(57)【要約】【課題】光入力用の光源の消費電力を低減し、外部の環境光による誤動作を適確に防止し、光源の表示画面に対する押し付け力に応じて光源と表示画面の距離を検知し得る光入力機能付き表示装置を提供する。【解決手段】ペン型光源１の先端のペン先１５を光入力機能付き表示部３の表示画面３ａに押し付けると、導体２７が圧縮ばね３３に抗して第２の機械的接触部材２９に電気的に接触して、発光ダイオード１１がオンとなって光を出力し、この光は発光ダイオード１１からレンズ１３、ペン先１５および光透過部１７を介して表示画面３ａを照射し、この表示画面３ａの、光を受けた領域が受光領域５３となり、この受光領域５３内に存在する光検知部４７から光検知信号が出力され、この光検知信号に基づき受光領域５３の面積を算出することにより光透過部１７の先細の先端と表示画面３ａとの間の距離を算出することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の並行に配列された走査線と該複数の走査線にそれぞれ交差するように並行に配列された複数の信号線との各交差部に配列された表示手段と光検知手段を有し、これら複数の表示手段により画像を表示画面に表示するとともに、表示画面に照射される光を前記複数の光検知手段により検知し、この検知情報により情報入力を行うことができる光入力機能付き表示装置であって、
先端から光を照射するようになっていて、該先端を前記表示画面に押し付けた場合に、この押付け力に応じて前記先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域が変化する光源手段と、
前記先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を前記複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出する受光検出手段と、
この検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する距離算出手段と
を有することを特徴とする光入力機能付き表示装置。
【請求項２】
複数の並行に配列された走査線と該複数の走査線にそれぞれ交差するように並行に配列された複数の信号線との各交差部に配列された表示手段と光検知手段を有し、これら複数の表示手段により画像を表示画面に表示するとともに、表示画面に照射される光を前記複数の光検知手段により検知し、この検知情報により情報入力を行うことができる光入力機能付き表示装置であって、
先端を前記表示画面に所定の値以上の押付け力で押し付けた場合に前記先端から光を出力し、この先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域が前記所定の値以上の押付け力に応じて変化する光源手段と、
前記先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を前記複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出する受光検出手段と、
この検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する距離算出手段と
を有することを特徴とする光入力機能付き表示装置。
【請求項３】
前記距離算出手段は、
前記受光検出手段で検出した受光強度が所定の値以上である面積を算出するかまたは前記受光検出手段で検出した受光領域の面積を算出する面積算出手段と、
この算出した面積に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する面積準拠距離算出手段と
を有することを特徴とする請求項１または２記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項４】
前記受光検出手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光が照射した表示画面上の位置を算出する位置算出手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項５】
前記光検知手段の動作と前記光源手段からの光の照射動作とを同期して制御する制御手段を有し、
前記受光検出手段は、前記光検知手段の動作に同期して光の照射動作が制御される前記光源手段の先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を検出する同期手段を有し、
前記距離算出手段は、前記同期手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する手段を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項６】
前記複数の光検知手段の動作と前記光源手段からの光照射動作とを同期して制御する制御手段を有し、
前記受光検出手段は、前記動作タイミングに同期して光の照射動作が制御される前記光源手段の先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を検出する同期手段を有し、
前記位置算出手段は、前記同期手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光が照射した表示画面上の位置を算出する手段を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記光源手段を前記光検知手段の動作に同期して点滅させるように制御する光源点滅制御手段を有することを特徴とする請求項５または６記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記複数の光検知手段を順次１周動作させるフレーム周期の２倍の周期で同期させて前記光源手段を点滅させるように制御する２倍周期点滅制御手段を有することを特徴とする請求項５または６記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項９】
前記光源手段は、前記先端からの光が表示画面を照射した場合において表示画面に投影される光の形状が十文字状のスリット形状と該十文字状のスリット形状の交点を中心として対向しかつ隣接するスリットの間に形成された比較的小径の光点形状となるように十文字形スリットとこの十文字形スリットの交点を中心として対向しかつ隣接するスリットの間に形成された小径開口部が前記先端に形成され、
前記光入力機能付き表示装置は、
前記十文字状のスリット形状と小径の光点形状に合致するマッチング用パターンを予め記憶するパターン記憶手段と、
前記光検知手段で検知された光検知信号によるパターンを前記パターン記憶手段に記憶されているマッチング用パターンと照合し、光検知手段で検知した光検知信号によるパターンが前記マッチング用パターンに合致する前記十文字状のスリット形状と小径の光点形状を有するものであるか否かを判定する照合手段と、
この照合において前記マッチング用パターンに合致するパターンの光検知信号のみを前記光源手段からの正規の光として検知した信号であると判定する判定手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項１０】
前記光源手段は、内部に光を発生する光源部を有するペン型の構造体であり、当該光源手段の先端は、先細の円錐状または角錐状に形成され、この円錐状または角錐状の先端部に開口部が形成され、この開口部から光が透過可能な棒状の透明なペン先が突出し、このペン先が突出した開口部の周囲の円錐状または角錐状の先端部は開口部から所定の位置まで光が透過し得るように透明な光透過部として形成され、前記ペン先は付勢手段により開口部から所定距離外部に突出するように押動され、ペン先が前記付勢手段により押動されて開口部から所定距離以上外部に突出している場合には前記光源部はオフとなって光を発生せず、ペン先が前記付勢手段に抗して前記表示画面に所定の値以上の押付け力で押し付けられて開口部内に押動されると、前記光源部はオンとなって光を発生し、この光が前記先端部の光透過部および透明なペン先を通過して前記表示画面を照射するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項１１】
前記表示手段が薄膜トランジスタ、液晶容量、補助容量を備えた液晶画素部を有し、前記光検知手段は、光電変換素子、電荷蓄積容量、増幅トランジスタ、切替トランジスタ、プリチャージ用トランジスタを備えた光検知部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光入力機能付き表示装置。
【請求項１２】
複数の並行に配列された走査線と該複数の走査線にそれぞれ交差するように並行に配列された複数の信号線との各交差部に配列された表示手段と光検知手段を有し、これら複数の表示手段により画像を表示画面に表示するとともに、表示画面に照射される光を前記複数の光検知手段により検知し、この検知情報により情報入力を行うことができる表示装置であって、
前記表示画面における受光強度または受光領域を前記複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出する受光検出手段と、
この検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する距離算出手段と
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
前記距離算出手段は、
前記受光検出手段で検出した受光強度が所定の値以上である面積を算出するかまたは前記受光検出手段で検出した受光領域の面積を算出する面積算出手段と、
この算出した面積に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する面積準拠距離算出手段と
を有することを特徴とする請求項１２記載の表示装置。
【請求項１４】
前記受光検出手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光が照射した表示画面上の位置を算出する位置算出手段を有することを特徴とする請求項１２または１３記載の表示装置。
【請求項１５】
先端から光を照射するようになっていて、該先端を任意の部分に押し付けた場合に、この押付け力に応じて前記先端からの光の前記任意の部分における受光強度または受光領域が変化する光源手段を有することを特徴とする光源装置。
【請求項１６】
前記光源手段は、内部に光を発生する光源部を有するペン型の構造体であり、先端が、先細の円錐状または角錘状に形成され、この円錐状または角錘状の先端部に開口部が形成され、この開口部から光が透過可能な棒状の透明なペン先が突出し、このペン先が突出した開口部の周囲の円錐状または角錘状の先端部は開口部から所定の位置まで光が透過し得るように透明な光透過部として形成され、前記ペン先が付勢手段により開口部から所定距離外部に突出するように押動され、ペン先が前記付勢手段により押動されて開口部から所定距離以上外部に突出している場合には前記光源部はオフとなって光を発生せず、ペン先が前記付勢手段に抗して前記任意の部分に所定の値以上の押付け力で押し付けられて開口部内に押動されると、前記光源部がオンとなって光を発生し、この光が前記先端部の光透過部および透明なペン先を通過して前記任意の部分を照射するように構成されていることを特徴とする請求項１５記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばライトペンなどのような光源からの光により表示画面を照射することによりこの照射された表示画面上の位置情報を入力することができる光入力機能付き表示装置に関し、更に詳しくは、複数の走査線と複数の信号線との各交差部に配列された表示手段である例えば液晶等からなる液晶画素部と光検知手段である例えばフォトダイオード等からなる光検知部とを有し、これら複数の液晶画素部により画像を表示画面に表示するとともに、外部から表示画面に照射される光を前記複数の光検知部により検知することにより光の照射された表示画面上の位置情報を入力することができる光入力機能付き表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノート型コンピュータなどの各種機器に表示装置として広く利用されている液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線との各交差部に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、液晶容量、補助容量からなる液晶画素部が配列されたアレイ基板と走査線および信号線を駆動する駆動回路を有して構成されるが、近年の集積回路技術の発展およびプロセス技術の実用化により駆動回路の一部もアレイ基板上に形成され得るようになり、液晶表示装置全体の軽薄短小化が図られている。
【０００３】
一方、アレイ基板上に画像取り込み機能を有する密着型エリアセンサを配置した画像取り込み機能付き表示装置が光入力機能付き表示装置として提案されている。この種の画像取り込み機能を有する従来の液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線との各交差部に配列された例えば液晶画素部などからなる表示手段と例えばフォトダイオードなどからなる光検知手段を有し、この光検知手段を構成するフォトダイオードに接続されたキャパシタの電荷量をフォトダイオードでの受光量に応じて変化させ、キャパシタの両端の電圧を検出することにより画像データを生成し、画像取り込みを行っている。このような画像取り込み機能を有する表示装置において、複数の撮像条件で得られた画像データから画像処理によって入射光の照射強度に対応した多階調画像データを得る手法が提案されている。
【０００４】
また、画像を表示する表示フレームの間に撮像フレームを挿入することにより画像の表示を行いながら画像を取り込む手法も提案されている。この手法を用いると、表示装置の表示画面に指を触れたり、または例えばペン型の光源を用いて表示画面に光を照射することにより、表示装置の座標入力デバイスとして使用することが可能であり、座標算出アルゴリズムやクリック検出アルゴリズムなどが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１８２８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の画像取り込み機能付き表示装置で座標入力を行おうとすると、フォトダイオードなどからなる光検知手段が外部の環境光に反応し、環境によっては誤動作してしまうという問題がある。
【０００６】
また、光入力手段として例えばペン型の光源を使用すると、光源を点滅させる必要があるため、消費電力が増大し、ペン型光源のバッテリが高くなってしまうという問題がある。
【０００７】
更に、ペン型光源で光入力する場合には、当該光源のペン先を表示装置の表示画面に押し付ける必要があるが、ペン先が表示画面に接触しているのか否かの判定やペン先がどの程度の力で表示画面に押し付けられているかを検知することが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光入力用の光源の消費電力を低減し、外部の環境光による誤動作を適確に防止し、光源の表示画面に対する押し付け力に応じて光源と表示画面の距離を検知し得る光入力機能付き表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、複数の並行に配列された走査線と該複数の走査線にそれぞれ交差するように並行に配列された複数の信号線との各交差部に配列された表示手段と光検知手段を有し、これら複数の表示手段により画像を表示画面に表示するとともに、表示画面に照射される光を前記複数の光検知手段により検知し、この検知情報により情報入力を行うことができる光入力機能付き表示装置であって、先端から光を照射するようになっていて、該先端を前記表示画面に押し付けた場合に、この押付け力に応じて前記先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域が変化する光源手段と、前記先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を前記複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出する受光検出手段と、この検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する距離算出手段とを有することを要旨とする。
【００１０】
請求項２記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、複数の並行に配列された走査線と該複数の走査線にそれぞれ交差するように並行に配列された複数の信号線との各交差部に配列された表示手段と光検知手段を有し、これら複数の表示手段により画像を表示画面に表示するとともに、外部から表示画面に照射される光を前記複数の光検知手段により検知し、この検知情報により情報入力を行うことができる光入力機能付き表示装置であって、先端を前記表示画面に所定の値以上の押付け力で押し付けた場合に前記先端から光を出力し、この先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域が前記所定の値以上の押付け力に応じて変化する光源手段と、前記先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を前記複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出する受光検出手段と、この検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する距離算出手段とを有することを要旨とする。
【００１１】
請求項３記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記距離算出手段は、前記受光検出手段で検出した受光強度が所定の値以上である面積を算出するかまたは前記受光検出手段で検出した受光領域の面積を算出する面積算出手段と、この算出した面積に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する面積準拠距離算出手段とを有することを要旨とする。
【００１２】
請求項４記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記受光検出手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光が照射した表示画面上の位置を算出する位置算出手段を有することを要旨とする。
【００１３】
請求項５記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記光検知手段の動作と前記光源手段からの光の照射動作とを同期して制御する制御手段を有し、前記受光検出手段は、前記光検知手段の動作に同期して光の照射動作が制御される前記光源手段の先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を検出する同期手段を有し、前記距離算出手段は、前記同期手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する手段を有することを要旨とする。
【００１４】
請求項６記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記複数の光検知手段の動作と前記光源手段からの光照射動作とを同期して制御する制御手段を有し、前記受光検出手段は、前記動作タイミングに同期して光の照射動作が制御される前記光源手段の先端からの光の前記表示画面における受光強度または受光領域を検出する同期手段を有し、前記位置算出手段は、前記同期手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光が照射した表示画面上の位置を算出する手段を有することを要旨とする。
【００１５】
請求項７記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記制御手段が、前記光源手段を前記光検知手段の動作に同期して点滅させるように制御する光源点滅制御手段を有することを要旨とする。
【００１６】
請求項８記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記制御手段が、前記複数の光検知手段を順次１周動作させるフレーム周期の２倍の周期で同期させて前記光源手段を点滅させるように制御する２倍周期点滅制御手段を有することを要旨とする。
【００１７】
請求項９記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記光源手段が、前記先端からの光が表示画面を照射した場合において表示画面に投影される光の形状が十文字状のスリット形状と該十文字状のスリット形状の交点を中心として対向しかつ隣接するスリットの間に形成された比較的小径の光点形状となるように十文字形スリットとこの十文字形スリットの交点を中心として対向しかつ隣接するスリットの間に形成された小径開口部が前記先端に形成され、前記光入力機能付き表示装置は、前記十文字状のスリット形状と小径の光点形状に合致するマッチング用パターンを予め記憶するパターン記憶手段と、前記光検知手段で検知された光検知信号によるパターンを前記パターン記憶手段に記憶されているマッチング用パターンと照合し、光検知手段で検知した光検知信号によるパターンが前記マッチング用パターンに合致する前記十文字状のスリット形状と小径の光点形状を有するものであるか否かを判定する照合手段と、この照合において前記マッチング用パターンに合致するパターンの光検知信号のみを前記光源手段からの正規の光として検知した信号であると判定する判定手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
請求項１０記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記光源手段が、内部に光を発生する光源部を有するペン型の構造体であり、当該光源手段の先端は、先細の円錐状または角錐状に形成され、この円錐状または角錐状の先端部に開口部が形成され、この開口部から光が透過可能な棒状の透明なペン先が突出し、このペン先が突出した開口部の周囲の円錐状または角錐状の先端部は開口部から所定の位置まで光が透過し得るように透明な光透過部として形成され、前記ペン先は付勢手段により開口部から所定距離外部に突出するように押動され、ペン先が前記付勢手段により押動されて開口部から所定距離以上外部に突出している場合には前記光源部はオフとなって光を発生せず、ペン先が前記付勢手段に抗して前記表示画面に所定の値以上の押付け力で押し付けられて開口部内に押動されると、前記光源部はオンとなって光を発生し、この光が前記先端部の光透過部および透明なペン先を通過して前記表示画面を照射するように構成されていることを要旨とする。
【００１９】
請求項１１記載の本発明の光入力機能付き表示装置は、前記表示手段が薄膜トランジスタ、液晶容量、補助容量を備えた液晶画素部を有し、前記光検知手段が、光電変換素子、電荷蓄積容量、増幅トランジスタ、切替トランジスタ、プリチャージ用トランジスタを備えた光検知部を有することを要旨とする。
【００２０】
請求項１２記載の本発明の表示装置は、複数の並行に配列された走査線と該複数の走査線にそれぞれ交差するように並行に配列された複数の信号線との各交差部に配列された表示手段と光検知手段を有し、これら複数の表示手段により画像を表示画面に表示するとともに、表示画面に照射される光を前記複数の光検知手段により検知し、この検知情報により情報入力を行うことができる光入力機能付き表示装置であって、前記表示画面における受光強度または受光領域を前記複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出する受光検出手段と、この検出した受光強度または受光領域に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する距離算出手段とを有することを要旨とする。
【００２１】
請求項１３記載の本発明の表示装置では、前記距離算出手段は、前記受光検出手段で検出した受光強度が所定の値以上である面積を算出するかまたは前記受光検出手段で検出した受光領域の面積を算出する面積算出手段と、この算出した面積に基づき前記光源手段と表示画面との間の距離を算出する面積準拠距離算出手段とを有することを要旨とする。
【００２２】
請求項１４記載の本発明の表示装置は、前記受光検出手段で検出した受光強度または受光領域に基づき前記光が照射した表示画面上の位置を算出する位置算出手段を有することを要旨とする。
【００２３】
請求項１５記載の本発明の光源装置は、先端から光を照射するようになっていて、該先端を任意の部分に押し付けた場合に、この押付け力に応じて前記先端からの光の前記任意の部分における受光強度または受光領域が変化する光源手段を有することを要旨とする。
【００２４】
請求項１６記載の本発明の光源装置は、前記光源手段が、内部に光を発生する光源部を有するペン型の構造体であり、先端が、先細の円錐状または角錘状に形成され、この円錐状または角錘状の先端部に開口部が形成され、この開口部から光が透過可能な棒状の透明なペン先が突出し、このペン先が突出した開口部の周囲の円錐状または角錘状の先端部は開口部から所定の位置まで光が透過し得るように透明な光透過部として形成され、前記ペン先が付勢手段により開口部から所定距離外部に突出するように押動され、ペン先が前記付勢手段により押動されて開口部から所定距離以上外部に突出している場合には前記光源部はオフとなって光を発生せず、ペン先が前記付勢手段に抗して前記任意の部分に所定の値以上の押付け力で押し付けられて開口部内に押動されると、前記光源部がオンとなって光を発生し、この光が前記先端部の光透過部および透明なペン先を通過して前記任意の部分を照射するように構成されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、光源手段の先端を表示画面に押し付けた場合に、この押付け力に応じて先端からの光の表示画面における受光強度または受光領域が変化し、この表示画面における受光強度または受光領域を複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出し、この検出した受光強度または受光領域に基づき光源手段と表示画面との間の距離を算出するので、光源手段からの光入力により例えば線や図形などを描く場合に、前記距離が長い場合には、細い線で描き、距離が短い場合には、太い線で描くなどの処理を単に光源手段の先端を表示画面に押し付ける押付け力により容易に可変でき、利便性を向上できる。
【００２６】
本発明によれば、光源手段の先端を表示画面に所定の値以上の押付け力で押し付けた場合に先端から光を出力し、先端からの光の表示画面における受光強度または受光領域が所定の値以上の押付け力に応じて変化し、この表示画面における受光強度または受光領域を複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出し、この検出した受光強度または受光領域に基づき光源手段と表示画面との間の距離を算出するので、光源手段からの光入力により例えば線や図形などを描く場合に、前記距離が長い場合には、細い線で描き、距離が短い場合には、太い線で描くなどの処理を単に光源手段の先端を表示画面に押し付ける押付け力により容易に可変でき、利便性を向上できるとともに、所定の押付け力で先端を押し付けない場合には、光が出力されないため、光源手段の電源の消費電力を低減できかつ誤動作を防止できる。
【００２７】
本発明によれば、受光強度が所定の値以上である面積または受光領域の面積を算出し、この面積に基づき光源手段と表示画面との間の距離を算出することにより、光源手段と表示画面との間の距離を容易に行うことができる。
【００２８】
本発明によれば、受光強度または受光領域に基づき光が照射した表示画面上の位置を算出するので、光源手段からの光入力により例えば線や図形などを描く場合の起点などをこの検出した位置から容易に行うことができる。
【００２９】
本発明によれば、光検知手段の動作と前記光源手段からの光の照射動作とを同期して制御し、光検知手段の動作に同期して光の照射動作が制御される光源手段の先端からの光の表示画面における受光強度または受光領域を検出し、この検出した受光強度または受光領域に基づき光源手段と表示画面との間の距離または光が照射した表示画面上の位置を算出するので、例えば光源手段からの光の照射動作が行われていないときに、光検知手段が外部の環境光などを誤検知したとしても、誤動作であると容易に判定でき、外部の環境光による誤動作を適確に防止することができる。
【００３０】
本発明によれば、光源手段を光検知手段の動作に同期して点滅させるように制御するので、例えば光源手段がオフで光の照射動作が行われていないときに、光検知手段が外部の環境光などを誤検知したとしても、誤動作であると容易に判定でき、外部の環境光による誤動作を適確に防止することができる。
【００３１】
本発明によれば、複数の光検知手段を順次１周動作させるフレーム同期の２倍の周期で同期させて光源手段を点滅させるように制御するので、例えば光源手段がオフで光の照射動作を行っていないときに、光検知手段が外部の環境光などを誤検知したとしても、誤動作であると容易に判定でき、外部の環境光による誤動作を適確に防止することができる。
【００３２】
本発明によれば、光源手段は表示画面に十文字状のスリット形状と小径の光点形状となるような光を照射し、この十文字状のスリット形状と小径の光点形状となるような光を検知した光検知手段からの光検知信号のパターンはパターン記憶手段に記憶されているマッチング用パターンと照合され、パターンが合致した場合のみ、光源手段からの正規の光として検知した信号であると判定するので、外部からの環境光の影響を受けて誤動作することなく、各種処理を適確に行うことができ、外部からの環境光による誤動作の確率を低減することができる。
【００３３】
本発明によれば、表示画面における受光強度または受光領域を複数の光検知手段からの光検知信号に基づき検出し、この検出した受光強度または受光領域に基づき光源手段と表示画面との間の距離を算出するので、例えば光源装置からの光入力により線や図形などを描く場合に、前記距離が長い場合には、細い線で描き、距離が短い場合には、太い線で描くなどの処理を単に光源装置との距離により容易に可能であり、利便性を向上できる。
【００３４】
本発明によれば、受光強度が所定の値以上である面積または受光領域の面積を算出し、この面積に基づき光源手段と表示画面との間の距離を算出することにより、例えば光源装置と表示画面との間の距離を容易に算出することができる。
【００３５】
本発明によれば、受光強度または受光領域に基づき光が照射した表示画面上の位置を算出するので、例えば光源装置からの光入力により線や図形などを描く場合の起点などをこの検出した位置から容易に行うことができる。
【００３６】
本発明によれば、光源装置は先端を任意の部分に押し付けた場合に、この押付け力に応じて先端からの光の前記任意の部分における受光強度または受光領域が変化するので、例えば光源装置からの光入力により線や図形などを描く場合に、前記押付け力に応じて細い線や太い線などの任意の太さで線や図形を描くことができ、利便性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態と称する）を説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態に係わる光入力機能付き表示装置を適用した表示システムの構成を示すブロック図である。同図に示す実施形態の表示システムは、光入力を行うための光源手段を構成するペン型光源１と、このペン型光源１の先端のペン先を表示画面に押し付けられることによりペン型光源１から照射される光を光入力として検知する光入力機能を有するとともに、任意の画像を表示画面に表示することができる光入力機能付き表示部３と、この光入力機能付き表示部３で検知されたペン型光源１からの光入力データを受け取り、ペン型光源１で照射された表示画面上の位置およびペン型光源１の光源手段と表示画面との間の距離をそれぞれ位置データおよび距離データとしてそれぞれ算出して出力する信号処理部５と、この信号処理部５からの位置データおよび距離データを受け取り、例えば複数の位置データで特定される表示画面上の複数の位置間を線で接続して光入力機能付き表示部３の表示画面に表示したり、またこの場合において表示画面に表示される線の太さを前記距離データに応じて細い線、太い線、中くらいの太さの線などに変える表示をすることができるなどの種々の処理を行うホストプロセッサ７とから構成されている。
【００３９】
ペン型光源１は、図２（ａ）に示すように、先端１ａが先細の円錐状または角錐状に形成され、この円錐状または角錐状の先端部に開口部が形成され、この開口部から光が透過可能な棒状の透明なペン先１５が突出し、このペン先１５が突出した開口部の周囲の円錐状または角錐状の先端部は開口部から所定の位置まで光が透過し得るように透明な光透過部１７として図２（ａ）において点線で示すように形成されている。なお、ペン型光源１は、この光透過部１７以外の部分は光を透過しない筐体３１で構成され、後述する発光ダイオード１１およびレンズ１３からなる光源部からの光が光透過部１７および透明なペン先１５以外の部分から外部に出力されないように構成されている。
【００４０】
また、ペン型光源１は、その先端１ａ内に光源部を構成する発光ダイオード１１が配設され、この発光ダイオード１１と透明なペン先１５との間にはレンズ１３が設けられている。発光ダイオード１１は、レンズ１３で覆われて、レンズ１３とともに絶縁性のベース１２に一体的に取り付けられ、このベース１２の上には発光ダイオード１１のアノード端子１４およびカソード端子１６が突出している。なお、ベース１２に一体的に取り付けられた発光ダイオード１１およびレンズ１３を光源部と以下称することにする。
【００４１】
発光ダイオード１１からのレンズ１３を通過した光は、ペン先１５を通って外部に出力されるとともに、また光透過部１７を通って外部に出力されるようになっている。発光ダイオード１１のアノード端子１４は、導体１９の一端に接続され、この導体１９の他端はペン型光源１の内壁寄りに配設された導電性の第１の機械的接触部材２１に電気的に接触し、この第１の機械的接触部材２１上を摺動自在に移動し得るようになっている。
【００４２】
この第１の機械的接触部材２１は抵抗器２３を介してバッテリ２５の正極（＋）に接続されている。また、バッテリ２５の負極（−）は、ペン型光源１の筐体３１に電気的に接続され、筐体３１を介して筐体３１の内壁に電気的に取り付けられた第２の機械的接触部材２９に電気的に接続されている。
【００４３】
発光ダイオード１１のカソード端子１６は、導体２７の一端に接続され、この導体２７の他端２７ａは直角に折曲して、前記第２の機械的接触部材２９の近傍まで延出している。導体２７の他端２７ａと第２の機械的接触部材２９とは図２で説明するスイッチ３５を構成しているものであり、導体２７の他端２７ａが後述するように第２の機械的接触部材２９に接触することにより当該他端２７ａと第２の機械的接触部材２９からなるスイッチ３５がオンとなるものである。なお、図２（ａ）の状態では、導体２７の他端２７ａは第２の機械的接触部材２９から離れているため、他端２７ａと第２の機械的接触部材２９からなるスイッチ３５はオフ状態にある。
【００４４】
発光ダイオード１１とレンズ１３を一体的に取り付けているベース１２には、ペン型光源１の中程の前寄りに設けられている圧縮ばね３３の一端が取り付けられ、この圧縮ばね３３の他端は、ペン型光源１内の筐体３１などに取り付けられた固定部に固定的に取り付けられ、この圧縮ばね３３によりベース１２および発光ダイオード１１とレンズ１３からなる光源部がペン先１５の方に押動され、これに伴いペン先１５も押動され、ペン先１５の先端が図示のように先端１ａの開口部から少し外部に突出している。
【００４５】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すペン型光源１の電気的等価回路図である。同図に示すように、ペン型光源１は、発光ダイオード１１、抵抗器２３、バッテリ２５および前記導体２７の他端２７ａと第２の機械的接触部材２９からなるスイッチ３５を直列に接続して構成され、スイッチ３５がオンとなることにより、バッテリ２５の正極から電流が抵抗器２３、発光ダイオード１１、スイッチ３５を介してバッテリ２５の負極に流れ、この電流により発光ダイオード１１がオンとなって点灯し、光を照射するようになっている。
【００４６】
図３は、前記光入力機能付き表示部３の回路構成を示すブロック図である。同図に示すように、光入力機能付き表示部３は、複数の並行に配列された走査線ｄ１、ｄ２、ｄ３…ｄｎに接続され、これらの走査線ｄ１、ｄ２、ｄ３…ｄｎに走査信号を順次出力する走査線駆動回路４１と、複数の並行に配列された信号線ｅ１、ｅ２、ｅ３…ｅｍに接続され、これらの信号線ｅ１、ｅ２、ｅ３…ｅｍに信号を出力する信号線駆動回路４３と、複数の走査線ｄ１、ｄ２、ｄ３…ｄｎと複数の信号線ｅ１、ｅ２、ｅ３…ｅｍとの各交差部に各々が設けられ、全体としてｎ×ｍのマトリックス状に配列された複数の液晶画素部４５と光検知部４７から構成されている。なお、液晶画素部４５は本発明の表示手段を構成し、光検知部４７は本発明の光検知手段を構成するものである。また、図１に示す光入力機能付き表示部３のうち走査線ｄ１、ｄ２、ｄ３…ｄｎと信号線ｅ１、ｅ２、ｅ３…ｅｍとの複数の交差部に配列された複数の液晶画素部４５および光検知部４７は、例えばガラスなどからなるアレイ基板上に配列され、また走査線駆動回路４１および信号線駆動回路４３も近年の集積回路技術およびプロセス技術により同じアレイ基板に設けられていてもよいものである。
【００４７】
液晶画素部４５は、薄膜トランジスタ、液晶容量、補助容量を備えた液晶画素部で構成され、光検知部４７は、例えばフォトダイオードなどからなる光電変換素子、電荷蓄積容量、増幅トランジスタ、切替トランジスタ、プリチャージ用トランジスタを備えた光検知部で構成される。なお、本実施形態では、液晶画素部４５は薄膜トランジスタ、液晶容量、補助容量を備えた液晶画素部で構成されるものとしているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えばＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いて構成されてもよいものである。また、光検知部４７も上述したようにフォトダイオードなどからなる光電変換素子、電荷蓄積容量、増幅トランジスタ、切替トランジスタ、プリチャージ用トランジスタを備えた光検知部で構成されることに限定されるものでなく、要はペン型光源１から光入力機能付き表示部３の表示画面３ａに照射された光を検知できればよいものである。
【００４８】
図４（ａ）は、図２に示したペン型光源１のペン先１５を図３のように構成される光入力機能付き表示部３の表示画面３ａに押し付けた場合のペン型光源１の状態を示す説明図である。なお、同図において、光入力機能付き表示部３は、図の簡単化のために実際の構成とは異なって、概略的に図示されているものであるが、同図においては前記マトリックス状に配列された複数の液晶画素部４５と光検知部４７のうち光検知部４７のみを側面から見た１行のみ図の最下部に示し、最上部を表示画面３ａとして示している。
【００４９】
ペン型光源１は、そのペン先１５を光入力機能付き表示部３の表示画面３ａに接触させ、軽く押し付けてペン先１５を内部に少し引っ込ませただけでは、図２（ａ）において導体２７の他端２７ａと第２の機械的接触部材２９との間の間隙から分かるように、スイッチ３５はオンとならず、従って発光ダイオード１１は光を出力しないが、図４（ａ）に示すように、ペン型光源１のペン先１５を光入力機能付き表示部３の表示画面３ａに接触させ、所定の押付け力でペン先１５を表示画面３ａに押し付けると、ペン先１５は、発光ダイオード１１とレンズ１３からなる光源部およびベース１２を介して圧縮ばね３３に抗して矢印１１１で示す方向に先端１ａの内部に押動される。この結果、ベース１２のカソード端子１６に接続された導体２７も同じ方向に押動され、図４（ａ）に示すように導体２７の他端２７ａは第２の機械的接触部材２９に電気的に接触し、これにより他端２７ａと第２の機械的接触部材２９からなるスイッチ３５がオンし、発光ダイオード１１はオンとなって光を発生する。
【００５０】
この発光ダイオード１１からの光は、レンズ１３およびペン先１５を介して表示画面３ａに対して出力されると同時に、レンズ１３および先端１ａの光透過部１７を介して表示画面３ａに対して出力され、この発光ダイオード１１からレンズ１３、ペン先１５および光透過部１７を介して出力された光は、発光ダイオード１１から１点鎖線５１で示す範囲内を照射して表示画面３ａに当り、表示画面３ａに受光領域５３が形成される。なお、図４（ａ）では、受光領域５３は複数の光検知部４７に近接して図示され、表示画面３ａは光検知部４７および受光領域５３から離れて図示されているが、実際には光検知部４７の平面位置、詳しくは液晶画素部４５と光検知部４７の平面位置は表示画面３ａとほぼ同じ平面位置上にあるものであり、以下の説明では受光領域５３は表示画面３ａ上に形成されているものとして説明する。
【００５１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すように、発光ダイオード１１からの光を照射された表示画面３ａをペン型光源１を除いて上方から見た平面図であり、この表示画面３ａには上述したようにマトリックス状に配列された複数の光検知部４７が図示されているが、液晶画素部４５、走査線ｄ１、ｄ２、ｄ３…ｄｎ、および信号線ｅ１、ｅ２、ｅ３…ｅｍは図示を省略されている。
【００５２】
図４（ｂ）に示すように、表示画面３ａ上には発光ダイオード１１からの光が照射された受光領域５３が点線で囲んで図示され、この受光領域５３内に入る複数の光検知部４７は、発光ダイオード１１から照射された光を検知してそれぞれ光検知信号を出力するが、図４（ｂ）においては、この受光領域５３内に入るこれら複数の光検知部４７は、表示画面３ａ上に照射された光を検知して光検知信号を出力したことを示すように同図において黒塗りされて図示されている。このように複数の光検知部４７が発光ダイオード１１からの光を検知してそれぞれ光検知信号を出力すると、この複数の光検知部４７からそれぞれ出力される複数の光検知信号は、信号処理部５に供給され、信号処理部５においては当該複数の光検知信号に基づき、具体的には光を検知した複数の光検知部４７の数に基づき受光領域５３の面積を算出し、この面積に基づき光源手段を構成する光透過部１７の先細の先端と表示画面３ａとの間の距離を算出する。
【００５３】
なお、受光領域５３の面積は、例えば複数の光検知部４７からの光検知信号の数、すなわち発光ダイオード１１からの光を検知して光検知信号を出力している光検知部４７の数に基づいて算出することができる。図４（ｂ）においては、受光領域５３内に入って光を検知し黒塗りされている光検知部４７の数は、２１個である。また、前記距離は、後述する図５の説明から明確になるように、光透過部１７の先細の先端が表示画面３ａから離れている場合には、受光領域５３の面積が大きくなり、光透過部１７の先細の先端が表示画面３ａに近い場合には、受光領域５３の面積が小さくなるということに基づき算出することができる。
【００５４】
図５（ａ）、（ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する図であるが、ペン型光源１のペン先１５を表示画面３ａに対して前記所定の力よりも大きな力で更に強く押し付けた場合のペン型光源１の状態を示す説明図である。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、ペン先１５を表示画面３ａに対して所定の力よりも大きな力で更に強く押し付けると、ペン先１５は圧縮ばね３３に抗して矢印１１１で示す方向に更に押動されて光透過部１７の先細の先端の開口部内に進入し、この開口部の縁が表示画面３ａに当って接触することにより、ペン先１５は更に当該開口部内に進入することができず、ペン先１５はこの位置で停止、すなわち図５（ａ）に示す位置で停止する。
【００５６】
この結果、光透過部１７の先細の先端と表示画面３ａとの間の距離は、図４（ａ）に示した場合に比較して短くなって、光透過部１７の先細の先端は表示画面３ａに近くなり、発光ダイオード１１からの光照射により表示画面３ａ上に形成される受光領域５３の大きさ、すなわち面積は、図４（ａ）に示した場合に比較して小さくなっている。
【００５７】
図５（ｂ）に示すように、発光ダイオード１１からの光を照射された表示画面３ａを上方から見ると、この表示画面３ａ上に形成されている受光領域５３の面積は、図４（ａ）に比較して明らかに小さくなり、この受光領域５３内において光を検知して黒塗りされている光検知部４７の数は、図４（ａ）の場合の２１個に比較して、９個に低減されている。従って、このように発光ダイオード１１からの光を光検知部４７で検知して光検知信号を出力し黒塗りされている光検知部４７の数または光検知信号の数を信号処理部５で算出することにより受光領域５３の面積が算出でき、この面積に基づいて光透過部１７の先細の先端と表示画面３ａとの間の距離を算出することができる。なお、この算出した数と距離との関係は、例えば数が１０以上３９以下である場合には、距離が０、４０以上６９以下である場合には、距離が１、７０以上９９以下である場合には、距離が２、１００以上または９以下である場合には、距離を３とするなどのように信号処理部５において例えばメモリにデータとして予め記憶しておき、このデータと照合することにより距離を算出することができる。
【００５８】
このように信号処理部５で算出された光透過部１７の先細の先端と表示画面３ａとの間の距離データは、ホストプロセッサ７に供給され、この距離データに応じて例えば円や矩形などの図形や線を表示画面３ａに描く場合の線の太さを前記距離データに基づいて変化させるなどの種々の処理を行うことができる。
【００５９】
更に詳しくは、上述したように、ペン型光源１を光入力機能付き表示部３の表示画面３ａに押し付けることにより、ペン型光源１からの光入力を行うという操作は、ホストプロセッサ７において信号処理部５からの前記距離データに基づいて、例えば表示画面３ａに対して光入力を行った位置において表示画面３ａに液晶画素部４５で表示されている文字、線、図形、絵画などの画像の例えば線の太さや色などを前記距離に応じて細い線、太い線、中くらいの線などの線または赤、緑、黄色、黒などの色で表示変更するために使用されたり、またはペン型光源１で光入力を行った表示画面３ａ上の位置を中心に描かれている円や矩形などの図形の例えば線の太さや色などを距離に応じて描いたり、または当該位置から例えば先に特定された別の位置に向かって引く線の太さなどを前記距離に応じて変化させて引くなどのような処理をホストプロセッサ７において信号処理部５からの距離データに基づいて行うために有効なものである。具体的には、例えば前記距離が遠い場合には、円や線などを細い線で描き、近い場合には、太い線で描くということを可能とするものである。
【００６０】
上記説明は、表示画面３ａに対して発光ダイオード１１から照射された光の表示画面３ａにおける受光領域５３または受光領域５３の面積に基づいて光透過部１７の先細の先端と表示画面３ａとの間の距離を算出するものであったが、表示画面３ａに対して発光ダイオード１１から照射された光の表示画面３ａにおける受光領域５３に基づいて表示画面３ａ上における光の照射位置、すなわち受光位置（以下、単に位置と称する）を算出することも容易である。
【００６１】
この位置の算出は、受光領域５３に入る複数の光検知部４７からの光検知信号の検出または受信が光入力機能付き表示部３において走査線駆動回路４１および信号線駆動回路４３から走査線ｄ１、ｄ２、ｄ３…ｄｎおよび信号線ｅ１、ｅ２、ｅ３…ｅｍにそれぞれ走査信号および読出し信号を順次供給して各光検知部４７を順次走査しながら、すなわち各光検知部４７を順次アドレシングしながら行うものであるため、光検知部４７から検出または受信した各光検知信号がどの位置、すなわちどの交差部位置の光検知部４７からのものであるかが明確に分かるものである。
【００６２】
このように、受光領域５３内の複数の光検知部４７からの複数の光検知信号がどの位置の光検知部４７からの信号であるかが分かるので、これらの位置の分かる複数の光検知信号を光入力機能付き表示部３から信号処理部５に供給することにより、信号処理部５は、これら複数の光検知信号をそれぞれ出力した複数の光検知部４７のそれぞれの位置を識別することができ、これにより信号処理部５は、受光領域５３内に入る複数の光検知部４７の位置データを取得することができる。
【００６３】
従って、信号処理部５は、これらの位置データから受光領域５３の位置を識別することができるので、この識別した受光領域５３の位置から受光領域５３の中心位置または受光領域５３内の任意の位置を算出することも容易である。
【００６４】
このように算出した受光領域５３の中心位置データは、信号処理部５からホストプロセッサ７に供給される。ホストプロセッサ７は、この受光領域５３の中心位置データを例えば円や矩形などの図形や線などを表示画面３ａに描く場合の基点または起点として使用し、例えば円や矩形などの図形や線などを描くなどの種々の処理を行うことができる。
【００６５】
なお、上記説明では、ペン型光源１からの表示画面３ａに対する光を光入力機能付き表示部３の光検知部４７で検知し、この光検知信号を信号処理部５に供給し、信号処理部５はこの光検知信号に基づいて例えば前記面積、距離、位置などの算出を行っているが、更に詳しくは、各光検知部４７からの光検知信号は、光入力機能付き表示部３または信号処理部５において所定のしきい値と比較され、該しきい値より大きい光検知信号のみが２値データとして生成され、信号処理部５においては、この２値データの光検知信号に基づいて前記面積、距離、位置などの算出を行っているものである。この場合において、特に発光ダイオード１１からの光が照射される前記受光領域５３の周辺部においては、光強度が中心などに比較して弱まって受光領域５３の周辺部がぼんやりして明確でなくなるおそれがあるため、受光領域５３の周辺を画定するために前記２値データの光検知信号を使用することが好ましい。
【００６６】
また、上記説明では、発光ダイオード１１からの光が表示画面３ａに照射される領域を表示画面３ａが光を受ける領域である受光領域５３として説明したが、この受光領域５３は、表示画面３ａが発光ダイオード１１から受ける光の強度である受光強度が所定の値よりも大きい領域であるため、この受光強度を各光検知部４７で検知し、この検知した光検知信号に基づき、すなわち受光強度に基づき受光領域５３を画定してもよいものである。従って、この受光強度を用いて光透過部１７の先細の先端と表示画面３ａとの間の距離や位置を算出し得ることは勿論のことであるが、この過程においては結局のところは、受光強度から受光領域５３を画定しなければならないものであるため、ここでは受光領域５３を用いて説明している。
【００６７】
しかしながら、本発明は、このように受光領域５３に基づいて前記距離などを算出することに限定されるものでなく、例えばペン型光源１からの発光強度が前記押し付け力に応じて変化するものであり、この変化するペン型光源１の発光強度に比例して前記表示画面における受光強度が変化する場合にも本発明は適用でき、このような場合には表示画面における受光強度を前記光検知部４７で検知することにより、当該受光強度に応じて前記距離などを算出することができるものである。
【００６８】
図６（ａ）は、上記実施形態において先端１ａの構造を変更したペン型光源１の先端１ａの拡大斜視図である。
【００６９】
同図に示すペン型光源１は、その先端１ａに十文字形スリット６１とこの十文字形スリット６１の交点を中心として対向しかつ隣接するスリット６１の間に形成された４個の小径開口部６３を形成し、これによりペン型光源１の先端１ａから表示画面３ａに光を照射した場合において表示画面３ａに投影される光の形状が図６（ｂ）に示すように十文字状のスリット形状６１ａと該十文字状のスリット形状６１ａの交点を中心として対向しかつ隣接するスリット間に形成された４個の比較的小径の光点形状６３ａとなるようなパターンにしたものである。
【００７０】
このようなパターンの光を先端１ａから出力するペン型光源１を用いて、図６（ｂ）に示すように、表示画面３ａに十文字状のスリット形状６１ａと小径の光点形状６３ａの光パターンを照射すると、この光パターンは光入力機能付き表示部３の光検知部４７により検知され、光パターンの光検知信号として信号処理部５に供給される。
【００７１】
信号処理部５は、予めメモリなどに保存しておいた図６（ｂ）に示すようなマッチング用パターン６７を読み出し、光入力機能付き表示部３から供給された前記光パターンの光検知信号を所定のしきい値で２値化し、この２値化データの光パターンを前記マッチング用パターン６７と比較してパターンマッチングを行い、このパターンマッチングにより光入力機能付き表示部３で検知した光パターンがペン型光源１から出力された真の光パターンであり、外部からの他の光が混入したり影響がないことを確認する。
【００７２】
この結果、真の光パターンであると確認した場合には、この光パターンの表示画面３ａにおける位置や表示画面３ａとペン先１５との間の距離を上述したように算出し、この算出した位置データおよび距離データをホストプロセッサ７に供給する。ホストプロセッサ７は、この位置データおよび距離データにより上述したように各種処理を行う。
【００７３】
なお、上述したような人工的な光パターンは自然界には存在せず、環境光によって生成されることはほとんどないので、このような光パターンを出力するペン型光源１を用いることにより、外部からの他の光の影響を受けて誤動作することなく、各種処理を適確に行うことができるものであり、外部からの他の光である環境光による誤動作の確率を低減することができる。また、上記説明では、小径開口部６３を４個設け、４個の小径の光点形状６３ａを投影するものとして説明しているが、本発明は４個に限定されるものでなく、１個以上任意の数でよいものであるとともに、更にスリット６１の形状も十文字状に限定されるものでは無い。
【００７４】
なお、ペン型光源１からの光パターンは、ペン型光源１の回転、傾き、押付け力によってその受光強度が変化するので、このような回転や傾きによる変形を考慮したパターンマッチングを行えば、ペン型光源１の回転、傾き、押付け力の情報も得ることができる。
【００７５】
なお、上記処理を行うために、本実施形態の光入力機能付き表示装置は、前記十文字状のスリット形状と小径の光点形状に合致するマッチング用パターンを予め記憶するパターン記憶手段と、光検知手段である光検知部４７で検知された光検知信号によるパターンを前記パターン記憶手段に記憶されているマッチング用パターンと照合し、光検知部４７で検知した光検知信号によるパターンが前記マッチング用パターンに合致する前記十文字状のスリット形状と小径の光点形状を有するものであるか否かを判定する照合手段と、この照合において前記マッチング用パターンに合致するパターンの光検知信号のみを前記光源手段からの正規の光として検知した信号であると判定する判定手段とを有するものである。
【００７６】
図７は、本発明の他の実施形態に係わる光入力機能付き表示装置を適用した表示システムの構成を示すブロック図である。同図に示す実施形態は、図１に示した実施形態に対してタイミングコントローラ７３および該タイミングコントローラ７３によりオン−オフ制御される電源７１を追加し、これにより光入力機能付き表示部３の複数の光検知部４７の動作とペン型光源からの光の照射動作とを同期して制御させ得るようにペン型光源１０とするとともに、またペン型光源１０の動作電源として前記バッテリ２５の代わりに電源７１を使用し、この電源７１の出力にスイッチ７１ａを接続し、このスイッチ７１ａを介して電源７１からの動作電力をペン型光源１０に供給するように構成した点が異なるものであり、その他の構成および作用は同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００７７】
図７の実施形態においては、光入力機能付き表示部３の複数の光検知部４７の動作とペン型光源１０からの光の照射動作とを同期して制御するために、タイミングコントローラ７３は、光入力機能付き表示部３の複数の光検知部４７を動作させるための動作制御信号である画像取り込み制御信号を光入力機能付き表示部３に供給するとともに、この画像取り込み制御信号に同期した電源スイッチ制御信号を生成し、この電源スイッチ制御信号でスイッチ７１ａをオン−オフ制御し、このスイッチ７１ａのオン−オフ動作によりペン型光源１０をオン−オフ動作させ、これによりペン型光源１０からの光の出力または光の出力停止、すなわち点灯または非点灯を行うとともに、このペン型光源１０の点灯または非点灯状態を示す点灯または非点灯フラグをタイミングコントローラ７３から信号処理部５に供給するようにしている。
【００７８】
このように光入力機能付き表示部３の複数の光検知部４７の動作とペン型光源１０からの光の照射動作とを同期して制御することにより、例えばペン型光源１０が光の照射動作を行っていないときに、すなわちタイミングコントローラ７３から非点灯フラグが信号処理部５に出力されているときに、光入力機能付き表示部３の光検知部４７からの光検知信号を信号処理部５が受信したとすると、この
光検知信号は外部の環境光による誤動作によるものであると識別することができ、無視などすることにより、外部の環境光などによる誤動作を適確に防止することができ、またペン型光源１０が光の照射動作を行っていないときに、すなわちタイミングコントローラ７３から点灯フラグが信号処理部５に出力されているときに、光入力機能付き表示部３の光検知部４７からの光検知信号を信号処理部５が受信すると、この光検知信号はペン型光源１０のペン先１５からの正規の光によるものであると識別することができ、適確な動作を行うことができる。
【００７９】
上述した動作タイミングは、具体的には、図８に示すように、光入力機能付き表示部３の複数の光検知部４７を順次１周動作させるフレーム同期の２倍の周期で同期させてペン型光源１０を点滅動作させるものである。
【００８０】
すなわち、図８に示すように、ペン型光源１０は、非点灯ｎ、点灯ｎ、非点灯ｎ＋１、点灯ｎ＋１のようにフレーム同期の２倍の周期で動作しながら点灯および非点灯を繰り返している。なお、この動作は、タイミングコントローラ７３からの電源スイッチ制御信号により電源７１のスイッチ７１ａをオン−オフ動作させ、このオン−オフ動作に応じてペン型光源１０に電源７１からの動作電力が供給されることにより実現される。
【００８１】
このようなペン型光源１０の点灯および非点灯動作のそれぞれに同期して、光入力機能付き表示部３は、タイミングコントローラ７３からの画像取り込み制御信号により図８に示すように、複数の液晶画素部４５が液晶表示とブランキングの動作を交互に繰り返すとともに、複数の光検知部４７が露光（すなわち光検知）、データ転送、初期電荷蓄積の各動作を繰り返し行うようになっている。
【００８２】
このようなペン型光源１０と光入力機能付き表示部３の同期動作の結果、信号処理部５は、例えばペン型光源１０が非点灯時には光入力機能付き表示部３からの非点灯時の光検知信号である２値画像データ（例えばＦ（２ｎ））とペン型光源１０が点灯時には光入力機能付き表示部３からの点灯時の光検知信号である２値画像データ（例えばＦ（２ｎ＋１））とが交互に供給されるので、この交互に供給される連続した２値画像データの非点灯時の２値画像データの論理否定信号と点灯時の２値画像データとの論理積を図８に差分演算として示すように各画素毎に演算する。すなわち、信号処理部５は、非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）の論理否定信号ｎｏｔＦ（２ｎ）と点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）との論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）を演算し、これにより非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）が光を検知していない０であり、点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）が光を検知した１である場合のみ、論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）が１となり、この場合のみ、外部の環境光による誤動作でなく、ペン型光源１０からの真の光のみによる正規の光検知信号であると判断することができる。
【００８３】
このように演算結果に基づいて光入力機能付き表示部３の光検知部４７で検知した光検知信号、すなわち光入力機能付き表示部３からの２値画像データが外部の環境光による誤動作のない真のデータであるかを識別することができる。具体的には、信号処理部５における上記非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）の論理否定信号ｎｏｔＦ（２ｎ）と点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）との論理演算は、図９に真理値表として示すように、非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）が光を検知していない黒の０であり、点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）も光を検知していない黒の０である場合、両者の差分演算である論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）は０（黒）となり、光検知がないことを示す。
【００８４】
また、非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）が光を検知していない黒の０であり、点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）が光を検知した白の１である場合には、論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）は、１（白）となり、この場合のみ、光入力機能付き表示部３の光検知部４７からの光検知信号は、外部の環境光による誤動作でなく、ペン型光源１０からの真の光のみによる正規の光検知信号であると判断することができる。
【００８５】
また、非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）が光を検知した白の１であり、点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）が光を検知していない黒の０である場合には、論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）は、０（黒）となり、誤動作を防止することができる。すなわち、この場合には、非点灯時にも係わらず、非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）が光を検知したことを示す論理出力信号１となっているが、この論理出力信号１は、光入力機能付き表示部３の光検知部４７が外部の環境光などで誤動作した結果として１となってしまったものであり、このように誤動作を防止するように、論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）は０となっている。なお、点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）は、点灯時にも係わらず、光を検知していないことを示す論理出力信号０となっていることは、この光検知に関係する光検知部４７のところには、ペン型光源１０からの光が当っていない領域、すなわち図４、５で示す受光領域５３の外部にあるか、または受光領域５３内にあるにも係わらず、光検知部４７がペン型光源１０からの光を検知できなかったことを示す。
【００８６】
更に、非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）が光を検知した白の１であり、点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）も光を検知した白の１である場合には、論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）は０となり、誤動作を防止することができる。すなわち、この場合には、非点灯時にも係わらず、非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）が光を検知したことを示す１となっているが、これは光検知部４７が外部の環境光などで誤動作した結果として１となってしまったものである。このような場合には、論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）は０となり、このような外部の環境光などによる誤動作を防止するようになっている。
【００８７】
上述したように、光入力機能付き表示部３の複数の光検知部４７を順次１周動作させるフレーム周期の２倍の周期で同期させてペン型光源１０を点滅動作させるとともに、交互に連続して出力される非点灯時の２値画像データＦ（２ｎ）の論理否定信号ｏｎｔＦ（２ｎ）と点灯時の２値画像データＦ（２ｎ＋１）との論理積（ｎｏｔＦ（２ｎ））ａｎｄＦ（２ｎ＋１）を演算することにより、外部の環境光による誤動作を適確に防止することができる。
【００８８】
なお、上記実施形態では、光入力機能付き表示部３の光検知部４７の動作に同期させてペン型光源１０を点滅動作させるために、電源７１およびスイッチ７１ａを設け、スイッチ７１ａをタイミングコントローラ７３からの電源スイッチ制御信号によりオン−オフ制御し、これによりペン型光源１０を点滅動作させているが、本発明は、これに限定されるものでなく、例えば図２に示すペン型光源１においてバッテリ２５からの動作電力を発光ダイオード１１に供給する経路にスイッチなどを設け、このスイッチをタイミングコントローラ７３からの制御信号でオン−オフ制御させることにより発光ダイオード１１を点滅動作させるようにしてもよいものである。
【００８９】
なお、上記各実施形態においては、光入力機能付き表示部３の各光検知部４７からの各出力信号は、単に光を検知した信号であるので、光検知信号としたが、この光検知部４７からの出力信号が複数集まることにより画像を形成するものでもあるため、光検知信号の代わりに画像取り込み信号としてもよいものであるし、また光検知部４７からの光検知信号は、光入力機能付き表示部３または信号処理部５において所定のしきい値と比較されて、２値データとして出力されるものであるため、２値データの光検知信号や２値画像データなどとしてもよいものである。
【００９０】
なお、上記実施形態で用いた受光領域や受光強度の代わりに発光強度または光の強度を用いることも可能であるが、発光強度または光の強度は発光ダイオード１１から発生する光の強度、すなわち光源における光の強度を意味するおそれがあるので、表示画面３ａにおいて光検知部４７が受けた光の強度であるとして受光強度とした。更に、受光領域や受光強度の代わりに光の平面強度分布を用いることも可能であるが、平面強度分布は、表示画面３ａにおける受光強度を表示画面３ａ全体について受光強度を検知したもの、すなわち表示画面３ａ全体に対するすべての光検知部４７からの光検知信号を検知したものであり、この光検知信号に基づき表示画面３ａのどの部分で大きく、どの部分で小さく、どの部分で中くらいで、どの部分で信号がないかなどを示すものであり、これによりペン型光源１からの光が当っている受光領域５３がどこであるかを識別するために使用されるものであり、要は各光検知部４７からの光検知信号に基づき算出されるものであるため、本発明では各光検知部４７からの光検知信号に基づき検出される受光領域または受光強度を用いた。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施形態に係わる光入力機能付き表示装置を適用した表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施形態に使用されているペン型光源の構成を示す図である。
【図３】図１に示す実施形態に使用されている光入力機能付き表示部の回路構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す実施形態においてペン型光源を光入力機能付き表示部の表示画面に押し付けた場合の状態を示す説明図である。
【図５】図１に示す実施形態においてペン型光源を光入力機能付き表示部の表示画面に対して図４の場合よりも更に強い押付け力で押し付けた場合の状態を示す説明図である。
【図６】図１に示す実施形態に使用されるペン型光源の先端の構造を変更したペン型光源の先端の拡大斜視図および説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係わる光入力機能付き表示装置を適用した表示システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した実施形態の動作を説明するための説明図である。
【図９】図７に示す実施形態における論理演算の真理値表である。
【符号の説明】
【００９２】
１、１０    ペン型光源
３    光入力機能付き表示部
５    信号処理部
７    ホストプロセッサ
１１    発光ダイオード
１５    ペン先
１７    光透過部
２５    バッテリ
３３    圧縮ばね
４１    走査線駆動回路
４３    信号線駆動回路
４５    液晶画素部
４７    光検知部
５３    受光領域
６１    十文字形スリット
６３    小径開口部
６７    マッチング用パターン
７１    電源
７１ａ    スイッチ
７３    タイミングコントローラ
ｄ１、ｄ２、ｄ３…ｄｎ    走査線
ｅ１、ｅ２、ｅ３…ｅｍ    信号線
【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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