(57)【要約】【課題】導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置及び座標入力システムを提供する。【解決手段】導光板（１０）と撮像ユニット（２０）との間には、導光板（１０）の裏面から出射された伝搬光を導光して撮像ユニット（２０）に出射する光学部材（４０）が導光板（１０）に接着剤（４１）にて接着されて配設されている。光学部材（４０）には、接着剤（４１）の空気を抜く貫通孔（４３）が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に接触された被検出体に基づく光を内部にて伝搬する導光板と、上記導光板を伝搬された後出射された伝搬光を受光する受光部と、上記受光部の出力に基づいて、上記被検出体における導光板の表面への接触位置の座標を求める検出手段とを備えた座標入力装置において、
上記導光板と上記受光部との間には、上記導光板の裏面から出射された上記伝搬光を導光して上記受光部に出射する光学部材が該導光板に接着剤にて接着されて配設されていると共に、
上記光学部材には、上記接着剤の空気を抜く通気孔が形成されていることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記光学部材には、前記導光板の裏面から出射された伝搬光を導光して上記受光部に出射する傾斜面を有する凹部が該光学部材の導光板側表面に形成されていると共に、
前記光学部材に形成された通気孔は、上記凹部よりも導光板外周側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記光学部材と前記導光板との間には、上記導光板から光学部材に入射された伝搬光以外の外光を遮光する遮光部材が配設されていることを特徴とする請求項２記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記遮光部材には、前記光学部材側の面に、該光学部材の凹部への接着剤の浸み込みを防止する接着剤浸み込み防止用溝が形成されていることを特徴とする請求項３記載の座標入力装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の座標入力装置と、
上記座標入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュールとが設けられ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、導光板の表面に接触された被検出体の位置の座標検出を行う座標入力装置及び座標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座標入力装置（「位置検出装置」とも言われる）、及び座標入力装置と表示パネルとを組み合わせたタブレット、タッチパネル等の座標入力システムが知られている。
【０００３】
上記座標入力システムでは、上記ペン又は指を座標入力装置の座標入力領域に接近又は接触させることにより、座標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、例えば座標入力装置とは別体の液晶ディスプレイ、又は該座標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】
この種の座標入力装置として、例えば特許文献１及び特許文献２に開示された座標入力装置が知られている。
【０００５】
特許文献１に開示された座標入力装置１００では、図１２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】
次に、特許文献２に開示されたタッチパネル２００は、図１３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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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】
【００１１】
【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】
【００１２】
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２に開示されたタッチパネル２００では、いずれも、導光板の角部に切り欠きを設ける必要があり、導光板の製造加工が煩雑である。特に、導光板をガラスから構成する場合は、切り欠きの加工が容易でなく、コスト高となる。
【００１３】
そこで、例えば、導光板から伝搬光を取り出すため、導光板に光学部材を接着固定することにより、光学部材と導光板とを光学的に結合することが考えられる。しかしながら、光学部材を導光板に接着する際に、光学部材と導光板の間に空気の層が生じ、その空気の層を逃がすことなく硬化させると、空気の層の部分のみ屈折率の異なる領域が形成される。そのため、導光板に入射された光が光学部材まで伝搬された後、空気の層が有する界面による反射や屈折率の差異により、伝搬光を意図した光路へ導くことができず、その結果、入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなるという問題がある。
【００１４】
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、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得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】
【００１５】
本発明の一態様における座標入力装置は、上記の課題を解決するために、表面に接触された被検出体に基づく光を内部にて伝搬する導光板と、上記導光板を伝搬された後出射された伝搬光を受光する受光部と、上記受光部の出力に基づいて、上記被検出体における導光板の表面への接触位置の座標を求める検出手段とを備えた座標入力装置において、上記導光板と上記受光部との間には、上記導光板の裏面から出射された上記伝搬光を導光して上記受光部に出射する光学部材が該導光板に接着剤にて接着されて配設されていると共に、上記光学部材には、上記接着剤の空気を抜く通気孔が形成されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の一態様における座標入力システムは、上記の課題を解決するために、前記記載の座標入力装置と、上記座標入力装置の裏面に設けられた画像表示モジュールとが設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置及び座標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】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における座標入力装置を備えた座標入力システムの構成を示すものであって、座標入力装置の光学部材の構成を示す断面図である。
【図２】上記座標入力装置を備えた座標入力システムの構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は上記光学部材の全体構成を示す斜視図であり、（ｂ）は上記光学部材の一部を破断して示す斜視図である。
【図４】上記座標入力装置の発光ペンの構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、上記座標入力装置の検出原理を説明する斜視図であり、（ｂ）は、上記座標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６】本発明の実施の形態２における座標入力装置を備えた座標入力システムの構成を示すものであって、座標入力装置の光学部材の構成を示す断面図である。
【図７】上記座標入力装置における光学部材の表面に設けられた遮光部材の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態３における座標入力装置を備えた座標入力システムの構成を示すものであって、座標入力装置の光学部材の構成を示す断面図である。
【図９】上記座標入力装置における光学部材の表面に設けられた遮光部材の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における座標入力装置を備えた座標入力システムの構成を示す斜視図である。
【図１１】上記座標入力装置の撮像素子に撮像された線状像の構成を示す平面図である。
【図１２】従来の座標入力装置の構成を示す平面図である。
【図１３】（ａ）は従来の他の座標入力装置を備えた座標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）は座標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】
【００１９】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２０】
（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２に基づいて説明する。図２は、本実施の形態の座標入力システム１Ａの構成を示す斜視図である。
【００２１】
本実施の形態の座標入力システム１Ａは、図２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の前面側に重ねて設けられた座標入力装置３Ａとを備えている。
【００２２】
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。
【００２３】
上記座標入力システム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座標入力装置３Ａの導光板１０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。
【００２４】
（座標入力装置の構成）
次に、上記座標入力システム１Ａに備えられた座標入力装置３Ａの構成について、前記図２に基づいて説明する。
【００２５】
本実施の形態の座標入力装置３Ａは、図２に示すように、導光板１０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、検出手段としての検出部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、導光板１０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。
【００２６】
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、図２に示すように、液晶表示モジュール２の表示面側に重ねて配設されている。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、座標入力装置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。
【００２７】
導光板１０の液晶表示モジュール２とは反対側の表面が、発光ペン５０によってタッチされるタッチ面である。すなわち、導光板１０は座標入力装置３Ａの最表面に存在している。
【００２８】
導光板１０は、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。本実施の形態では、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、導光板１０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、耐環境性は、ともかく、撓みは検出精度を劣化させる。したがって、本実施の形態のように、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。
【００２９】
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。本実施の形態の光学部材４０の構成について、図１及び図３の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１は、上記光学部材４０の外形を示すものであって、図２のＡ−Ａ´線矢視断面図である。図３の（ａ）は光学部材４０の全体構成を示す斜視図であり、図３の（ｂ）は光学部材４０の一部を破断して示す斜視図である。
【００３０】
光学部材４０は、図１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４１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。
【００３１】
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４１を光学部材４０の接着面４２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側又は光学部材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。
【００３２】
しかし、その際、接着面４２に空気の層が生じることがある。この空気の層を逃がすことなく硬化させると、空気の層の部分のみ屈折率の異なる領域が形成される。その結果、導光板１０に入射された光が光学部材４０まで伝搬された後、空気の層が有する界面による反射や屈折率の差異により、伝搬光を意図した光路へ導くことができない。このため、入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなる。これを防ぐため、後述するように、光学部材４０に貫通孔４３を設けることが好ましい。
【００３３】
光学部材４０は、導光板１０と同じ屈折率を有する材料か又は導光板１０よりも高い屈折率を有する材料から構成されている。これにより、導光板１０の内部を伝搬した光が光学部材４０と導光板１０との境界面で反射して再び導光板１０の内部に戻ることを防ぎ、延いては、導光板１０からの光の取り出し効率を高めることができる。本実施の形態では、導光板１０がガラスによって構成されているため、光学部材４０は、ガラスよりも屈折率の高い高屈折率ガラス又はポリカーボネートから構成されている。これにより、導光板１０から効率的に光を取り出して、光学部材４０内部に入射させることができる。
【００３４】
尚、上述のように、本発明は導光板をガラス以外の材料から構成することができるので、例えば導光板がアクリルの場合には、同様に光学部材はアクリルや高屈折率ガラス、ポリカーボネートから構成することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、上述したように、光学部材４０は導光板１０よりも屈折率の高い材料によって構成されている。しかし、必ずしもこれに限らず、導光板１０の内部を伝搬した光が光学部材４０と導光板１０との境界面で反射して再び導光板１０の内部に戻ることがないように構成されていれば足りる。このため、光学部材４０は導光板１０と同じ屈折率を有する材料から構成されてもよい。
【００３６】
光学部材４０には、図１及び図３の（ａ）（ｂ）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１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（光路変換部）が施されていてもよい。
【００３７】
上記構成の光学部材４０では、図１に示すように、光学部材４０の内部を伝搬して切り欠き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。
【００３８】
ここで、前述したように、本実施の形態では、光学部材４０に貫通孔４３を設けることにより、光学部材４０と導光板１０の接着の際に接着面４２に空気の層が発生することを防止している。しかし、貫通孔４３が導光板１０及び光学部材４０を伝搬する光の進行を妨げてはならない。その理由は、貫通孔４３も入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなる要因となるためである。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、貫通孔４３を設ける位置を光が入射する点から光学部材４０の中心を通る線分の延長線上としている。換言すれば、貫通孔４３は、光学部材４０の切り欠き４４よりも導光板外周側に形成されている。
【００４０】
これにより、接着面４２への空気層の発生を防止し、かつ貫通孔４３の存在により光の進行を妨げることなく、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
【００４１】
尚、本実施の形態では、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、本実施の形態では、光学部材４０の形状が、図３の（ａ）（ｂ）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２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。本実施の形態では、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、可視光カットフィルタ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、可視光カットフィルタ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、座標入力装置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】
本実施の形態の発光ペン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、赤外光を出射する発光素子５２ａ、及び赤外光を発光ペン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】
本実施の形態の発光ペン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、光拡散材料を含有する樹脂から構成されている。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、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、座標入力装置３Ａの導光板１０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、導光板１０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導光板１０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１０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。光拡散部材５５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５５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５５の光出射面にコーティングする加工が挙げられる。
【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、本実施の形態では、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、赤外光を発する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からの赤外光は、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、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。発光ペン５０のペン先が導光板１０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１０に結合して、導光板１０の内部を伝搬する。発光ペン５０は、ペン先から赤外光を拡散放射するため、導光板１０に結合した光は、導光板１０の内部を拡散放射する。これにより、位置座標を精度よく求めることができる。
【００６０】
図２に示すように、導光板１０の内部を伝搬する赤外光（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】
（座標入力装置の座標検出原理）
上記構成を備えた座標入力装置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１及び図５の（ａ）（ｂ）に基づいて詳述する。図５の（ａ）は、座標入力装置３Ａの検出原理を説明する斜視図であり、図５の（ｂ）は、座標入力装置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１に示すように、発光ペン５０のペン先が座標入力装置３Ａのタッチ面である透明の導光板１０の表面に接触したとき、発光ペン５０から放射される赤外光の一部が屈折率Ｎ１の導光板１０内に入射する。この入射光のうち、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。そして、導光板１０と光学部材４０との界面に至ると、導光板１０を伝搬していた光は、屈折率Ｎ２（Ｎ２＞Ｎ１）の光学部材４０に入射する。
【００６３】
光学部材４０の内部においては、光学部材４０内の伝搬角θＰが、
ｓｉｎ（９０°−θＰ）＞１／Ｎ
に示す条件を満たす光束は、光学部材４０内に閉じ込められ、光学部材４０の表面及び裏面での反射を繰り返し、光学部材４０内を進行する。
【００６４】
結果として、発光ペン５０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１０内を伝搬し、その光束のうちの一部の伝搬光５ａ・５ｂ（図２参照）が、光学部材４０の円錐面状の切り欠き４４に導かれる。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。
【００６５】
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、可視光カットフィルタ２２・３２を通って、最後に撮像素子２３・３３に受光される。可視光カットフィルタ２２・３２は、発光ペン５０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。
【００６６】
次に、図５の（ａ）に示すように、発光ペン５０から発せられ、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５（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５の（ｂ）に示すように、線状像２７が形成される。
【００６７】
ここで、赤外線を照射している状態にある発光ペン５０のペン先が導光板１０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、赤外線を照射している状態にある発光ペン５０のペン先が導光板１０に接触して赤外光が導光板１０に結合すると、図２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５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。
【００６８】
図５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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
発光ペン５０の位置座標を以上の方法で求めるために、座標入力システム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は座標入力装置３Ａに設けることができる。
【００７５】
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。
【００７６】
以上のように、本実施の形態の座標入力システム１Ａは、導光板１０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。
【００７７】
また、本実施の形態の座標入力装置３Ａの構成によれば、導光板１０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、導光板１０のタッチ面が座標入力装置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、本実施の形態の座標入力システム１Ａの座標入力装置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。
【００７８】
また、本実施の形態の座標入力システム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、屋外や窓際に装置を置くことも可能である。
【００７９】
また、本実施の形態の座標入力システム１Ａの座標入力装置３Ａは、発光ペン５０の先端からの放射光を受光する撮像ユニット２０・３０が導光板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に結合しない構造になっている。この結果、導光板１０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１０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、座標入力装置３Ａ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。
【００８０】
また、本実施の形態では、発光ペン５０先から出射される光が、発光ペン５０先に設けた光拡散部材５５によって拡散する構成となっている。これにより、発光ペン５０の傾斜角度によることなく、十分な光量を導光板１０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。
【００８１】
尚、本実施の形態では、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。
【００８２】
また、本実施の形態では、１つの発光ペン５０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等すれば、導光板１０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。
【００８３】
このように、本実施の形態の座標入力装置３Ａは、表面に接触された被検出体としての発光ペン５０に基づく光を内部にて伝搬する導光板１０と、導光板１０を伝搬された後出射された伝搬光５ａ・５ｂ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の出力に基づいて、被検出体としての発光ペン５０における導光板１０の表面への接触位置の座標を求める検出手段としての検出部４とを備えている。そして、導光板１０と撮像ユニット２０・３０との間には、導光板１０の裏面から出射された伝搬光５ａ・５ｂを導光して撮像ユニット２０・３０に出射する光学部材４０が該導光板１０に接着剤４１にて接着されて配設されている。また、光学部材４０には、接着剤４１の空気を抜く通気孔としての貫通孔４３が形成されている。
【００８４】
上記の構成によれば、導光板１０と撮像ユニット２０・３０との間には、導光板１０の裏面から出射された伝搬光５ａ・５ｂを導光して撮像ユニット２０・３０に出射する光学部材４０が該導光板１０に接着剤４１にて接着されて配設されている。
【００８５】
これにより、導光板１０の角部に切り欠きを設ける必要がないので、導光板１０の製造加工が容易である。すなわち、導光板１０自体に伝搬光５ａ・５ｂを取り出すための構造を設けなくとも、導光板１０における互いに離れた複数の箇所から伝搬光５ａ・５ｂを取り出し、その取り出した光から導光板１０の上面への光入射位置の位置座標を検出することができる信頼性の高い座標入力装置３Ａ、及び該座標入力装置３Ａを備えた座標入力システム１Ａを提供することができる。
【００８６】
ここで、本実施の形態では、導光板１０から伝搬光５ａ・５ｂを取り出すため、導光板１０に光学部材４０を接着剤４１にて固定している。しかしながら、光学部材４０を導光板１０に接着する際に、光学部材４０と導光板１０との間に空気の層が生じ、その空気の層を逃がすことなく硬化させると、空気の層の部分のみ屈折率の異なる領域が形成される。そのため、導光板１０に入射された光が光学部材４０まで伝搬された後、空気の層が有する界面による反射や屈折率の差異により、伝搬光５ａ・５ｂを意図した光路へ導くことができず、その結果、入射位置の位置座標を正しく検出することができなくなる。
【００８７】
そこで、本実施の形態では、光学部材４０には、接着剤４１の空気を抜く貫通孔４３が形成されている。通気孔は、本実施の形態のように、例えば、光学部材４０の表面から裏面に貫通する貫通孔４３として形成される。或いは、例えば、光学部材４０の表面から側面に貫通する貫通孔として形成したり、光学部材４０の表面から切り欠き４４の内側に貫通する貫通孔として形成したりすることが可能である。
【００８８】
この結果、接着剤４１の空気の層の発生を防止し、導光板１０と光学部材４０との界面における光路の乱れを防止することにより、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
【００８９】
したがって、導光板１０の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置３Ａを提供することができる。
【００９０】
また、接着面４２の空気残留防止により、製造時の歩留まりを向上することができる。さらに、接着時に導光板１０に対して垂直に光学部材４０を貼付するだけでよく、特殊な治具を必要としない。
【００９１】
また、本実施の形態における座標入力装置３Ａは、光学部材４０には、導光板１０の裏面から出射された伝搬光５ａ・５ｂを導光して撮像ユニット２０・３０に出射する傾斜面を有する凹部としての切り欠き４４が該光学部材４０の導光板側表面に形成されていると共に、光学部材４０に形成された貫通孔４３は、切り欠き４４よりも導光板外周側に形成されていることが好ましい。
【００９２】
これにより、導光板１０の裏面から出射された伝搬光５ａ・５ｂは、光学部材４０の内部に入射され、該内部において導光された後、切り欠き４４の傾斜面にて反射されて撮像ユニット２０・３０に向けて出射することができる。
【００９３】
ここで、光学部材４０の内部において導光する光の光路中に貫通孔４３が存在した場合には、該導光する光が、貫通孔４３にて乱されることになる。
【００９４】
これに対して、本実施の形態では、光学部材４０に形成された貫通孔４３は、切り欠き４４よりも導光板外周側に形成されているので、貫通孔４３は、光学部材４０の内部において導光する光の光路とは、切り欠き４４を挟んで反対側の位置に存在している。
【００９５】
したがって、貫通孔４３が光学部材４０の内部において導光する光の光路に悪影響を与えることがなく、その結果、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
【００９６】
また、本実施の形態の座標入力システム１Ａでは、座標入力装置３Ａと、該座標入力装置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。
【００９７】
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。
【００９８】
尚、本発明は、上記の実施の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。例えば、上記実施の形態では、被検出体は、光を発する発光ペン５０を例示して説明した。
【００９９】
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、本発明の光学部材４０に通気孔としての貫通孔４３を形成した座標入力装置３Ａ及び座標入力システム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。
【０１００】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図６及び図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態の座標入力装置３Ｂを備えた座標入力システム１Ｂは、前記実施の形態１の座標入力装置３Ａを備えた座標入力システム１Ａの構成に加えて、図６に示すように、導光板１０と光学部材４０との間に遮光部材６０を配置している点が異なっている。
【０１０２】
本実施の形態の座標入力装置３Ｂを備えた座標入力システム１Ｂの構成について、図６及び図７に基づいて説明する。図６は、本実施の形態の座標入力システム１Ｂにおける座標入力装置３Ｂの構成を示す断面図である。図７は、本実施の形態の座標入力システム１Ｂにおける座標入力装置３Ｂの光学部材４０の表面に設けられた遮光部材６０の構成を示す斜視図である。
【０１０３】
本実施の形態の形態の座標入力システム１Ｂにおける座標入力装置３Ｂは、図６に示すように、導光板１０と光学部材４０との間に遮光部材６０が設けられている。そして、本実施の形態では、遮光部材６０には、光学部材４０における円錐にてなる切り欠き４４の外周円と同じ位置に、図７にも示すように、同心の接着剤浸み込み防止用溝としての同周円溝６１を形成している。
【０１０４】
尚、それ以外の構成については、前記実施の形態１にて説明した座標入力装置３Ａを備えた座標入力システム１Ａの構成と同じであるので、その説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態の座標入力装置３Ｂ及び座標入力システム１Ｂでは、上述のように、導光板１０と光学部材４０との間に遮光部材６０が設けられているので、意図しない外光を排除することができる。この結果、位置座標検出の精度を向上することができる。
【０１０６】
また、遮光部材６０には同周円溝６１が形成されているので、接着剤４１の拡がりを同周円溝６１にて抑制することができる。その結果、切り欠き４４に接着剤４１が付着することによる位置座標検出の精度低下を防止することができる。
【０１０７】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図８及び図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０８】
本実施の形態の座標入力装置３Ｃを備えた座標入力システム１Ｃは、前記実施の形態２の座標入力装置３Ｂを備えた座標入力システム１Ｂの構成に加えて、図８に示すように、光学部材４０の上面に段差４５を設けている点が異なっている。
【０１０９】
本実施の形態の座標入力装置３Ｃを備えた座標入力システム１Ｃの構成について、図８及び図９に基づいて説明する。図８は、本実施の形態の座標入力システム１Ｃにおける座標入力装置３Ｃの構成を示す断面図である。図９は、本実施の形態の座標入力システム１Ｂにおける座標入力装置３Ｂの遮光部材６０の構成を示す斜視図である。
【０１１０】
本実施の形態の形態の座標入力システム１Ｃにおける座標入力装置３Ｃは、図８に示すように、光学部材４０における接着面４２側の外周縁部に段差４５を設けている。したがって、光学部材４０の接着面４２は、凹部となっている。
【０１１１】
このように、本実施の形態の座標入力装置３Ｃを備えた座標入力システム１Ｃでは、光学部材４０における接着面４２側の外周縁部に段差４５が設けられている。この結果、段差４５の高さに応じて接着剤４１の厚みを制御することができる。また、接着剤４１を段差４５内に閉じ込めることができるので、接着剤４１が切り欠き４４に漏れるのを防ぐことができる。したがって、位置座標検出の信頼性確保と、生産時の歩留まり向上に寄与することが可能となる。
【０１１２】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について図１０及び図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
本実施の形態の座標入力装置Ｄを備えた座標入力システム１Ｄは、前記実施の形態１の座標入力システム１Ａを備えた座標入力システム１Ａの構成に加えて、図１０に示すように、２つの発光ペン５０Ａ・５０Ｂを同時に検出できるようになっている点が異なっている。
【０１１４】
本実施の形態の座標入力装置３Ｄを備えた座標入力システム１Ｄの構成について、図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は、本実施の形態の座標入力システム１Ｄにおける座標入力装置３Ｄの構成を示す斜視図である。図１１は、本実施の形態の座標入力システム１Ｄにおける座標入力装置３Ｄの撮像素子２３・３３に撮像された線状像２５の構成を示す平面図である。
【０１１５】
本実施の形態の形態の座標入力システム１Ｄにおける座標入力装置３Ｄは、図１０に示すように、２つの発光ペン５０Ａ・５０Ｂを同時に検出できるようになっている。
【０１１６】
このような効果をえるために、まず、本実施の形態では、発光ペン５０Ａ・５０Ｂの発光素子５２ａは、それぞれは異なる波長の光を発光するようになっている。
【０１１７】
また、本実施の形態では、撮像ユニット２０・３０の可視光カットフィルタ２２・３２は、図１１に示すように、発光ペン５０Ａからの第１伝搬光Ｌ１の波長に対応した第１フィルタＦ１と、発光ペン５０Ｂからの第２伝搬光Ｌ２の波長に対応した第２フィルタＦ２とが線状に出射された、第１伝搬光Ｌ１及び第２伝搬光Ｌ２の出射光をそれぞれ横切るように積層して配設されたフィルタ２２Ａ・３２Ａとなっている。これら第１フィルタＦ１と第２フィルタＦ２とは、連続して一体に設けられている。
【０１１８】
この結果、撮像素子２３・３３においては、図１１に示すように、発光ペン５０Ａから発せられた光は、第１伝搬光Ｌ１の出射光における線状の像２５Ａとなって現れる。また、発光ペン５０Ｂから発せられた光は、第２伝搬光Ｌ２の出射光における線状の像２５Ｂとなって現れる。両者は、２本の平行線の像が平行線として現れる。また、その２本の線は、第１フィルタＦ１と第２フィルタＦ２とのそれぞれの通過に対応して、千鳥状に現れる。
【０１１９】
したがって、仮に、１つの撮像素子２３の視線方向に発光ペン５０Ａ・５０Ｂが２本並んだ場合、その撮像素子２３では、撮像素子２３から見て手前に位置する発光ペン５０Ａから発せられた光、及び撮像素子２３から見て奥に位置する発光ペン５０Ｂから発せられた光は、図１１に示すように、それぞれ、同時かつ同一線上に、分割された線状の像２５Ａ・２５Ｂとなって現れる。他の撮像素子３３においても同様である。
【０１２０】
それゆえ、それぞれの撮像素子２３・３３にて発光ペン５０Ａ・５０Ｂにおける、該撮像素子２３・３３間の一辺とその両角を求めることができ、三角測量法にて、発光ペン５０Ａ・５０Ｂにおける該ペンが接触した導光板１０上の位置の平面座標を検出することができる。
【０１２１】
このように、本実施の形態の座標入力装置３Ｄでは、導光板１０と、導光板１０内を伝搬する伝搬光を受光する受光部としての撮像ユニット２０・３０と、導光板１０の表面に被検出体としての発光ペン５０Ａ・５０Ｂを接触したときの該接触に基づく伝搬光を検知した撮像ユニット２０・３０の出力に基づいて、発光ペン５０Ａ・５０Ｂにおける導光板１０の表面への接触位置の座標を求める検出手段としての検出部４とを備えている。そして、本実施の形態では、被検出体は、少なくとも２つの第１被検出体としての発光ペン５０Ａと第２被検出体としての発光ペン５０Ｂとからなっている。また、発光ペン５０Ａの接触に基づく第１伝搬光Ｌ１と発光ペン５０Ｂの接触に基づく第２伝搬光Ｌ２とは互いに波長が異なっている。さらに、導光板１０には、第１伝搬光Ｌ１又は第２伝搬光Ｌ２を２つの撮像ユニット２０・３０へそれぞれ線状に出射する光路変換部として光学部材４０の切り欠き４４の傾斜面が設けられ、導光板１０と各撮像ユニット２０・３０との光路間には、第１伝搬光Ｌ１の波長に対応した第１フィルタＦ１と第２伝搬光Ｌ２の波長に対応した第２フィルタＦ２とが、線状に出射された、第１伝搬光Ｌ１及び第２伝搬光Ｌ２の出射光をそれぞれ横切らせるように並べて配設されている。
【０１２２】
これにより、２種類の発光ペン５０Ａ・５０Ｂを同時に使用する場合に、互いの発光ペン５０Ａ・５０Ｂの影響を受けずに、各発光ペン５０Ａ・５０Ｂの識別を簡易かつ確実に行い、コストの増大を回避する座標入力装置３Ｄ及び座標入力システム１Ｄを提供することができる。
【０１２３】
尚、本発明は、上記の実施の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。例えば、上記実施の形態では、複数の被検出体として、いずれも光を発する２種類の発光ペン５０Ａ・５０Ｂを同時に使用する場合を例示して説明した。
【０１２４】
しかしながら、本発明では、被検出体は、光を発する２種類の発光ペン５０Ａ・５０Ｂを同時に使用する場合に限らず、２種類の指及び手を含む非発光被検出体を同時に使用する場合、又は光を発する発光ペン５０と非発光被検出体とを同時に使用する場合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。また、照明光源の発光波長と、発光ペン５０の発光波長とを異ならせておく。これによって、本発明の光学部材４０に通気孔としての貫通孔４３を形成した座標入力装置３Ｄ及び座標入力システム１Ｄを、２種類の指及び手を含む非発光被検出体を同時に使用する場合、又は光を発する発光ペン５０と非発光被検出体とを同時に使用する場合に適用することが可能となる。
【０１２５】
〔まとめ〕
本発明の態様１における座標入力装置３Ａ〜３Ｄは、表面に接触された被検出体（発光ペン５０・５０Ａ・５０Ｂ）に基づく光を内部にて伝搬する導光板１０と、上記導光板１０を伝搬された後出射された伝搬光（伝搬光５ａ・５ｂ・第１伝搬光Ｌ１・第２伝搬光Ｌ２）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）の出力に基づいて、上記被検出体（発光ペン５０・５０Ａ・５０Ｂ）における導光板１０の表面への接触位置の座標を求める検出手段（検出部４）とを備えた座標入力装置において、上記導光板１０と上記受光部（撮像ユニット２０・３０）との間には、上記導光板１０の裏面から出射された上記伝搬光（伝搬光５ａ・５ｂ・第１伝搬光Ｌ１・第２伝搬光Ｌ２）を導光して上記受光部（撮像ユニット２０・３０）に出射する光学部材４０が該導光板１０に接着剤４１にて接着されて配設されていると共に、上記光学部材４０には、上記接着剤４１の空気を抜く通気孔（貫通孔４３）が形成されていることを特徴としている。尚、表面に接触された被検出体とは、被検出体が導光板に直接接触する場合に限らず、静電的方法の場合には、被検出体が導光板の座標入力領域に接近する場合も含む。
【０１２６】
上記の発明によれば、導光板と受光部との間には、導光板の裏面から出射された伝搬光を導光して受光部に出射する光学部材が該導光板に接着剤にて接着されて配設されている。
【０１２７】
これにより、導光板の角部に切り欠きを設ける必要がないので、導光板の製造加工が容易である。
【０１２８】
また、本発明では、光学部材には、接着剤の空気を抜く通気孔が形成されている。この結果、接着剤の空気の層の発生を防止し、導光板と光学部材との界面における光路の乱れを防止することにより、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
【０１２９】
したがって、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置を提供することができる。
【０１３０】
本発明の態様２における座標入力装置３Ａ〜３Ｄは、態様１における座標入力装置において、前記光学部材４０には、前記導光板１０の裏面から出射された伝搬光（伝搬光５ａ・５ｂ・第１伝搬光Ｌ１・第２伝搬光Ｌ２）を導光して上記受光部（撮像ユニット２０・３０）に出射する傾斜面を有する凹部（切り欠き４４）が該光学部材４０の導光板側表面に形成されていると共に、前記光学部材４０に形成された通気孔（貫通孔４３）は、上記凹部（切り欠き４４）よりも導光板外周側に形成されていることが好ましい。
【０１３１】
また、本発明では、光学部材に形成された通気孔は、凹部よりも導光板外周側に形成されているので、通気孔は、光学部材の内部において導光する光の光路とは、凹部を挟んで反対側の位置に存在している。
【０１３２】
したがって、通気孔が光学部材の内部において導光する光の光路に悪影響を与えることがなく、その結果、高精度な位置座標検出に寄与することができる。
【０１３３】
本発明の態様３における座標入力装置３Ｂ・３Ｃは、態様２における座標入力装置において、前記光学部材４０と前記導光板１０との間には、上記導光板１０から光学部材４０に入射された伝搬光（伝搬光５ａ・５ｂ・第１伝搬光Ｌ１・第２伝搬光Ｌ２）以外の外光を遮光する遮光部材６０が配設されていることが好ましい。
【０１３４】
これにより、光学部材と導光板との間に、導光板から光学部材に入射された伝搬光以外の外光を遮光する遮光部材を配設することによって、外光が遮光される。
【０１３５】
したがって、受光部が外光に影響を与えることが無いので、受光部の検出精度が低下することがない。
【０１３６】
本発明の態様４における座標入力装置３Ｂ・３Ｃは、態様３における座標入力装置において、前記遮光部材６０には、前記光学部材側の面に、該光学部材４０の凹部（切り欠き４４）への接着剤４１の浸み込みを防止する接着剤浸み込み防止用溝（同周円溝６１）が形成されていることが好ましい。
【０１３７】
すなわち、導光板と光学部材とを接着している接着剤が、光学部材の凹部の傾斜面等の光路変換部に浸入すると、光路変換部での反射方向が変わるので、受光部での検出に悪影響を与える。
【０１３８】
これに対して、本発明では、前記遮光部材には、前記光学部材側の面に、該光学部材の凹部への接着剤４１の浸み込みを防止する接着剤浸み込み防止用溝が形成されている。これにより、導光板と光学部材とが遮光部材を介して接着剤にて接着されている場合に、光学部材の表面に塗布された接着剤が、遮光部材に形成された接着剤浸み込み防止用溝に浸み込み、それ以上の例えば凹部の傾斜面等の光路変換部に入り込むことが無い。
【０１３９】
したがって、受光部の検出精度が低下することがない。
【０１４０】
本発明の態様５における座標入力システム１Ａ〜１Ｄは、態様１〜４のいずれか１の座標入力装置３Ａ〜３Ｄと、上記座標入力装置３Ａ〜３Ｄの裏面に設けられた画像表示モジュールとが設けられていることを特徴としている。
【０１４１】
上記の発明によれば、座標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、検知手段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。
【０１４２】
また、本発明では、導光板の角部に切り欠きを設けることなく、入力座標を正しく検出し得る座標入力装置を備えた座標入力システムを提供することができる。
【０１４３】
尚、本発明は、上述した各実施の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、異なる実施の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の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】
【０１４４】
本発明は、発光ペン又は指等の被検出体を用いて該被検出体の座標位置を求める座標入力装置及び座標入力システムに利用することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１Ａ        座標入力システム
１Ｂ        座標入力システム
１Ｃ        座標入力システム
１Ｄ        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）
３Ａ        座標入力装置
３Ｂ        座標入力装置
３Ｃ        座標入力装置
３Ｄ        座標入力装置
４          検出部
５ａ・５ｂ  伝搬光
１０          導光板
２０          撮像ユニット（受光部）
２１          レンズ
２２          可視光カットフィルタ
２２Ａ        フィルタ
２３          撮像素子
２５          線状像
２６          扇形状
２７          線状像
２８          中心
３０          撮像ユニット（受光部）
３１          レンズ
３２          可視光カットフィルタ
３３          撮像素子
４０          光学部材
４１          接着剤
４２          接着面
４３          貫通孔（通気孔）
４４          切り欠き（凹部）
４５          段差
５０          発光ペン（被検出体）
５０Ａ        発光ペン（被検出体）
５０Ｂ        発光ペン（被検出体）
５１          筐体
５２          発光部
５２ａ        発光素子
５２ｂ        導光部材
６０          遮光部材
６１          同周円溝（接着剤浸み込み防止用溝）
Ｆ１        第１フィルタ
Ｆ２        第２フィルタ
Ｌ          間隔
Ｌ１        第１伝搬光
Ｌ２        第２伝搬光
Ｐ１・Ｐ２    位置
【図１】
2016021118.tif 000003
【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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