(57)【要約】【課題】日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置および入力システムを提供する。【解決手段】入力装置（３Ａ）は、表面における発光ペン（５０）の位置からの光を内部において伝搬する導光板（１０）と、導光板（１０）を伝搬した光の一部を導光板（１０）の裏面から出射させる光学部材（４０）と、光学部材（４０）を介して出射された光を受光する撮像ユニット（２０・３０）と、撮像ユニット（２０・３０）での受光に基づいて導光板（１０）の表面における発光ペン（５０）の位置を検出する検出部とを備える。導光板（１０）の表面側には、該導光板（１０）の屈折率よりも屈折率の低い空気層（１２）を介して、光拡散性を有する拡散シート１１が設けられている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面における被検出体の位置からの光を内部において伝搬する導光板と、上記導光板を伝搬した光の一部を上記導光板の裏面から出射させる光学部材と、上記光学部材を介して出射された光を受光する受光部と、上記受光部での受光に基づいて上記導光板の表面における上記被検出体の位置を検出する検出部とを備えた入力装置において、
上記導光板の表面側には、該導光板の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して、光拡散性を有するシート状の拡散部材が設けられていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記拡散部材は、前記導光板に接触可能な可撓性材料にてなっていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記導光板と前記拡散部材との間には、スペーサが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４】
前記拡散部材は、該拡散部材と上記導光板と光学部材とを平面視したときに、前記光学部材が設けられている箇所よりも外周部にて上記導光板と接着されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の入力装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の入力装置と、
上記入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュールとを備えていることを特徴とする入力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置および該入力装置を具備する入力システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチペン若しくは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）又は指等の被検出体による座標入力を受け付ける導光板を備えた光学式の入力装置（「位置検出装置」とも言われる）、及び入力装置と表示パネルとを組み合わせたタブレット、タッチパネル等の入力システムが知られている。
【０００３】
上記入力システムでは、上記ペン又は指を入力装置の入力領域に接近又は接触させることにより、入力装置が該ペン若しくは指における接近又は接触した位置の座標を求める。求められた座標は、例えば入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、又は該入力装置に一体的に積層されている液晶表示パネル等の表示画面に点画像又は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。
【０００４】
この種の入力装置として、例えば特許文献１〜特許文献３に開示された入力装置が知られている。
【０００５】
特許文献１に開示された入力装置としての座標入力装置１００では、図１３に示すように、図示しない蛍光染料が均一に添加された平板からなる導光板１０１の四隅１０１ａ・１０１ｂ・１０１ｃ・１０１ｄが凹面に形成され、この凹面に向かって受光器１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃ・１０２ｄが配置されている。受光器１０２ａ〜１０２ｄは、それぞれ検出回路部１１０に接続されている。
【０００６】
これにより、図示しない光源を備えたペン１２０が導光板１０１にタッチされると、ペン１２０から射出されたスポット光は、導光板１０１の上面からその内部に入射される。その結果、導光板１０１の内部に添加された蛍光染料に入射光が当たり、該蛍光染料が励起されて蛍光を放射状に発光する。上記蛍光は、導光板１０１の内部を伝播して四隅１０１ａ〜１０１ｄの凹面に達し、各受光器１０２ａ〜１０２ｄに向けて出射される。これにより、受光器１０２ａ〜１０２ｄはこの蛍光を受光し、その結果、該蛍光染料が励起されて発光した位置を、三角測量法により演算して特定することができる。尚、導光板１０１の四辺に向かった蛍光は、該導光板１０１の四辺にそれぞれ配置された光吸収部材１０３ａ・１０３ｂ・１０３ｃ・１０３ｄにて吸収されるようになっている。
【０００７】
尚、同種の技術として、本出願人は、例えば特許文献２に開示された入力装置を提案している。
【０００８】
次に、特許文献３に開示されたタッチパネル２００は、図１４の（ａ）（ｂ）に示すように、導光板２０１と、導光板２０１に光を入射する光源２０２と、導光板２０１の側面の一部に配置された受光素子２０３・２０４と、結像手段２０５とを備えている。結像手段２０５は、導光板２０１と受光素子２０３・２０４との間に設けられており、被検出体２１０により散乱した光源２０２からの光を受光素子２０３・２０４に結像するものである。また、受光素子２０３・２０４が配設された導光板２０１の側面には光吸収手段２０６が配置され、受光素子２０３・２０４は、光源２０２の照射範囲２０７外に配置されている。
【０００９】
導光板２０１の角には、導光板２０１の表面と直角をなす面を有した切り欠き２０８が形成されており、この切り欠き２０８から出射した光を受光素子２０３・２０４が受光する構成となっている。
【００１０】
上記タッチパネル２００の座標検出原理は、以下のとおりである。
【００１１】
導光板２０１の側面に配置された光源２０２から照射された光は導光板２０１の内部で全反射を繰り返しながら伝播する。導光板２０１に指等の被検出体２１０がタッチされない状態では、受光素子２０３・２０４は光源２０２の照射範囲２０７外に配置されているため、導光板２０１の内部を伝搬する伝搬光を受光しない。一方、透明の導光板２０１上に指等の被検出体２１０がタッチされると、被検出体２１０のタッチ位置にて、導光板２０１内の伝搬光が乱され、散乱光が発生する。散乱光の一部は受光素子２０３・２０４の方向にも伝搬して、該受光素子２０３・２０４にて受光される。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２１０がタッチされたポイントが特定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−３２７７６９号公報（１９９９年１１月３０日公開）
【特許文献２】特開２０１３−１８２３４５号公報（２０１３年９月１２日公開）
【特許文献３】特開２００９−２５８９６７号公報（２００９年１１月５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された座標入力装置１００、及び特許文献３に開示されたタッチパネル２００などでは、日光や室内照明などの光が導光板１０１・２０１の表面で反射し、操作者が該反射光を視認してしまう映り込みが発生する。この映り込みにより、操作者が表示画面を見づらくなる。
【００１４】
そこで、一般的に、液晶テレビやタブレット端末などにおける映り込みの解決策として、拡散性を有する拡散シートを表示画面もしくは導光板に張り付けるという対策が施される。拡散シートによって日光や室内照明などの光を拡散させることにより、映り込みを低減させている。
【００１５】
しかし、上記従来の特許文献１に開示された座標入力装置１００、及び特許文献３に開示されたタッチパネル２００などの導光方式を利用した入力システムの場合、導光板１０１・２０１において全反射により光を伝搬している。そのため、導光部材１０１・２０１の表面に拡散シートを張り付けた場合、導光板の屈折率と拡散シートの屈折率との差が小さいために、全反射条件が崩れてしまう。その結果、導光板１０１・２０１内の殆どの光は、導光板と拡散シートとの界面において全反射せずに拡散シートに入射してしまい、導光板内において光を伝搬することができないという問題が生じる。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置および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】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における入力装置は、  表面における被検出体の位置からの光を内部において伝搬する導光板と、上記導光板を伝搬した光の一部を上記導光板の裏面から出射させる光学部材と、上記光学部材を介して出射された光を受光する受光部と、上記受光部での受光に基づいて上記導光板の表面における上記被検出体の位置を検出する検出部とを備えた入力装置において、上記導光板の表面側には、該導光板の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して光拡散性を有するシート状の拡散部材が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
本発明の一態様における入力システムは、上記の課題を解決するために、前記記載の入力装置と、上記入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュールとを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置および入力システムを提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１における入力装置を備えた入力システムの構成を示す斜視図である。
【図２】上記入力装置の導光板と拡散シートとの界面を示す拡大断面図である。
【図３】上記入力装置の光学部材の構成を示すものであって、図１のＡ−Ａ´線矢視断面図である。
【図４】上記入力装置の発光ペンの構成を示す断面図である。
【図５】上記入力装置における光の伝搬の様子を示す断面図である。
【図６】（ａ）は、上記入力装置の座標検出原理を説明する斜視図であり、（ｂ）は、上記入力装置の撮像ユニットにおける撮像素子での検出光を示す平面図である。
【図７】本発明の比較例における入力装置を備えた入力システムを示すものであって、日光や照明光などの映り込みの原理を示す拡大断面図である。
【図８】本発明の他の比較例における入力装置を備えた入力システムを示すものであって、導光板の表面に直接拡散シートを設けた場合の問題点を示す拡大断面図である。
【図９】本発明の実施形態１における入力装置を備えた入力システムを示すものであって、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置および入力システムを示す拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施形態２における入力装置を備えた入力システムの導光板と拡散シートとの界面の拡大断面図である。
【図１１】発光ペンを上記入力装置に押圧した様子を示しており、導光板と拡散シートとの界面の拡大断面図である。
【図１２】本発明の実施形態３における入力装置を備えた入力システムの構成を示す平面図である。
【図１３】従来の入力装置の構成を示す平面図である。
【図１４】（ａ）は従来の他の入力装置を備えた入力システムとしてのタッチパネルの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は上記入力装置の受光素子の構成を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２２】
（入力システムの構成）
本実施形態の入力装置を備えた入力システムの構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態の入力システム１Ａの構成を示す斜視図である。
【００２３】
本実施形態の入力システム１Ａ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の前面側に隙間を設けて配設された入力装置３Ａとを備えている。
【００２４】
上記液晶表示モジュール２は、図示しない液晶表示パネルを備えている。液晶表示パネルは、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行う。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。
【００２５】
上記入力システム１Ａでは、液晶表示モジュール２の液晶表示パネルに表示された画面を見ながら、液晶表示パネルの前側に設けられた入力装置３Ａの拡散シート１１上に例えば被検出体としての発光ペン５０を接触させることにより、発光ペン５０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。
【００２６】
（入力装置の構成）
次に、上記入力システム１Ａに備えられた入力装置３Ａの構成について、図１および図２に基づいて説明する。図２は、入力装置３Ａの導光板１０と拡散シート１１との界面を示す拡大断面図である。
【００２７】
本実施形態の入力装置３Ａは、図１に示すように、導光板１０と、拡散部材としての拡散シート１１と、受光部としての撮像ユニット２０・３０と、導光板１０と撮像ユニット２０・３０との間それぞれにおいて、該導光板１０の背面に密着固定された光学部材４０と、検出部としての検出部４と、被検出体としての発光ペン５０とを備えている。この構成により、拡散シート１１の表面であるタッチ面に発光ペン５０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ようになっている。
【００２８】
導光板１０は、透光性材料からなる例えば矩形の一枚の平板であり、図１に示すように、液晶表示モジュール２の表示面側に隙間を設けて配設されている。導光板１０は、撮像ユニット２０・３０を配設する一辺側が液晶表示モジュール２よりも大きく構成されており、撮像ユニット２０・３０のそれぞれの少なくとも一部分を背面つまり下面側に配設している。これにより、入力装置３Ａ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。
【００２９】
導光板１０は、例えばガラスから構成されている。これにより、プラスチックによって構成される場合と比較して、耐環境性に優れ、撓みが生じることがない。本実施形態では、導光板１０の内部を伝搬する光の伝搬方向を検出し、それに基づいて、拡散シート１１への光の入射位置、つまりタッチ位置の位置座標を検出する機構である。そのため、導光板１０の撓みは検出精度を劣化させる。したがって、本実施形態のように、導光板１０をガラスによって構成することによって、撓みがなく、高精度の位置座標検出の実現に寄与することができる。しかしながら、本発明は、導光板１０の材料をガラスに限定するものではなく、プラスチック、又はこれら以外の導光材として従来周知の材料を用いて構成してもよい。
【００３０】
拡散シート１１は、光拡散性を有するシート状にてなっており、導光板１０の上面に設けられている。拡散シートの表面粗さは一般的な粗さであり、算術平均粗さ（Ｒａ）で数μｍである。拡散シート１１は、拡散シート１１に入射した日光や室内照明などの光を拡散する。拡散シート１１を設けることにより、日光や室内照明などの光が導光板１０の表面で反射し、操作者がその光を視認してしまう映り込みを防ぐことができる。また、拡散シート１１は、可撓性を有しており、押圧されると撓むことができるように構成されている。
【００３１】
ところで、一般的に、拡散シートを表示画面などに付着させる場合、接着剤などを用いて拡散シートの全面において表示画面に密着させる。接着剤を用いて付着させた場合、拡散シートと導光板とは、完全に密着した状態となる。
【００３２】
しかし、本実施形態においては、拡散シート１１は、外周部においてのみ導光板１０に密着されており、その他の領域においては導光板１０に密着していない。これにより、導光板１０の中央に空気層１２を確保することができる。
【００３３】
また、本実施形態の入力装置３Ａでは、拡散シート１１は、図２に示すように、算術平均粗さ（Ｒａ）で数μｍの表面粗さを有している。この結果、拡散シート１１は導光板１０に全ての領域では密着しておらず、導光板１０に複数の箇所において点で接触している。したがって、導光板１０と拡散シート１１との間には、数μｍの低屈折率層としての空気層１２が存在することになる。
【００３４】
拡散シート１１を導光板１０に密着させる外周部は、上方から見た場合、本実施形態では、後述する光学部材４０より外側にある。したがって、拡散シート１１への光の入射位置と光学部材４０との間の領域では、導光板１０と拡散シート１１とは密着しておらず、導光板１０と拡散シート１１との間に空気層１２が存在する。また、外周部で密着固定させることにより、拡散シート１１が撓んで皺寄りが発生することを防ぐことができる。
【００３５】
光学部材４０は、導光板１０の背面と撮像ユニット２０・３０との間に配設された透光部材である。本実施形態の光学部材４０の構成について、図３に基づいて説明する。図３は、上記光学部材４０の外形を示すものであって、図１のＡ−Ａ´線矢視断面図である。
【００３６】
光学部材４０は、図３に示すように、表面が平坦であり、導光板１０の裏面に接着剤にて接着固定されている。光学部材４０は、導光板１０の内部を伝搬している光を導光板１０の裏面から光を取り出し、該取り出した光を自身に入射させて内部にて結合させて内部を伝搬させる構成となっている。
【００３７】
光学部材４０と導光板１０との接着方法は特に限定されるものではないが、上述のように、光学部材４０は導光板１０から光を取り出して入射させるので、これを妨げない方法又は材料を用いて接着固定するのが好ましい。例えば、紫外線硬化性樹脂からなる接着剤を光学部材４０の接着面に塗布し、光学部材４０を導光板１０へ貼付した後に、導光板１０側および光学部材４０側から紫外線を照射することにより硬化・接着固定させる。
【００３８】
本実施形態では、導光板１０がガラス、光学部材４０がアクリルによって構成されているが、光学部材４０の材料としては、例えば透光性を有するガラスやポリカーボネート等でもよい。
【００３９】
また、導光板１０の材料についても、例えばアクリル等の透光性を有する材料で代替可能である。
【００４０】
光学部材４０には、図１および図３に示すように、上面に隣接した端面における、導光板１０の角部に近い領域に、凹部としての円錐面状の切り欠き４４が設けられている。この切り欠き４４の円錐面と光学部材４０の背面とがなす角度（図３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４４にはミラーコーティングが施されていてもよい。
【００４１】
尚、本実施形態では、切り欠き４４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い。例えば、切り欠き４４が放物面状又は多角錐面状に構成されていてもよい。すなわち、切り欠き４４には傾斜面が形成されていることが必要である。
【００４２】
また、本実施形態では、光学部材４０の形状が、図１に示すように、上面側からみると、円形となっているが、これに限定されるものではない。例えば、光学部材４０を、多角柱又は断面が楕円の楕円柱とすることも可能である。
【００４３】
また、光学部材４０の製造方法は、特に限定されるものではないが、プラスチック成型やガラス成型を行うことにより、安価に製造することができる。
【００４４】
光学部材４０は、図１に示すように、矩形の導光板１０の四隅のうちの隣り合う二隅近傍の背面に配設されている。ただし、光学部材４０の配設位置は、これに限定されるものではない。本実施形態では、後述する検出方法を実現するために２つの撮像ユニット２０・３０を互いに離して配設している。したがって、その撮像ユニット２０・３０の配設位置に対応させて、導光板１０の内部を伝播した光が、最終的に撮像ユニット２０・３０のそれぞれに入射する光の経路の途中に光学部材４０・４０を配すればよい。
【００４５】
撮像ユニット２０・３０は、光学部材４０の円錐面状の切り欠き４４の直下に配置され、導光板１０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２０・３０は、導光板１０のタッチ面よりも上方には突出していない。
【００４６】
上記撮像ユニット２０は、レンズ２１と、光フィルタ２２と、撮像素子２３とを有している。また、撮像ユニット３０も同様に、レンズ３１と、光フィルタ３２と、撮像素子３３とを有している。撮像ユニット２０・３０は、導光板１０又は光学部材４０の少なくとも一方に接続されており、導光板１０を伝搬しない光は撮像素子２３・３３に結合しない構造になっている。
【００４７】
次に、入力装置３Ａの発光ペン５０の詳細について、図４に基づいて説明する。図４は、発光ペン５０の構成を示す断面図である。
【００４８】
本実施形態の発光ペン５０は、いわゆるタッチペン又はスタイラスペンと呼ばれる操作部材である。上記発光ペン５０には、図４に示すように、外形となる筐体５１の内部に、光を出射する発光素子５２ａ、及び光を発光ペン５０の先端へと導く導光部材５２ｂを有する発光部５２と、電源装置５３と、制御装置５４とが格納されている。
【００４９】
本実施形態の発光ペン５０の特徴的構成として、発光ペン５０の先端に発光部５２が配置され、さらにその光出射側に、光を拡散させる光拡散部材５５を取り付けている点が挙げられる。
【００５０】
この光拡散部材５５は、光拡散性および弾性を有する樹脂から構成されている。このような樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、又はシリコンラバーを挙げることができる。弾性を有することによって、入力装置３Ａの拡散シート１１に発光ペン５０の先端つまり光拡散部材５５を接触させて用いる場合に、拡散シート１１表面を傷付けることがない。また、接触によって僅かに接触部分が変形して拡散シート１１表面との接触面積を大きくすることができるので、拡散シート１１表面にカップリングする光量を多くすることができる。
【００５１】
光拡散部材５５の光出射面は、図４に示すように、曲面を有している。すなわち、光拡散部材５５は概ね半球体である。尚、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、発光ペン５０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よい。尚、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よい。
【００５２】
また、光拡散部材５５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。
【００５３】
さらに、この光拡散部材５５は、発光ペン５０に対して着脱可能に構成されている。光拡散部材５５が経時劣化を含む何らかの理由で損傷した場合であっても、光拡散部材５５を交換するだけで発光ペン５０の使用を継続することができる。発光ペン５０全体を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。また、着脱可能であるために、光拡散部材５５が取り付けられる側の部材である導光部材５２ｂには、光拡散部材５５と接触する部分に、図示しない溝構造、咬合構造、又は嵌め合う構造が設けられている。したがって、光拡散部材５５には、その構造に合う図示しない構造が設けられている。
【００５４】
尚、本実施形態では、導光部材５２ｂに光拡散部材５５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５１に光拡散部材５５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。
【００５５】
発光素子５２ａは、光を発するＬＥＤ（light emitting diode）又はＬＤ（laser diode）を用いることができる。尚、ＬＥＤ又はＬＤは、１つの発光ペン５０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。
【００５６】
上記電源装置５３から電源を受けて発光した発光素子５２ａからの光は、上記導光部材５２ｂを経て光拡散部材５５に入射し、該光拡散部材５５の光拡散材料及び微細凹凸によって乱反射する。そして、光拡散部材５５の光出射面から拡散光となって出射される。
【００５７】
電源装置５３は、例えば電池を内蔵する構成とすることができる外、充電式に構成されていてもよい。
【００５８】
制御装置５４は、発光素子５２ａの発光を制御する。例えば、発光素子５２ａが導光板１０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。
【００５９】
以上のように、発光ペン５０には、光を出射する光源が設けられており、ペン先から光が拡散放射される構成となっている。
【００６０】
図１に示すように、導光板１０の内部を伝搬する光（以下、「伝搬光５ａ・５ｂ」と記載する）は、光学部材４０を介して撮像ユニット２０・３０によってそれぞれ捕らえられる。そして、検出部４によって、撮像素子２３・３３から得られる各画像から、該接触の二次元の位置座標が求められる。尚、撮像素子２３・３３の受光面は、導光板１０の表面と平行であるように配設されている。
【００６１】
（入力装置の座標検出原理）
上記構成を備えた入力装置３Ａにおいてペン入力したときの座標検出原理について、図５及び図６の（ａ）（ｂ）に基づいて詳述する。図５は、発光ペン５０が拡散シート１１に接触し、光が伝搬する様子を表す図である。図６の（ａ）は、入力装置３Ａの検出原理を説明する斜視図であり、図６の（ｂ）は、入力装置３Ａの撮像ユニット２０における撮像素子２３での検出光を示す平面図である。
【００６２】
図５に示すように、発光ペン５０のペン先が入力装置３Ａのタッチ面である拡散シート１１の表面に接触したとき、発光ペン５０が拡散シート１１を押圧する。この押圧により、可撓性を有する拡散シート１１が撓み、拡散シート１１の下面に存在する空気層１２を押しつぶすことにより、拡散シート１１と導光板１０が接触する。空気層１２の厚みは１〜２μｍと薄いので、発光ペン５０の押圧により、空気層１２が押しつぶされ、拡散シート１１と導光板１０とを接触させることができる。
【００６３】
次に、拡散シート１１と導光板１０とが接触した状態で発光ペン５０から光を出射する。発光ペン５０には、光拡散部材５５が備わっているので、発光ペン５０から射出された光は、一方向ではなく、様々な方向へ向けて射出される。また、発光ペン５０から射出された光は、拡散シート１１を通過する際においても拡散されるので、発光ペン５０から射出された光を高効率で利用することができる。
【００６４】
ここで、拡散シート１１の屈折率Ｎ１１は１．５〜１．６であり、導光板１０の屈折率Ｎ１０は１．５〜１．６である。したがって、拡散シート１１と導光板１０の屈折率の差が殆どないため、発光ペン５０から出射された光は拡散シート１１と導光板１０との界面において殆ど反射せず、導光板１０の内部に入射する。
【００６５】
導光板１０の下面においては、導光板１０と液晶表示モジュール２との間には隙間が設けられているので空気の層が存在する。また、導光板１０の上面においては、図２に示すように、導光板１０と拡散シートとの間には、空気層１２が存在する。従って、導光板１０に入射した光のうち、導光板１０内の伝搬角θＰが、
ｓｉｎ（９０°−θＰ）＞１／Ｎ１０
に示す条件を満たす光束は、導光板１０の上下両面の界面において反射し、導光板１０内に閉じ込められ、導光板１０の表面及び裏面での反射を繰り返し、導光板１０内を進行することができる。
【００６６】
発光ペン５０の押圧によって拡散シート１１が撓む領域は、発光ペン５０が拡散シート１１を押圧している領域のみであり、その他の領域では、図２に示すように、拡散シート１１と導光板１０とは、複数の箇所において点で接触している。それゆえ、導光板１０から拡散シート１１に入射する光の量はごくわずかであり、座標検出に対して大きな影響を与えることがない。
【００６７】
そして、導光板１０内を伝搬していた光は、導光板１０と光学部材４０との界面に至ると、光学部材４０に入射する。
【００６８】
結果として、発光ペン５０から発せられた光はペン先を中心にして放射状に拡散され、拡散シート１１を通過し、導光板１０に入射し、導光板１０内を伝搬し、その光束のうちの一部の伝搬光５ａ・５ｂ（図１参照）が、光学部材４０の円錐面状の切り欠き４４に導かれる。切り欠き４４に至った光は、その光路を切り欠き４４によって光学部材４０の下方つまり光学部材４０の背面に向けて変化させる。すなわち、導光板１０の内部を伝搬した光は、導光板１０の下面よりも下方に向かう。これにより、伝搬光５ａ・５ｂは、光学部材４０の切り欠き４４における該円錐面にて反射して、光学部材４０の下方に導かれて撮像ユニット２０・３０にて受光される。
【００６９】
撮像ユニット２０・３０では、光学部材４０からの出射光は、まず、レンズ２１・３１にて集光される。続いて、光フィルタ２２・３２を通って、最後に撮像素子２３・３３に受光される。光フィルタ２２・３２は、発光ペン５０から放射される光を透過し、それ以外の波長帯の光を遮断する役割を果たす。光フィルタ２２・３２により、太陽光又は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。
【００７０】
光フィルタ２２・３２としては、発光ペン５０で使用している光源の中心波長付近の光のみを通過するバンドパスフィルタ、光源の中心波長付近の光よりも大きい波長の光をカットするショートパスフィルタ、又は光源の中心波長付近の光よりも小さい波長の光をカットするロングパスフィルタ等が使用される。
【００７１】
次に、図６の（ａ）に示すように、発光ペン５０から発せられ、拡散シート１１を通過し、導光板１０の内部及び光学部材４０の内部を伝搬した後、出射された光は、レンズ２１を経て、撮像ユニット２０・３０における撮像素子２３・３３に線状の像２５を形成する。線状の像２５の位置は発光ペン５０の位置によって変化する。このため、撮像素子２３・３３の取得画像を分析することにより、伝搬光５ａ・５ｂと導光板１０の一辺とがなす角度α・βがそれぞれ求められる。これにより、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を求めることができる。例えば、図６の（ａ）において、発光ペン５０が位置Ｐ１にあるとき、撮像ユニット２０における撮像素子２３では、線状像２５が形成される。この発光ペン５０が位置Ｐ２に移動したとき、図６の（ｂ）に示すように、線状像２７が形成される。
【００７２】
ここで、光を照射している状態にある発光ペン５０のペン先が拡散シート１１に接触していないとき、撮像素子２３の取得画像には何も現れない。一方、光を照射している状態にある発光ペン５０のペン先が拡散シート１１に接触して光が導光板１０に結合すると、図１に示すように、その光束のうちの一部の伝搬光５ａ・５ｂが光学部材４０を経由して撮像素子２３に導かれる。これにより、図６の（ａ）（ｂ）に示すように、撮像素子２３の撮像面に線状の像が形成され、取得画像上に線状像２５が現れる。
【００７３】
図６の（ａ）（ｂ）に示す線状像２５の位置は、発光ペン５０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２５は破線で示した線状像２７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２６になる。その扇形状２６の中心２８と線状像を結ぶ線分の回転角度α１’（円弧の中心２８を回転中心とする）は、発光ペン５０と撮像素子２３を結ぶ線分と導光板１０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角度α１’が求められ、角度α１’から角度α１が求められる。同様にペンが位置Ｐ２に移動すると、線状像２７が形成され、その線状像２７の傾きの角度α２‘を求めることにより、角度α２が求められる。
【００７４】
撮像ユニット３０の撮像素子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、発光ペン５０と該撮像素子３３とを結ぶ線分と辺Ａとがなす角度βが求められる。
【００７５】
そして、撮像素子２３・３３間の間隔をＬ、撮像素子２３からの画像を読み取って求めた輝点の変位角度をαとし、撮像素子３３からの取得画像を読み取って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）（２）
Ｙ＝ｔａｎα・Ｘ    …（１）
Ｙ＝ｔａｎβ・（Ｌ−Ｘ）    …（２）
を満足する。
【００７６】
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）
と表される。
【００７７】
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、ペン先が接触した地点の座標Ｘ・Ｙが求められる。このうち間隔Ｌは、撮像素子２３と撮像素子３３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、ペン入力座標Ｘ、Ｙ（位置座標）を求めることができる。
【００７８】
尚、撮像素子２３・３３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。
【００７９】
発光ペン５０の位置座標を以上の方法で求めるために、入力システム１Ａには、図１に示すように、検出部４を設けている。検出部４は入力装置３Ａに設けることができる。
【００８０】
また、以上の方法で求められた発光ペン５０の位置座標に基づいて、液晶表示モジュール２の該位置座標に対応する位置にある画素を例えば光るように駆動して、ユーザが、発光ペン５０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、液晶表示モジュール２の駆動を制御する図示しない制御部が、検出部４にて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モジュール２を駆動すればよい。
【００８１】
（導光板内の光が拡散シートに入射することの防止策）
ところで、導光板内において光を伝搬させる入力装置においては、以下問題がある。
【００８２】
すなわち、例えば、比較例１としての入力システム１Ｘでは、図７に示すように、日光や室内照明などの光が導光板１０の表面で反射し、操作者が該反射光を視認してしまう映り込みが発生する。この映り込みにより、操作者が表示画面を見づらくなる。
【００８３】
そこで、液晶テレビやタブレット端末などにおける映り込みの解決策として、比較例２としての入力システム１Ｙでは、図８に示すように、拡散性を有する拡散シート１１を導光板１０に密着させて張り付けるという対策が施される。この結果、拡散シート１１によって日光や室内照明などの光を拡散させることにより、映り込みを低減させることが可能である。
【００８４】
しかし、拡散シート１１を導光板１０に密着させて張り付けた場合、導光板１０の屈折率と拡散シート１１の屈折率との差が小さい。その結果、図８に示すように、導光板１０内を伝搬する殆どの光は、導光板１０と拡散シート１１との界面において反射が起こらずに拡散シート１１に入射してしまう。そして、拡散シート１１に入射した光は拡散してしまうため、全反射条件が崩れ、導光板１０内において光を伝搬することができないという問題が生じる。
【００８５】
そこで、本実施形態における入力システム１Ａでは、図９に示すように、拡散シート１１と導光板１０との間に空気層１２を設けている。その結果、拡散シートにより映り込みを低減するとともに、空気層１２が設けられていることにより導光板１０内を伝搬する光の一部が導光板１０の上下両面において反射するので、光は導光板１０内を伝搬することができる。
【００８６】
以上のように、本実施形態の入力システム１Ａは、拡散シート１１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、発光ペン５０の位置座標を求めることができる。
【００８７】
また、本実施形態の入力装置３Ａの構成によれば、拡散シート１１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２０・３０が設けられている。このため、拡散シート１１のタッチ面が入力装置３Ａ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。したがって、本実施形態の入力システム１Ａの入力装置３Ａ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。
【００８８】
また、本実施形態の入力システム１Ａは、遮光方式ではなく、導光板１０の内部を伝搬した光が撮像素子２３・３３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る。このため、照明装置の直下 、屋外、または窓際に装置を置くことも可能である。
【００８９】
尚、本実施形態では、撮像素子２３・３３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１０の端部における各箇所からミラー及びシャッターを用いて１つの撮像素子に集めてもよい。
【００９０】
このように、本実施形態の入力装置３Ａは、表面における被検出体としての発光ペン５０の位置からの光を内部において伝搬する導光板１０と、導光板１０を伝搬した光の一部を導光板１０の裏面から出射させる光学部材４０と、光学部材４０を介して出射された光を受光する受光部としての撮像ユニット２０・３０と、撮像ユニット２０・３０での受光に基づいて導光板１０の表面における発光ペン５０の位置を検出する検出部４とを備えている。そして、導光板１０の表面側には、該導光板１０の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して、光拡散性を有するシート状の拡散部材としての拡散シート１１が設けられている。
【００９１】
上記の構成によれば、導光板１０の表面側には、拡散シート１１が設けられていることにより、日光や室内照明などの光が導光板１０の表面で反射し、操作者が該反射光を検出してしまう映り込みを低減させることができる。
【００９２】
本実施形態では、さらに、導光板１０と拡散シート１１との間に、空気層１２が設けられている。これにより、導光板１０内を伝搬する光が、導光板１０と拡散シート１１との界面において反射せずに拡散シート１１へ入射することを防ぐことができる。この結果、導光板１０内に入射した光の一部は、導光板１０内を全反射しながら伝搬することができる。
【００９３】
したがって、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光が拡散シート１１に入射することを防止し得る入力装置３Ａを提供することができる。
【００９４】
また、本実施形態における入力装置３Ａでは、拡散シート１１は、導光板１０に接触可能な可撓性材料にてなっている。これにより、拡散シート１１が可撓性であるので、発光ペン５０の押圧により、拡散シート１１が撓むことができる。これにより、空気層１２を押しつぶし、導光板１０と拡散シート１１とを接触させることができる。したがって、発光ペン５０から出射された光を確実に導光板１０へ入射させることができる。
【００９５】
また、本実施形態における入力装置３Ａでは、拡散シート１１は、拡散シート１１と導光板１０と光学部材４０とを平面視したときに、光学部材４０が設けられている箇所よりも外周部にて導光板１０と接着されている。これにより、導光板１０の中央では拡散シート１１が導光板１０に接触していない状態となっているので、拡散シート１１と導光板１０との間に空気層１２を確実に形成することができる。
【００９６】
また、拡散シート１１の導光板１０への接着部分は、導光板１０における光学部材４０が設けられている箇所よりも外周部である。このため、接触位置から撮像ユニット２０・３０までの区間の拡散シート１１側が空気層１２であるため、導光板１０の表面で全反射するので、光が確実に伝搬する。したがって、導光板１０に発光ペン５０を接触したときには、発光ペン５０に基づく光を光学部材４０を介して撮像ユニット２０・３０に導くことができる。
【００９７】
さらに、拡散シート１１の導光板１０への接着部分を導光板１０における外周部とすることにより、拡散シート１１に皺寄りが発生することを防止することができる。
【００９８】
また、本実施形態の入力システム１Ａでは、入力装置３Ａと、該入力装置３Ａの裏面に設けられた画像表示モジュールとしての液晶表示モジュール２とが設けられている。
【００９９】
このため、検出部４によって検知された位置座標に基づいて、液晶表示モジュール２における液晶表示パネルの複数の画素を駆動することができる。
【０１００】
尚、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１０１】
例えば、本実施形態では、空気層１２を低屈折率層とした例を説明したが、低屈折率層は、導光板１０よりも屈折率の低い層であればよく、空気層１２に限られない。例えば、空気以外の気体や、導光板１０よりも屈折率の低い液体を導光板１０と拡散シート１１との間に封入して、低屈折率層としてもよい。ただし、本実施形態のように、空気層１２を低屈折率層とする構成が簡便であり好ましい。
【０１０２】
また、発光ペン５０に使用する光源については、導光板１０及び光学部材４０が透過性を有し、撮像素子２３・３３で検出可能な波長であればよく、例えば、赤外光又は可視光のいずれでもよく、さらに〔背景技術〕に記載した特許文献１のように、蛍光塗料が発する光であってもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、被検出体は、光を発する発光ペン５０を例示して説明した。
【０１０４】
しかしながら、本発明では、被検出体は、光を発する発光ペン５０に限らず、指及び手を含む非発光被検出体に適用することも可能である。すなわち、非発光被検出体を用いる場合には、例えば、導光板１０の縁部に該導光板１０の内部を照明する照明光源を設けておく。これによって、入力装置３Ａ及び入力システム１Ａを、指及び手を含む非発光被検出体が接触した座標位置の検出に適用することが可能となる。
【０１０５】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１０および図１１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、前記の実施形態にて説明した部材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。
【０１０６】
本実施形態における入力装置３Ｂを備えた入力システム１Ｂは、導光板１０と拡散シート１１との間に存在する空気層１２の構成方法が、前記実施形態１の入力装置３Ａを備えた入力システム１Ａとは異なっている。
【０１０７】
本実施形態の入力装置３Ｂを備えた入力システム１Ｂの構成について、図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施形態の入力システム１Ｂにおける入力装置３Ｂの導光板１０と拡散シート１１との界面を拡大した図である。図１１は、本実施形態において、発光ペン５０が拡散シート１１に接触した時における、拡散シート１１と導光板１０との界面を拡大した図である。
【０１０８】
本実施形態の入力システム１Ｂにおける入力装置３Ｂは、図１０に示すように、導光板１０と拡散シート１１との間にスペーサとしての複数のマイクロビーズ６０が設けられている。マイクロビーズ６０は、直径が数μｍの球状のビーズにてなっている。
【０１０９】
導光板１０と拡散シート１１との間にマイクロビーズ６０を設けることにより、拡散シート１１の表面粗さが小さい場合においても、導光板１０と拡散シート１１との間に厚みが数μｍの空気層１２を形成することができる。
【０１１０】
上記構成の入力システム１Ｂにおける入力装置３Ｂでは、発光ペン５０が拡散シート１１に接触し、拡散シート１１を押圧すると、図１１に示すように、可撓性を有する拡散シート１１が撓む。そして、拡散シート１１の下面に存在する空気層１２が押しつぶされることにより、拡散シート１１と導光板１０とが接触する。空気層１２の厚みは数μｍと薄いので、発光ペン５０の押圧により、空気層１２が押しつぶされ、拡散シート１１と導光板１０とを接触させることができる。
【０１１１】
また、このとき、発光ペン５０の押圧領域において、マイクロビーズ６０が存在したとしても、マイクロビーズ６０は数μｍと小さいので、発光ペン５０から射出された光のうち、マイクロビーズ６０により反射される光の割合は小さいものとなる。また、発光ペン５０の光拡散部材５５は弾性を有していることから、光拡散部材５５が撓み、接触面積を大きくすることができる。このため、押圧領域にマイクロビーズ６０が存在しても、十分な量の光を導光板１０に入射させることができる。
【０１１２】
さらに、発光ペン５０の光拡散部材５５は弾性を有していることから、発光ペン５０を拡散シート１１に押圧した際に、光拡散部材５５は撓み、光拡散部材５５と拡散シート１１との接触面積が大きくなる。これにより、十分な量の光を導光板１０に出射することができる。
【０１１３】
本実施の形態の入力システム１Ｂにおける入力装置３Ｂにおいても、前記実施形態１の入力システム１Ａにおける入力装置３Ａと同様に、導光板１０の下面においては、導光板１０と液晶表示モジュール２との間には隙間が設けられているので空気層が存在する。また、導光板１０の上面においては、図１１に示すように、導光板１０と拡散シート１１との間には、マイクロビーズ６０が存在することにより、空気層１２が存在する。したがって、導光板１０に入射した光のうち、導光板１０内の伝搬角θＰが、
ｓｉｎ（９０°−θＰ）＞１／Ｎ１０
に示す条件を満たす光束は、導光板１０の上下両面の界面において反射し、導光板１０内に閉じ込められ、導光板１０の表面及び裏面での反射を繰り返し、導光板１０内を進行することができる。
【０１１４】
以上のように、本実施形態の入力システム１Ｂにおける入力装置３Ｂでは、導光板１０と拡散シート１１との間には、スペーサとしての複数のマイクロビーズ６０を配設している。これにより、導光板１０と拡散シート１１との間において数μｍの空気層１２を形成することができる。その結果、導光板１０に入射した光の一部は、導光板１０の上下両面の界面において反射し、導光板１０内に閉じ込められ、導光板１０の表面及び裏面での反射を繰り返し、導光板１０内を進行することができる。
【０１１５】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図１２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、前記の実施形態１および実施形態２にて説明した部材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。
【０１１６】
本実施形態における入力装置３Ｃを備えた入力システム１Ｃは、それぞれ波長の異なる光を射出する２つの発光ペン５０ａ、５０ｂの入力座標位置を検出できる点が、実施形態１・２における入力装置３Ａ・３Ｂを備えた入力システム１Ａ・１Ｂとは異なっている。
【０１１７】
本実施形態の入力装置３Ｃを備えた入力システム１Ｃの構成について、図１２に基づいて説明する。図１２は、本実施形態の入力システム１Ｃの構成を示す平面図である。
【０１１８】
本実施形態の入力システム１Ｃは、図１２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の前面側に隙間を設けて配設された入力装置３Ｃとを備えている。
【０１１９】
本実施形態の入力装置３Ｃは、図示しない導光板１０と、導光板１０の表面側に設けられた拡散部材としての拡散シート１１と、受光部としての撮像ユニット２０ａ・３０ａ・２０ｂ・３０ｂと、導光板１０と撮像ユニット２０ａ・３０ａ・２０ｂ・３０ｂとの間それぞれにおいて、該導光板１０の背面に密着固定された光学部材４０と、図示しない検出部４と、被検出体としての発光ペン５０ａ・５０ｂとを備えている。この構成により、拡散シート１１の表面であるタッチ面に２つの発光ペン５０ａ・５０ｂ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ようになっている。
【０１２０】
導光板１０は、透光性材料からなる矩形の一枚の平板であり、液晶表示モジュール２の表示面側に隙間を設けて配設されている。導光板１０は、対向する一対の辺がそれぞれ液晶表示モジュール２より大きく構成されている。上方から見て液晶表示モジュール２と重なっていない領域に、撮像ユニット２０ａ・３０ａのそれぞれの少なくとも一部分および撮像ユニット２０ｂ・３０ｂのそれぞれの少なくとも一部分がそれぞれ、液晶表示モジュール２を挟んで、導光板１０の背面つまり下面側に配設している。
【０１２１】
拡散シート１１は、導光板１０の上面に設けられている。拡散シート１１は、外周部においてのみ導光板１０に密着されており、その他の領域においては導光板１０に密着していない。拡散シート１１は、導光板１０に密着しておらず、導光板１０に複数の箇所において点で接触している。したがって、導光板１０と拡散シート１１との間には、数μｍの低屈折率層としての空気層１２が存在することになる。
【０１２２】
拡散シート１１を導光板１０に密着させる外周部は、上方から見た場合、後述する光学部材４０より外側にある。したがって、拡散シート１１への光の入射位置と光学部材４０との間の領域では、導光板１０と拡散シート１１とは密着しておらず、導光板１０と拡散シート１１との間に空気層１２が存在する。
【０１２３】
光学部材４０は、導光板１０の背面と撮像ユニット２０ａ・３０ａ・２０ｂ・３０ｂとの間に配設されている。光学部材４０には、上面に隣接した端面における、導光板１０の角部に近い領域に、凹部としての円錐面状の切り欠き４４（不図示）が設けられている。
【０１２４】
撮像ユニット２０ａ・３０ａ・２０ｂ・３０ｂは、光学部材４０の円錐面状の切り欠き４４の直下に配置される。撮像ユニット２０ａ・３０ａは、導光板１０の端部における互いに離れた二箇所に配設されており、撮像ユニット２０ｂ・３０ｂは、撮像ユニット２０ａ・３０ａが配設されている端部とは逆側の端部における互いに離れた二箇所に配設されている。
【０１２５】
撮像ユニット２０ａは、レンズ２１ａと、光フィルタ２４ａと、撮像素子２３ａとを有している。撮像ユニット３０ａは、レンズ３１ａと、光フィルタ３４ａと、撮像素子３３ａとを有している。撮像ユニット２０ｂは、レンズ２１ｂと、光フィルタ２４ｂと、撮像素子２３ｂとを有している。撮像ユニット３０ｂは、レンズ３１ｂと、光フィルタ３４ｂと、撮像素子３３ｂとを有している。光フィルタ２４ａ・３４ａが遮蔽する光の波長は、光フィルタ２４ｂ・３４ｂが遮蔽する光の波長とは異なっている。
【０１２６】
撮像ユニット２０ａ・３０ａ・２０ｂ・３０ｂは、導光板１０又は光学部材４０の少なくとも一方に接続されており、導光板１０を伝搬しない光は撮像素子２３・３３に結合しない構造になっている。
【０１２７】
本実施形態では、波長の異なる光を射出する２つの発光ペン５０ａ、５０ｂを用いる。
【０１２８】
発光ペン５０ａから出射された光は、光フィルタ２４ａ・３４ａを透過することはできるが、光フィルタ２４ｂ・３４ｂを透過することができないようになっている。一方、発光ペン５０ｂから出射された光は、光フィルタ２４ｂ・３４ｂを透過することはできるが、光フィルタ２４ａ・３４ａを透過することができないようになっている。
【０１２９】
これにより、撮像ユニット２０ａ・３０ａにより、三角測量の原理を用いて、発光ペン５０ａの座標入力位置を検出するとともに、撮像ユニット２０ｂ・３０ｂにより、三角測量の原理を用いて、発光ペン５０ｂの座標入力位置を検出する。
【０１３０】
以上のように、本実施形態における入力装置３Ｃを備えた入力システム１Ｃは、２つの発光ペン５０ａ・５０ｂの座標位置をそれぞれ検出することが可能な構成となっている。
【０１３１】
また、拡散シート１１は、各撮像ユニット２０ａ・３０ａ・２０ｂ・３０ｂおよび光学部材４０が設けられる位置よりも外周部において導光板１０と密着している。これにより、それ以外の領域では、導光板１０と拡散シート１１との間に空気層１２が存在する。空気層１２が存在することにより、発光ペン５０ａ・５０ｂから出射され、拡散シート１１を通過し、導光板１０に入射した光の一部は、導光板１０の上下両面において反射するため、導光板１０内を伝搬することができる。
【０１３２】
〔まとめ〕
本発明の態様１における入力装置３Ａ〜３Ｃは、表面における被検出体（発光ペン５０）の位置からの光を内部において伝搬する導光板１０と、上記導光板１０を伝搬した光の一部を上記導光板１０の裏面から出射させる光学部材４０と、上記光学部材４０を介して出射された光を受光する受光部（撮像ユニット２０・３０）と、上記受光部（撮像ユニット２０・３０）での受光に基づいて上記導光板１０の表面における上記被検出体（発光ペン５０）の位置を検出する検出部４とを備えた入力装置において、上記導光板１０の表面側には、該導光板１０の屈折率よりも屈折率の低い低屈折率層を介して、光拡散性を有するシート状の拡散部材（拡散シート１１）が設けられていることを特徴としている。尚、被検出体は、必ずしも発光ペンに限らず、非発光型の指等であってもよい。この場合には、導光板の周囲に光源を設けることによって、指等の位置を検出することができる。
【０１３３】
上記の発明によれば、導光板の表面側には、拡散部材が設けられていることにより、日光や室内照明などの光が導光板の表面で反射し、操作者が該反射光を検出してしまう映り込みを低減させることができる。
【０１３４】
本発明では、さらに、導光板と拡散部材との間に、低屈折率層が設けられている。これにより、導光板内を伝搬する光が、導光板と拡散部材との界面において反射せずに拡散部材へ入射することを防ぐことができる。この結果、導光板内に入射した光の一部は、導光板内を全反射しながら伝搬することができる。
【０１３５】
したがって、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置を提供することができる。
【０１３６】
本発明の態様２における入力装置３Ａ〜３Ｃは、上記態様１における入力装置において、前記拡散部材（拡散シート１１）は、前記導光板１０に接触可能な可撓性材料にてなっていることが好ましい。
【０１３７】
上記の構成によれば、拡散部材が導光板に接触可能な可撓性であるので、被検出体の押圧により、拡散部材が撓むことができる。これにより、低屈折率層を押しつぶし、導光板と拡散部材とを接触させることができる。したがって、被検出体から出射された光を確実に導光板へ入射させることができる。
【０１３８】
本発明の態様３における入力装置３Ｂは、上記態様１、２における入力装置において、前記導光板１０と前記拡散部材（拡散シート１１）との間には、スペーサ（マイクロビーズ６０）が設けられていることが好ましい。
【０１３９】
上記の構成によれば、スペーサにて拡散部材を支持することにより、導光板と拡散部材との間に低屈折率層を確実に形成することができる。
【０１４０】
本発明の態様４における入力装置３Ｂは、上記態様１、２または３における入力装置において、前記拡散部材（拡散シート１１）は、該拡散部材（拡散シート１１）と上記導光板１０と光学部材４０とを平面視したときに、前記光学部材４０が設けられている箇所よりも外周部にて上記導光板１０と接着されていることが好ましい。
【０１４１】
上記の構成によれば、導光板の中央では拡散部材が導光板に接触していない状態となっているので、拡散部材と導光板との間に低屈折率層を確実に形成することができる。
【０１４２】
また、拡散部材の導光板への接着部分は、導光板における光学部材が設けられている箇所よりも外周部である。このため、導光板に被検出体を接触したときには、被検出体に基づく光を、光学部材を介して受光部に導くことができる。
【０１４３】
さらに、拡散部材の導光板への接着部分を導光板における外周部とすることにより、拡散部材に皺寄りが発生することを防止することができる。
【０１４４】
本発明の態様５における入力システム１Ａ〜１Ｃは、態様１〜４のいずれか１の入力装置３Ａ〜３Ｃと、上記入力装置３Ａ〜３Ｃの裏面に設けられた画像表示モジュール（液晶表示モジュール２）とを備えていることを特徴としている。尚、画像表示モジュールとは、液晶ディスプレイ、又は入力装置に一体的に積層されている液晶表示パネル等の表示画面に点画像又は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モジュールをいう。
【０１４５】
上記の発明によれば、入力装置の裏面には、画像表示モジュールが設けられているので、検知部によって検知された位置座標に基づいて、画像表示モジュールにおける画像表示パネルの複数の画素を駆動することができる。
【０１４６】
また、本発明では、日光や照明光などの映り込みを低減するとともに、導光板内の光がシート状の拡散部材に入射することを防止し得る入力装置を備えた入力システムを提供することができる。
【０１４７】
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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明は、発光ペン等の被検出体を用いて該被検出体の座標位置を求める入力装置及び入力システムに利用することができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１Ａ〜１Ｃ  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）
３Ａ〜３Ｃ  入力装置
４          検出部
５ａ・５ｂ  伝搬光
１０          導光板
１１          拡散シート（拡散部材）
２０          撮像ユニット（受光部）
２１          レンズ
２２          光フィルタ
２３          撮像素子
３０          撮像ユニット（受光部）
３１          レンズ
３２          光フィルタ
３３          撮像素子
４０          光学部材
４４          切り欠き
５０          発光ペン（被検出体）
６０          マイクロビーズ（スペーサ）
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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