(57)【要約】【課題】強外光下でも表示装置に対して確実に光入力が可能な光入力ペンを提供する。【解決手段】表示装置12に光入力をする光入力ペン13のペン本体31に外光を導いて表示装置12へと円環形状で照射させる透明部32をペン本体31の周囲に設ける。強外光下であっても、光入力ペン13により入力される特定形状(円環形状)の光を表示装置12へと照射することができ、表示装置12に対して確実に光入力が可能になる。【選択図】図１
2010186233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力された光を検出可能な表示装置に用いる光入力装置であって、
光入力装置本体と、
この光入力装置本体に設けられ、外光を導いて前記表示装置へと特定形状で照射させる導光手段と
を具備したことを特徴とする光入力装置。
【請求項２】
前記光入力装置本体は、長手状に形成され、
前記導光手段は、前記光入力装置本体の周囲に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の光入力装置。
【請求項３】
前記光入力装置本体に設けられ前記導光手段と異なる位置へと前記表示装置に光を照射する発光手段と、
この発光手段の点灯および消灯を操作する操作手段と
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の光入力装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の光入力装置と、
画像を表示する表示部を備え、この表示部に表示された画像に対して前記光入力装置によって照射された光を検出してこの光による入力情報を取得する表示装置と
を具備したことを特徴とする光入力式表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から入力された光を検出可能な表示装置に用いる光入力装置およびこれを備えた光入力式表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を表示する液晶パネルなどの表示装置に光センサをマトリクス状に内蔵し、外部から例えばペン状の入力装置である入力ペンの位置情報を、光センサによる撮像画像の処理により求める構成が知られている。
【０００３】
この表示装置では、入力ペンあるいは指を表示部に押し当てると、暗所では入力ペン先の反射像を光センサにより検出し、明所では外光による入力ペン先の影を光センサにより検出する(例えば、特許文献１および２参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３９４４４号公報
【特許文献２】特開２００６−５３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の構成では、例えば強外光下で反射像を確実に検出することが容易でない。具体的に、表示装置の背面に設けられたバックライトの光を入力ペンの表面で反射する光は極めて微弱であるため、この反射光を適度に検出する撮像条件(反射撮像モード)では、背景の強い外光が過剰露光となり、いわゆる白飛びを生じ、入力ペンの指示座標を適正に算出することができない。
【０００６】
また、他方、強外光下では入力ペン先の影を捉えること(影撮像モード)も容易でない。具体的に、例えば入力ペンを把持するユーザの握りこぶしの影に入力ペン先の影が埋もれてしまうことがあり、このように埋もれた場合、握りこぶしの影と入力ペン先の影とを、様々な条件下で確実に分離することは容易でない。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、強外光下でも表示装置に対して確実に光入力が可能な光入力装置およびこれを備えた光入力式表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、外部から入力された光を検出可能な表示装置に用いる光入力装置であって、光入力装置本体と、この光入力装置本体に設けられ、外光を導いて前記表示装置へと特定形状で照射させる導光手段とを具備したものである。
【０００９】
そして、外光を導いて表示装置へと特定形状で照射させる導光手段を光入力装置本体に設ける。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、強外光下であっても、特定形状の光を表示装置へと照射することができ、表示装置に対して確実に光入力が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光入力式表示システムを示す斜視図である。
【図２】同上光入力式表示システムの表示装置を示し、(a)は表示装置の説明平面図、(b)は各画素を示す説明回路図である。
【図３】同上表示装置の表示状態を示す説明平面図である。
【図４】(a)は同上光入力式表示システムの光入力装置の把持状態を示す斜視図、(b)は同上光入力装置の把持状態での表示装置上での影を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の光入力式表示システムを示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の光入力式表示システムを示す斜視図である。
【図７】(a)は同上光入力式表示システムの光入力装置による通常の表示装置上の光照射状態を示す平面図、(b)は同上光入力装置の発光手段を用いた状態での表示装置上の光照射状態を示す平面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の光入力式表示システムを示す斜視図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態の光入力式表示システムを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施の形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１３】
図１において、11は光入力式表示システムを示し、この光入力式表示システム11は、表示装置12と、この表示装置12に光を入力する光入力装置としての光入力ペン13とを備えている。
【００１４】
表示装置12は、例えばバックライトから照射された面状光を透過させて画像を表示する透過型の液晶表示装置であり、図２(a)および図２(b)に示すように、例えば平面視で四角形状に形成され、複数の走査線15と信号線16とが格子状に配置され、走査線15に平行に制御線17が配置され、走査線15と信号線16との交差位置に、それぞれＴＦＴなどのスイッチング素子18が配置され、これらスイッチング素子18によって各画素19が駆動される。また、これら画素19に対応して、走査線15と制御線17との交差位置に、外部から入力された光を検出可能な光センサ20が配置されている。
【００１５】
各走査線15は、走査線駆動回路(ゲートドライバ)23にそれぞれ接続され、各信号線16は、信号線駆動回路(ソースドライバ)24にそれぞれ接続され、各制御線17は、光センサ20を制御するためのセンサ制御回路25にそれぞれ接続されている。また、スイッチング素子18は、制御端子が走査線15に接続され、入力端子が信号線16に接続され、かつ、出力端子が画素19に接続されている。
【００１６】
そして、スイッチング素子18は、走査線駆動回路23からの走査信号が順次走査線15を介して制御端子に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路24から信号線16を介して入力された画像信号に対応して画素19を駆動することにより、これら画素19をそれぞれ独立して点灯(オン)／消灯(オフ)制御可能となっている。
【００１７】
また、光センサ20は、バックライトからの光が遮光されており、表示側から光入力ペン13などを介して入力された光のみを検出してセンサ制御回路25へと出力するように構成されている。
【００１８】
センサ制御回路25は、光センサ20にプリチャージを行うプリチャージ部と、光センサ20をライン単位で指定するための制御部と、光センサ20からの出力を変換して外部のデータ処理部へと出力する出力部とを備えている。
【００１９】
そして、光センサ20は、センサ制御回路25により、例えば画素19による表示フレーム(例えば６０Ｈｚ)と同期して入力光を撮像するように制御される。
【００２０】
なお、表示装置12としては、透過型の液晶表示装置に限定されず、例えば有機ＥＬ表示装置などの任意の表示装置を用いることが可能である。
【００２１】
また、図１に示すように、光入力ペン13は、光入力装置本体としての筐体であるペン本体31と、このペン本体31の外周面を囲んで設けられた導光手段としての透明部32とを備えている。そして、この光入力ペン13には、ユーザが手Ｈ(図４)により把持する細長円柱状の把持部33と、この把持部33の先端部に連続し、先端側へと徐々に細くなる略円錐状の指示部34とが形成されている。
【００２２】
ペン本体31は、光を透過しない(非透光性の)ものであり、例えば樹脂などにより形成されている。また、このペン本体31は、光入力ペン13の基端側から先端側に亘って、すなわち、把持部33から指示部34に亘って、連続的に形成されている。
【００２３】
また、透明部32は、透光性を有する白色の樹脂などにより形成されており、ペン本体31の長手方向全体に亘ってこのペン本体31の周面全体を覆っている。すなわち、この透明部32は、光入力ペン13の基端側から先端側に亘って、換言すれば把持部33から指示部34に亘って、連続的に形成されている。このため、この透明部32は、光入力ペン13の基端側から先端側へと外光を導くことが可能になっている。
【００２４】
把持部33は、図４(a)に示すように、手Ｈで把持した状態で、基端側(指示部34と反対側の端部)が手Ｈよりも突出するように、充分な長さ寸法を有している。すなわち、把持部33は、手Ｈで把持した状態で、この手Ｈに全て覆い隠されてしなわないように長手状に形成されている。
【００２５】
指示部34は、先端部が例えば球面状に形成されている。
【００２６】
次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
【００２７】
表示装置12では、図３に示すように、ユーザにより選択されるべき情報を各画素19によって、例えばボタンＢなどとして表示する。
【００２８】
ユーザは、光入力ペン13の把持部33を把持して、その指示部34を、所望のボタンＢ上に対向させて接近させたり、表示装置12に接触させたりする。
【００２９】
このとき、例えば暗所でこの光入力式表示システム11を用いる場合、光センサ20（図２(b)）は、バックライトから照射された光の指示部34での反射光を検出してセンサ制御回路25へと出力する。また、例えば明所、例えば強外光下でこの光入力式表示システム11を用いる場合、光センサ20は、透明部32の背面から入射してこの透明部32により指示部34に導かれて特定形状、ここでは円環形状(ペン本体31に対応する部分が中心位置の影S1となり透明部32に対応する部分のみが発光した形状)に照射された光Ｌを検出してセンサ制御回路25（図２(a)）へと出力する。
【００３０】
そして、センサ制御回路25からの出力信号に応じてデータ処理部が光センサ20により検出した光の位置(指示座標)を算出して、ユーザがどのボタンＢを指示しているかを判断して、そのユーザが指示しているボタンＢに対応する処理を行う。なお、強外光下での光入力ペン13の特定形状(円環形状)の光Ｌによる指示座標は、既知の一般的な画像処理を適用することにより容易に抽出できる。
【００３１】
上述したように、上記第１の実施の形態では、光入力ペン13を、外光を導いて表示装置12へと特定形状、例えば円環形状で照射させる透明部32をペン本体31に設ける構成とした。
【００３２】
このため、強外光下において、図４(a)に示すようにユーザが手Ｈで光入力ペン13を把持して入力操作をした場合、図４(b)に示すように、手Ｈ(握りこぶし)の影SHの中に光入力ペン13のペン先すなわち指示部34が含まれてしまった場合でも、光入力ペン13により入力される特定形状(円環形状)の光Ｌを表示装置12へと照射することができ、表示装置12に対して確実に光入力が可能になる。
【００３３】
そして、このように強外光下であっても光入力ペン13により確実に光入力が可能になるため、光入力式表示システム11を様々な環境化で使用することが可能になり、汎用性が向上する。
【００３４】
次に、第２の実施の形態を図５を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、透明部32に代えて、線状に形成された導光手段としての線状体である複数の光ファイバ41をペン本体31の周囲に互いに隣接させた導光部42を形成したものである。
【００３６】
すなわち、光ファイバ41は、光入力ペン13の基端側から先端側に亘って連続して形成されており、これら光ファイバ41によって、導光部42が、外光を導いて表示装置12へと特定形状、例えば円環形状で照射させることが可能となっている。
【００３７】
そして、外光を導いて表示装置12へと特定形状(円環形状)で照射させる複数の光ファイバ41をペン本体31に設けるなど、上記第１の実施の形態と同様の構成を有することにより、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３８】
次に、第３の実施の形態を図６および図７を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
この第３の実施の形態は、上記第２の実施の形態において、図６に示すように、発光手段としての光源であるＬＥＤ45と、このＬＥＤ45の点灯および消灯を操作する操作手段としてのクリックスイッチ46とを備えるものである。
【００４０】
ＬＥＤ45は、光入力ペン13の指示部34の先端側に、この指示部34と同心状に配置されており、クリックスイッチ46の押し操作によって、ペン本体31内に配置された図示しない点灯回路によって点灯可能であるとともに、このクリックスイッチ46の押し操作を解除することで消灯されるものである。なお、このクリックスイッチ46は、把持部33に配置されており、この把持部33を把持した手Ｈの指によって押し操作が可能である。
【００４１】
そして、クリックスイッチ46を押し操作しない状態では、図７(a)に示すように、導光部42の複数の光ファイバ41によって表示装置12に円環形状の光Ｌが照射される。また、ユーザがクリックスイッチ46を押し操作した状態では、図７(b)に示すように、導光部42の複数の光ファイバ41によって表示装置12に照射される円環形状の光Ｌの中心位置の影S1が、発光したＬＥＤ45により照射した光により白化し、表示装置12に略円形状の光L1が照射される。
【００４２】
このように、外光を導いて表示装置12へと特定形状(円環形状)で照射させる複数の光ファイバ41をペン本体31に設けるなど、上記各実施の形態と同様の構成を有することにより、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４３】
また、導光部42の光ファイバ41と異なる位置へと表示装置12に光を照射するＬＥＤ45と、このＬＥＤ45の点灯および消灯を操作するクリックスイッチ46とを備えることにより、例えばマウスなどの入力インターフェースのクリックなどに相当するユーザの入力操作を、図７(a)および図７(b)に示すように表示装置12に照射される光の形状の変化によって検出することが可能になる。この結果、表示装置12側では、例えば光入力ペン13の指示部34を表示装置12の所望の位置に対向、あるいは接触させた状態でクリックスイッチ46を操作した場合にのみ、光入力ペン13による光入力を受け付けるように構成することなども可能となり、ユーザによる光入力を、より確実に検出することが可能になる。
【００４４】
次に、第４の実施の形態を図８を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
この第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態において、光入力ペン13の指示部34の先端部に、光入力ペン13の指示部34の表示装置12に対する押圧強さを検出する感圧手段としての感圧スイッチ47を備えるものである。
【００４６】
この感圧スイッチ47は、例えばピエゾ素子など、任意の既知のものを用いることができる。
【００４７】
また、ＬＥＤ45の点灯回路は、感圧スイッチ47に接続されており、この感圧スイッチ47により検出した光入力ペン13の表示装置12に対する押圧強さに応じて、クリックスイッチ46の押し操作により点灯されるＬＥＤ45の輝度を変化させたり、ＬＥＤ45の発光の点滅周期を変化させたりするように構成されている。
【００４８】
なお、光センサ20による表示装置12への入力光の撮像は、例えば表示フレーム(例えば６０Ｈｚ)に同期して行われることが多いため、点灯回路がＬＥＤ45の発光の点滅周期を変化させる場合、この周期でＬＥＤ45の点滅周期を割り出せる程度であることが必要となる。具体的には、例えば表示フレームの周期の半分未満、例えば３０Ｈｚ未満などとすることが好ましい。
【００４９】
そして、外光を導いて表示装置12へと特定形状(円環形状)で照射させる複数の光ファイバ41をペン本体31に設け、また、導光部42の光ファイバ41と異なる位置へと表示装置12に光を照射するＬＥＤ45と、このＬＥＤ45の点灯および消灯を操作するクリックスイッチ46とを備えるなど、上記第３の実施の形態と同様の構成を有することにより、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
また、表示装置12に対する光入力ペン13の押圧強さに応じて、ＬＥＤ45からの発光の輝度を変化させたり、点滅周期を変化させたりすることにより、ユーザが表示装置12に対して光入力ペン13を強く押し付ける動作、すなわち強押しの動作を、表示装置12側が輝度の変化、あるいは点滅周期の変化によって認識することができる。
【００５１】
なお、上記第４の実施の形態において、点灯回路は、感圧スイッチ47により検出した表示装置12に対する光入力ペン13の押圧強さに応じて、ＬＥＤ45からの発光の輝度を変化させるとともに点滅周期を変化させてもよい。
【００５２】
次に、第５の実施の形態を図９を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
この第５の実施の形態は、上記第３の実施の形態において、ペン本体31および光ファイバ41がそれぞれ柔軟性を有しているものである。
【００５４】
光ファイバ41は、その長さがランダムに形成されていることが好ましい。
【００５５】
また、導光部42は、把持部33において、所定の剛性を有するように構成することが好ましい。
【００５６】
このように構成することで、指示部34の光ファイバ41およびペン本体31を、あたかも筆の毛先のように動作させて、光入力ペン13により毛筆状の動作を入力可能とすることができる。このように毛筆状の動作を入力した場合であっても、光ファイバ41によって外光を導いて表示装置12へと特定形状、例えば円環形状で照射させることができ、また、導光部42の光ファイバ41と異なる位置へと表示装置12に光を照射するＬＥＤ45と、このＬＥＤ45の点灯および消灯を操作するクリックスイッチ46とを備えるなど、上記第３の実施の形態と同様の構成を有することにより、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
また、光ファイバ41の長さをランダムに形成することにより、光入力ペン13による「筆記」の際に、長さが相対的に長い光ファイバ41は撓んで導光が横方向に逸れるものの、長さが相対的に短い光ファイバ41は表示装置12に対向した状態のままであるため、光を光センサ20へと確実に入力できる。
【００５８】
なお、上記第３の実施の形態ないし第５の実施の形態のＬＥＤ45、クリックスイッチ46および感圧スイッチ47は、上記第１の実施の形態に適用してもよい。
【００５９】
また、上記各実施の形態において、導光手段により表示装置12に照射される光の形状は、円環形状に限定されるものではなく、表示装置12側で検出が容易な任意の特定形状とすることが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
11    光入力式表示システム
12    表示装置
13    光入力装置としての光入力ペン
31    光入力装置本体としてのペン本体
32    導光手段としての透明部
41    導光手段としての光ファイバ
45    発光手段としてのＬＥＤ
46    操作手段としてのクリックスイッチ
【図１】
2010186233.tif 000003
【図２】
2010186233.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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