JPH10283114A

JPH10283114A - 表示装置及びペン入力装置

Info

Publication number: JPH10283114A
Application number: JP8416197A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kurematsu; 榑松　　克巳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ペン先の位置に正確に対応する表示を行うこと
ができる表示装置及びペン入力装置を提供する。【解決手段】ＬＣＤパネル３は表示画面上に画像表示を
行い、バックライト４によって照明される。ガラス基板
２０の上面には拡散層２２が設けられ、ガラス基板２０
とＬＣＤパネル３との間にはマイクロレンズアレイユニ
ット２１を有する。マイクロレンズアレイユニット２１
は３つのダブルマイクロレンズアレイを積層した構成を
有し、各層のマイクロレンズはその光軸が一致してい
る。ＬＣＤパネル３の表示画面上に表示された画像は、
マイクロレンズアレイユニット２１によって、拡散層２
２に投影される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置及びペン
入力装置に関し、特にペン入力に基づく表示を行うのに
好適な表示装置及び該表示装置を用いたペン入力装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より手書き文字入力が可能なペン入
力装置が知られている。この種のペン入力装置において
は、ペン入力した軌跡を操作者に知らしめるために、ペ
ン入力のための座標入力装置を透明板で形成し、軌跡を
表示するための表示装置と重ねて配置する。

【０００３】図８は一般的なペン入力装置の概略構成を
示す図である。同図において、１は送信コイル内蔵入力
ペン（以下、入力ペンという）であり、Ｌ（コイル）と
Ｃ（コンデンサ）に基づく閉回路を内蔵する。２は保護
ガラス基板であり、ＬＣＤパネル３を保護する。３はＬ
ＣＤパネルであり、マイコン（不図示）等の制御によっ
て各種表示を行う。本例では、入力ペン１によって指示
された位置に基づく表示を行うものとする。４はＬＣＤ
パネル３を背面より照明するためのバックライトであ
る。５は電磁授受作用方式センサー基板（以下、センサ
ー基板）であり、入力ペン１より送信された電磁波を検
出する。この構成により、いわゆる、電磁授受作用方式
にて入力ペン１の位置座標を検出する。

【０００４】図８に示したように、表示装置表面の上、
または、下にペン入力装置を設け、ペン入力された軌跡
を表示することにより、あたかもノートにペンで手書き
するような感覚でコンピュータ等の情報装置への入力を
可能にしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ペン入力表示装置では、例えば、図８に示されるよう
に、入力ペン１のペン先端とＬＣＤパネル３の画像表示
面との間には、保護ガラス基板２の厚み＋ギャップに相
当する所定の距離が存在する。この距離の存在により、
入力ペン１のペン先を図８に示すように斜め方向から観
察した場合には、当該ペン先の直下の表示ではなく、別
の部分の表示が観察されてしまう。そのため、ペン入力
に対応した表示像とペン先とが一致せず、ペン入力操作
を行う際に違和感を与えていた。

【０００６】本発明は、上記従来例に鑑みてなされたも
ので、ペン先の位置に正確に対応する表示を行うことが
できる表示装置及びペン入力装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成る本発
明の表示装置は以下の構成を備える。すなわち、表示画
面上に画像表示を行う表示手段と、前記表示画面上に設
けられる実質的に透明な基板と、前記基板の前記表示画
面と反対側の面に配置された拡散層と、前記基板と前記
表示画面との間に設けられ、ダブルマイクロレンズアレ
イを３層に積層したレンズアレイユニットによって、前
記表示画面上の画像を前記拡散層に投影する投影手段と
を備える。

【０００８】また、上記の目的を達成する本発明のペン
入力装置は、上記記載の表示装置と、前記基板の拡散層
側をデータ入力面とし、該データ入力面に対してペンに
よって指示された座標を検出する座標検出手段とを備え
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００１０】（第１の実施の形態）図１は、第１の実施
形態によるペン入力表示装置の断面模式図である。な
お、同図において上述の図８と同様の構成には同一の参
照番号を付してある。

【００１１】１は入力ペンである。２０は入力表示ボー
ドである。２１は３つのダブルマイクロレンズアレイ２
１１，２１２，２１３から成るマイクロレンズアレイユ
ニットである。なお、本明細書において、ダブルマイク
ロレンズアレイとは、裏表の両面にレンズ部を有するマ
イクロレンズアレイである。図示のように、各ダブルマ
イクロレンズアレイはその周辺部にて所定の間隔で固定
され、３層構成となっている。各ダブルマイクロレンズ
アレイは上下両面に光軸を同じくする対称配置レンズ群
が２次元アレイ状に設けられた構成を有しており、アク
リル樹脂等の高分子プラスチックの型成形により成形さ
れたものである。そして、ダブルマイクロレンズアレイ
２１１，２１２、２１３の各々は、等しいアレイピッチ
を有すると共に、その光軸が一致するようにレジ合わせ
されている。３はＬＣＤパネル、４はバックライトであ
る。５は電磁授受作用方式センサ基板である。

【００１２】入力表示ボード２０はガラス製であり、そ
の上側の表面には拡散剤コート法による拡散層２２が形
成されている。

【００１３】以上の構成において、バックライト４から
の照明光ｂは、ＬＣＤパネル３を照明する。その際、Ｌ
ＣＤパネル３の表示像は、図中点線ａに示されるよう
に、マイクロレンズアレイユニット２１を通じて、該入
力ボード２０の表面に形成された拡散層２２に投影され
る。ここでの投影像は正立像となり、面方向に隣り合う
各マイクロレンズ間の投影像もうまく重なるため、ＬＣ
Ｄパネル３の全表示像はそのままほぼ等倍で拡散層２２
上に投影表示される。

【００１４】尚、この３層の各ダブルマイクロレンズア
レイの中で真ん中に位置するダブルマイクロレンズアレ
イ２１２は結像には余り寄与せず点線ｃで示すように広
がり光束を集光するフィールドレンズとして機能してい
る。このレンズアレイ２１２の存在により、ＬＣＤパネ
ル３から出射する画像光のうち結像に寄与する画像光の
割合（画像光の利用効率）が向上し、一般的な単層構成
のレンズアレイ系を通した際にみられる非結像光による
コントラストの低減が大幅に改善される。

【００１５】入力ペン１による手書き入力は、該ペン先
を入力表示ボード２０の拡散面２２上に当接させて行う
ため、該ペン先端と画像表示面が完全に一致し、前述し
たごとき違和感の無い、まさにノートにペン書きする間
隔でのスムーズな手書きペン入力が可能となる。

【００１６】尚、本実施の形態では、入力ペン１はＬ
（コイル）とＣ（コンデンサ）に基づく閉回路を内蔵し
ており、導光板式バックライト４の下に電磁授受作用方
式のセンサ基板が設けられており、いわゆる、電磁授受
作用方式にて入力ペン１の位置座標を検出する。なお、
電磁授受作用方式による座標検出の方法及び構成につい
ては当業者には明らかであるので、ここでは説明を省略
する。

【００１７】（第２の実施形態）図２は、第２の実施形
態によるペン入力表示装置の断面模式図である。なお、
図２において、第１の実施形態（図１）と同様の構成に
は同一の参照番号を付してある。

【００１８】図２において、１０は入力ペンである。２
０は入力表示ボードである。２１は３層構成のダブルマ
イクロレンズアレイから成るマイクロレンズアレイユニ
ットである。３はＬＣＤパネルである。４はバックライ
トである。６は超音波センサである。また、入力表示ボ
ード２０はガラス製であり、その上側の表面には拡散剤
コート法による拡散層２２が形成されている。

【００１９】ここで、バックライト４からの正面光ｂ
は、ＬＣＤパネル３を照明する。その際、ＬＣＤパネル
３の表示像は、マイクロレンズアレイユニット２１によ
り、３層のダブルマイクロレンズアレイ２１１，２１
２，２１３を通じて図中点線ａに示されるように該入力
ボード２０の表面に形成された拡散層２２に投影される
ことは第１の実施形態で説明したとおりである。そし
て、ここでの投影像は前例と同様に高品位の正立像とな
り、ＬＣＤパネル３の全表示像はそのままほぼ等倍で拡
散層２２上に投影表示される。

【００２０】また、入力ペン１０による手書き入力は、
該ペン先を入力法事ボード２０の拡散面２２上に当接さ
せて行うため、該ペン先端と画像表示面が完全に一致
し、前述したごとき違和感の無い、まさにノートにペン
書きする感覚でスムーズな手書きペン入力が可能とな
る。

【００２１】尚、本実施の形態では、入力ペン１０は超
音波発振回路を内蔵しており、さらに、それへのトリガ
信号、及び、電源を供給するためのコード１１を有して
いる。入力表示ボード２０の周辺数ヵ所には、超音波セ
ンサ６が設けられており、いわゆる、超音波方式にて入
力ペン１０の位置座標を検出する。なお、超音波方式に
よる座標検出の方法及び構成については当業者には明ら
かであるので、ここでは説明を省略する。

【００２２】（第３の実施形態）図３は、第３の実施形
態によるペン入力表示装置の断面模式図である。なお、
同図において第１及び第２の実施形態と同様の構成には
同一の参照番号を付してある。

【００２３】図３において、１０は入力ペンである。２
０は入力表示ボードである。２１は３層構成のダブルマ
イクロレンズアレイから成るマイクロレンズアレイユニ
ットである。７はプラズマディスプレイパネル（以後Ｐ
Ｄパネルと呼ぶ）である。６は超音波センサである。入
力表示ボード２０はガラス製であり、その上側の表面に
は拡散剤コート法による拡散層２２が形成されている。

【００２４】ここで、ＰＤパネル７からの発光画像はマ
イクロレンズユニット２１により、図中点線ａに示され
るように、３層のダブルマイクロレンズアレイ２１１，
２１２，２１３を通じて入力ボード２０の表面に形成さ
れた拡散層２２に投影される。ここでの投影像は第１及
び第２の実施形態と同様に高品位の正立像となり、ＰＤ
パネル７の全表示像はそのままほぼ等倍で拡散層２２上
に投影表示されることになる。

【００２５】入力ペン１０による手書き入力は、該ペン
先を入力表示ボード２０の拡散面２２上に当接させて行
うため、該ペン先端と画像表示面が完全に一致し、前述
したごとき違和感の無い、まさにノートにペン書きする
感覚でのスムーズな手書きペン入力が可能となる。

【００２６】尚、第３の実施の形態では、第２の実施形
態と同様に超音波方式の座標検出を適用して説明した
が、第１の実施形態のような電磁授受作用方式による座
標検出を適用してもよいことはいうまでもない。

【００２７】（第４の実施形態）図４は第４の実施形態
による３層階層ダブルマイクロレンズアレイから成るマ
イクロレンズアレイユニットの断面図である。本マイク
ロレンズアレイユニット２３では、各マイクロレンズア
レイ２１１、２１２、２１３間にアクリル樹脂から成る
透明板状部材２１４，２１５を鋏み込んだ構成としてい
る。各マイクロレンズアレイと該透明板状部材とは複数
の箇所にて接着剤により点接着（微小接着面積における
接着）されている。このような構成により、ＬＣＤ画面
の大きさと共にマイクロレンズアレイの大きさが大きく
なる場合であっても、常に一定のレンズ間間隔が全面に
亘って維持される。すなわち、画面サイズが多くなった
場合には、自重によりマイクロレンズアレイが撓み、各
マイクロレンズアレイ間のギャップが不均一になる可能
性があるが、上記第４の実施形態の如く構成することに
よりこのギャップが全面に亘って維持されるようにな
る。したがって、本ユニットを前述した如く、特に大画
面サイズのペン入力表示装置に用いても、入力表示ボー
ド表面にムラの無い均一な表示像が得られる。

【００２８】（第５の実施形態）第５の実施形態では、
上記第１の実施形態〜第４の実施形態で説明したペン入
力表示装置を用いた情報処理装置を説明する。図５は第
５の実施形態による情報処理装置の構成を示すブロック
図である。また、図６は第５の実施形態による情報処理
装置のペン入力表示処理の手順を表すフローチャートで
ある。

【００２９】図５において、１００は入力ペン、６０は
上述したペン入力表示装置、３０は該ペン入力表示装置
内の液晶表示ユニット、８０はメイン情報処理ユニッ
ト、９０は電源を示している。また、８１は上記各ユニ
ット間を結ぶ信号バスラインをし、９１は各ユニットヘ
必要電力を供給する電源ラインを示している。

【００３０】このような情報処理装置においては、ま
ず、ペン１００にて手書き入力を行うと、そのペン先の
位置座標が逐次ペン入力表示装置６０から信号バスライ
ン８１を通じて、情報処理ユニット８０に送られる（ス
テップＳ１００）。そして、情報処理ユニット８０にお
いてこの位置座標に応じた信号が作成され、液晶表示ユ
ニット３０に送られ、この手書き軌跡の表示が行われる
（ステップＳ１０１）。なお、この位置座標信号群から
文字認識等の各種処理が情報処理ユニット８０にて行わ
れ、その結果も液晶表示ユニット３０に送られ表示され
る。

【００３１】このようにして、いわゆるペン入力操作に
よる各種情報処理が行われているが、その際には、前述
したように、ペン先と画像表示面が完全に一致するた
め、違和感の無い、まさにノートに手書きする間隔での
スムーズな手書きペン入力情報処理が可能となる。

【００３２】以上のように、ペン入力表示装置６０から
のペン座標情報を情報処理ユニット８０が入力（Ｓ１０
０）し、その座標に対する液晶表示ユニット３０の画素
位置に所定濃度の表示を行う（Ｓ１０１）。そして、ス
テップＳ１０２では、ペンアップの状態データをペン入
力表示装置６０から入力したかどうかチェックし、そう
でなければ、ステップＳ１００に戻って同様の処理を繰
り返す。また、ペンアップの状態データを入力すると本
処理を終了する。

【００３３】尚、ステップＳ１０２での、処理終了条件
は、これに限定されるものではなく、例えば、不図示の
キーボード等の入力デバイスから終了コマンドの入力を
判定しても良い。

【００３４】なお、情報処理ユニット８０は、ＣＰＵと
ＲＡＭ、ＲＯＭ、また、２次記憶装置（ＨＤＤ、ＦＤＤ
等）を備え、上述した情報処理を記述したプログラムが
予めＲＯＭや２次記憶装置に格納されている。ＣＰＵ
は、ＲＯＭや２次記憶装置に格納されたプログラムを解
釈して実行する。

【００３５】なお、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適
用してもよい。

【００３６】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読み出し実行することによっても、達成されることは言
うまでもない。

【００３７】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００３８】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００３９】また、コンピュータが読み出したプログラ
ムコードを実行することにより、前述した実施形態の機
能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指
示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペ
レーティングシステム）などが実際の処理の一部または
全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能
が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００４０】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指
示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに
備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行
い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現さ
れる場合も含まれることは言うまでもない。

【００４１】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードを格納することになるが、簡単に説
明すると、図７のメモリマップ例に示す各モジュールを
記憶媒体（ＦＤＤ等）に格納することになる。すなわ
ち、少なくともペンの状態（ペンアップ、ペンダウン
等）と座標とを入力する「ペン座標入力モジュール」、
そして、本実施の形態の表示ユニットのその入力したペ
ン座標に対応する表示位置に所定の濃度を表示する「Ｌ
ＣＤ駆動処理モジュール」の各モジュールのプログラム
コードを記憶媒体に格納すればよい。以上説明したよう
に本実施の形態によれば、ペン先を当接させる入力平面
とＬＣＤ、ＰＤＰ（ＰＤパネル）等任意のフラットパネ
ル状表示装置の表示面との３層構成ダブルマイクロレン
ズアレイを設け、該ペン入力平面い該表示装置の表示像
を該マイクロレンズ群に距離投影表示することにより、
該ペン先端と実際の画像表示面との間の距離を無くし、
まさに、ノートにペン書きする感覚で、違和感無くコン
ピュータ等へのデータ入力をすることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ペ
ン先の位置に正確に対応する表示を行うことが可能とな
り、ペン入力を違和感無く行うことが可能となる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態によるペン入力表示装置の断面
模式図である。

【図２】第２の実施形態によるペン入力表示装置の断面
模式図である。

【図３】第３の実施形態によるペン入力表示装置の断面
模式図である。

【図４】第４の実施形態による３層階層ダブルマイクロ
レンズアレイから成るマイクロレンズアレイユニットの
断面図である。

【図５】第５の実施形態による情報処理装置の構成を示
すブロック図である。

【図６】第５の実施形態による情報処理装置のペン入力
表示処理の手順を表すフローチャートである。

【図７】図６のフローチャートに対応するプログラムモ
ジュールのメモリへのマップ例を示す図である。

【図８】一般的なペン入力装置の概略構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１送信コイル内蔵入力ペン２保護ガラス基板３ＬＣＤパネル４バックライト５電磁授受作用方式センサ基板６超音波センサ７プラズマディスプレイパネル１０超音波発振器内蔵ペン１１ペンコード２０入力表示ボード２１、２３マイクロレンズアレイユニット２２拡散層２１１，２１２，２１３ダブルマイクロレンズアレイ２１４，２１５透明板状部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示画面上に画像表示を行う表示手段
と、前記表示画面上に設けられる実質的に透明な基板と、前記基板の前記表示画面と反対側の面に配置された拡散
層と、前記基板と前記表示画面との間に設けられ、ダブルマイ
クロレンズアレイを３層に積層したレンズアレイユニッ
トによって、前記表示画面上の画像を前記拡散層に投影
する投影手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記レンズアレイユニットにおける３層
のダブルマイクロレンズアレイは、各層のダブルマイク
ロレンズアレイのマイクロレンズの光軸を一致させて積
層されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】前記ダブルマイクロレンズアレイは、複
数の２重レンズ構造のマイクロレンズがマトリクス状に
配列された２次元ダブルマイクロレンズアレイであるこ
とを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】前記ダブルマイクロレンズアレイは、ア
クリル樹脂等の高分子プラスチックの型成型により形成
されたものであることを特徴とする請求項３に記載の表
示装置。
【請求項５】前記表示手段はＬＣＤパネルであること
を特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】前記表示手段は、前記ＬＣＤパネルの表
示面に照明光を供給するバックライトを備えることを特
徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】前記表示手段はプラズマディスプレイパ
ネルであることを特徴とする請求項３に記載の表示装
置。
【請求項８】前記３層構成のダブルマイクロレンズア
レイの中で真ん中に位置するダブルマイクロレンズアレ
イは、広がり光束を集光するフィールドレンズとして機
能することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】前記３層のダブルマイクロレンズアレイ
の各々の間に透明板状部材を設けたことを特徴とする請
求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の表示装置と、前記基板の拡散層側をデータ入力面とし、該データ入力
面に対してペンによって指示された座標を検出する座標
検出手段とを備えることを特徴とするペン入力装置。
【請求項１１】前記ペンは、磁力線を放出するもので
あり、前記座標検出手段は、検出された磁力線に基づい
て指示された座標を検出することを特徴とする請求項１
０に記載のペン入力装置。
【請求項１２】前記ペンは、ＬＣ回路を内蔵して磁力
線を放出することを特徴とする請求項１１に記載のペン
入力装置。
【請求項１３】前記座標検出手段は磁力線を検出する
磁力授受作用方式センサをさらに備えることを特徴とす
る請求項１１に記載のペン入力装置。
【請求項１４】前記ペンは、超音波発振回路を内蔵し
て超音波を放出することを特徴とする請求項１０に記載
のペン入力装置。
【請求項１５】前記座標検出手段は、前記ペンによっ
て発生され、前記基板を伝わる超音波振動を検出するこ
とで座標値を検出することを特徴とする請求項１０に記
載のペン入力装置。
【請求項１６】前記拡散層は拡散剤コート法によって
形成されることを特徴とする請求項１０に記載のペン入
力装置。
【請求項１７】前記表示手段を駆動して前記ペンによ
って指示された位置を表示する情報処理手段をさらに備
えることを特徴とする請求項１０に記載のペン入力装
置。