(57)【要約】【課題】受光手段において光源の出射光が直接入射することを防止することができる座標入力装置を実現する。【解決手段】本発明の座標入力装置は、光源ユニット（４Ａ）から導光板（１０）へ入射し直接撮像ユニット（２０）へ向かって伝搬し、撮像ユニット（２０）に入射する不要光を除去する除去手段としての光吸収体（２４Ａ）を備えている。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の導光部材と、導光部材に光を入射させる光源と、上記導光部材内部を伝搬する伝搬光について上記導光部材の表面に被検出体を接触したときに生じる散乱光を検知する少なくとも２つの受光手段と、上記受光手段の出力に基づいて、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検出する検出手段とを備えた座標入力装置であって、
上記光源から上記導光部材へ入射し直接上記受光手段へ向かって伝搬し、上記受光手段に入射する不要光を除去する除去手段を備えていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
上記受光手段は、上記導光部材に形成され、上記散乱光を取り出すための光取出し部と、該光取出し部から取り出された上記散乱光を受光し撮像する撮像部とを備え、
上記光取出し部には、上記被検出体の任意の接触位置から生じる散乱光に対し光取出しを許容する有効検知領域と、上記散乱光が入射しない、上記有効検知領域以外の非検知領域とが規定されており、
上記除去手段は、上記光源から上記導光部材へ入射し、直接上記光取出し部の非検知領域へ向かって伝搬する上記不要光を除去することを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
上記除去手段は、上記導光部材に設けられた光吸収体を備え、
上記光吸収体は、上記光源よりも上記受光手段に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の座標入力装置。
【請求項４】
上記除去手段は、上記導光部材に形成された切込みを備え、
上記切込みは、上記光源よりも上記受光手段に近い位置に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の座標入力装置。
【請求項５】
上記除去手段は、上記非検知領域に形成された遮光領域を備えていることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項６】
上記有効検知領域は、上記撮像部側を頂点として延びる錐面で構成されており、上記非検知領域は、上記除去手段として、上記導光部材の上面に対し垂直に延びる平面で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項７】
上記導光部材には、上記除去手段として、上記撮像部を取付けるための取付け穴が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【請求項８】
請求項１〜７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、
画像表示モジュールを備えていることを特徴とする座標入力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標入力装置、及び座標入力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチペン、スタイラスペン等の棒状の操作部材（以下、ペンと記載する）と、当該ペンによる座標入力を受け付けるタブレット、タッチパネル等の座標入力装置（位置検出装置ともいう）とを組み合わせた入力システムが知られている。ペンを、座標入力装置の座標入力領域に接触させ、座標入力装置は、ペンが接触（以下、タッチと記載する）した位置の座標を求める。求められた座標は、例えば座標入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、または座標入力装置に一体的に積層されている液晶パネル等の表示画面に点画像、直線画像等のオブジェクトを表示するため等に用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているタッチパネル１００は、図１９の（ａ）および（ｂ）に示すように、導光板１０１と、導光板１０１に光を入射する光源１０２と、導光板１０１の側面の一部に配置された受光素子１０４、１０５と、導光板１０１の側面と受光素子１０４、１０５との間に被検出体１１０により散乱した光源１０２からの光を受光素子１０４、１０５に結像する結像手段１０７と、光吸収手段１０８とを備えている。光吸収手段１０８は、受光素子１０４、１０５が配置された導光板１０１の側面に配置され、受光素子１０４、１０５は、図１９の（ｂ）に示すように、光源１０２の照射範囲外に配置されている。導光板１０１の側面に配置された光源１０２から照射された光は導光板１０１の内部で全反射を繰り返しながら伝搬する。通常の状態では、受光素子１０４、１０５は光源１０２の照射範囲外に配置されているため、導光板１０１の内部を伝搬する伝搬光を受光しない。ここで、透明の導光板１０１上に指等の被検出体１１０がタッチされると、伝搬光が乱され、散乱光が発生する。散乱光の一部は受光素子１０４、１０５の方向にも伝搬し、図２０の（ａ）および（ｂ）に示すように、受光素子１０４、１０５で受光される。これにより、その方位角が測定され、三角測量法により散乱光が発生した点、つまり、指等の被検出体１１０がタッチされたポイントが特定される。
【０００４】
図２１は、特許文献２に開示されている座標入力装置を示す構成概略図である。図２１に示すように、蛍光染料２０１を均一に添加した状態に形成された平板部材２０２の四隅２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは凹面に形成され、この凹面に向かって受光器２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄが配置されている。受光器２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄはそれぞれ検出回路部２１１に接続されている。平板部材２０２の内部を伝搬して四隅２００ａ〜２００ｄの凹面に達した光のうち、各受光器２０３ａ〜２０３ｄに向かうもののみが各受光器２０３ａ〜２０３ｄに向けて出射され、それ以外の光は凹面から外部に出射される際に受光器２０３ａ〜２０３ｄ以外に向かって屈折されて平板部材２０２の四辺に配置された光吸収部材２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄに吸収される。平板部材２０２の上面に手動操作で動かされる光源部２０５より射出されたスポット光は、平板部材２０２の上面よりその内部に入射し、平板部材２０２の内部に添加された蛍光染料２０１に当たって励起して等方的な光を発する。そして、その発光位置を、受光器２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを用いて特定する。
【０００５】
図２２は、特許文献３に開示されている座標入力装置を示す構成概略図である。図２２に示されるように、導光板３０２に設けられた発光素子３０３は、制御部３０５ｅによるたとえば点灯走査の制御により発光する。そして、その光がタッチエリア３０２ａへの入力ペン３１０による接触に応じて導光板３０２内に入射される。ここで、入力ペン３１０は、タッチエリア３０２ａへそれぞれ異なる波長の光を放つ発色部位３１３ａ〜３１３ｄを有する。いずれかの発色部位を有する入力ペン３１０が導光板３０２にタッチされると、タッチ位置で散乱光が生じる。この散乱光が導光板３０２に沿って設けられた受光素子３０４によって受光されると、制御部３０５ｅは、受光素子３０４によって散乱光が受光されたときの座標と、受光素子３０４の受光時にたとえば点灯走査させたときの発光素子３０３の座標とから、入力ペン３１０によるタッチエリア３０２ａへの入力位置を特定し、さらに受光された散乱光の波長から入力ペン３１０を識別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５８９６７号公報（２００９年１１月５日公開）
【特許文献２】特開平１１−３２７７６９号公報（１９９９年１１月３０日公開）
【特許文献３】特開２００９−２２３５３５号公報（２００９年１０月  １日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術のうち、被検出体を導光板にタッチしたときの散乱光を検出し、三角測量法によって被検出体の位置を特定する技術は、特許文献１に開示された技術である。
【０００８】
特許文献１のタッチパネル１００では、光源１０２は、点光源であり、導光板１０１の側面に配置されている。それゆえ、被検出体１１０がタッチされる面には、照射範囲１０３以外の非照射領域（光が伝搬しない領域）が発生する。その結果、タッチパネル１００では、被検出体１１０のタッチ位置を検出できる領域と被検出体１１０のタッチ位置を検出できない領域とが存在し、導光板１０１全面の領域において被検出体１１０のタッチ位置を検出することができない。
【０００９】
また、特許文献１のタッチパネル１００では、光源１０２の出射光が直接（導光板１０１を介さず）受光素子１０４に入射するおそれがある。受光素子１０４において、光源１０２の出射光の信号強度が、被検出体１１０からの伝搬光（散乱光）の信号強度を上回ったとき、被検出体１１０からの伝搬光を識別して検出することが困難になる。
【００１０】
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、受光手段において光源の出射光が直接入射することを防止することができる座標入力装置、及び座標入力システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る座標入力装置は、板状の導光部材と、導光部材に光を入射させる光源と、上記導光部材内部を伝搬する伝搬光について上記導光部材の表面に被検出体を接触したときに生じる散乱光を検知する少なくとも２つの受光手段と、上記受光手段の出力に基づいて、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検出する検出手段とを備えた座標入力装置であって、上記光源から上記導光部材へ入射し直接上記受光手段へ向かって伝搬し、上記受光手段に入射する不要光を除去する除去手段を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、受光手段において光源の出射光が直接入射することを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る座標入力システムの構成を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の座標入力システムの構成を示す平面図であり、（ｂ）は図１の座標入力システムの構成を示す側面断面図である。
【図３】（ａ）は座標入力システムの構成を示す側面図であり、（ｂ）は座標入力システムの縁部の構成を拡大して示す要部側面図である。
【図４】座標入力システムの構成を示し、図６のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】１個のＬＥＤにおける導光板への照射領域を示す平面図である。
【図６】導光板に指をタッチしたときの散乱光の光路を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は座標入力装置の検出原理を示す平面図であり、（ｂ）は座標入力装置の撮像ユニットにおける撮像素子の光信号を示す波形図である。
【図８】（ａ）は導光板の表面における各所に指が接触された場合の接触位置を示す平面図であり、（ｂ）は指の接触位置に対応して撮像素子の検出画像に現れる画素番号と信号強度との関係を示す波形図である。
【図９】（ａ）は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）は撮像ユニットの撮像素子での像を示す平面図である。
【図１０】各撮像ユニットに対応する貫通孔の壁面における、有効視野領域及び非検知領域の規定を説明するための上面図である。
【図１１】図１の座標入力装置において除去手段が設けられていない場合を説明するための図であり、（ａ）は除去手段が設けられていない座標入力装置を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の座標入力装置における貫通孔を撮像ユニットで撮像した画像である。
【図１２】図１の座標入力装置における除去手段を説明するための図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は除去手段による不要光除去効果を示す画像である。
【図１３】実施形態２の座標入力装置における除去手段を示す平面図である。
【図１４】実施形態３の座標入力装置における除去手段を示す平面図である。
【図１５】実施形態４の座標入力装置における除去手段を示す平面図である。
【図１６】図１５の座標入力装置における貫通孔部分（部分Ｉ）を拡大した斜視図である。
【図１７】実施形態５の座標入力装置における除去手段を示す平面図である。
【図１８】座標入力装置において、複数の指の導光板への接触においても検出可能とするための構成を示す説明図である。
【図１９】（ａ）は特許文献１の座標入力装置としての位置検出装置の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は上記位置検出装置の要部の構成を示す平面図である。
【図２０】（ａ）は図１９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。
【図２１】特許文献２に開示されている座標入力装置を示す構成概略図である。
【図２２】特許文献３に開示されている座標入力装置を示す構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の座標入力装置は、板状の導光部材と、導光部材に光を入射させる光源と、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導光部材内の伝搬光を検知した受光手段の出力に基づいて、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検出する検出手段とを備えた構成となっている。本発明の座標入力装置においては、導光部材の表面に被検出体を接触したとき、受光手段が該接触による導光部材内の伝搬光を検知する。そして、検出手段は、受光手段の出力に基づいて、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検出する。
【００１５】
また、被検出体は、導光部材の表面に接触することによって、上記出力差を識別できるものであればよく、例えば、指、棒状のタッチペン、発光ペン等が挙げられる。
【００１６】
以下の実施形態では、被検出体が指であり、かつ検出手段が検出する「受光手段の出力」が、導光部材の表面に被検出体を接触させたときの受光手段の出力が、導光部材の表面に被検出体が接触していないときの受光手段の出力よりも大きい出力像である構成を例にして説明する。この場合、「受光手段の出力」は、「導光部材の表面に被検出体を接触したときの該被検出体による光散乱を検知した受光手段の出力」であり、さらに具体的には、被検出体の存在による散乱光の受光ピークである。
【００１７】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１８】
（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１及び図２の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。図１は、上記座標入力システムの構成を示す分解斜視図である。図２の（ａ）は座標入力システムの構成を示す平面図であり、図２の（ｂ）は座標入力システムの構成を示す側面断面図である。尚、本明細書においては、図１におけるＺ方向を座標入力システムの前側とする。また、図１におけるＸ方向を座標入力システムの長手方向とし、図１におけるＹ方向を座標入力システムの短手方向とする。
【００１９】
本実施の形態の座標入力システム１は、図１に示すように、画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール２と、この液晶表示モジュール２の前面側に設けられた座標入力装置３Ａとを備えている。
【００２０】
上記液晶表示モジュール２は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、一対の図示しない基板間に液晶層を挟持し、かつ各基板には、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設けられた液晶表示パネル２ａと、を備えている。この液晶表示パネル２ａでは、電極間に電圧を印加することにより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。上記液晶表示パネル２ａはシャーシ２ｂに支持されていると共に、液晶表示パネル２ａの前面には保護ガラス２ｃが設けられている。尚、液晶表示モジュール２の構成は、従来周知の液晶表示モジュールを用いることができる。
【００２１】
上記座標入力システム１では、液晶表示パネル２ａに表示された画面を見ながら、液晶表示パネル２ａの前側に設けられた座標入力装置３Ａの導光板１０上に被検出体としての例えば指を接触させることにより、その指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。
【００２２】
（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１及び図２の（ａ）及び（ｂ）、並びに図３の（ａ）及び（ｂ）〜図７に基づいて以下に詳述する。図３の（ａ）は座標入力システム１の構成を示す側面図であり、図３の（ｂ）は座標入力システム１の縁部の構成を拡大して示す要部側面図である。図４は座標入力システム１の構成を示す断面図である。なお、この図４は、図６のＡ−Ａ線矢視断面図である。図５は１個のＬＥＤにおける導光板１０への照射領域を示す平面図である。図６は導光板１０に指８をタッチしたときの散乱光の光路を示す斜視図である。
【００２３】
上記座標入力装置３Ａは、図１並びに図２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、長方形の透明の導光部材としての導光板１０と、長方形の導光板１０の隅角部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・４０・５０と、導光板１０の長手方向における両辺の各背面側に設けられた光源としての光源ユニット４Ａ・４Ｂと、光源ユニット４Ａ・４Ｂからの光を導光板１０に結合させる光結合部材５と、後述する検出手段としての検出部６とを備えている。また、図２の（ｂ）に示すように、導光板１０における縁部における光源ユニット４Ａ・４Ｂが配設された箇所の表面側及び裏面側には、光吸収部材７・７が設けられている。
【００２４】
導光板１０は、透光性材料からなる一枚の長方形の平板からなっており、液晶表示モジュール２における液晶表示パネル２ａの表示面側に重ねて配設されている。尚、導光板１０は、完全な長方形である必要はなく、後述するように、隅角部に光取出し部としての貫通孔１１が形成されていたり、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。
【００２５】
導光板１０の大きさは、図２の（ａ）（ｂ）に示すように、４つの辺の周辺が液晶表示パネル２ａ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・４０・５０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の後述する指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３Ａのコンパクトサイズの実現に寄与している。長方形の導光板１０の大きさは、例えば、対角線が例えば６０インチとすることができるが、これに制限されるものではない。例えば、６０インチ、７０インチ、８０インチ、…とさらに大きくてもよく、又は６０インチ以下でもよい。
【００２６】
導光板１０の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられる。ただし、これより厚くてもよい。本実施の形態では、厚さは例えば３ｍｍ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。
【００２７】
また、導光板１０における撮像ユニット２０・３０・４０・５０を配設する４箇所の隅角部には、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、凹型の円錐面状の光路変換部としての貫通孔１１（光取出し部）がそれぞれ形成されている。尚、本実施の形態では、貫通孔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。また、貫通孔１１の中央部は必ずしも貫通している必要はない。導光板１０の厚さの途中まで斜面が形成されていてもよい。この場合は、撮像ユニット２０・３０・４０・５０が密閉されるので、撮像ユニット２０・３０・４０・５０の内部に異物が混入することがなくなる。
【００２８】
図４に示すように、貫通孔１１の円錐面の壁面１１ａと導光板１０の背面とがなす角度γは、４５度以下であり、例えば３０度又は２４度が選ばれる。貫通孔１１における円錐面状の壁面１１ａにはミラーコーティングが施されている。これにより、図４に示すように、導光板１０の内部を伝搬して貫通孔１１に至った光の光路を、貫通孔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、壁面１１ａにミラーコーティングが施されていなくても、貫通孔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。また、本実施の形態では、光変換部材を導光板１０の隅角部の貫通孔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。
【００２９】
次に、撮像ユニット２０・３０・４０・５０は、導光板１０における４箇所の隅角部における円錐面状の貫通孔１１の直下に配置されている。これにより、撮像ユニット２０・３０・４０・５０は、導光板１０の表面よりも上方には突出していない構造となっている。
【００３０】
また、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、撮像ユニット２０・３０・４０・５０は、導光板１０における縁部の互いに離れた４箇所の隅角部に設けられている。ただし、本発明においては、撮像ユニット２０・３０・４０・５０の設置箇所は、必ずしも隅角部に限らない。例えば、導光板１０における長手方向に沿う一方の第１の縁部には、少なくとも２箇所に撮像ユニット２０・３０が設けられており、導光板１０における該第１の縁部に対向する他方の第２の縁部にも少なくとも２箇所に撮像ユニット４０・５０が設けられているとすることができる。この理由は、後述するように、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、導光板１０における一方の第１の縁部の撮像ユニット２０・３０と、導光板１０における他方の第２の縁部の撮像ユニット４０・５０とは、互いに交互に使用されるためである。すなわち、三角測量法においては少なくとも２個の受光手段が必要となるため、各第１の縁部及び第２の縁部には、それぞれ２以上の撮像ユニット２０・３０及び撮像ユニット４０・５０を設けておく必要がある。
【００３１】
上記撮像ユニット２０・４０は、図４に示すように、レンズ２１・４１と光学フィルタ２２・４２と撮像素子２３・４３とを有している。また、撮像ユニット３０・５０も図示しないが、同様の構成を有している。
【００３２】
図４に示す光学フィルタ２２・４２等は、指８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。光学フィルタ２２・４２等により、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。ただし、指８の接触による散乱光の検出においては、バックグラウンドとなる映像信号との差分をとれば足りるため、必ずしも光学フィルタは必要ではない。
【００３３】
また、本実施の形態の撮像素子２３・３３・４３等は、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。また、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体）カメラであってもよい。
【００３４】
撮像素子２３・３３・４３等の受光面は、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。
【００３５】
撮像ユニット２０・３０・４０・５０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・４３等に結合しない構造になっている。
【００３６】
次に、導光板１０における長手方向の両辺の縁部に設けられた光源ユニット４Ａ・４Ｂは、図２の（ａ）に示すように、それぞれ、直列に複数並べられたＬＥＤ４ａ…を備えており、各ＬＥＤ４ａ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、紫外光であってもよい。すなわち、座標入力システム１は、座標入力装置３Ａを液晶表示パネル２ａの前面に配置するため、光源ユニット４Ａ・４Ｂの波長は非可視光であることが好ましく、また、撮像素子２３・３３・４３・５３が一般的にシリコン系の受光素子からなっており、その感度特性等から赤外線であることが好ましい。
【００３７】
また、必ずしもＬＥＤ４ａを使用する必要はなく、ＬＤ（laser diode）等を用いることもできる。
【００３８】
ここで、本実施の形態では、光源ユニット４Ａ・４Ｂは、導光板１０における長手方向の両辺の縁部に設けられている。すなわち、本実施の形態の座標入力装置３Ａでは、撮像ユニット２０・３０及び光源ユニット４Ａは、導光板１０における長手方向に沿う一方の第１の縁部に設けられていると共に、撮像ユニット４０・５０及び光源ユニット４Ｂは、該第１の縁部に対向する他方の第２の縁部にそれぞれ設けられている。この場合、光源ユニット４Ａ・４Ｂ及び撮像ユニット２０・３０・４０・５０は、いずれも導光板１０の背面側に設けられているので、光源ユニット４Ａ・４Ｂは、撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット４０・５０は、両者が重ならないように、撮像ユニット２０と撮像ユニット３０との間又は撮像ユニット４０と撮像ユニット５０との間に設けられている。また、図５に示すように、光源ユニット４Ａの方が、撮像ユニット２０に比べて、導光板１０の外周端に設けられており、光源ユニット４Ｂの方が、撮像ユニット４０に比べて、導光板１０の外周端に設けられている。したがって、撮像ユニット２０・３０・４０・５０においては、光源ユニット４・４からの直接光が撮像ユニット２０・３０・４０・５０の信号検出有効エリア内に入射しないようになっている。さらに、導光板１０の信号検出有効エリア外の部分に切り込みを入れるか若しくは光吸収部材７を貼り付ける、又は信号検出有効エリア外には光路変換部である貫通孔１１を形成しないようにする。これにより、確実に不要光が遮断できるようになるので好ましい。
【００３９】
上述したように、光源ユニット４Ａ・４Ｂは、導光板１０における長手方向に沿う両辺の第１の縁部及び第２の縁部に設けられていることが好ましい。この理由は、図５に示すように、ＬＥＤ４ａが導光板１０における長手方向に沿う両辺の及び第２の縁部に設けられている方が、導光板１０における短手方向に沿う両辺の縁部に設けられている場合よりも、導光板１０内でのＬＥＤ４ａの光の到達距離が短いためである。すなわち、これにより、光源ユニット４Ａ・４Ｂからの光量が大きくなり、かつ導光板１０に接触された指８から撮像ユニット２０・３０・４０・５０への距離も小さくなるため、導光板１０に接触された指８からの散乱光における撮像ユニット２０・３０・４０・５０での検出強度が大きくなるためである。
【００４０】
ここで、指８からの散乱光を撮像素子２３・３３・４３等にて検出するときに、撮像素子２３・３３・４３等での散乱光の出力をできるだけ大きくする必要がある。そのためには、ＬＥＤ４ａからの導光板１０の内部での伝搬光の光量が大きい方が好ましい。そこで、図５に示すように、１個のＬＥＤ４ａの放射角度δが小さくなるようにしている。ＬＥＤ４ａの放射角度δが大きいと１個のＬＥＤ４ａにおける照射領域の光量密度が減少するためである。
【００４１】
また、座標入力装置３Ａには、図６に示すように、検出手段としての検出部６が設けられている。この検出部６は、指８による光散乱に基づく撮像素子２３・３３での出力を検知して、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。
【００４２】
また、導光板１０における第１の縁部及び第２の縁部には、光源ユニット４Ａ・４Ｂ及び撮像ユニット２０・３０・４０・５０に重ならないように光吸収部材７・７が設けられている。この光吸収部材７・７は、例えば黒色ポリエステルフィルム等からなる高遮光フィルムを導光板１０に貼着してなっており、導光板１０の端部での反射光が反対側の端部に戻らないように、該反射光を吸収するものとなっている。
【００４３】
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。
【００４４】
（座標入力装置の座標検出原理）
上記構成の座標入力装置３Ａにおける、指８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４、図６、図７及び図８に基づいて説明する。図７の（ａ）は座標入力装置３Ａの検出原理を示す平面図であり、図７の（ｂ）は座標入力装置３Ａの撮像ユニットにおける撮像素子の光信号を示す波形図である。図８の（ａ）は導光板の表面における各所に指が接触された場合の接触位置を示す平面図であり、図８の（ｂ）は該指の接触位置に対応して撮像素子の検出画像に現れる画素番号と信号強度との関係を示す波形図である。
【００４５】
まず、座標入力装置３Ａでは、図４に示すように、導光板１０における少なくとも一辺の縁部に沿って設けられた光源ユニット４Ａの複数の前記ＬＥＤ４ａ…から導光板１０に光が斜めに入射される。
【００４６】
導光板１０に入射された光は、図４に示すように、導光板１０の内部の全面に伝搬光として導光する。すなわち、導光板１０の屈折率と空気の屈折率との相違により導光板１０の内部では光が全反射を繰り返す。この全反射される光は、導光板１０の端面から出射される。尚、導光板１０の端面にて反射されて戻ろうとする光は導光板１０の表面及び背面の光吸収部材７・７にて吸収され、撮像ユニット２０・３０側に戻ってくることはない。
【００４７】
ここで、図４に示すように、導光板１０の表面に指８を接触つまりタッチさせると、導光板１０の内部における全反射条件が崩れ、指８にて屈折率ｎの導光板１０内を導光する赤外光の一部が散乱される。この散乱光のうち、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。
【００４８】
ここで、図６に示すように、指８の散乱光である赤外光は導光板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の伝搬光１３ａ・１４ａは、円錐面状の貫通孔１１・１１の壁面１１ａ・１１ａにも導かれ、該壁面１１ａ・１１ａ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、貫通孔１１・１１の壁面１１ａ・１１ａの反射光は、撮像ユニット２０・３０におけるレンズ２１・３１にて集光され、続いて、光学フィルタ２２・３２を通って、最後に撮像素子２３・３３に受光される。これによって、図７の（ｂ）に示すように、各撮像素子２３・３３における画素番号のところに発光ピークが現れる。したがって、検出部６は、各撮像素子２３・３３から得られる各画像における画素番号を角度に換算することにより、図７の（ａ）に示すように、指８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からの視認角度である角度α・βを求める。
【００４９】
例えば、図８の（ａ）に示すように、指８が導光板１０上の点Ｐ１ 〜点Ｐ９ にそれぞれ接触された場合、撮像ユニット４０の撮像素子４３には、図８の（ｂ）に示すように、点Ｐ１ 〜点Ｐ９ に対応する画素番号の位置に各ピークが現れる。この画素番号を角度に変換することにより、点Ｐ１ 〜点Ｐ９ の角度を求めることができる。図８の（ｂ）においては、概ね、画素番号「１００」≒角度８０度、画素番号「２００」≒角度６０度、画素番号「３００」≒角度４０度、画素番号「４００」≒角度２０度とみることができる。
【００５０】
（２次元座標位置の算出方法）
次に、指８が接触した箇所における導光板１０の２次元座標位置の算出方法について、図８に基づいて説明する。尚、この処理は、検出部６が行う。ここで、図９の（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９の（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。尚、図９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。
【００５１】
図４及び図９の（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２５を形成する。線状の像２５の位置は指８の位置によって変化し、撮像素子２３の取得画像を分析することにより、伝搬光１３ａと導光板１０の一辺とがなす角度αがそれぞれ求められる。また、撮像ユニット３０に入射した光によっても、同様にして、レンズ３１を経て、撮像素子３３に線状の像２５を形成する。そして、撮像素子３３の取得画像を分析することにより、伝搬光１４ａと導光板１０の一辺とがなす角度βが求められる。この角度α・βにより、三角測量法を用いて指８が接した点の位置座標が求められる。
【００５２】
詳細には、図９の（ａ）において、指８が点Ｐ１ の位置にあるとき、図９の（ｂ）にも示すように、線状の像２５が形成される。また、この指８が点Ｐ２ の位置に移動したとき、線状の像２７が形成される。
【００５３】
光源ユニット４Ａからの光を照射している状態において、指８が導光板１０に接触していないとき、撮像素子２３・３３の取得画像には何も変化が起こらない。一方、指８が導光板１０に接触して散乱光が発生すると、その光束のうちの一部における伝搬光１３ａ・１４ａが撮像素子２３・３３に導かれ、撮像素子２３・３３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。
【００５４】
図９の（ｂ）に示す線状の像２５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、指８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、指８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。
【００５５】
撮像素子３３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、指８と撮像素子３３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。
【００５６】
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）は下記の式（１）及び式（２）
Ｙ＝ｔａｎα・Ｘ                          …式（１）
Ｙ＝ｔａｎβ・（Ｌ−Ｘ）                  …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、指８が接触した地点の座標Ｘ・Ｙを求めることができる。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、座標入力装置３Ａでの座標Ｘ・Ｙを求めることができる。
【００５７】
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。
【００５８】
また、以上の方法にて求められた指８の位置座標に基づいて、液晶表示パネル２ａ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２ａの駆動を制御する図示しない制御部が、検出部６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２ａを駆動すればよい。
【００５９】
（座標入力装置の特徴的構成）
上述のように、指８の散乱光である赤外光の光束のうちの一部の伝搬光は、円錐面状の貫通孔１１の壁面１１ａに導かれ、該壁面１１ａの反射光が撮像ユニット２０にて受光される。ここで、円錐面状の貫通孔１１の壁面１１ａには、指８の任意の接触位置から生じる散乱光に対し光取出しを許容する有効視野領域２０ａと、散乱光が入射しない、非検知領域２０ｂとが規定される。図１０は、各撮像ユニットに対応する貫通孔１１の壁面１１ａにおける、有効視野領域２０ａ及び非検知領域２０ｂの規定を説明するための図であり、座標入力装置３Ａの前側（Ｚ方向）から見た上面図である。
【００６０】
まず、図１並びに図２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、撮像ユニット２０・３０・４０・５０が長方形の導光板１０の隅角部に配設されている場合について、説明する。図１０では、撮像ユニット２０に対応する貫通孔１１の壁面１１ａにおける有効視野領域２０ａ及び非検知領域２０ｂの規定について示されている。導光板１０における他の隅角部に配された撮像ユニット３０・４０・５０について、対応する貫通孔１１の壁面１１ａにおける有効視野領域２０ａ及び非検知領域２０ｂの規定は、撮像ユニット２０と同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
図１０に示されるように、貫通孔１１の壁面１１ａにおいて、有効視野領域２ａは、次の（ｉ）、及び（ｉｉ）を満たすように規定されている。
（ｉ）壁面１１ａを構成する円錐面の頂点と、液晶表示パネル２ａのアクティブエリア２ａ１における４つの頂点Ｉ〜ＩＶのうち２頂点と、を結ぶ直線によって区分化される２つの領域のうち液晶表示パネル２ａ側の第１の領域であり、かつ、
（ｉｉ）壁面１１ａを構成する円錐面の頂点と、アクティブエリア２ａ１の４つの頂点Ｉ〜ＩＶのうち２頂点と、を結ぶ直線で区分化したとき、上記第１の領域の中で、最も面積が大きい領域である。
【００６２】
例えば、撮像ユニット２０に対応する貫通孔１１の壁面１１ａにおいて、アクティブエリア２ａ１における２頂点を頂点ＩＩ及びＩＶとした場合、液晶表示パネル２ａ側の上記第１の領域が、最も面積が大きい領域となる。よって、撮像ユニット２０に対応する貫通孔１１の壁面１１ａにおいて、有効視野領域２ａは、壁面１１ａを構成する円錐面の頂点と、アクティブエリア２ａ１の２つの頂点ＩＩ及びＩＶと、を結ぶ直線によって区分化される２つの領域のうち液晶表示パネル２ａ側の第１の領域である。そして、残りの第２の領域が非検知領域２０ｂとなる。
【００６３】
なお、有効視野領域２０ａ及び非検知領域２０ｂは、導光板１０に対し撮像ユニットが配設される位置に応じて規定される。例えば、図１０に示されるように、撮像ユニット２０’が長方形の導光板１０の辺部に配設された場合、有効視野領域２０ａ及び非検知領域２０ｂは、上記（ｉ）及び（ｉｉ）と同様にして規定される。すなわち、撮像ユニット２０’に対応する貫通孔１１の壁面１１ａにおいて、アクティブエリア２ａ１における２頂点を頂点Ｉ及びＩＩとした場合、液晶表示パネル２ａ側の上記第１の領域が、最も面積が大きい領域となる。よって、撮像ユニット２０’に対応する貫通孔１１の壁面１１ａにおいて、有効視野領域２ａは、壁面１１ａを構成する円錐面の頂点と、アクティブエリア２ａ１の２つの頂点Ｉ及びＩＩと、を結ぶ直線によって区分化される２つの領域のうち液晶表示パネル２ａ側の第１の領域である。そして、残りの第２の領域が非検知領域２０ｂとなる。
【００６４】
ここで、図４に示すように、光源ユニット４Ａは、撮像ユニット２０に比べて、導光板１０の外周端に設けられている。また、光源ユニット４Ｂは、撮像ユニット４０に比べて、導光板１０の外周端に設けられている。具体的には、座標入力装置３Ａでは、図１１の（ａ）に示されるように、光源ユニット４Ａは、撮像ユニット２０の有効視野領域２０ａと比べて、導光板１０の外周端に配置されている。これによって、光源ユニット４Ａの出射光は、撮像ユニット２０における有効視野領域２０ａ以外の非検知領域２０ｂに入射することになるので、有効視野領域２０ａを有意に確保することができる。
【００６５】
光源ユニット４Ａ・４Ｂが、撮像ユニット２０・４０の有効視野領域２０ａよりも前方に配置されている場合、光源ユニット４Ａ・４Ｂの出射光は、導光板１０を伝搬し、撮像ユニットの有効視野領域２０ａへ入射するおそれがある。
【００６６】
貫通孔１１の有効視野領域２０ａには、位置座標検出用の伝搬光が入射する。この位置座標検出用の伝搬光は、導光板１０を伝搬する伝搬光のうち、指８からの散乱光（例えば図６に示す伝搬光１３ａ・１４ａ）に相当する。ここで、光源ユニット４Ａの出射光のうち、貫通孔１１における非検知領域２０ｂに入射する不要光の強度は、極めて高くなっている（図１１の（ｂ）参照）。それゆえ、撮像ユニット２０にて検出される像において、非検知領域２０ｂに入射する不要光の信号強度が、有効視野領域２０ａに入射する位置座標検出用の伝搬光の信号強度を上回ったとき、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが困難になる。
【００６７】
本実施形態の座標入力装置３Ａは、導光板１０内部を光源ユニット４Ａから導光板１０へ入射し直接撮像ユニット２０へ向かって伝搬し、撮像ユニット２０に入射する不要光を除去する除去手段を備えていることを特徴としている。より具体的には、除去手段は、光源ユニット４Ａから導光板１０へ入射し、直接貫通孔１１の非検知領域２０ｂへ向かって伝搬する不要光を除去する。これによって、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【００６８】
図１２は、本実施形態の座標入力装置３Ａにおける上記除去手段を説明するための図であり、図１２の（ａ）は平面図であり、図１２の（ｂ）は除去手段による不要光除去効果を示す画像である。
【００６９】
図１２の（ａ）に示されるように、光源ユニット４Ａと撮像ユニット２０に対応する貫通孔１１との間に、上記除去手段としての光吸収体（遮光テープ）２４Ａが設けられている。光吸収体２４Ａは導光板１０に設けられており、光源ユニット４Ａよりも撮像ユニット２０に近い位置に配置されている。また、光吸収体２４Ａは、光源ユニット４Ａから出射した不要光が導光板１０を伝搬し貫通孔１１の非検知領域２０ｂへ入射するまでの伝搬経路を遮る位置に配置されている。
【００７０】
このように光吸収体２４Ａを設けることによって、図１２の（ｂ）に示されるように、有効視野領域２０ａ以外の領域に入射する不要光の信号を有意に除去することができる。よって、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【００７１】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７２】
上記実施形態１の座標入力装置３Ａにおいて、光源ユニット４Ａから貫通孔１１の非検知領域２０ｂへ入射する不要光を除去する除去手段は、光吸収体（遮光テープ）２４Ａであった。本実施形態の座標入力装置３Ａでは、上記除去手段は、導光板１０に形成された切込み２４Ｂである。図１３は、本実施形態の座標入力装置３Ａにおける除去手段を示す平面図である。
【００７３】
図１３に示されるように、切込み２４Ｂは、光源ユニット４Ａよりも撮像ユニット２０に近い位置に形成されている。また、切込み２４Ｂは、光源ユニット４Ａから出射した不要光が導光板１０を伝搬し貫通孔１１の非検知領域２０ｂへ入射するまでの伝搬経路を遮るように形成されている。
【００７４】
図１３に示される構成によれば、光源ユニット４Ａから出射した不要光は、導光板１０を伝搬し、切込み２４Ｂにおける外部との界面にて屈折し外部へ出射する。よって、不要光は、非検知領域２０ｂに入射することがない。その結果、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【００７５】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図１４は、本実施形態の座標入力装置３Ａにおける除去手段を示す平面図である。
【００７６】
図１４に示されるように、本実施形態の座標入力装置３Ａは、上記除去手段として、遮光材料によって塗布された黒塗装領域２４Ｃ（遮光領域）を備えている。この黒塗装領域２４Ｃは、貫通孔１１の円錐面における非検知領域２０ｂに形成されている。
【００７７】
図１４に示される構成によれば、光源ユニット４Ａから出射した不要光は、導光板１０を伝搬し貫通孔１１の円錐面における非検知領域２０ｂに導かれる。非検知領域２０ｂは、黒塗装領域２４Ｃであり光を吸収する機能を有する。それゆえ、不要光は、貫通孔１１の非検知領域２０ｂにて吸収されるので、不要光に起因する信号を除去することができる。
【００７８】
なお、黒塗装領域２４Ｃを構成する遮光材料は、導光板１０を伝搬する光（座標入力装置３Ａでは赤外光）を吸収する特性を有する材料であれば、特に限定されず、公知の材料を使用することができる。例えば、黒塗装領域２４Ｃを構成する遮光材料として、アクリル系塗料、市販の遮光シート等といった材料が挙げられる。
【００７９】
〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１５及び図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図１５は、本実施形態の座標入力装置３Ａにおける除去手段を示す平面図である。
【００８０】
図１５に示されるように、本実施形態の座標入力装置３Ａにおいて、導光板１０に形成された貫通孔１１の壁面１１ａにおいて、有効視野領域２０ａにのみ円錐面が形成されている。すなわち、非検知領域２０ｂには、円錐面が形成されていない。
【００８１】
図１６は、図１５の座標入力装置３Ａにおける貫通孔１１部分（部分Ｉ）を拡大した斜視図である。図１６に示されるように、貫通孔１１の壁面１１ａにおいて、有効視野領域２０ａには円錐面が形成されている一方、非検知領域２０ｂには、円錐面ではなく円柱面１１ｂが形成されている。
【００８２】
図１５及び図１６に示される構成によれば、光源ユニット４Ａから出射した不要光は、導光板１０を伝搬し貫通孔１１の非検知領域２０ｂに導かれる。非検知領域２０ｂには、円錐面でなく円柱面１１ｂが形成されているので、不要光は、円柱面１１ｂにて反射し撮像ユニット２０に到達しない。それゆえ、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【００８３】
〔実施形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図１７は、本実施形態の座標入力装置３Ａにおける除去手段を示す平面図である。
【００８４】
図１７に示されるように、本実施形態の座標入力装置３Ａにおいては、導光板１０に、撮像ユニット取り付け用の穴２４Ｄが形成されている。この穴２４Ｄは、光源ユニット４Ａよりも撮像ユニット２０に近い位置に形成されている。また、穴２４Ｄは、光源ユニット４Ａから出射した不要光が導光板１０を伝搬し貫通孔１１の非検知領域２０ｂへ入射するまでの伝搬経路に形成されている。
【００８５】
図１７に示される構成によれば、光源ユニット４Ａから出射した不要光は、導光板１０を伝搬し、穴２４Ｄにおける外部との界面にて屈折し外部へ出射する。よって、不要光は、非検知領域２０ｂに入射することがない。その結果、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【００８６】
さらに、穴２４Ｄに挿入して取り付けられる撮像ユニットの取付け部分について、遮光性を有するようにする、例えば取付け部分の材料として黒色ポリカーボネートを使用することによって、不要光を有意に除去することができる。
【００８７】
（複数の指における接触位置の座標検出方法）
座標入力装置３Ａにおいては、複数の指８が導光板１０に接触された場合においても、支障なく、それぞれの指８の座標位置を検出することができるようになっている。そのための構成を図１８に基づいて説明する。図１８は座標入力装置３Ａにおいて、複数の指８の導光板１０への接触においても検出可能とするための構成を示す説明図である。
【００８８】
前述したように、座標入力装置３Ａは、板状の導光板１０と、導光板１０に光を入射させる光源ユニット４Ａ・４Ｂと、少なくとも２つの撮像ユニット２０・３０・４０・５０と、導光板１０の表面に指８等の被検出体を接触したときの該指８による光散乱を検知した撮像ユニット２０・３０・４０・５０の出力に基づいて、指８における導光板１０の表面への接触位置の座標を検出する検出部６とを備えている。
【００８９】
このような座標入力装置３Ａでは、撮像ユニット２０・３０・４０・５０の受光変化量を０に維持した状態において、指８等の被検出体の存在による散乱光の受光ピークを検知する。
【００９０】
座標入力装置３Ａでは、撮像ユニット２０・３０及び光源ユニット４Ａは、導光板１０における長手方向に沿う第１の縁部に設けられ、撮像ユニット４０・５０及び光源ユニット４Ｂは、長手方向に沿う第１の縁部に対向する第２の縁部と、にそれぞれ設けられている。
【００９１】
ところで、このような構成とした場合において、第１の縁部の光源ユニット４Ａと該第１の縁部に対向する第２の縁部の光源ユニット４Ｂとを同時に点灯した場合には、撮像ユニット２０・３０又は撮像ユニット４０・５０には互いの対向する光源ユニット４Ａ・４Ｂからの光が入射するので、指８の接触による散乱光を検出することができない。
【００９２】
そこで、本実施の形態では、図１８に示すように、第１の縁部の光源ユニット４Ａと第２の縁部の光源ユニット４Ｂとは交互に点灯される。すなわち、光源ユニット４Ａが点灯している期間は光源ユニット４Ｂが消灯され、光源ユニット４Ｂが点灯している期間は光源ユニット４Ａが消灯される。点滅速度は、例えば、６０Ｈｚにて交互に点灯される。ただし、必ずしもこれに限らず、点滅速度として、例えば、２４０Ｈｚとすることが可能であり、６０Ｈｚよりも遅くすることも可能である。
【００９３】
そして、導光板１０における第１の縁部の光源ユニット４Ｂが点灯している期間に該第１の縁部に設けられた撮像ユニット２０・３０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検出する。一方、導光板１０における第２の縁部の光源ユニット４Ｂが点灯している期間に該第２の縁部に設けられた撮像ユニット４０・５０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検出する。
【００９４】
これにより、撮像ユニット２０・３０には対向する光源ユニット４Ｂからの光が入射しないようにされ、かつ撮像ユニット４０・５０には光源ユニット４Ａからの光が入射しないようにされる。このため、指８の接触による散乱光を検出することができる。
【００９５】
この結果、例えば、第１の被検出体としての指８Ａと第２の被検出体としての指８Ｂとが同時に導光板１０に接触される場合、撮像ユニット２０・３０・４０・５０の検出信号を用いて分離検出することができる。厳密には、上辺である第２の縁部における撮像ユニット４０・５０の信号検出と下辺である第１の縁部における撮像ユニット２０・３０の信号検出とは交互になるので同時ではない。しかし、点滅周期を短くしたり、前後データから動きを補間する信号処理を適用したりすることによって、同時検出している場合と同等の扱いをすることが可能である。また、補間データは誤認識点の除去のみに利用すれば、実際の接触点からのずれを小さく抑えることが可能になる。
【００９６】
例えば、撮像ユニット２０・３０には先に接触した指８Ａと後に接触した指８Ａとの両方が検出される。しかし、光源ユニット４Ａの先の点灯により検出した指８のデータを除くことにより、後の光源ユニット４Ａの点灯による指８Ａを検出することができる。このため、３以上の指８の導光板１０への接触においても各指８の接触位置の座標を求めることができる。
【００９７】
また、受光手段（撮像ユニット）の数を増加することによっても、３以上の指８の同時検出が可能である。
【００９８】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る座標入力装置は、導光部材（例えば導光板１０）に光を入射させる光源（光源ユニット４Ａ・４Ｂ）と、上記導光部材内部を伝搬する伝搬光について上記導光部材の表面に被検出体（例えば指８）を接触したときに生じる散乱光を検知する少なくとも２つの受光手段（例えば撮像ユニット２０）と、上記受光手段の出力に基づいて、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検出する検出手段（検出部６）とを備えた座標入力装置であって、上記光源から上記導光部材へ入射し直接上記受光手段へ向かって伝搬し、上記受光手段に入射する不要光を除去する除去手段（光吸収体２４Ａ、切込み２４Ｂ、黒塗装領域２４Ｃ、円柱面１１ｂ、穴２４Ｄ）を備えている。
【００９９】
上記の構成によれば、上記光源から上記導光部材へ入射し直接上記受光手段へ向かって伝搬し、上記受光手段に入射する不要光を除去する除去手段を備えているので、受光手段において光源の出射光が直接入射することを防止することができる座標入力装置を実現できる。さらには、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【０１００】
さらに、本発明の一態様に係る座標入力装置においては、上記受光手段は、上記導光部材に形成され、上記散乱光を取り出すための光取出し部（例えば貫通孔１１）と、該光取出し部から取り出された上記散乱光を受光し撮像する撮像部（撮像ユニット２０）とを備え、上記光取出し部には、上記被検出体の任意の接触位置から生じる散乱光に対し光取出しを許容する有効検知領域（有効視野領域２０ａ）と、上記散乱光が入射しない、上記有効検知領域以外の非検知領域（非検知領域２０ｂ）とが規定されており、上記除去手段は、上記光源から上記導光部材へ入射し、直接上記光取出し部の非検知領域へ向かって伝搬する上記不要光を除去することが好ましい。
【０１０１】
上記の構成によれば、上記光取出し部には、上記被検出体の任意の接触位置から生じる散乱光に対し光取出しを許容する有効検知領域と、上記散乱光が入射しない、上記有効検知領域以外の非検知領域とが規定されている。そして、上記除去手段は、上記光源から上記導光部材へ入射し、直接上記光取出し部の非検知領域へ向かって伝搬する上記不要光を除去するので、光源から導光部材に入射した光が直接非検知領域に入射しないようになっている。それゆえ、上記の構成によれば、確実に不要光を除去することができる。
【０１０２】
さらに、本発明の一態様に係る座標入力装置においては、上記除去手段は、上記導光部材に設けられた光吸収体を備え、上記光吸収体は、上記光源よりも上記受光手段に近い位置に配置されていてもよい。換言すれば、上記光吸収体は、光源から出射した不要光が導光部材を伝搬し光取出し部の上記非検知領域へ入射するまでの伝搬経路を遮る位置に配置されている。
【０１０３】
このように光吸収体を設けることによって、受光手段において光源の出射光が直接入射することを有意に防止することができる。
【０１０４】
さらに、本発明の一態様に係る座標入力装置においては、上記除去手段は、上記導光部材に形成された切込み（切込み２４Ｂ）を備え、上記切込みは、上記光源よりも上記受光手段に近い位置に形成されていてもよい。換言すれば、上記切込みは、光源から出射した不要光が導光部材を伝搬し光取出し部の上記非検知領域へ入射するまでの伝搬経路を遮るように形成されている。
【０１０５】
上記の構成によれば、光源から出射した不要光は、導光部材を伝搬し、上記切込みにおける外部との界面にて屈折し外部へ出射する。よって、不要光は、受光手段に入射することがない。その結果、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【０１０６】
さらに、本発明の一態様に係る座標入力装置においては、上記除去手段は、上記非検知領域に形成された遮光領域を備えていてもよい。
【０１０７】
上記の構成によれば、光源から出射した不要光は、導光部材を伝搬し光取出し部における非検知領域に導かれる。非検知領域は、遮光領域であり光を吸収する機能を有する。それゆえ、不要光は、非検知領域にて吸収されるので、不要光に起因する信号を除去することができる。
【０１０８】
さらに、本発明の一態様に係る座標入力装置においては、上記有効検知領域は、上記撮像部側を頂点として延びる錐面（例えば円錐面）で構成されており、上記非検知領域は、上記除去手段として、上記導光部材の上面に対し垂直に延びる平面（例えば円柱面１１ｂ）で構成されていてもよい。
【０１０９】
上記の構成によれば、光源から出射した不要光は、導光部材を伝搬し光取出し部の非検知領域に導かれる。非検知領域には、撮像部側を頂点として延びる錐面でなく、導光部材の上面に対し垂直に延びる平面が形成されているので、不要光は、平面にて反射し撮像部に到達しない。それゆえ、上記の構成によれば、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【０１１０】
さらに、本発明の一態様に係る座標入力装置は、上記導光部材には、上記除去手段として、上記撮像部を取付けるための取付け穴（例えば穴２４Ｄ）が形成されていてもよい。換言すれば、上記取付け穴は、光源から出射した不要光が導光部材を伝搬し光取出し部の非検知領域へ入射するまでの伝搬経路に形成されている。
【０１１１】
上記の構成によれば、光源から出射した不要光は、導光部材を伝搬し、取付け穴における外部との界面にて屈折し外部へ出射する。よって、不要光は、光取出し部の非検知領域に入射することがない。その結果、不要光に起因する信号を除去することができ、位置座標検出用の伝搬光を識別して検出することが可能になる。
【０１１２】
さらに、上記取付け穴に挿入して取り付けられる撮像部の取付け部分について、遮光性を有するようにすることによって、不要光を有意に除去することができる。
【０１１３】
本発明の一態様に係る座標入力システムは、上述の座標入力装置を備えた座標入力システムであって、画像表示モジュールを備えていることを特徴としている。これによって、受光手段において光源の出射光が直接入射することを防止することができる座標入力システムを実現できる。
【０１１４】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、板状の導光部材と、導光部材に光を入射させる光源と、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被検出体による光散乱を検知した受光手段の出力に基づいて、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検出する検出手段とを備えた座標入力装置、座標検出方法、及び座標入力システムに適用することができる。また、座標入力装置は、指タイプ及びタッチペンタイプのいずれにも適用可能である。さらに、座標入力システムは、パソコン、テレビ、白板、タブレット端末等に適用が可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１            座標入力システム
２            液晶表示モジュール（画像表示モジュール）
２ａ          液晶表示パネル
３Ａ          座標入力装置
３Ｂ          座標入力装置
４Ａ          光源ユニット（光源）
４Ｂ          光源ユニット（光源）
４ａ          ＬＥＤ
６            検出部（検出手段）
７            光吸収部材
８            指（被検出体）
８Ａ          指（第１の被検出体）
８Ｂ          指（第２の被検出体）
１０            導光板（導光部材）
１１            貫通孔（光取出し部）
１１ａ          壁面
１１ｂ          円柱面（除去手段）
１３ａ          伝搬光
１４ａ          伝搬光
２０            撮像ユニット（受光手段）
２０ａ          有効視野領域（有効検知領域）
２０ｂ          非検知領域
２１            レンズ
２２            光学フィルタ
２３            撮像素子
２４Ａ          光吸収体（除去手段）
２４Ｂ          切込み（除去手段）
２４Ｃ          黒塗装領域（遮光領域、除去手段）
２４Ｄ          穴（取付け穴、除去手段）
３０            撮像ユニット（受光手段）
３１            レンズ
３２            光学フィルタ
３３            撮像素子
４０            撮像ユニット（受光手段）
５０            撮像ユニット（受光手段）
６０            撮像ユニット（受光手段）
７０            撮像ユニット（受光手段）
Ｌ            間隔
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１６】
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