(57)【要約】【課題】環境温度の変化に対応した、信頼性の高い位置座標検出を実現することができる入力装置と入力システムを提供する。【解決手段】本発明の一形態の入力システム５０は、ペン入力装置４０と光を発するペン３とを具備し、ペン入力装置４０には、ペン３の光が内部を伝搬する導光板１と、導光板１内を伝搬する光束の一部の光束を互いに異なる箇所で捕らえる撮像ユニット１０、２０とが設けられ、撮像ユニット１０、２０は、導光板１に固定されている。【選択図】図３
2013156862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面から入射した光が、当該上面の端部に隣接した端面に至るまで、内部を伝搬する導光板と、
上記導光板の内部を伝搬して上記端面に至った伝搬光を、当該導光板の下面よりも下方に取り出す光取り出し部と、
上記光取り出し部によって取り出された上記伝搬光を上記導光板の上記下面よりも下方において受光する受光手段であって、当該受光手段の少なくとも一部分が上記導光板の上記下面と対向する位置に配設されており、且つ、上記導光板に固定されている当該受光手段と、
上記受光手段の受光結果に基づいて、上記導光板の上記上面における光入射位置の位置座標を検出する検出手段と、を備えていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
上記検出手段は、上記導光板の上記上面の一面の大きさよりも、当該上面の端部から当該上面の中心に向けて狭まった領域を、上記位置座標の検出が可能な検出可能領域として規定しており、
上記受光手段は、上記検出可能領域から外れた位置において上記導光板に固定されていることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
上記受光手段は、上記導光板における上記検出可能領域から外れた領域のなかの、上記受光手段が上記導光板の内部を伝搬した伝搬光を受光できる受光可能領域から外れた位置において、当該導光板に固定されている請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
上記光取り出し部は、上記導光板の上記端面まで至った上記伝搬光の光路を、９０度曲げることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の入力装置。
【請求項５】
上記導光板には、上記上面から上記下面に貫通し、当該上面の開口径が当該下面の開口径よりも大きく、当該上面の側から当該下面の側に向けて径が徐々に小さくなるように構成された壁面を有する貫通孔が設けられており、
上記光取り出し部は、上記壁面に設けられていることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の入力装置。
【請求項６】
上記導光板には、矩形を有しており、その角部に切り欠きが設けられており、
上記切り欠きは、円錐体の側面の一部分を被覆する形状を有しており、
上記光取り出し部は、上記切り欠きに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項７】
上記受光手段と上記導光板とは、接着剤を用いて接着固定されていることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の入力装置。
【請求項８】
上記受光手段と上記導光板とは、上面が平らで座面が円錐形の頭部を有する皿ネジを用いて固定されており、
上記導光板には、上記皿ネジの上記頭部が嵌合する形状の貫通孔が設けられており、
上記受光手段には、上記皿ネジを羅合させるネジ切りが設けられていることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の入力装置。
【請求項９】
上記受光手段と上記導光板とには、互いに嵌合する位置決め構造が設けられている請求項１から８までの何れか１項に記載の入力装置。
【請求項１０】
請求項１から９までの何れか１項に記載の入力装置と、
上記導光板の上記上面に接触して、当該接触した位置から光を出射する操作部材と、を具備していることを特徴とする入力システム。
【請求項１１】
複数の画素を有する画像表示パネルをさらに具備し、
上記検出手段によって検出された上記位置座標に基づいて、上記画像表示パネルの上記画素を駆動する請求項１０に記載の入力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力位置の座標検出をおこなう入力装置、および、当該入力装置を具備する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】
図１７は、特許文献１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１７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。これにより、平板部材２０２の内部を伝播して四隅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る。平板部材２０２の四辺には光吸収部材２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄが配置されている。平板部材２０２の上面に手動操作で動かされる光源部２０５と組み合わされて使用される。具体的には、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される。平板部材２０２の内部に添加された蛍光染料２０１は、入射光が当たると励起され発光するが、このとき光は等方的に発せられる。そして、蛍光染料２０１が励起され発光した位置を受光器２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを用いて特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２７７６９号公報（１９９９年１１月３０日公開）
【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、上述の特許文献１の座標入力装置では、平板部材２０２に受光器２０３ａ〜２０３ｄが固定されていない。そのため、平板部材２０２が環境温度の変化に応じて膨張、収縮した場合に、平板部材２０２と受光器２０３ａ〜２０３ｄとに位置ずれが生じる虞がある。
【０００６】
ここで、特許文献１の座標入力装置は、受光器２０３ａ〜２０３ｄによって検出される、平板部材２０２内を伝播した伝播光の強度に基づいて位置座標を求める。そのため、平板部材２０２と受光器２０３ａ〜２０３ｄとが上述のように位置ずれを起こした場合、上記伝播光の強度を正確に検出することができず、誤検知を招く虞がある。
【０００７】
また、特許文献１の座標入力装置では、受光器２０３ａ〜２０３ｄが、平板部材２０２の上面の面積を拡げる方向に沿って、受光器２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄが配置されている。そのため、座標入力装置が、平板部材２０２の上面の面積を拡げる方向に大型化している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、信頼性の高い小型化の（座標）入力装置、および、当該入力装置を具備する入力システムを提供することにある。
【０００９】
そこで、上記の課題を解決するために、本発明に係る入力装置は、
上面から入射した光が、当該上面の端部に隣接した端面に至るまで、内部を伝搬する導光板と、
上記導光板の内部を伝搬して上記端面に至った伝搬光を、当該導光板の下面よりも下方に取り出す光取り出し部と、
上記光取り出し部によって取り出された上記伝搬光を上記導光板の上記下面よりも下方において受光する受光手段であって、当該受光手段の少なくとも一部分が上記導光板の上記下面と対向する位置に配設されており、且つ、上記導光板に固定されている当該受光手段と、
上記受光手段の受光結果に基づいて、上記導光板の上記上面における光入射位置の位置座標を検出する検出手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、受光手段が導光板に固定されていることから、当該導光板が環境温度の変化に応じて膨張、収縮した場合であっても、受光手段と導光板とが位置ずれを起こすことがなく、相対位置を一定に保つことができる。そのため、環境温度の変化に対応可能な、信頼性の高い位置座標検出を実現することができる。
【００１１】
また、上記の構成によれば、導光板の内部を伝搬して上記端面に至った伝搬光を、当該導光板の下面よりも下方に取り出す光取り出し部を具備しており、受光手段の少なくとも一部分が導光板の下面と対向する位置に配設されている。すなわち、導光板と受光手段の少なくとも一部分とが重なった配置関係にある。そのため、従来構成のように、受光器（受光手段）が、平板部材（導光板）と重なっておらず、当該平板部材の上面の面積を拡げる方向に沿って配設されている構成と比較して、導光板の上面の面積を拡げる方向に装置が大型化することを抑えて、入力装置の小型化に寄与することができる。
【００１２】
また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記検出手段は、上記導光板の上記上面の一面の大きさよりも、当該上面の端部から当該上面の中心に向けて狭まった領域を、上記位置座標の検出が可能な検出可能領域として規定しており、
上記受光手段は、上記検出可能領域から外れた位置において上記導光板に固定されていることが好ましい。
【００１３】
上記の構成によれば、受光手段の固定位置が、導光板における検出可能領域から外れているので、伝搬光の検出を妨げることがない。
【００１４】
また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記受光手段は、上記導光板における上記検出可能領域から外れた領域のなかの、上記受光手段が上記導光板の内部を伝搬した伝搬光を受光できる受光可能領域から外れた位置において、当該導光板に固定されていることが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、受光手段の固定位置が、導光板における受光可能領域から外れているので、伝播光の検出を妨げることがない。
【００１６】
また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記光取り出し部は、上記導光板の上記端面まで至った上記伝搬光の光路を、９０度曲げることが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、伝搬光を導光板の下面よりも下方に効果的に落とすことができる。
【００１８】
また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記導光板には、上記上面から上記下面に貫通し、当該上面の開口径が当該下面の開口径よりも大きく、当該上面の側から当該下面の側に向けて径が徐々に小さくなるように構成された壁面を有する貫通孔が設けられており、
上記光取り出し部は、上記壁面に設けられていることが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、光取り出し部は、導光板に設けられた漏斗形状の貫通孔の壁面に構成されていることから、受光手段の大部分を導光板の下面に対向した位置に配することができ、上述のような装置の小型化により一層貢献することができる。
【００２０】
また、上記貫通孔が漏斗形状であることから、上記壁面は湾曲した形状を有している。そのため、広範囲から光を集光して、受光手段に光を導くことが可能である。
【００２１】
上記導光板には、矩形を有しており、その角部に切り欠きが設けられており、
上記切り欠きは、円錐体の側面の一部分を被覆する形状を有しており、
上記光取り出し部は、上記切り欠きに設けられていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、光取り出し部が、円錐体の側面の一部分を被覆する形状を有した切り欠きに設けられていることから、広範囲から光を集光して、受光手段に光を導くことが可能である。
【００２３】
また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記受光手段と上記導光板とは、接着剤を用いて接着固定されていることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、簡易な手法で固定することができる。
【００２５】
また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記受光手段と上記導光板とは、上面が平らで座面が円錐形の頭部を有する皿ネジを用いて固定されており、
上記導光板には、上記皿ネジの上記頭部が嵌合する形状の貫通孔が設けられており、
上記受光手段には、上記皿ネジを羅合させるネジ切りが設けられていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、受光手段と導光板とを単に接着剤を用いて接着固定する構成に比べて、受光手段と導光板との位置ずれをより一層低減させた状態で固定することができる。
【００２７】
また本発明に係る入力装置の一形態は、上記の構成に加えて、
上記受光手段と上記導光板とには、互いに嵌合する位置決め構造が設けられていることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、受光手段と導光板との位置ずれを回避し、入力装置の座標検出精度の向上に寄与することができる。
【００２９】
また本発明に係る入力システムは、上記の課題を解決するために、
上記構成を具備した入力装置と、
上記導光板の上記上面に接触して、当該接触した位置から光を出射する操作部材と、を具備していることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、信頼性の高い位置座標検出を行う入力システムを提供することができる。
【００３１】
また本発明に係る入力システムの一形態は、上記の構成に加えて、
複数の画素を有する画像表示パネルをさらに具備し、
上記検出手段によって検出された上記位置座標に基づいて、上記画像表示パネルの上記画素を駆動することが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、画像表示パネルにおける上記位置座標に対応した画素を駆動して視認することができるように構成することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、環境温度の変化に対応可能な、信頼性の高い位置座標検出を実現することができる入力装置、および、当該入力装置を具備する入力システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態の入力システムの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す切断線Ａ−Ａ´の矢視断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の入力システムの一部の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態の入力システムの一部の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の入力システムの導光板を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の入力システムのペンの構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の入力システムのペン入力装置に具備された撮像素子において取得される取得画像の図である。
【図８】本発明の別の他の一実施形態の入力システムの一部の構成を示す図である。
【図９】本発明の別の一実施形態の入力システムの一部の構成を示す図である。
【図１０】本発明のさらに別の一実施形態の入力システムの一部の構成を示す図である。
【図１１】図１０の構成の断面図である。
【図１２】本発明のさらに別の一実施形態の入力システムの一部の構成を示す図である。
【図１３】図１２の構成の断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態の入力システムの構成を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す切断線Ａ−Ａ´の矢視断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態の入力システムのペン入力装置に具備された撮像素子において取得される取得画像の図である。
【図１７】従来構成の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔実施形態１〕
本発明に係る入力システムの一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。以下では、本発明に係る入力システムの一実施形態を中心に説明し、そのなかで本発明に係る入力装置の一実施形態であるペン入力装置を説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態の入力システムの構成を示す斜視図である。
【００３７】
（入力システムの構成）
本実施形態の入力システム５０は、図１に示すように、ペン入力装置４０（座標入力装置）と、ペン３（操作部材）とを具備しており、ペン入力装置４０の表面であるタッチ面（上面）にペン３がタッチ（接触）すると、タッチ面でのタッチ位置座標を求めることができる。
【００３８】
●ペン入力装置４０
ペン入力装置４０は、図１に示すように、液晶表示パネル２（画像表示パネル）と、液晶表示パネル２の表示面側に重ねて配置された四角形の導光板１と、導光板１の或る一辺の両端近傍にそれぞれ配設された撮像ユニット１０、２０（受光手段）とを有している。
【００３９】
液晶表示パネル２は、一対の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おこなう。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。
【００４０】
導光板１は、透光性材料からなる矩形の一枚の平板であり、図１に示すように液晶表示パネル２の表示面側に重ねて配設されている。導光板１は、図１に示すように、撮像ユニット１０、２０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おり、撮像ユニット１０、２０のそれぞれの少なくとも一部分を背面（下面）側に配設している。これにより、ペン入力装置４０のタッチ面に沿って拡がる方向のサイズの大型化を抑制し、コンパクトサイズの実現に寄与している。
【００４１】
導光板１の液晶表示パネル２とは反対側の表面が、後述する光を発するペン３によってタッチされるタッチ面として構成されている。
【００４２】
また、導光板１における撮像ユニット１０、２０を配設する一辺の両端近傍には、それぞれ、タッチ面から背面に貫通した貫通孔１ｈ（光取り出し部）が設けられている。
【００４３】
ここで図２および図３を用いて、貫通孔１ｈの詳細と、撮像ユニット１０について説明する。図２は、貫通孔１ｈおよびその周辺を示した拡大平面図であり、図３は、図２に示す切断線Ａ−Ａ´の矢視断面図である。なお、２つの貫通孔１ｈはそれぞれ同じ構造であり、また撮像ユニット１０、２０もそれぞれ同じ構成であるので、図２では、説明の便宜上、導光板１に設けられた２つの貫通孔１ｈのうちの一方と、その貫通孔１ｈの下方に配設された１つの撮像ユニット１０について説明し、もう１つの貫通孔１ｈと撮像ユニット２０とについては説明を省略する。
【００４４】
貫通孔１ｈは、図３に示すように、導光板１におけるタッチ面側の開口径が背面側の開口径よりも大きく構成されており、且つ、タッチ面側から背面側に向かって径が連続的に小さくなった漏斗形状である。換言すれば、貫通孔１ｈの壁面は、タッチ面および背面と垂直な方向に対して傾斜している。
【００４５】
撮像ユニット１０は、導光板１の背面に対向する位置の、貫通孔１ｈおよびその周囲の直下に配されている。図４は、図２に示す切断線Ｂ−Ｂ´の矢視断面図である。図４に示すように、ペン３から導光板１に入射して結合した光は、全反射しながら導光板１の内部を伝搬する（図中の矢印で示す方向に伝搬）。そして、貫通孔１ｈの上記壁面（導光板の上面の端部に隣接した端面）まで達すると、当該壁面によって光の光路が変化し、導光板１の背面に向かい、さらに背面から出射して撮像ユニット１０に入射する。
【００４６】
ここで貫通孔１ｈの壁面は、導光板１の背面に対して、４５度以下、例えば３０度や４５度で傾斜している。これにより、導光板１の内部を伝搬して当該壁面に至った光の全反射条件を破綻させることができる。例えば、貫通孔１ｈの壁面は、導光板１の内部を伝搬して当該壁面に至った光を、９０度変化させて導光板１の背面に向かわせ、背面から更に下方に出射させることができる。
【００４７】
なお、漏斗形状の壁面には、ミラーコーティングが施してあってもよい（光取り出し部）。ミラーティングを施して光反射加工することによって、より効果的に光路を変換することができ、光量のロスも抑えることが可能である。
【００４８】
なお、本実施形態では、漏斗形状の貫通孔を挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板のタッチ面側が開口しているすり鉢状の窪みであってもよい。
【００４９】
撮像ユニット１０は、図４に示すように、光入射側から、レンズ１１と、可視光カットフィルタ１２と、撮像素子１３とをこの順で有している。そのため、撮像ユニット１０に入射した上記光は、まずレンズ１１によって集光され、続いて可視光カットフィルタ１２によって可視光が遮断されて、撮像素子１３に受光される。撮像素子１３では、受光した光が光電変換されて画像が形成される。この点については、後述する。
【００５０】
本実施形態の特徴の一つは、撮像ユニット１０が導光板１に固定されている点にある。具体的には、図３に示すように、撮像ユニット１０と導光板１とは、固定用部材７および接着剤７０を介して、固定されている。
【００５１】
固定用部材７は円柱構造であるが、構造はこれに限定されるものでなく、また、そのサイズも特に限定はないが、コンパクトで、且つ、十分な強度を有していることが好ましい。また、接着剤７０の種類も特に限定されるものではなく、従来周知の接着剤を使用することができる。
【００５２】
ところで、本実施形態では、図１に示した撮像ユニット１０、２０が、導光板１の端部よりも内側に配されている。そのため、導光板１の上面の全面のうちの一部の領域が座標検出可能領域（検出可能領域）となっている。そこで、本実施形態では、これを利用して、導光板１への撮像ユニット１０の固定位置を規定している。以下に、図５を用いて、導光板１への撮像ユニット１０の固定位置について説明する。
【００５３】
図５は、導光板１の平面図である。図５において上記座標検出可能領域８０は、導光板１の上面の端部から当該上面の中心に向けて狭まった領域である。座標検出可能領域８０では、上述したように光が伝播し全反射する。そのため、座標検出可能領域８０は、固定用部材７および接着剤７０は、座標検出可能領域８０から外れた位置にある。これにより、例えば接着剤７０の形成時に気泡を含んでしまったような場合であっても、上述した全反射条件を破綻させることがなく、位置座標の検出の妨げにならないため好ましい。換言すれば、座標検出可能領域８０に接着剤７０を設けた場合、接着剤７０に気泡があると、全反射条件が破綻して、伝搬光が漏れる虞がある。また特に、座標検出可能領域８０から外れた領域のなかの、撮像ユニット１０、２０が導光板１の内部を伝搬した伝搬光を受光できる受光可能領域から外れた領域６０（図中の斜線部）において、固定用部材７および接着剤７０を設けることが望ましい。この領域６０であれば、伝搬光を乱すことはない。ここで、上記受光可能領域とは、導光板１に設けられた２つの貫通孔１ｈのそれぞれの中心と、四角形の座標検出可能領域８０の四隅のうちの各貫通孔１ｈに最も近い隅に隣り合っている２つの隅と、を結んだ直線よりも座標検出可能領域８０に近い側の領域をいう。
【００５４】
なお、図１の撮像ユニット２０も、図４の撮像ユニット１０と同一の構成である。１０、２０は、導光板１を伝搬しない光は撮像素子１３、２３に結合しない構造になっている。
【００５５】
導光板１の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられる。導光板１の材料としては、例えばアクリルが用いられ、ポリカーボネートやガラスでも構わない。また導光板１の厚さは１〜３ｍｍが主に用いられるが、これより厚くてもかまわない。また、導光板１のサイズ（タッチ面のサイズ）は、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。
【００５６】
なお、貫通孔１ｈは、円錐体にも似た構造である。しかし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。
【００５７】
なお、上述の固定用部材７および接着剤７０は、撮像ユニット１０側では、撮像素子１３に接着されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５８】
●ペン３
一方、ペン入力装置４０に対応するペン３は、いわゆるタッチペン、スタイラスペンと呼ばれる操作部材である。本実施形態のペン３の詳細について、図６を用いて説明する。
【００５９】
図６は、ペン３の構成を示す断面図である。ペン３は、外形となる筐体３５の内部に、赤外光を出射する発光素子３１および当該赤外光をペン３の先端へと導く導光部材３２を有する発光部３０と、電源装置３３と、制御装置３４とが、格納されている。そして、本実施形態のペン３の特徴的構成として、ペン３の先端に発光部３０が配置された構成となっているとともに、その光出射側に、光を拡散させる光拡散部材３６を取り付けている点がある。
【００６０】
この光拡散部材３６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、フッ素樹脂（具体例としてはポリテトラフルオロエチレン）、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、ペン入力装置４０の導光板１にペン３の先端、すなわち光拡散部材３６を接触させて用いる場合に、導光板１表面を傷付けることなく、且つ、接触によって僅かに接触部分が変形して導光板１表面との接触面積を大きくすることができるので、導光板１表面にカップリングする光量を多くすることができる。
【００６１】
光拡散部材３６の光出射面は、図３に示すように、曲面を有している。すなわち、光拡散部材３６は概ね半球体である。なお、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、ペン３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良い。なお、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良い。
【００６２】
また、光拡散部材３６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。光拡散部材３６がポリテトラフルオロエチレンによって構成されている場合には不要であるが、光拡散部材３６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を光拡散部材３６の光出射面にコーティングする加工が挙げられる。
【００６３】
さらに、この光拡散部材３６は、ペン３に対して着脱可能に構成されている。光拡散部材３６が何らかの理由で損傷した場合（経時劣化を含む）であっても、光拡散部材３６を交換するだけでペン３の使用を継続することができる。ペン３ごと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。着脱可能であるために、光拡散部材３６が取り付けられる側の部材（本実施形態では、導光部材３２）には、光拡散部材３６と接触する部分に、溝構造、咬合する構造、または、嵌め合う構造が設けられており（不図示）、光拡散部材３６には、その構造に合う構造が設けられている（不図示）。なお、本実施形態では、導光部材３２に光拡散部材３６を取り付ける態様であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、筐体３５に光拡散部材３６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。
【００６４】
上記発光素子３１は、赤外光を発するＬＥＤ（light emitting diode）あるいはＬＤ（laser diode）を用いることができる。なお、ＬＥＤもしくはＬＤは、１つのペン３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。
【００６５】
上記電源装置３３から電源を受けて発光した発光素子３１からの赤外光は、上記導光部材３２を経てこの光拡散部材３６に入射し、当該光拡散部材３６の上記光拡散材料および上記微細凹凸によって乱反射する。そして、光拡散部材３６の光出射面から拡散光となって出射される。
【００６６】
電源装置３３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。
【００６７】
上記制御装置３４は、発光素子３１の発光を制御する。例えば、発光素子３１が導光板１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。
【００６８】
以上のように、ペン３には、赤外光を出射する光源が設けられており、ペン先から赤外光が拡散放射される構成となっている。ペン３のペン先が導光板１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１に結合して、導光板１内を伝搬する。ペン３は、ペン先から赤外光を拡散放射するため、導光板１に結合した光は、導光板１内を拡散放射する。これにより、位置座標を精度よく求めることができる。
【００６９】
そして、撮像ユニット１０、２０は、図１に示すように導光板１の内部を伝搬する赤外光（以下、伝搬光４ａ、４ｂと記載する）を、それぞれ捕らえて、撮像素子１３から得られる各画像から、当該接触の二次元の位置座標を求める。撮像素子１３の受光面は、導光板１の表面と平行であるように配設されている。以下に、ペン入力の検出原理について詳述する。
【００７０】
（ペン入力の検出原理）
ペン３のペン先がペン入力装置のタッチ面（透明導光板表面）に接触したとき、ライトペンから放射される赤外光の一部が屈折率Ｎの導光板１内に入射する。この入射光のうち、図４に示す導光板１内の伝搬角θＰが、式；
ｓｉｎθＰ  ＜  １／Ｎ
に示す条件を満たす光束は、図４に示すように、導光板１内に閉じ込められ、導光板１の表面、および裏面での反射を繰り返し、導光板１内を進行する。
【００７１】
ペン３から発せられた赤外光はペン先を中心にして放射状に拡散され、導光板１内を伝搬し、その光束のうちの一部の光束４ａ、４ｂ（図１）は貫通孔１ｈの壁面に導かれ、当該端面の反射光が撮像ユニット１０、２０で受光される。具体的には、当該端面の反射光は、レンズ１１にて集光され、続いて、可視光カットフィルタ１２を通って、最後に撮像素子１３に受光される。可視光カットフィルタ１２はペン３から放射される赤外光を透過し、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１２により、太陽光や、液晶表示パネル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。
【００７２】
ここで図７は、検出原理を説明する図であり、図７（ａ）は説明の便宜上、導光板１が、片方の貫通孔１ｈの中心軸の位置で切断した断面図となっている。
【００７３】
図７（ａ）に示すように、ペン３から発せられ導光板１内を伝搬し、貫通孔１ｈの壁面で光路を変え、導光板１から出射してレンズ１１に入射し、可視光カットフィルタ１２を経て、撮像素子１３に線状の像１５を形成する。線状の像１５の位置はペン３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、光束４ａ、４ｂと導光板１の２つの貫通孔１ｈの中心軸間を結ぶ直線（以下、辺Ａと記載）とがなす角度α、β（図１）がそれぞれ求められ、角度α、βと上記辺Ａ（図１）の長さとから三角測量の原理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。図７（ａ）において、ペンが３ａの位置にあるとき、線状の像１５が形成される。このペンが３ｂの位置に移動したとき、線状の像１７が形成される。
【００７４】
図７（ｂ）に撮像素子１３の取得画像を示す。赤外線を照射している状態にあるペン３のペン先が導光板１に接触していないとき、撮像素子１３の取得画像には何も現れない。一方、発光部から赤外線を照射している状態にあるペン３のペン先が導光板１に接触して赤外光が導光板１に結合すると、図４に示すように、その光束のうちの一部の光束４ａ（図１）が撮像素子１３に導かれ、撮像素子１３の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状の像１５が現れる。
【００７５】
図７に示す線状の像１５の位置は、ペン３のペン先の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、線状像は破線で示した線状像１７のように変化する。その線状像の軌跡は一点鎖線で示した扇形状１６になる。その扇形の中心１８と線状像を結ぶ線分の回転角度α１’（円弧の中心を回転中心とする）は、ペン３と撮像素子１３を結ぶ線分と導光板１の上記辺Ａとがなす角度α１と同じ角度になる。撮像素子の取得画像からα１’が求められ、α１’からα１が求められる。同様にペンが３ｂの位置に移動すると、線状像１７が形成され、その線状像１７の傾きα２‘を求めることにより、α２が求められる。
【００７６】
撮像ユニット２０の撮像素子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、ペン３と当該撮像素子とを結ぶ線分と辺Ａとがなす角度βが求められる。
【００７７】
そして、辺Ａの長さをＬ、撮像素子１３からの画像を読み取り求めた輝点の変位角度をα、撮像ユニット２０の撮像素子からの取得画像を読み取り求めた輝点の変位角度をβとしたとき、輝点の座標（Ｘ、Ｙ）は下記の関係式（１）および（２）；
Ｙ＝ｔａｎα・Ｘ    …（１）
Ｙ＝ｔａｎβ・（Ｌ−Ｘ）    …（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）    …（３）
Ｙ＝（ｔａｎα・ｔａｎβ）・Ｌ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）    …（４）
と表され、上述のように求めたα、βと、予め求めることができるＬ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Ｌは固定の値である。α、βを求めることにより、ペン入力座標Ｘ、Ｙ（位置座標）を求めることができる。
【００７８】
なお、Ｌとは、２つの貫通孔１ｈの中心軸同士の間の距離である。
【００７９】
以上の方法でペン３の位置座標を求めるために、ペン入力装置４０には、図示しない位置座標検出部（検出手段）を設けている。この位置座標検出部は入力システム５０に構成されていればよく、ペン入力装置４０の外部に設けてもよい。
【００８０】
また、以上の方法で求められたペン３の位置座標に基づいて、液晶表示パネル２の当該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、ペン３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の駆動を制御する制御部（不図示）が、位置座標検出部で求めた位置座標の情報を取得して、当該情報に基づいて液晶表示パネル２を駆動すればよい。
【００８１】
以上のように本実施形態の入力システム５０は、導光板１における互いに離れた少なくとも二箇所において、伝搬した光を捕らえることによって、ペン３の位置座標を求めることができる。
【００８２】
また本実施形態のペン入力装置４０の構成によれば、導光板１のタッチ面よりも上方に突出しない位置に撮像ユニットが設けられているので、導光板１のタッチ面がペン入力装置４０の最上面となり、タッチ面よりも上方に撮像ユニットが出っ張らない。よって、本実施形態の入力システム５０のペン入力装置４０をテーブル型端末に適用した場合であっても、周囲が土手のように盛り上がることなく、テーブル面を完全にフラットにすることができる。
【００８３】
また本実施形態の入力システム５０は、遮光方式ではなく、導光板の内部を伝搬した光が撮像素子によって受光される構成となっているので、太陽光を含む迷光によって誤認識が生じる虞がなく正確な位置検出を実現することができ、故に、屋外や窓際に装置を置くことも可能である。
【００８４】
また、本実施形態の入力システム５０のペン入力装置４０は、ペン３先からの放射光を受光する撮像ユニット１０、２０が導光板１に接続されていて、導光板１を伝搬しない光は撮像素子に結合しない構造になっている。よって、導光板１のタッチ面の法線方向から照明光が当てられても、その光は導光板１に結合しないため、迷光が撮像素子に導かれることはない。このため、ペン入力装置４０は外光の影響を受けにくく、屋外や窓際に配置することが可能である。
【００８５】
また、本実施形態では、ペン３先から出射される光が、ペン３先に設けた光拡散部材３６によって拡散する構成となっている。これにより、ペン３の傾斜角度によることなく、十分な光量を導光板１にカップリングさせることができる。したがって、正確な位置検出を実現することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、撮像素子１３および撮像素子２３の計２つの撮像素子を用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、導光板１の端部における各箇所からミラーおよびシャッターを用いて１つの撮像素子に集めてもよい。
【００８７】
なおまた、本実施形態では、１つのペン３を用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のペンを用いた場合であっても例えば各ペンの発光タイミングを異ならせるなどすれば、導光板１のタッチ面に同時に複数のペンが接触していてもそれぞれの位置座標を求めることができる。
【００８８】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態のペン入力装置４０は、撮像ユニット１０、２０がそれぞれ導光板１に固定されていることから、導光板１が環境温度の変化に応じて膨張、収縮した場合であっても、撮像ユニット１０、２０のそれぞれと導光板１とが位置ずれを起こすことがなく、相対位置を一定に保つことができる。そのため、環境温度の変化に対応可能な、信頼性の高い位置座標検出を実現することができる。
【００８９】
また、本実施形態のペン入力装置４０は、導光板１の内部を伝搬して上記端面に至った伝搬光を、撮像ユニット１０、２０の少なくとも一部分が導光板１の背面と対向する位置に配設されている。従来構成のように、導光板（平板部材）の上面の面積を拡げる方向に沿って撮像ユニット（センサーアレイ）配設されている構成と比較して、導光板の上面の面積を拡げる方向に装置が大型化することを抑えて、入力装置の小型化に寄与することができる。
【００９０】
〔実施形態２〕
図８および図９を用いて本発明の入力システムの他の実施形態について説明する。図８は、本実施形態の撮像ユニットに構成される筐体の斜視図である。図９の（ａ）は、本実施形態の入力システムに設けられたペン入力装置４０の導光板１の平面図であり、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示す切断線Ｃ−Ｃ´の矢視断面図であり、導光板１と撮像ユニット１０とを示している。
【００９１】
本実施形態と、上述の実施形態１との相違点は、撮像ユニットの構成、および、撮像ユニットと導光板との固定方法にある。
【００９２】
まず、本実施形態の撮像ユニット１０´の構成について説明する。撮像ユニット１０´は、図８に示す筐体１９ａを有している。筐体１９ａは、その内部に、実施形態１と同じレンズ１１（図４）と、可視光カットフィルタ１２と、撮像素子１３とが互いに位置決めされて収納されている。すなわち、撮像ユニット１０´は、筐体１９ａを外装体とするパッケージとして構成されている。なお、図９の（ｂ）では、レンズ、可視光カットフィルタ、および撮像素子の図示は省略する。
【００９３】
また筐体１９ａは、図９の（ｂ）に示すように、導光板１の背面に対向する上面１９´を有しており、当該上面１９´が、導光板１の背面に、接着剤７０を介して接着固定されている。すなわち、本実施形態では、上述の実施形態１の固定用部材７は不要である。接着範囲は、図９の（ａ）に網掛けしている領域であり、この領域は、上述の実施形態１において説明した、受光可能領域から外れた領域にある。これにより、図９の（ａ）に示すように、伝搬光は、非接着領域から、筐体１９ａ内部のレンズに入射することができる。
【００９４】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、撮像ユニット１０´と導光板１とは、広範囲にわたる接着領域を介して接着している。これにより、外部から衝撃を加えられた場合であっても、接着固定されている撮像ユニット１０´と導光板１とが分離する虞が少なく、よって、信頼性の高いペン入力装置を提供することができる。
【００９５】
〔実施形態３〕
図１０および図１１を用いて本発明の入力システムの他の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態の入力システムに設けられたペン入力装置４０の導光板１の平面図であり、図１１は、図１０に示す切断線Ｄ−Ｄ´の矢視断面図であり、導光板１と撮像ユニット１０´とを示している。
【００９６】
上述の実施形態１との相違点は、主に、導光板１と撮像ユニット１０´とが位置決め構造を用いて位置決めされた状態で固定されている点にある。
【００９７】
具体的には、図１０および図１１に示すように、導光板１の背面に位置決め凹部１ｓが設けられている。位置決め凹部１ｓは、上述の実施形態１における固定用部材７が接着している位置と同じ位置に形成されており、導光板１の上面まで貫通していない。
【００９８】
一方、撮像ユニット１０´は、導光板１の背面に対向した上面１９´を有した筐体１９ｂを有しており、さらに、この筐体１９ｂの上面１９´に、上記位置決め凹部１ｓに嵌合する位置決め凸部１０ｐが設けられている。
【００９９】
位置決め凹部１ｓは、傾斜面を有しており、位置決め凸部１０ｐを嵌合させる際に、当該傾斜面の傾斜を用いてスムーズな位置決めをガイドすることができる構成となっている。なお、筐体１９ｂは、上述の実施形態２において説明した筐体１９ａと同じくレンズなど（不図示）を収納している。
【０１００】
位置決め凹部１ｓと位置決め凸部１０ｐとが位置決めされた状態で、筐体１９ｂの上面１９´と、導光板１の背面との間を接着剤７０によって接着することによって、撮像ユニット１０´が導光板１に固定されている。すなわち、本実施形態では、上述の実施形態１の固定用部材７は不要である。なお、固定方法は、接着剤による方法に限らず、融着による固定であってもよい。
【０１０１】
なお、位置決め凹部１ｓ（および位置決め凸部１０ｐ）の構造は、導光板１を伝搬して位置決め凹部１ｓに到達した光が撮像ユニットに入射しないように（入射してしまうとノイズとなる）、導光板１のタッチ面側に逃がすことができるような構造としている。なお、逃がす方向は、タッチ面側に限らない。
【０１０２】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、撮像ユニット１０´と導光板１とには、互いに嵌合する位置決め構造が設けられ、この位置決め構造を用いて位置決めされている。これにより、簡易な手法で、撮像ユニット１０´を導光板１の所定位置に固定することができる。
【０１０３】
〔実施形態４〕
図１２および図１３を用いて本発明の入力システムの他の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態の入力システムに設けられたペン入力装置４０の導光板１の平面図であり、図１３は、図１０に示す切断線Ｅ−Ｅ´の矢視断面図であり、導光板１と撮像ユニット１０´とを示している。
【０１０４】
本実施形態と、上述の実施形態１との主な相違点は、撮像ユニットと導光板との固定方法にある。
【０１０５】
具体的には、本実施形態では撮像ユニットと導光板とが、上面が平らで座面が円錐形の頭部を有する皿ネジ７７（図１３）によって固定されている。そのため、図１２に示すように、導光板１には、皿ネジ用のネジ穴１ｍが設けられている。このネジ穴１ｍの形成位置は、上述の実施形態１において説明した、受光可能領域から外れた領域にある。本実施形態では、この領域に、３つのネジ穴１ｍが形成されている。しかし、その数はこれに限定されるものではない。
【０１０６】
ここで、ネジ穴１ｍは、上皿ネジの頭部を完全に嵌めることができるように、円錐形状になっており、導光板１の背面側に貫通している。このように頭部を完全に嵌めることにより、導光板のタッチ面をフラットに構成することができる。
【０１０７】
一方、本実施形態の撮像ユニット１０´には、皿ネジの尾部であるネジ切り部と螺号することができるネジ切りが設けられた凹部１９ｏが設けられている。具体的には、撮像ユニット１０´は、図１２および図１３に示す筐体１９ａ´を有しており、この筐体１９ａ´にネジ切りが設けられた凹部１９ｏが形成されている。
【０１０８】
ここで、筐体１９ａ´は、その内部に、実施形態１と同じレンズ１１（図４）と、可視光カットフィルタ１２と、撮像素子１３とが互いに位置決めされて収納されている。すなわち、撮像ユニット１０´は、筐体１９ａ´を外装体とするパッケージとして構成されている。なお、図１３では、レンズ、可視光カットフィルタ、および撮像素子の図示は省略する。筐体１９ａ´の外形は、実施形態２の図８に示す筐体１９ａとほぼ同一である。
【０１０９】
筐体１９ａ´は、導光板１の背面側からネジ穴１ｍに対向する位置に凹部１９ｏを一致させるようにして、筐体１９ａ´の上面１９´を接触させ、導光板１のタッチ面側からネジ穴１ｍに皿ネジ７７をネジ切り部から差し込み、筐体１９ａ´の凹部１９ｏと羅合させる。これにより、撮像ユニット１０´と、導光板１とを固定することができる。
【０１１０】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、撮像ユニット１０´と導光板１とは、上面が平らで座面が円錐形の頭部を有する皿ネジ７７を用いて固定されており、導光板１には、皿ネジ７７の頭部が嵌合する形状の貫通孔が設けられており、撮像ユニットには、皿ネジ７７のネジ切り部と羅合するネジ切りが設けられた凹部が設けられている。これにより、接着剤を用いて接着固定する構成に比べて、撮像ユニット１０´と導光板１とを、位置ずれすることなく固定することができる。
【０１１１】
〔実施形態５〕
図１４〜図１６を用いて本発明の入力システムの他の実施形態について説明する。
【０１１２】
図１４は、本実施形態の入力システム５０´の構成を示す斜視図であり、図１５は、図１４に示す切断線Ａ−Ａ´の矢視断面図である。図１６は、本実施形態におけるペン入力の検出原理を説明する図である。
【０１１３】
本実施形態と上述の実施形態１との相違点は、導光板の構造にある。具体的には、本実施形態では、矩形の導光板１´の角部にそれぞれ凹型の円錐面状の切り欠き１ａ（光路変換部）が設けられている。この切り欠き１ａの円錐面と導光板１´背面とがなす角度（図１５に示すγ）は、４５度以下であり、３０度や４５度が選ばれる。円錐面状の切り欠き１ａにはミラーコーティング６（光路変換部）を施してある。これにより、図１５に示すように導光板１´の内部を伝搬して切り欠き１ａに至った光の光路を、切り欠き１ａによって導光板１´の下方、すなわち、導光板１´の背面に向けて変化させる。なお、ミラーコーティング６が無くても、切り欠き１ａの円錐面によって、光路を導光板１´の下方に変化させることが可能である。すなわち、導光板１´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、あるいは、角がＲ加工されているなどの実質的な四角形であってよい。
【０１１４】
撮像ユニット１０、２０は、導光板１´の円錐面状の切り欠き１ａの直下に配置されている。つまり、撮像ユニット１０、２０は、導光板１´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１０、２０は、導光板１´のタッチ面よりも上方には突出していない。
【０１１５】
なお、切り欠き１ａ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。
【０１１６】
本実施形態においても、図１４に示すように、撮像ユニット１０、２０のそれぞれと、導光板１´とが、固定用部材７´を介して固定されている。図１４では、撮像ユニット１０（２０）の構成要素を収納し、且つ、導光板１´における、伝搬光を取り出す端面とは異なる端面に接着する筐体構造を有した態様の固定用部材７´である。しかし、固定用部材７´の構造は特に限定されるものではない。
【０１１７】
本実施形態ペン入力の検出原理は、基本的には上述の実施形態１において説明したものと変わらないが、切り欠き１ａを設けた導光板１´を用いた検出原理を図１５および図１６に基づいて説明する。
【０１１８】
ペン３のペン先がペン入力装置のタッチ面（導光板表面）に接触したとき、ライトペンから放射される赤外光の一部が屈折率Ｎの導光板１´内に入射する。この入射光のうち、図１５に示す導光板１´内の伝搬角θＰが、式；
ｓｉｎθＰ  ＜  １／Ｎ
に示す条件を満たす光束は、導光板１´内に閉じ込められ、導光板１´の表面、および裏面での反射を繰り返し、導光板１´内を進行する。
【０１１９】
ペン３から発せられた赤外光はペン先を中心にして放射状に拡散され、導光板１´内を伝搬し、その光束のうちの一部の光束４ａ、４ｂは円錐面状の切り欠き１ａの端面にも導かれ、当該端面の反射光が撮像ユニット１０、２０で受光される。
【０１２０】
図１６に示すように、ペン３から発せられ導光板１´内を伝搬し、出射された光はレンズ１１を経て、撮像素子１３に線状の像１５を形成する。線状の像１５の位置はペン３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、光束４ａ、４ｂと導光板の一辺とがなす角度α、βがそれぞれ求められ、三角測量の原理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。図１６において、ペンが３ａの位置にあるとき、線状の像１５が形成される。このペンが３ｂの位置に移動したとき、線状の像１７が形成される。線状の像１５の位置については上述の実施形態１と同じであるが、その中心１８と線状像を結ぶ線分の回転角度α１’（円弧の中心を回転中心とする）は、ペン３と撮像素子１３を結ぶ線分と導光板１´の上記或る一辺とがなす角度α１と同じ角度になる。撮像素子の取得画像からα１’が求められ、α１’からα１が求められる。同様にペンが３ｂの位置に移動すると、線状像１７が形成され、その線状像１７の傾きα２‘を求めることにより、α２が求められる。
【０１２１】
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、ペン３と撮像素子２３とを結ぶ線分と導光板１´の上記或る一辺とがなす角度βが求められる。
【０１２２】
そして、撮像素子間の間隔をＬ、撮像素子１３からの画像を読み取り求めた輝点の変位角度をα、撮像素子２３からの取得画像を読み取り求めた輝点の変位角度をβとしたとき、輝点の座標（Ｘ、Ｙ）は下記の関係式（１）および（２）；
Ｙ＝ｔａｎα・Ｘ    …（１）
Ｙ＝ｔａｎβ・（Ｌ−Ｘ）    …（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）    …（３）
Ｙ＝（ｔａｎα・ｔａｎβ）・Ｌ／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）    …（４）
と表され、上述のように求めたα、βと、予め求めることができるＬ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Ｌは撮像素子１３と撮像素子２３の間の間隔であり固定の値である。α、βを求めることにより、ペン入力座標Ｘ、Ｙ（位置座標）を求めることができる。
【０１２３】
なお、撮像素子間の間隔Ｌとは、レンズ１１の光軸中心とレンズ２１の光軸中心との間の距離である。
【０１２４】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態のペン入力装置４０は、撮像ユニット１０、２０がそれぞれ導光板１に固定されていることから、導光板１が環境温度の変化に応じて膨張、収縮した場合であっても、撮像ユニット１０、２０のそれぞれと導光板１とが位置ずれを起こすことがなく、相対位置を一定に保つことができる。そのため、環境温度の変化に対応可能な、信頼性の高い位置座標検出を実現することができる。
【０１２５】
また、本実施形態のペン入力装置４０は、導光板１の内部を伝搬して上記端面に至った伝搬光を、撮像ユニット１０、２０の少なくとも一部分が導光板１の背面と対向する位置に配設されている。従来構成のように、導光板（平板部材）の上面の面積を拡げる方向に沿って撮像ユニット（センサーアレイ）配設されている構成と比較して、導光板の上面の面積を拡げる方向に装置が大型化することを抑えて、入力装置の小型化に寄与することができる。
【０１２６】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本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】
【０１２７】
本発明は、発光ペンを用いてペンの座標位置を求めるあらゆる種類の入力システムに提供することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  導光板
１ａ  切り欠き
１ｈ  貫通孔
１ｍ  ネジ穴
１ｓ  凹部
２  液晶表示パネル（画像表示パネル）
３  ペン
４ａ  光束
６  ミラーコーティング
７  固定用部材
１０  撮像ユニット（受光手段）
１０ｐ  凸部
１１  レンズ
１２  可視光カットフィルタ
１３  撮像素子
１６  扇形状
１７  線状像
１８  中心
１９  上面
１９ａ  筐体
１９ｂ  筐体
１９ｏ  凹部
２０  撮像ユニット（受光手段）
２１  レンズ
２３  撮像素子
３０  発光部
３１  発光素子
３２  導光部材
３３  電源装置
３４  制御装置
３５  筐体
３６  光拡散部材
４０  ペン入力装置（入力装置）
５０  入力システム
６０  領域
７０  接着剤
７７  皿ネジ
８０  座標検出可能領域
【図１】
2013156862.tif 000003
【図２】
2013156862.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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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