具有發(fā)光部的操作部件和具備該操作部件的輸入系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種操作部件，其具有發(fā)光部，不被輸入裝置誤識別。本發(fā)明的一方式的操作部件是發(fā)出光的筆，該筆具有發(fā)光部，且在光出射位置具有使從發(fā)光部發(fā)出的光擴散的擴散部件。
【專利說明】具有發(fā)光部的操作部件和具備該操作部件的輸入系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有發(fā)光部的操作部件和具備該操作部件的輸入系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知將觸摸筆、手寫筆等棒狀的操作部件(以下記載為筆)和接收該筆的坐標(biāo)輸入的小平板、觸摸面板等坐標(biāo)輸入裝置(位置檢測裝置)組合的輸入系統(tǒng)。使筆接近或者接觸坐標(biāo)輸入裝置的坐標(biāo)輸入?yún)^(qū)域，坐標(biāo)輸入裝置求出筆接近或者接觸(以下記載為觸摸)的位置的坐標(biāo)。所求出的坐標(biāo)用于在例如與坐標(biāo)輸入裝置分體的液晶顯示器、或者與坐標(biāo)輸入裝置一體層疊的液晶面板等的顯示畫面上顯示點圖像、直線圖像等圖像等。
[0003]如圖6所示，專利文獻I所公開的坐標(biāo)輸入裝置具備:觸摸面板101 ;光學(xué)單元102LU02R，其檢測專用筆106對觸摸面板101進行觸摸；以及系統(tǒng)控制部104，其輸入光學(xué)單元102LU02R的檢測信號，算出被觸摸的點(觸摸點)。利用系統(tǒng)控制部104算出的坐標(biāo)通過接口部105被輸入到個人計算機108。而且，該坐標(biāo)輸入裝置具備專用筆接收部107，專用筆接收部107接收專用筆106發(fā)出的光并輸入到系統(tǒng)控制部104。專用筆106具備:未圖示的電池；控制部，其通過與電池接觸而被提供電力，使LED(Light Emitting Diode:發(fā)光二極管)點亮；以及電池接觸板，其具有彈性，使該電池和該控制部接觸或者分離。電池接觸板在筆尖被按壓時被壓入到筆內(nèi)部，使電池和控制部接觸。此時，LED點亮，點亮的光信號通過圖6所示的專用筆接收部107以無線或者有線接收。專用筆106成為僅在筆尖被按壓時產(chǎn)生光信號的構(gòu)成。
[0004]上述的專利文獻I并不是基于專用筆發(fā)出的光檢測位置坐標(biāo)。即，專利文獻I的專用筆的光僅僅用于探測專用筆以觸摸面狀存在，并不是基于該光求得專用筆的位置。與此相對，專利文獻2對基于發(fā)出的光檢測位置坐標(biāo)的位置檢測裝置進行了公開。
[0005]具體地，如圖7所示，專利文獻2所公開的位置檢測裝置在內(nèi)部配置有:板狀的導(dǎo)光體1101，其中相互隔開距離地平行配置有多個內(nèi)部吸收光的板狀的光學(xué)吸收體或者遮蔽光的光學(xué)遮蔽體1102 ;光檢測單元1103，其在與板狀的光學(xué)吸收體或者光學(xué)遮蔽體垂直的導(dǎo)光體端面檢測光，在使發(fā)出光的被測定物1104(例如筆)接觸上述導(dǎo)光體表面時，由上述光檢測單元接收在上述導(dǎo)光體內(nèi)在與板狀的光學(xué)吸收體或者光學(xué)遮蔽體平行的方向全反射傳播的光，檢測被檢測物的位置。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻_7] 專利文獻
[0008]專利文獻1:特開2003 — 99199號公報(2003年4月4日公開)
[0009]專利文獻2:特開2004 — 338168號公報(2004年12月2日公開)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]在上述的專利文獻2的位置檢測裝置中，發(fā)出光的被測定物1104(例如筆)成為朝向?qū)Ч怏w1101發(fā)出不輻射擴散的光(具有指向性的光)的構(gòu)成。但是，在這樣使用不輻射擴散的光的情況下，有根據(jù)被測定物1104(例如筆)的傾斜角度，與導(dǎo)光板耦合的光量大幅增減的問題。因此，有時不能檢測光信號或者不能正確檢測。這在專利文獻I中也可以說是同樣的情況。即，從專利文獻I的專用筆發(fā)出的光也是不輻射擴散的光(具有指向性的光)，因此有筆的傾斜角度對檢測精度帶來影響的擔(dān)心。
[0012]用于解決問題的方案
[0013]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供將由設(shè)于輸入裝置的攝像元件接收的光出射且不被誤識別的操作部件和具備該操作部件的輸入系統(tǒng)。
[0014]因此，為了解決上述問題，本發(fā)明的操作部件
[0015]出射由設(shè)于輸入裝置的攝像元件接收的光，其特征在于，具有發(fā)光部，且在光出射位置具有擴散部件，上述擴散部件使從該發(fā)光部發(fā)出的光擴散。
[0016]根據(jù)上述構(gòu)成，作為操作部件能列舉例如發(fā)光筆，但是通過在其光出射位置配設(shè)使光擴散的擴散部件，能從操作部件提供擴散光。因此，與如現(xiàn)有構(gòu)成那樣提供不擴散的光相比，能實現(xiàn)被攝像元件接收的光的光量不依賴于操作部件的傾斜角度的狀況。
[0017]例如，在輸入裝置的表面設(shè)置導(dǎo)光部件，使操作部件接近或者接觸導(dǎo)光部件，由此通過由攝像元件接收使光耦合到導(dǎo)光部件而傳播的光從而求得操作部件的接近或者接觸的二維位置坐標(biāo)，在該情況下，根據(jù)上述構(gòu)成，能避免如下情況:根據(jù)操作部件的傾斜角度使耦合到導(dǎo)光部件的光量大幅增減。
[0018]因此，根據(jù)上述構(gòu)成，能有助于位置坐標(biāo)的準(zhǔn)確的檢測。
[0019]另外，本發(fā)明的操作部件的一方式除了上述的構(gòu)成之外，
[0020]優(yōu)選上述擴散部件包含樹脂，上述樹脂含有光擴散材料。
[0021]根據(jù)上述構(gòu)成，能有效地擴散光。
[0022]另外，本發(fā)明的操作部件的一方式除了上述的構(gòu)成之外，
[0023]優(yōu)選上述擴散部件具有彈性，且用于接觸上述輸入裝置的表面。
[0024]根據(jù)上述構(gòu)成，成為使具有彈性的擴散部件接觸輸入裝置的表面的構(gòu)成，由此擴散部件通過接觸而受到按壓，接觸面積擴大。因此，能有效地使出射的擴散光耦合到輸入裝置的表面。因此，例如，在輸入裝置中設(shè)置導(dǎo)光部件，由攝像元件接收使光耦合到導(dǎo)光部件而傳播的光，由此求得操作部件的接觸的二維位置坐標(biāo)，在該情況下，能使更多的光耦合到導(dǎo)光部件而傳播。
[0025]另外，本發(fā)明的操作部件的一方式除了上述的構(gòu)成之外，
[0026]優(yōu)選上述擴散部件至少在與上述輸入裝置相對的部分具有曲面，直徑是2.5?
5.5mmο
[0027]根據(jù)上述構(gòu)成，能維持?jǐn)U散，通過順暢的書寫，精度良好地求得位置坐標(biāo)。
[0028]另外，本發(fā)明的操作部件的一方式除了上述的構(gòu)成之外，
[0029]優(yōu)選上述擴散部件在其表面具有耐磨性。
[0030]根據(jù)上述構(gòu)成，能維持?jǐn)U散，通過順暢的書寫，精度良好地求得位置坐標(biāo)。
[0031]另外，本發(fā)明的操作部件的一方式除了上述的構(gòu)成之外，
[0032]優(yōu)選上述擴散部件至少在與上述輸入裝置相對的部分的表面形成有凹凸。
[0033]根據(jù)上述構(gòu)成，能維持?jǐn)U散，通過順暢的書寫，精度良好地求得位置坐標(biāo)。[0034]另外，本發(fā)明的操作部件的一方式除了上述的構(gòu)成之外，
[0035]優(yōu)選上述擴散部件構(gòu)成為相對于上述操作部件能裝卸。
[0036]根據(jù)上述構(gòu)成，擴散部件構(gòu)成為相對于操作部件能裝卸，因此即使是擴散部件由于某種原因損壞的情況(包含隨時間劣化)，也僅僅更換擴散部件即能繼續(xù)操作部件的使用。與連操作部件一起更換的構(gòu)成相比，能以低成本繼續(xù)使用。
[0037]另外，為了解決上述問題，本發(fā)明的輸入系統(tǒng)
[0038]具備:輸入裝置，其具有攝像元件；以及操作部件，其出射由該攝像元件接收的光，使用通過接收該光而從該攝像元件得到的圖像，求得位于該輸入裝置上或者上方的該操作部件的二維位置坐標(biāo)，其特征在于，
[0039]上述操作部件具有發(fā)光部，且在光出射位置具有使從該發(fā)光部發(fā)出的光擴散的擴散部件。
[0040]根據(jù)上述構(gòu)成，作為操作部件能列舉例如發(fā)光筆，但是通過在其光出射位置配設(shè)使光擴散的擴散部件，能從操作部件提供擴散光。因此，與如現(xiàn)有構(gòu)成那樣提供不擴散的光相比，能實現(xiàn)被攝像元件接收的光的光量不依賴于操作部件的傾斜角度的狀況。
[0041]例如，在輸入裝置的表面設(shè)置導(dǎo)光部件，使操作部件接近或者接觸導(dǎo)光部件，由此通過由攝像元件接收使光耦合到導(dǎo)光部件而傳播的光從而求得操作部件的接近或者接觸的二維位置坐標(biāo)，在該情況下，根據(jù)上述構(gòu)成，能避免如下情況:根據(jù)操作部件的傾斜角度使耦合到導(dǎo)光部件的光量大幅增減。
[0042]因此，根據(jù)上述構(gòu)成，能有助于位置坐標(biāo)的準(zhǔn)確的檢測。
[0043]發(fā)明效果
[0044]如上所述，本發(fā)明的操作部件和具備該操作部件的輸入系統(tǒng)能有助于實現(xiàn)準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是示出本發(fā)明的一實施方式的輸入系統(tǒng)的構(gòu)成的立體圖。
[0046]圖2是圖1所示的切斷線A — A’的向視截面圖。
[0047]圖3是示出本發(fā)明的一實施方式的輸入系統(tǒng)的筆的構(gòu)成的圖。
[0048]圖4是在本發(fā)明的一實施方式的輸入系統(tǒng)的筆輸入裝置所具備的攝像元件中取得的取得圖像的圖。
[0049]圖5是示出本發(fā)明的其他的實施方式的輸入系統(tǒng)的構(gòu)成的立體圖。
[0050]圖6是現(xiàn)有構(gòu)成的圖。
[0051]圖7是現(xiàn)有構(gòu)成的圖。
【具體實施方式】
[0052]〔實施方式I〕
[0053]參照圖1?圖4對本發(fā)明的輸入系統(tǒng)的一實施方式進行說明。
[0054]圖1是示出本實施方式的輸入系統(tǒng)的構(gòu)成的立體圖，圖2是圖1所示的切斷線A —A’的向視截面圖。
[0055](輸入系統(tǒng)的構(gòu)成)[0056]如圖1所示，本實施方式的輸入系統(tǒng)50具備筆輸入裝置40(坐標(biāo)輸入裝置)和筆3 (操作部件)，當(dāng)筆3觸摸(接觸)作為筆輸入裝置40的表面的觸摸面(上表面)時，能求得觸摸面上的觸摸位置坐標(biāo)。
[0057]?筆輸入裝置40
[0058]如圖1所示，筆輸入裝置40具有:液晶顯示面板2(圖像顯示面板)；四邊形的透明導(dǎo)光板I (導(dǎo)光部件)，其重疊配置于液晶顯示面板2的顯示面?zhèn)?；以及攝像單元10、20 (探測單元)，其分別配設(shè)于透明導(dǎo)光板I的某一邊的兩端。
[0059]液晶顯不面板2在一對基板間夾持液晶層,各基板至少設(shè)有用于通過電壓施加改變該液晶層的液晶分子的取向的各種電極。并且，通過電壓施加使液晶分子的取向變化，由此調(diào)整透射過各像素的液晶層的光的透射量，進行期望的顯示。液晶顯示面板2的構(gòu)成能使用現(xiàn)有公知的液晶顯示面板。
[0060]透明導(dǎo)光板I是包含透光性材料的一片平板。如圖1所示，重疊配設(shè)于液晶顯示面板2的顯示面?zhèn)取Ｍ该鲗?dǎo)光板I的大小能構(gòu)成為與液晶顯示面板大致相同。在本實施方式中，如圖1所示，配設(shè)攝像單元10、20的一邊側(cè)構(gòu)成為大于液晶顯示面板2。由此，能將攝像單元10、20的至少一部分配設(shè)于透明導(dǎo)光板I的背面?zhèn)?。由此，抑制筆輸入裝置40的沿著觸摸面擴展的方向的尺寸的大型化，有助于小型尺寸的實現(xiàn)。 [0061]透明導(dǎo)光板I的與液晶顯示面板2相反一側(cè)的表面是筆3觸摸的觸摸面。
[0062]另外，透明導(dǎo)光板I中的配設(shè)攝像單元10、20的端部(角)分別設(shè)有凹型的圓錐面狀的切口 Ia(光路轉(zhuǎn)換部)。該切口 Ia的圓錐面和透明導(dǎo)光板I背面所成的角度(圖2所示的Y)是45度以下，可選擇30度、45度。對圓錐面狀的切口 Ia實施鏡面涂層6(光路轉(zhuǎn)換部)。由此，如圖2所示，利用切口 Ia使在透明導(dǎo)光板I的內(nèi)部傳播并到達切口 Ia的光的光路朝向透明導(dǎo)光板I的下方、即透明導(dǎo)光板I的背面變化。此外，即使沒有鏡面涂層6，也能利用切口 Ia的圓錐面使光路向透明導(dǎo)光板I的下方變化。即，透明導(dǎo)光板I不必是完整的四邊形，如上所述，可以是角被切掉或者角被實施了 R加工等的實質(zhì)性四邊形。
[0063]透明導(dǎo)光板I的厚度主要使用I~3_。作為透明導(dǎo)光板I的材料可使用例如丙烯酸樹脂，也可以是聚碳酸酯、玻璃。另外，透明導(dǎo)光板I的厚度主要使用I~3mm，但是也可以比這厚。另外，透明導(dǎo)光板I的尺寸(觸摸面的尺寸)能設(shè)為約Im見方，但是并不限于此。
[0064]攝像單元10、20配置于透明導(dǎo)光板I的圓錐面狀的切口 Ia的正下方。即，攝像單元10、20配設(shè)于透明導(dǎo)光板I的端部的相互分離的兩個部位。另外，攝像單元10、20沒有比透明導(dǎo)光板I的觸摸面更向上方突出。攝像單元10具有透鏡11、可見光截止濾光片12以及攝像元件13。另外，攝像單元20也同樣具有透鏡21、可見光截止濾光片22以及攝像元件23。攝像單元10、20連接到透明導(dǎo)光板1，成為不在透明導(dǎo)光板I中傳播的光不耦合到攝像元件13、23的結(jié)構(gòu)。
[0065]此外，在本實施方式中，切口 Ia構(gòu)成為圓錐面狀，但是本發(fā)明并不限于此，也可以構(gòu)成為多棱面狀。
[0066]?筆 3
[0067]另一方面，與筆輸入裝置40對應(yīng)的筆3是被稱為所謂的觸摸筆、手寫筆的操作部件。關(guān)于筆3的詳情，使用圖3進行說明。[0068]圖3是示出筆3的構(gòu)成的圖，為了說明便利，將殼體的一部分卸下，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)露出。筆3在成為外形的殼體35的內(nèi)部容納有:發(fā)光部30，其具有出射紅外光的發(fā)光元件31和將該紅外光向筆3的尖端引導(dǎo)的導(dǎo)光部件32 ；電源裝置33 ；以及控制裝置34。并且，作為本實施方式的筆3的特征性構(gòu)成有如下方面:成為在筆3的尖端配置有發(fā)光部30的構(gòu)成，并且在其光出射側(cè)安裝使光擴散的光擴散部件36。
[0069]該光擴散部件36包含樹脂，上述樹脂含有光擴散材料。作為上述光擴散材料能使用玻璃珠。另外，作為上述樹脂，能使用氟樹脂(作為具體例是聚四氟乙烯)、硅橡膠，優(yōu)選構(gòu)成為具有彈性。通過使用彈性材料，在使筆3的尖端、即光擴散部件36接觸筆輸入裝置40的透明導(dǎo)光板I而使用的情況下，不會損傷透明導(dǎo)光板I表面，且由于接觸，接觸部分稍微變形，能增大與透明導(dǎo)光板I表面的接觸面積，所以能增多耦合到透明導(dǎo)光板I表面的光量。
[0070]如圖3所示，光擴散部件36的光出射面具有曲面。即，光擴散部件36是大致半球體，直徑是2.5?5.5mm。當(dāng)直徑小于2.5時,有可能不能形成充分?jǐn)U散的光,且在使光擴散部件36接觸筆輸入裝置40的透明導(dǎo)光板I使用的情況下，有可能能確保充分的接觸面積的光與透明導(dǎo)光板I表面不充分地稱合。另外，在直徑超過5.5mm的情況下,擴散光過于分散，有可能難以進行準(zhǔn)確的位置檢測，且在使光擴散部件36接觸筆輸入裝置40的透明導(dǎo)光板I的情況下接觸面積過寬，所以摩擦阻力過大，有可能有損操作性。因此，如果將直徑設(shè)為2.5?5.5mm，能使光擴散，并且能精度良好地檢測位置坐標(biāo)，而且能實現(xiàn)順暢的書寫(觸覺)。此外，該曲面不必包括均勻的曲率，可以在成為筆3的最尖端部的區(qū)域和包圍其的區(qū)域使曲率不同。
[0071]而且，可以在該曲面的表面設(shè)有微細的凹凸形狀。能利用該微細凹凸使光擴散。另夕卜，在使光擴散部件36接觸筆輸入裝置40的透明導(dǎo)光板I的情況下，由于該微細凹凸，與透明導(dǎo)光板I的接觸面積減少，滑動時的摩擦力減小，所以能實現(xiàn)順暢的書寫(觸覺)。此夕卜，在這樣設(shè)置微細凹凸的方式的情況下，光擴散部件36不含光擴散材料，而包含樹脂單體，還通過在該樹脂中的與透明導(dǎo)光板I的相對區(qū)域設(shè)置微細凹凸，也起到光擴散效果。換言之，如果除了包含光擴散材料之外還形成微細凹凸，能更加提高光擴散效果。微細凹凸能利用模具成型來形成，但是并不限于該方法。此外，通過設(shè)置微細凹凸，與透明導(dǎo)光板I的接觸面積減少，但是由其引起的耦合光量的減少是5%程度，因此對位置坐標(biāo)的檢測不帶來大的影響。
[0072]另外，優(yōu)選對光擴散部件36的光出射面實施耐磨耗加工。在光擴散部件36包含聚四氟乙烯的情況下不需要，但是在光擴散部件36自身包含耐磨耗不優(yōu)良的其他材料的情況下，對其光出射面實施耐磨耗加工是有效的。所謂耐磨耗加工沒有特別限制，可列舉將例如聚四氟乙烯涂敷于光擴散部件36的光出射面的加工。
[0073]而且，該光擴散部件36構(gòu)成為相對于筆3能裝卸。即使在光擴散部件36出于某種原因而損壞的情況(包含隨時間劣化)，也僅是更換光擴散部件36即能繼續(xù)筆3的使用。與連筆3 —起更換的構(gòu)成相比，能以低成本繼續(xù)使用。為了能裝卸，安裝有光擴散部件36的一側(cè)的部件(在本實施方式中是導(dǎo)光部件32)在與光擴散部件36接觸的部分設(shè)有槽結(jié)構(gòu)、咬合的結(jié)構(gòu)、或者嵌合的結(jié)構(gòu)(未圖示)，光擴散部件36設(shè)有與該結(jié)構(gòu)配合的結(jié)構(gòu)(未圖示)。此外，在本實施方式中，是導(dǎo)光部件32安裝有光擴散部件36的方式，但是本發(fā)明不限于此，可以是殼體35安裝有光擴散部件36的方式，也可以是其他的方式。
[0074]上述發(fā)光元件31能使用發(fā)出紅外光的LED (light emitting diode:發(fā)光二極管)或者LD(laser diode:激光二極管)。此外，LED或者LD不限于相對于I個筆3僅設(shè)置I個的構(gòu)成，也可以安裝有多個。
[0075]來自從上述電源裝置33接受電源而發(fā)光的發(fā)光元件31的紅外光經(jīng)由上述導(dǎo)光部件32入射到該光擴散部件36，利用該光擴散部件36的上述光擴散材料和上述微細凹凸進行漫反射。并且，從光擴散部件36的光出射面成為擴散光出射。
[0076]電源裝置33除了能設(shè)為例如內(nèi)置電池的構(gòu)成之外，也可以構(gòu)成為充電式。
[0077]上述控制裝置34控制發(fā)光元件31的發(fā)光。例如，發(fā)光元件31采用僅在接觸透明導(dǎo)光板I時發(fā)光的機構(gòu)等。該機構(gòu)通過使用壓敏開關(guān)等來構(gòu)成，因為能控制發(fā)光時間，所以能減少消耗電力，能延長電池壽命。
[0078]如上所述，筆3設(shè)有出射紅外光的光源(發(fā)光部)，成為從筆尖擴散輻射紅外光的構(gòu)成。當(dāng)筆3的筆尖接觸透明導(dǎo)光板I時，從筆尖輻射的紅外光的一部分耦合到透明導(dǎo)光板1，在透明導(dǎo)光板I內(nèi)傳播。筆3從筆尖擴散輻射紅外光，所以耦合到透明導(dǎo)光板I的光在透明導(dǎo)光板I內(nèi)擴散輻射。由此，能精度良好地求得位置坐標(biāo)。
[0079]并且，攝像單元10、20分別捕獲在透明導(dǎo)光板I的內(nèi)部傳播的紅外光(以下記載為傳播光4a、4b)，根據(jù)從攝像元件13得到的各圖像求得該接觸的二維位置坐標(biāo)。攝像元件13的受光面以與透明導(dǎo)光板I的表面平行的方式配設(shè)。以下對筆輸入的檢測原理進行詳細描述。
[0080](筆輸入的檢測原理)
[0081]在筆3的筆尖接觸筆輸入裝置的觸摸面(透明導(dǎo)光板表面)時，從光筆輻射的紅外光的一部分入射到折射率N的透明導(dǎo)光板I內(nèi)。在該入射光中，透明導(dǎo)光板I內(nèi)的傳播角Θ P滿足式:
[0082]sin Θ P < I/N
[0083]所示的條件的光束如圖2所示，被封閉在透明導(dǎo)光板I內(nèi)，反復(fù)進行透明導(dǎo)光板I的表面和里面的反射，在透明導(dǎo)光板I內(nèi)前進。
[0084]從筆3發(fā)出的紅外光以筆尖為中心呈輻射狀擴散，在透明導(dǎo)光板I內(nèi)傳播，該光束中的一部分光束4a、4b也被引導(dǎo)到圓錐面狀的切口 Ia的端面，該端面的反射光由攝像單元
10、20接收。具體地，該端面的反射光在透鏡11、21處聚光，接著通過可見光截止濾光片12、22，最后被攝像元件13、23接收?？梢姽饨刂篂V光片12、22起到使從筆輻射的紅外光透射并阻擋除此以外的波段的光的作用。利用可見光截止濾光片12、22，太陽光、液晶顯示面板背光等雜光被阻擋，能提高SN比。
[0085]如圖4(a)所示，從筆3發(fā)出并在透明導(dǎo)光板I內(nèi)傳播而出射的光經(jīng)由透鏡11在攝像元件13中形成線狀像15。線狀像15的位置根據(jù)筆3的位置而變化，通過分析攝像單元的取得圖像，分別求得光束4a、4b和透明導(dǎo)光板的一邊所成的角度α、β，使用三角測量的原理求得成為發(fā)光源的筆尖接觸的點的位置坐標(biāo)。在圖4(a)中，在筆位于3a位置時，可形成線狀像15。在該筆移動到3b位置時，可形成線狀像17。
[0086]圖4(b)中示出攝像元件13的取得圖像。在處于照射紅外線的狀態(tài)的筆3的筆尖接觸透明導(dǎo)光板I時，攝像元件13的取得圖像上什么都沒有出現(xiàn)。另一方面，當(dāng)處于從發(fā)光部照射紅外線的狀態(tài)的筆3的筆尖接觸透明導(dǎo)光板1，紅外光耦合到透明導(dǎo)光板I時，如圖2所示，該光束中的一部分光束4a被引導(dǎo)到攝像元件13，在攝像元件13的攝像面上形成線狀像，在取得圖像上出現(xiàn)線狀像15。
[0087] 圖4所示的線狀像15的位置根據(jù)筆3的筆尖的接觸點的位置而變化，當(dāng)改變筆尖的接觸點的位置時，線狀像如虛線所示的線狀像17那樣變化。該線狀像的軌跡成為單點劃線所示的扇形16。連接該扇形的中心和線狀像的線段的旋轉(zhuǎn)角度a/ (以圓弧的中心為旋轉(zhuǎn)中心)與角度Ci1為相同角度，角度a 1是連接筆3和攝像元件13的線段與透明導(dǎo)光板I的上述某一邊所成的角度。由攝像元件的取得圖像求得a/，由Ci1’求得αι。同樣，當(dāng)筆移動到3b的位置時，可形成線狀像17，通過求得該線狀像17的傾角a 2’而求得a 2。
[0088]關(guān)于攝像元件23，也同樣根據(jù)取得圖像的分析來確定發(fā)光點的位置，可求得連接筆3和攝像元件23的線段和透明導(dǎo)光板I的上述某一邊所成的角度β。
[0089]并且，在將攝像元件間的間隔設(shè)為L，將讀取來自攝像元件13的圖像而求得的亮點的移位角度設(shè)為a，將讀取來自攝像元件23的取得圖像而求得的亮點的移位角度設(shè)為β時，亮點的坐標(biāo)(Χ、Υ)滿足下述關(guān)系式⑴和⑵:
[0090]Y = tana.X...(I)
[0091]Y = tan β.(L — X)…(2)。
[0092]當(dāng)對其求解時，亮點的坐標(biāo)(X、Y)表示為
[0093]X = tan β.L/ (tan a +tan β )...(3)
[0094]Y = (tan α.tan β ).L/ (tan α +tan β )...(4)，
[0095]利用如上所述求得的α、β和能預(yù)先求得的L，可求得筆尖接觸的地點的坐標(biāo)X、Y。其中，L是攝像元件13與攝像元件23之間的間隔，是固定值。通過求得α、β，能求得筆輸入坐標(biāo)X、Y (位置坐標(biāo))。
[0096]此外，所謂攝像元件間的間隔L是透鏡11的光軸中心與透鏡21的光軸中心之間的距離。
[0097]為了用以上方法求得筆3的位置坐標(biāo)，輸入系統(tǒng)50設(shè)有未圖示的位置坐標(biāo)檢測部。位置坐標(biāo)檢測部能設(shè)于筆輸入裝置40。
[0098]另外，基于用以上方法求得的筆3的位置坐標(biāo)，驅(qū)動液晶顯示面板2的與該位置坐標(biāo)對應(yīng)的位置的像素，能使得用戶能視覺識別筆3的觸摸位置。因此，控制液晶顯示面板2的驅(qū)動的控制部(未圖示)取得由位置坐標(biāo)檢測部求得的位置坐標(biāo)的信息，基于該信息驅(qū)動液晶顯示面板2即可。
[0099](本實施方式的作用效果)
[0100]如上所述，本實施方式的輸入系統(tǒng)50在透明導(dǎo)光板I的端部的相互分離的至少兩個部位捕獲傳播的光，由此能求得筆3的位置坐標(biāo)。即，攝像元件的總數(shù)如圖1所示，可以是攝像元件13和攝像元件23共2個。因此，如專利文獻I那樣，不必在各導(dǎo)光區(qū)域配置攝像元件，不會使裝置復(fù)雜化/大型化，也不增加成本。
[0101]另外，根據(jù)上述構(gòu)成，透明導(dǎo)光板是一片簡單的板，不需要如專利文獻I那樣的復(fù)雜的導(dǎo)光體成本。
[0102]另外，根據(jù)本實施方式的筆輸入裝置40的構(gòu)成，在沒有突出到透明導(dǎo)光板I的觸摸面的上方的位置設(shè)有攝像元件13、23，所以透明導(dǎo)光板I的觸摸面成為筆輸入裝置40的最上表面，攝像元件沒有凸出到觸摸面的上方。因此，即使是將本實施方式的輸入系統(tǒng)50的筆輸入裝置40適用于桌面型終端的情況，周圍也不會如土堤那樣隆起，能使表面完全平坦。
[0103]另外,本實施方式的輸入系統(tǒng)50不是遮光方式而是在導(dǎo)光板的內(nèi)部傳播的光由攝像元件接收的構(gòu)成，所以不必擔(dān)心由于含太陽光的雜光而發(fā)生誤識別，能實現(xiàn)準(zhǔn)確的位置檢測，因此，也能在屋外、窗外放置裝置。
[0104]另外，本實施方式的輸入系統(tǒng)50的筆輸入裝置40中接收來自筆3的尖的輻射光的攝像單元10、20連接到透明導(dǎo)光板1，成為不在透明導(dǎo)光板I中傳播的光不耦合到攝像元件13、23的結(jié)構(gòu)。因此，即使從透明導(dǎo)光板I的觸摸面的法線方向照射照明光，該光也不耦合到透明導(dǎo)光板1，因此雜光不會被引導(dǎo)到攝像元件13、23。因此，筆輸入裝置40難以受到外界光的影響，能配置在屋外、窗口。
[0105]另外，根據(jù)上述構(gòu)成，能根據(jù)各圖像求得二維的位置坐標(biāo)，所以不必如專利文獻I那樣為了求得二維位置坐標(biāo)而準(zhǔn)備多片導(dǎo)光板，能有助于裝置的小型化。
[0106]綜上所述，具備上述構(gòu)成的本發(fā)明能提供如下通用性高的輸入系統(tǒng):其實現(xiàn)全平面的坐標(biāo)輸入裝置，且即使手等接觸該裝置表面也不被誤識別。
[0107]此外，在本實施方式中，對使用了攝像元件13和攝像元件23共2個攝像元件的構(gòu)成進行了說明，但是本發(fā)明不限于此，也可以從透明導(dǎo)光板I的端部的各部位使用反射鏡和快門匯集到I個攝像元件。
[0108]還需要注意的是，在本實施方式中，對使用I個筆3的構(gòu)成進行了說明，但是本發(fā)明不限于此，即使是使用多個筆的情況，如果例如使各筆的發(fā)光時間不同，則即使多個筆同時接觸透明導(dǎo)光板I的觸摸面，也能求得各個位置坐標(biāo)。
[0109]還需要注意的是，在本實施方式中，對從透明導(dǎo)光板I的一邊的兩端取得光的構(gòu)成進行了說明，但是本發(fā)明不限于此，可以設(shè)為從該一邊上的不同的2個部位取得光的構(gòu)成。
[0110]還需要注意的是，在本實施方式中，對從透明導(dǎo)光板I的一邊的兩端取得光的構(gòu)成進行了說明，但是本發(fā)明不限于此，可以在透明導(dǎo)光板I的相鄰的兩邊分別設(shè)置取得光的部位，根據(jù)該部位之間的距離和從各該部位得到的圖像求得筆3的位置坐標(biāo)。
[0111]另外，在本實施方式中，成為從筆3的尖出射的光被設(shè)于筆3的尖的光擴散部件36擴散的構(gòu)成。由此，能與筆3的傾斜角度無關(guān)地使充分的光量耦合到透明導(dǎo)光板I。因此，能實現(xiàn)準(zhǔn)確的位置檢測。
[0112]〔實施方式2〕
[0113]使用圖5對本發(fā)明的輸入系統(tǒng)的其他的實施方式進行說明。圖5是示出本實施方式的輸入系統(tǒng)的構(gòu)成的立體圖。本實施方式和上述的實施方式I的不同點在于透明導(dǎo)光板I的某一邊的兩端部的構(gòu)成。
[0114]具體地，在實施方式I中，對透明導(dǎo)光板I的切口 Ia的圓錐面實施鏡面涂層6。對此，在本實施方式的輸入系統(tǒng)中在如下方面不同:筆輸入裝置40’(坐標(biāo)輸入裝置)的透明導(dǎo)光板I的切口 la’構(gòu)成與透明導(dǎo)光板I的背面垂直或者成大致垂直的角度的圓柱面，對該切口 la’的圓柱面沒有實施鏡面涂層，取而代之，與切口 la’相鄰地配設(shè)有反射鏡元件14、24。[0115]S卩，透明導(dǎo)光板I的端面與實施方式同樣以設(shè)置圓弧狀的切口的方式被加工，但是與實施方式I不同，具有垂直的面。
[0116]并且，攝像單元10’具有反射鏡元件14、透鏡11、可見光截止濾光片12、攝像元件
13。另外，攝像單元20’具有反射鏡元件24、透鏡21、可見光截止濾光片22、攝像元件23。
[0117]反射鏡元件14、24包含圓筒面14b、24b和圓錐面14a、24a，對圓錐面14a、24a實施鏡面涂層。
[0118]在透明導(dǎo)光板I內(nèi)傳播并被引導(dǎo)到導(dǎo)光板的四角的光束透射過透明導(dǎo)光板I的具有凹型圓筒面的切口 la’從透明導(dǎo)光板I出射，被引導(dǎo)到反射鏡元件14、24的圓錐面14a、24a、由圓錐面14a、24a反射的光束被引導(dǎo)到透明導(dǎo)光板I的背面的方向。然后在透鏡11、12處聚光，經(jīng)由可見光截止濾光片12、22，由攝像元件13、23接收，根據(jù)拍攝像的線狀像的傾斜角，以與上述的實施方式I相同的手法求得光束的方位角α、β。
[0119]假設(shè)透明導(dǎo)光板I的尺寸大到約Im見方的情況。在該情況下，如實施方式I那樣對透明導(dǎo)光板I的四角的圓錐面施行鏡面涂層在工序上困難，成為高成本。另一方面，如本實施方式那樣，通過另外設(shè)置反射鏡元件14、24，從而只要對與透明導(dǎo)光板I相比遠遠小型的反射鏡元件14、24的圓錐面實施鏡面涂層即可，操作容易，另外能一次對多個光學(xué)元件完成鏡面涂層，因此反射鏡元件的成本也能廉價。另外，通過使用將圓錐面設(shè)為反射鏡的反射鏡元件，在圓錐面處折射并出射到導(dǎo)光板外部的光也反射，被引導(dǎo)到攝像單元側(cè)，由此能提高光利用效率。
[0120]〔實施方式3〕
[0121]對本發(fā)明的輸入系統(tǒng)的其他的實施方式進行說明。
[0122]上述的實施方式I將在透明導(dǎo)光板I內(nèi)傳播的光從透明導(dǎo)光板I的某一邊的兩端部引導(dǎo)到透明導(dǎo)光板I的下方進行攝像。與此相對，在本實施方式中設(shè)為如下方式:使用與實施方式I相同的筆3(圖1)和透明導(dǎo)光板1，使從該筆出射的紅外光不是在該透明導(dǎo)光板內(nèi)傳播而是沿著該透明導(dǎo)光板的表面擴散。并且，在本實施方式中成為如下構(gòu)成:不是在該透明導(dǎo)光板的下方而是在接近透明導(dǎo)光板的該表面的位置設(shè)有與實施方式I同樣的攝像單元，在該位置接收光。
[0123]攝像單元設(shè)于透明導(dǎo)光板的某一邊的兩端部，當(dāng)沿著透明導(dǎo)光板的表面擴散的光入射到這些攝像單元時，與實施方式I同樣形成線狀像，能基于與實施方式I同樣求得的角度和攝像元件間的距離求得筆3的接近位置坐標(biāo)。
[0124]以上對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明不限于上述的實施方式。能在本權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)進行各種變更，對于將在不同的實施方式中分別公開的技術(shù)方案適當(dāng)組合而得到的實施方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
[0125]工業(yè)h的可利用件
[0126]本發(fā)明能提供給使用發(fā)光筆求得筆的坐標(biāo)位置的所有種類的輸入系統(tǒng)。
[0127]附圖標(biāo)記說明
[0128]I透明導(dǎo)光板(導(dǎo)光部件)
[0129]la、la’切口(光路轉(zhuǎn)換部)
[0130]2液晶顯示面板(顯示裝置)
[0131]3筆(發(fā)光部)[0132]4a、4b 光束
[0133]6鏡面涂層(光路轉(zhuǎn)換部)
[0134]10、20、10，、20，攝像單元(探測單元)
[0135]11,21 透鏡
[0136]12、22可見光截止濾光片
[0137]13,23攝像元件
[0138]14、24反射鏡元件
[0139]14a、24a 圓錐面
[0140]14b、24b 圓筒面
[0141]15線狀像
[0142]16 扇形
[0143]17線狀像
[0144]30發(fā)光部
[0145]31發(fā)光元件
[0146]32導(dǎo)光部件
[0147]33電源裝置
[0148]34控制裝置
[0149]35 殼體
[0150]36光擴散部件
[0151]40、40’筆輸入裝置(輸入裝置)
[0152]50輸入系統(tǒng)
【權(quán)利要求】
1.一種操作部件，出射由設(shè)于輸入裝置的攝像元件接收的光，其特征在于，具有發(fā)光部，且在光出射位置具有擴散部件，上述擴散部件使從該發(fā)光部發(fā)出的光擴散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作部件，其特征在于，上述擴散部件包含樹脂，上述樹脂含有光擴散材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的操作部件，其特征在于，上述擴散部件具有彈性，且用于接觸上述輸入裝置的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的操作部件，其特征在于，上述擴散部件至少在與上述輸入裝置相對的部分具有曲面，直徑是2.5?5.5_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的操作部件，其特征在于，上述擴散部件在其表面具有耐磨性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的操作部件，其特征在于，上述擴散部件至少在與上述輸入裝置相對的部分的表面形成有凹凸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的操作部件，其特征在于，上述擴散部件構(gòu)成為相對于上述操作部件能裝卸。
8.一種輸入系統(tǒng)，具備:輸入裝置，其具有攝像元件；以及操作部件，其出射由該攝像元件接收的光，使用通過接收該光而從該攝像元件得到的圖像，求得位于該輸入裝置上或者上方的該操作部件的二維位置坐標(biāo)，其特征在于， 上述操作部件具有發(fā)光部，且在光出射位置具有使從該發(fā)光部發(fā)出的光擴散的擴散部件。
【文檔編號】G06F3/042GK103946776SQ201280055517
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
【發(fā)明者】三上謙一郎, 岡田訓(xùn)明, 藤原恒夫, 芝直樹 申請人:夏普株式會社