｐへの視認角度が閾値角度以下であると判断とされたときには、一辺の一端に設けた撮像ユニット２０・３０・５０・６０と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた撮像ユニット５０・６０・３０・２０とを選択する。   Also in the coordinate input device 3B of the present embodiment, the detection unit 4 as detection means includes two imaging units 20 and 30, imaging units 20 and 50, imaging units 50 and 60, which are necessary for the triangulation method, or Determination unit 5 as a determination unit that determines whether or not the visual angle to the contact position P from at least one of the imaging units 20, 30, 50, 60 with respect to the lines connecting the imaging units 60, 30 is equal to or less than a threshold angle. It has. The selection unit 7 then obtains the coordinates of the contact position P, the imaging units 20 and 30, the imaging units 20 and 50, the imaging units 50 and 60, or the imaging unit 60 provided at both ends of one side of the rectangular light guide plate 10. As a result of selecting 30, if the determination unit 5 determines that the viewing angle from the at least one imaging unit 20, 30, 50, 60 to the contact position P is equal to or less than the threshold angle, The provided imaging units 20, 30, 50, and 60 and the imaging units 50, 60, 30, and 20 provided at at least one end of the side opposite to the one side are selected.

このため、閾値角度を用いて検出限界であるか否かを判断するので、判断基準が明確かつ客観的となり、品質の向上を図ることができる。   For this reason, since it is judged whether it is a detection limit using a threshold angle, a judgment standard becomes clear and objective, and it can aim at the improvement of quality.

また、三角測量法に必要な２つの受光手段を結ぶ線に対する少なくとも１つの受光手段からの前記接触位置への視認角度が閾値角度以下となることを回避することができる。   In addition, it is possible to avoid that the viewing angle from at least one light receiving unit to the contact position with respect to a line connecting two light receiving units necessary for the triangulation method is equal to or less than a threshold angle.

さらに、一辺の一端に設けた受光手段と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた受光手段とを選択することによって、無駄な演算を省略して、被検出体における精度の高い接触位置を短時間にて求めることが可能となる。   Further, by selecting the light receiving means provided at one end of one side and the light receiving means provided at at least one end of the side opposite to the one side, useless calculation is omitted, and the accuracy of the detected object is improved. A high contact position can be obtained in a short time.

また、これにより、額縁幅を広くすることなく、指８における精度の高い接触位置を求めることができる。   In addition, this makes it possible to obtain a highly accurate contact position on the finger 8 without increasing the frame width.

また、本実施の形態の座標入力装置３Ｂでは、導光板１０の端部から照明光を入射させる光源ユニット９…が設けられ、指８は、導光板１０の表面に接触することによって導光板１０の内部を伝搬する照明光を散乱又は吸収により減衰させる。また、撮像ユニット２０・３０・５０・６０は、導光板１０の内部を伝搬する照明光及び指８によるその散乱光である伝搬光を受光する。さらに、検出部４は、指８の導光板１０への接触による照明光の散乱又は吸収による減衰に基づく撮像ユニット２０・３０・５０・６０の出力強度の減少を検出して、指８における導光板１０の表面への接触位置の座標を求める。   Further, in the coordinate input device 3B of the present embodiment, the light source units 9 that allow illumination light to enter from the end of the light guide plate 10 are provided, and the finger 8 comes into contact with the surface of the light guide plate 10 to contact the light guide plate 10. The illumination light propagating through the inside of the light is attenuated by scattering or absorption. In addition, the imaging units 20, 30, 50, and 60 receive illumination light that propagates inside the light guide plate 10 and propagation light that is scattered light from the finger 8. Further, the detection unit 4 detects a decrease in the output intensity of the imaging units 20, 30, 50, 60 based on attenuation due to scattering or absorption of illumination light due to contact of the finger 8 with the light guide plate 10, and guides the finger 8. The coordinates of the position of contact with the surface of the optical plate 10 are obtained.

この結果、このような座標入力装置３Ｂにおいて、三角測量法を用いて指８の接触位置Ｐを検出するときに、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置３Ｂ及び座標入力方法を提供することができる。   As a result, in such a coordinate input device 3B, when detecting the contact position P of the finger 8 using the triangulation method, the coordinate input device can suppress a decrease in detection accuracy in a region where position detection is difficult. 3B and a coordinate input method can be provided.

また、本実施の形態の座標入力システム１は、本実施の形態の座標入力装置３Ｂを備えた座標入力システムであって、液晶表示パネル２を備えている。   The coordinate input system 1 of the present embodiment is a coordinate input system including the coordinate input device 3B of the present embodiment, and includes a liquid crystal display panel 2.

この構成により、座標入力装置３Ｂを、液晶表示パネル２の画像を見ながら指８にて入力するタッチパネルとして機能させることができる。したがって、三角測量法を用いて指８の接触位置Ｐを検出する場合に、位置検出が困難となる領域での検出精度の低下を抑制し得る座標入力装置３Ｂを備えた座標入力システム１を提供することができる。   With this configuration, the coordinate input device 3 </ b> B can function as a touch panel for inputting with the finger 8 while viewing the image on the liquid crystal display panel 2. Therefore, when the contact position P of the finger 8 is detected using the triangulation method, the coordinate input system 1 including the coordinate input device 3B that can suppress a decrease in detection accuracy in an area where position detection is difficult is provided. can do.

尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、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。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、導光部材の内部を伝搬する伝搬光を受光する受光手段と、導光部材に被検出体を接触したときの接触位置の座標を三角測量法を用いて求める検出手段とを備えた光学式の座標入力装置、座標入力システム、及び座標入力方法に適用できる。また、タッチペンタイプ及び指タイプのいずれにも適用可能である。   The present invention includes a light receiving means for receiving propagating light propagating through the inside of the light guide member, and a detection means for obtaining coordinates of a contact position when the detected object is brought into contact with the light guide member by using a triangulation method. The present invention can be applied to optical coordinate input devices, coordinate input systems, and coordinate input methods. Moreover, it is applicable to both a touch pen type and a finger type.

１ 座標入力システム
２ 液晶表示パネル（画像表示パネル）
３Ａ 座標入力装置
３Ｂ 座標入力装置
４ 検出部（検出手段）
５ 判断部（判断手段被）
６ 記憶部（記憶手段）
７ 選択部（選択手段）
８ 指（被検出体）
９ 光源ユニット（光源）
９ａ ＬＥＤ
１０ 導光板（導光部材）
１０ａ 伝搬光
１０ｂ 伝搬光
１１ 切り欠き（光路変換部）
２０ 撮像ユニット（受光手段）
２１ レンズ
２２ 可視光カットフィルタ
２３ 撮像素子
２３ａ 明部
２５ 像
２７ 像
３０ 撮像ユニット（受光手段）
３２ 可視光カットフィルタ
３３ 撮像素子
４０ タッチペン（被検出体、発光ペン）
４２ 発光部
４５ 光散乱部材
５０ 撮像ユニット（受光手段）
６０ 撮像ユニット（受光手段）
ＢＬ 暗部
ＢＬ１ 暗部
ＢＬ２ 暗部
Ｌ 間隔 1 Coordinate input system 2 Liquid crystal display panel (image display panel)
3A coordinate input device 3B coordinate input device 4 detector (detection means)
5. Judgment part (determination means cover)
6 Storage unit (storage means)
7 Selection part (selection means)
8 fingers (object to be detected)
9 Light source unit (light source)
9a LED
10 Light guide plate (light guide member)
10a Propagating light 10b Propagating light 11 Notch (optical path changing unit)
20 Imaging unit (light receiving means)
21 Lens 22 Visible Light Cut Filter 23 Imaging Device 23a Bright Part 25 Image 27 Image 30 Imaging Unit (Light Receiving Unit)
32 Visible light cut filter 33 Image sensor 40 Touch pen (detected body, light-emitting pen)
42 Light Emitting Unit 45 Light Scattering Member 50 Imaging Unit (Light Receiving Unit)
60 Imaging unit (light receiving means)
BL Dark part BL 1 Dark part BL 2 Dark part L Interval

Claims (7)

板状の導光部材と、上記導光部材の内部を伝搬する伝搬光を受光する少なくとも２つの受光手段と、上記導光部材の表面に被検出体を接触したときの該接触に基づく伝搬光を検知した上記受光手段の出力に基づいて、三角測量法を用いて上記被検出体における導光部材の表面への接触位置の座標を用いて求める検出手段とを備えた座標入力装置であって、
上記受光手段は少なくとも３つ設けられていると共に、
上記被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって上記接触位置の座標を求めるかを選択する選択手段が設けられていることを特徴とする座標入力装置。 A plate-shaped light guide member, at least two light receiving means for receiving the propagation light propagating through the light guide member, and the propagation light based on the contact when the object to be detected contacts the surface of the light guide member A coordinate input device comprising: a detecting unit that obtains the coordinates of the contact position of the detected body with the surface of the light guide member using a triangulation method based on the output of the light receiving unit that detects ,
At least three light receiving means are provided, and
A selection means is provided for selecting whether the coordinates of the contact position are to be obtained by the output of any two light receiving means based on the output from the light receiving means based on the contact position on the surface of the light guide member in the detected body. Coordinate input device characterized by being provided. 前記板状の導光部材は、方形に形成されており、
前記少なくとも３つの受光手段は、上記方形の導光部材の隅角部にそれぞれ設けられ、
前記導光部材を複数の領域に分割し、分割された領域毎に予め実測して求めた選択すべき２つの受光手段が記憶された記憶手段を備えていると共に、
前記選択手段は、前記被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、該被検出体の接触位置がどの分割された領域に属するかを判断した後、記憶手段に記憶された上記選択すべき２つの受光手段を選択することを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。 The plate-shaped light guide member is formed in a square shape,
The at least three light receiving means are respectively provided at corners of the rectangular light guide member,
The light guide member is divided into a plurality of regions, and includes a storage unit that stores two light receiving units to be selected, which are obtained by actual measurement for each divided region.
The selection unit determines which divided region the contact position of the detected body belongs to based on an output from the light receiving unit based on the contact position of the detected body with the surface of the light guide member. 2. The coordinate input device according to claim 1, wherein the two light receiving means to be selected stored in the storage means are selected later. 前記検出手段は、三角測量法に必要な２つの受光手段を結ぶ線に対する少なくとも１つの受光手段からの前記接触位置への視認角度が閾値角度以下であるか否かを判断する判断手段を備えていると共に、
前記選択手段は、上記接触位置の座標を求めるべく、方形の導光部材における一辺の両端に設けた受光手段を選択した結果、判断手段により、少なくとも１つの受光手段からの上記接触位置への視認角度が閾値角度以下であると判断とされたときには、上記一辺の一端に設けた受光手段と、上記一辺に対向する辺の少なくとも一方の端部に設けた受光手段とを選択することを特徴とする請求項２記載の座標入力装置。 The detection means includes a determination means for determining whether or not a viewing angle from at least one light receiving means to the contact position with respect to a line connecting two light receiving means necessary for the triangulation method is equal to or less than a threshold angle. And
The selection means selects the light receiving means provided at both ends of one side of the rectangular light guide member in order to obtain the coordinates of the contact position. As a result, the judgment means visually recognizes the contact position from at least one light receiving means. When it is determined that the angle is equal to or less than a threshold angle, the light receiving means provided at one end of the one side and the light receiving means provided at at least one end of the side opposite to the one side are selected. The coordinate input device according to claim 2. 前記被検出体は、前記導光部材の表面に接触することによって該導光部材に光を入射させる発光部を有する発光ペンからなっていると共に、
上記導光部材には、上記被検出体の発光部から該導光部材にそれぞれ入射して該導光部材の内部を伝搬する伝搬光を上記受光手段へ出射する光路変換部が設けられ、
前記受光手段は、上記伝搬光における導光部材からの出射光を受光することを特徴とする請求項１,２又は３記載の座標入力装置。 The object to be detected is composed of a light emitting pen having a light emitting unit that makes light incident on the light guide member by contacting the surface of the light guide member, and
The light guide member is provided with an optical path changing unit that emits propagating light that is incident on the light guide member from the light emitting unit of the detected body and propagates through the light guide member, and exits to the light receiving unit.
The coordinate input device according to claim 1, 2 or 3, wherein the light receiving means receives light emitted from the light guide member in the propagation light. 前記導光部材の端部から照明光を入射させる光源が設けられ、
前記被検出体は、前記導光部材の表面に接触することによって上記導光部材内を伝搬する上記照明光を減衰させると共に、
前記受光手段は、導光部材内を伝搬する照明光及び被検出体により減衰された照明光の伝搬光を受光すると共に、
前記検出手段は、被検出体の導光部材への接触による上記照明光の減衰に基づく受光手段の出力強度の減少を検出して、該被検出体における導光部材の表面への接触位置の座標を求めることを特徴とする請求項１,２又は３記載の座標入力装置。 A light source for allowing illumination light to enter from an end of the light guide member;
The detected body attenuates the illumination light propagating through the light guide member by contacting the surface of the light guide member,
The light receiving means receives the illumination light propagating in the light guide member and the propagation light of the illumination light attenuated by the detected object,
The detection means detects a decrease in the output intensity of the light receiving means based on the attenuation of the illumination light due to the contact of the detected body with the light guide member, and determines the position of contact of the detected body with the surface of the light guide member. The coordinate input device according to claim 1, wherein coordinates are obtained. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、
画像表示パネルを備えていることを特徴とする座標入力システム。 A coordinate input system comprising the coordinate input device according to claim 1,
A coordinate input system comprising an image display panel. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の座標入力装置を用いた座標入力方法であって、
被検出体における上記導光部材の表面への接触位置に基づく受光手段からの出力に基づいて、いずれの２つの受光手段の出力によって上記接触位置の座標を求めるかを選択することを特徴とする座標入力方法。 A coordinate input method using the coordinate input device according to any one of claims 1 to 5,
Based on the output from the light receiving means based on the contact position on the surface of the light guide member in the detected body, it is selected whether the coordinates of the contact position are obtained by the output of any two light receiving means. Coordinate input method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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